Заклинил клапан в турбине (6 видео)

Теме турбокомпрессоров мы посвятили не один материал. И не зря. Ведь все прелести «даунсайзинга», который почти всегда предполагает использование турбины, уже давно знакомы владельцам подержанных автомобилей. Но на одной из потенциальных проблем турбин с изменяемой «геометрией», а именно — заклинивании, пожалуй, стоит остановиться подробнее. Каковы причины его появления и способы устранения? Обязательна ли разборка? Как этого избежать?

Турбокомпрессоры с изменяемой «геометрией» получили свое название из-за наличия у них направляющего аппарата, с помощью которого в зависимости от режима работы двигателя изменяются проходное сечение на входе выхлопных газов в турбину и угол атаки, с которым газы бьют по лопастям колеса турбины. Независимо от марки двигателя и турбокомпрессора основных причин неисправности направляющего аппарата две.

Первая — ресурсный износ подвижных деталей, вследствие чего в механизме появляются чрезмерные люфты. Вторая причина — нагар, откладывающийся в направляющем аппарате и нарушающий подвижность его деталей. Когда нагара много, подвижные детали и вовсе заклинивают. В каждом из случаев лопатки перестают поворачиваться как требуется либо не поворачиваются вовсе. В результате давление наддува перестает соответствовать необходимому.

Главную роль в заклинивании так или иначе играет нагарообразование. Источником нагара может быть моторное масло, которое при износе поршневых колец, клапанов и их направляющих или при выходе из строя уплотнений ротора в картридже самого турбокомпрессора поступает в турбину, где и коксуется.

К этому же ведет и эксплуатация в условиях, благоприятных образованию сажи. Поскольку сажа — продукт неполного сгорания топлива, то качество топлива, безусловно, имеет значение. Кроме того, сажа интенсивнее появляется при проблемах со смесеобразованием и воспламенением горючей смеси, а они могут быть следствием неисправностей и нарушений регулировок в системе зажигания, когда двигатель бензиновый, в системе питания топливом и воздухом или в системе охлаждения независимо от типа силового агрегата.

Темп езды, а вернее — условия движения автомобиля, тоже влияют на образование сажи. Способствует появлению сажи движение с недостаточно прогретым мотором на низких оборотах, преждевременное включение высших передач, езда «в натяг». В то же время при движении с высокой скоростью и повышенными оборотами саже свойственно выгорать. Поэтому загородные поездки можно рассматривать как способ борьбы с нагаром.

Что касается забитого катализатора и, конечно, сажевого фильтра, то их действие сказывается не столько на механизме изменения «геометрии», сколько на самом турбокомпрессоре. Из-за затруднений со свободным выходом из турбины в выхлопную систему отработавшие газы оказывают давление на турбинное колесо, что ведет к появлению продольного люфта ротора турбокомпрессора.

Не имеет значения, с турбокомпрессором какого производителя мы имеем дело, — чтобы очистить направляющий аппарат от отложений нагара, турбокомпрессор придется разбирать. Иначе как без разборки добраться до подвижных деталей «геометрии»?

И не факт, что с помощью очистки неисправность удастся устранить, потому что при заклинивании подвижных деталей возможны проблемы с тем, благодаря чему они двигаются, — их приводом, который в результате заклинивания способен сломаться.

Алексей Оргиш, «Турбохэлп»:

— Кроме сажи причиной заклинивания лопаток механизма еще может быть попадание посторонних предметов со стороны выпускного коллектора. Это могут быть фрагменты поршневых колец, седел клапанов, оплавленные куски поршней, окалина, твердый кокс и так далее. Практически всегда после такого рода случаев требует замены и ротор турбины.

Содержание

Перепускной клапан турбины: что это и как это работает?
Буст-контроллеры наддува (соленоиды)
Как регулируется тяга перепускного клапана?
Без надувательства: почему ломаются турбины, и как их ремонтируют
Кратко об устройстве и работе
Что может поломаться
Как понять, что с турбокомпрессором проблемы
После снятия турбокомпрессора
Ремонт турбины
В заключение
🎬 Видео

Видео:Закис шток актуатора турбины 1.4 TSI, CAXA. РЕШЕНИЕ БЕЗ ЗАТРАТ.Скачать

Перепускной клапан турбины: что это и как это работает?

