Турбокомпрессор: неисправности и диагностика

Каких-нибудь 25 лет назад среднестатистический водитель, тракторист или машинист строительной машины о существовании турбонаддува знал лишь то, что такое «бывает». На массовых машинах это устройство почти не встречалось. Теперь ситуация в корне изменилась: едва ли не все дизели оснащаются турбокомпрессорами.

Сравнительно широкое использование наддува – подачи воздуха в цилиндры двигателя под давлением – началось в 30-е годы. Но тогда для этого чаще применялись объемные нагнетатели – типа Roots или даже поршневые – с приводом от коленчатого вала, и гораздо реже – центробежные. Привод нагнетателя энергией отработавших газов встречался еще реже. В ту пору «бал правили» карбюраторные двигатели, и платой за повышенную путем наддува мощность была чудовищная прожорливость моторов.

Прошли годы. Коммерческие автомобили и самоходная техника в большинстве своем стали оснащаться дизелями, для которых неприемлемое для карбюраторного двигателя решение оказалось весьма полезным. Правда, с существенными поправками: нагнетатель теперь повсеместно используется центробежный, а в движение его приводит турбина, использующая энергию отработавших газов. Отсюда и название – «турбонаддув» или «турбокомпрессор».

Благодаря турбокомпрессору дизель приобретает целый ряд достоинств: он становится менее громоздким, получает лучшую характеристику крутящего момента, в нем обеспечивается лучшее сгорание топлива, в связи с чем уменьшаются и расход горючего, и токсичность отработавших газов, работает такой мотор более стабильно, а шума создает меньше, поскольку турбокомпрессор играет роль дополнительного глушителя в системе выпуска. Потому-то и не приходится удивляться широте распространения дизелей с турбонаддувом.

Турбокомпрессор: А – вход отработавших в двигателе газов; Б – выход наддувочного воздуха

Но есть у популярности и обратная сторона. Как известно, не ломается только та деталь, которой нет. Ну а поломки распространенного агрегата встречаются чаще, чем отказы уникального устройства. Впрочем, далеко не всегда именно турбокомпрессор становится виновником скверной работы двигателя.

Нередко турбокомпрессоры снимают с двигателя, предварительно не убедившись в необходимости этого шага. В большинстве случаев правильная диагностика действительных неисправностей в двигателе позволяет избежать бесполезной замены турбокомпрессора. Чаще всего встречаются следующие проявления неисправностей, связанных с турбокомпрессором: двигатель не развивает полную мощность, из выхлопной трубы идет черный или синий дым, повышенный расход масла, шумная работа турбокомпрессора. Остановимся на них подробнее.

Низкая мощность двигателя и черный дым из выхлопной трубы появляются из-за недостаточного поступления в двигатель воздуха. Его причиной, скорее всего, является засорение канала подвода воздуха либо утечки из впускного тракта или выпускного коллектора. Прежде всего, нужно запустить двигатель. Не услышать утечку из выпускного коллектора довольно трудно (двигатель «сечет»), а вытекающий из впускного тракта сжатый турбокомпрессором воздух производит характерный свист, также достаточно громкий. Далее рекомендуется проверить, не засорен ли воздушный фильтр. В большинстве случаев этих действий оказывается достаточно. Но встречаются и более сложные варианты.

Если принятые меры не позволили выявить неисправность, то нужно заглушить двигатель и, вскрыв тракт поступления воздуха в компрессор, убедиться в том, что он свободен. Как показывает практика, на этом этапе можно сделать немало потрясающих открытий, например, вспомнить, что месяцем раньше (во время морозов) блок утеплялся с помощью телогрейки или наконец узнать, куда пропала использовавшаяся при обслуживании тряпка. Столь же эффективно губит работу турбокомпрессора непроходимость глушителя, а потому перед разборкой турбокомпрессора не помешает убедиться в том, что выхлопные газы не только попадают по назначению – в турбину, но и покидают ее совершенно беспрепятственно.

Еще одной причиной появления черного дыма может стать интеркулер (конечно же, если таковой вообще имеется), или точнее – система его отключения при холодном запуске. Правда, «вину» этого устройства лучше выявлять до разборки системы питания, убеждаясь, что пневмо- или электроприводы должным образом срабатывают по мере прогрева мотора.