Waste Gate или в переводе на русский — перепускной клапан турбины, малоизученный и многим неизвестный элемент турбокомпрессора автомобиля, который несмотря на незаслуженный дефицит внимания выполняет важную для турбины и всего двигателя в целом роль.

Вращение перепускного клапана происходит за счет выхлопных газов, об этом мы говорили в одной из статей о турбинах. Поток воздуха проходит сквозь отверстие, в котором расположена крыльчатка, лопасти которой вращаются от сильного потока газов. Крыльчатка вращается, раскручивая компрессор турбины, после чего образуется давления во впускном коллекторе. Давление измеряется в количестве воздуха, который проходит через турбину.

Скорость потока нагнетаемых выхлопных газов зависит от того, насколько интенсивно работает мотор. То есть, чем больше вы давите на педаль газа, тем больше будет выхлопных газов, соответственно сильнее будет вращаться крыльчатка и естественно больше будет давление. Если это давление не контролировать, то при интенсивном движении турбина повисит его настолько, что мотор попросту не выдержит. Именно для этой цели служит перепускной клапан турбины, который, грубо говоря, стравливает излишки выхлопных газов после достижения нужного для турбины давления. В авто «бюджет-класса» часто используется внутренний перепускной клапан, в котором выхлопные газы уходят прямо из корпуса самой турбины. Бывают также модификации, когда внешний перепускной клапан располагают перед входом в турбину, для этого устанавливают перекрестную трубу или производят замену части выпускного коллектора.

Читайте также: Крышка клапанов газель 3302

У внутреннего перепускного клапана отверстие, через которое выбрасывается выхлоп, немного больше. Внутренний клапан оснащен заслонкой, которая перекрывает отверстие, когда турбина работает (нагнетается необходимое давление). Заслонка может быть открыта или открыта частично, она соединяется с рычагом, соединяющимся с рычагом активатора.

Что собой представляет активатор? Это некое пневматическое устройство, которое при помощи диафрагмы и пружины, преобразует давление в линейное движение. Активатор при помощи рычага открывает заслонку, частично или полностью в зависимости от необходимости.

Видео:1.4 tsi Golf Заклинил актуатор турбиныСкачать

Буст-контроллеры наддува (соленоиды)

Перед активатором есть специальный прибор, именуемый соленоидом, он способен менять давление, которое поступает на активатор, в результате соленоид «обманывает» активатор выдая не то давление, которое есть на самом деле, а то, которое сообщает соленоид. Поэтому, если давление до соленоида составляет 13 psi, то после соленоида — 10 psi, в итоге перепускной клапан , которой готов активироваться уже при давлении 12 psi будет бездействовать вплоть до 15 psi. Таким образом перепускной клапан откроется при давлении не менее 12 psi, при этом реальное давление будет составлять

Работа соленоида происходит благодаря использованию рабочего цикла небольшого механизма. При изменении рабочего цикла, возникает возможность управления пропускной способностью воздуха соленоидом. Управление осуществляется посредством компьютера, который анализирует давление и руководствуясь определенными алгоритмами, принимает решение об увеличении или уменьшении наддува, посредством открытия или закрытия перепускного клапана.

Видео:Ремонт турбины/Недодув турбины/Основная проблема недодува турбокомпрессора/Потеря тягиСкачать

Как регулируется тяга перепускного клапана?

Рычаг имеет собственное крепление, на котором он свободно перемещается. Если же это не так, и движение ограничено или затруднено, существует проблема, которую необходимо устранить. Случается, что движение рычага прерывчатое, это особенно заметно при нагревании. Тяга активатора может иметь разную длину, это позволяет регулировать степень открытия и закрытия перепускного клапана. Если требуется укоротить тягу перепускного клапана — конец затягивается, если необходимо выполнить противоположное действие, происходит все с точностью наоборот. Чем короче тяга — тем плотнее будет закрыт клапан, при этом активатору потребуется намного больше давления для того чтобы открыть клапан. Чем больше давление, тем сильнее будет раскручиваться турбина, а перепускной клапан, в свою очередь, не сможет так быстро открыться.

В случае использования контроллера с обратной связью, который способен самостоятельно измерить и проконтролировать, регулировка тяги перепускного клапана не позволит добиться того же результата, которую можно получить не имея обратной связи. Причина заключается в том, что контроллер «учитывает» изменения, которые произошли, следовательно, такая регулировка не даст существенного результата. Ко всему прочему, хороший электронный контроллер способен удерживать перепускной клапан в закрытом состоянии при давлении на активаторе равное — 0 psi, до тех пор, пока не будет достигнуто необходимое давление, в итоге повышение давления происходит намного стремительнее.

Внешний перепускной клапан — это отдельное устройство, предназначенное для работы вне турбины, то есть в отдельном корпусе. Перепускные клапана такого типа чаще всего используются для более мощного воздушного потока. Как правило, активатор у них двойной, что позволяет намного быстрее открывать клапан, обеспечивая тем самым лучший контроль за состоянием раскручивания турбины.

Внешние перепускные клапана рассчитаны на мощные автомобили от 400 л. с. и выше, поэтому если ваш «стальной конь» обладает такой мощностью — установка внешнего перепускного клапана, будет единственно правильном для вас решением. Вывод газов из внешнего перепускного клапана может быть реализована как в выхлоп, так и напрямую вовне.

Видео:tsi 1.4 caxa клапан вестгейта турбины, калитка турбины, актуатор, потеря тяги и рывки при разгоне.Скачать

Без надувательства: почему ломаются турбины, и как их ремонтируют

Он был запатентован в далеком 1911 году, прошел долгий путь от авиации до Формулы-1 и, наконец, получил свое место на автомобильном конвейере лишь в 1977 году на Saab, после чего медленно, но уверенно продвигался на все ведущие предприятия по производству автомобилей, сломив, в конце концов, даже таких апологетов атмосферных двигателей, как BMW. Да, сегодня речь пойдет о турбокомпрессоре. В этот раз рассмотрим основные проблемы этого узла, возможные неисправности и процесс ремонта оных.

Кратко об устройстве и работе

В се гениальное просто. Правда, это относится к самой идее – концепции, так сказать, турбокомпрессора. Многим инженерам не давала покоя расходуемая впустую энергия вылетающих из выпускного коллектора отработанных газов. Наконец один из них (Альфред Бюхи) все-таки создал конструкцию, в которой на одном валу были установлены два колеса с крыльчатками – компрессорное и турбинное. Поместив вал с колесами в корпус, он получил турбокомпрессор.

Так, на турбинное колесо попадали вылетающие через выпускной коллектор отработанные газы и раскручивали его, а вместе с ним и компрессорное колесо, благодаря которому атмосферный воздух под давлением подавался во впускной коллектор. Компрессорное и турбинное колеса имеют свои корпусы, называемые еще «улитками», вал на втулках помещен тоже в свой корпус, который называют «картриджем». В последний подводится моторное масло для смазки, а иногда и охлаждающая жидкость для дополнительного охлаждения. Сам вал, на котором установлены турбина и компрессор, чаще вращается на подшипниках скольжения – втулках из бронзы. Есть варианты и на подшипниках качения, но такие турбокомпрессоры имеют очень высокую стоимость.

Читайте также: Калина 8кл гнет ли клапана при обрыве грм

Для контроля за частотой вращения турбины, а, следовательно, и давлением наддува установили перепускной клапан (wastegate), который при необходимости сбрасывает часть отработанных газов в обход турбины. Управляется этот клапан с помощью актуатора, который может быть вакуумным или с электрическим сервоприводом. На впуске же установлен байпасный клапан, призванный перенаправлять воздух обратно на вход компрессора в моменты закрытия дроссельной заслонки. Кстати, знаменитый «пщщщ» при переключении передач в фильме «Форсаж» – это работа заменителя байпаса – блоу-офф клапана (blow-off). Именно при его работе избыток воздуха столь эффектно отправляется в атмосферу.