Проворачивая рукой вал турбокомпрессора, можно установить, свободно ли он вращается, и не задевает ли ротор турбины или компрессора за корпус. Если это происходит, весь узел требует серьезного ремонта или замены. А вот небольшой осевой люфт в большинстве случаев признаком неисправности не является.

Турбокомпрессор в разрезе: А – выход отработавших газов; Б – вход воздуха; В – вход масла; Г – слив масла. Белыми стрелками указаны места возможной утечки масла во впускной тракт

Если перечисленные действия не позв
олили обнаружить неисправность, значит, турбокомпрессор не виновен. Возможно, в двигателе плохая компрессия или требуется регулировка ТНВД, но скорее всего, придется поменять если не форсунки, то их распылители.

Появление синего дыма из выхлопной трубы в сочетании с повышенным расходом масла указывает на его сгорание в цилиндрах. Причиной этого может быть неисправность двигателя, либо утечка масла в турбокомпрессоре. Поскольку диагностика двигателя более трудоемка, то начинать лучше с агрегата наддува. Прежде всего, нужно проверить состояние воздушного фильтра: при его засорении за ротором компрессора образуется разрежение, в которое подсасывается масло из подшипников вала ротора.

Следующий этап – снятие корпусов турбины и компрессора для проверки свободного вращения оси и отсутствия повреждений роторов. Но перед этим проверяют на отсутствие повреждений, сужений и пробок идущий от турбокомпрессора сливной маслопровод. При его засорении масло, закачиваемое насосом из системы смазки, должно будет найти выход – возможно во впускной тракт, который при этом будет основательно замаслен, что и укажет причину неисправности. Если ничего не обнаружено, ищите проблему в двигателе.

Повышенный расход масла при отсутствии синего дыма. Его причина совершенно очевидна: утечка. Правда, ее виновника чаще всего определить не просто, поскольку вытекающее масло благодаря хорошей адгезии покрывает большие поверхности, которые очень быстро зарастают грязью. Сильную течь обычно удается обнаружить по чистому, но замасленному месту среди обилия грязи. Впрочем, здесь агрегат турбонаддува выступает на равных со всеми прочими крышками, прокладками и трубками системы смазки двигателя.

Иногда утечка масла происходит через исправную турбину турбокомпрессора. Чаще всего виновником этого оказывается засоренный сливной маслопровод. Масло течет по нему в виде эмульсии с отработавшими газами, поступающими из турбины, и сжатым воздухом из компрессора – на одну часть масла приходится примерно 4–5 частей газов. Исходя из этого, идеальной формой для маслопровода была бы прямая труба возможно большего диаметра. Ее выход должен располагаться чуть выше нормального уровня масла в картере.

Для сравнительно небольшого турбокомпрессора (Garrett T3, T04B; 3LD Holset-KKK-Shwitzwer) диаметр маслопровода составляет 20 мм. Упомянутая ранее идеальная форма маслопровода (труба без изгибов), к сожалению, встречается достаточно редко. Отсюда возникающие при значительном износе двигателя трудности со сливом масла.

Шумная работа турбокомпрессора. У повышенного шума может быть два источника: негерметичные газовые тракты или собственно турбокомпрессор. Диагностика трубопроводов, как уже отмечалось, обычно не вызывает трудностей, поскольку шум сам указывает место утечки. Но если «поет» агрегат наддува, то приготовьтесь к его замене или серьезному ремонту: какова бы ни была причина «голосистости» – дисбаланс роторов, задевание ротором корпуса, дефекты в подшипниках или уплотнениях – она, скорее всего, очень быстро приведет устройство в нерабочее состояние.

Перед разборкой турбокомпрессора проверьте легкость вращения турбины и убедитесь, что роторы турбины и компрессора не задевают корпус и не повреждены, ибо в этом случае остается только заменить весь агрегат.

В заключение несколько рекомендаций по ремонту. Внимательно относитесь к маслоподводящей и маслоотводящей трубкам. Перед сборкой убедитесь в том, что они не засорены и не повреждены. При монтаже этих трубок ни в коем случае не пользуйтесь герметиками, так как большинство из них растворяются в горячем масле, а такое загрязнение может серьезно повредить подшипники и кольца турбокомпрессора. Очень часто остатки герметика вызывают засорение масляных каналов внутри турбокомпрессора. Не забудьте смазать турбокомпрессор перед его установкой.