Но никто и ничто не стоит на месте, а потому те, кому не нравилась грубая работа перепускного клапана, решили, что неплохо было бы управлять направлением потока отработанных газов. Так появились турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Внутри корпуса турбинного колеса установлены по кругу направляющие лопатки, которые при помощи специального механизма изменяют свое расположение, по-разному направляя поток отработанных газов на лопатки турбинного колеса. Тем самым регулируется частота вращения турбины в зависимости от нагрузки на двигатель.

В рамках этого материала мы не будем рассматривать ни сдвоенные, ни комбинированные системы наддува, так как на сегодня главное – понять, какие проблемы могут возникнуть, и как они решаются.

Что может поломаться

Так, например, при попадании посторонних предметов или пыли во впускной трубопровод могут разрушиться лопатки компрессорного колеса.

Что-либо подобное случается и с лопатками турбинного колеса, а вместе с ним и лопатками изменяемой геометрии, если таковые имеются.

Масляное голодание, неправильный подбор масла, перегрев, нарушение регламента замены моторного масла – все это приводит к износу рабочих поверхностей вала турбокомпрессора.

Износ может стать причиной заклинивания системы изменения геометрии турбины.

Возможны заклинивания актуаторов привода перепускного и байпасного клапанов, которые управляются ЭБУ двигателя.

Из-за чрезмерных перегрузок есть вероятность деформации вала турбины. Все перечисленное – только основные причины. Выявленное же в процессе ремонта может неприятно удивить, ведь турбина – это высоконагруженный агрегат, и причин выхода из строя может быть множество.

Как понять, что с турбокомпрессором проблемы

Базовых признаков только два – потеря тяги или такая тяга, которой не было раньше. При потере тяги сервисмен первым делом «грешит» на турбину, потому что она – одна из самых уязвимых единиц под капотом. Крутится порой до 150 000 об/мин, с одной стороны греется, с другой – охлаждается, а потому если тяга на авто куда-то начала пропадать, то подозрение в первую очередь падет на нее. Все остальное можно узнать только после снятия турбокомпрессора с автомобиля.

Предварительно мастер просто обязан выполнить диагностику всех систем, чтобы убедиться в том, что ни один из датчиков не вышел из строя, и нет ни одного места, через которое воздух попадал бы во впускной коллектор в обход системы впуска.

Есть еще один момент – это шум турбины высокой частоты, почти писк, который зачастую говорит о слишком большом осевом или радиальном люфте вала турбокомпрессора. Двигатель при этом может тянуть, как и прежде, но время жизни турбины резко начинает стремиться к нулю.

А теперь о том, что касается тяги, нехарактерной для двигателя – то есть, если вы вдруг обнаружили, что больше нет турбоямы и чего-то подобного, и автомобиль «на подрыве» всегда. Такие признаки могут говорить о том, что перепускной клапан (wastegate) заклинило, отработанные газы не сбрасываются, и оттого турбина качает воздух по полной, повышая давление наддува. «Подрыв» – это хорошо, но он может закончиться прогоранием поршня или клапанов из-за перегрузки. Так что следите за «характером» своего автомобиля.

После снятия турбокомпрессора

Все, что описано выше, касается исключительно диагностики до снятия турбины с двигателя. Теперь же представим, что мастер провел диагностику и выдал неутешительный вердикт, что скорее всего проблемы связаны именно с турбокомпрессором. В этом случае механик демонтирует его и отправляет на участок дефектовки и ремонта.

Теперь начинается самое интересное. Первое, на что смотрит мастер, – это компрессорное и турбинное колеса и состояние корпуса турбинного колеса. По нагару и саже на впуске корпуса турбины мастер может приблизительно сориентировать, что является их причиной – может, «заливает» форсунка, или износились поршневые кольца, отчего в наддув гонит масло из картера двигателя. Осмотром же турбинного и компрессорного колес можно выявить чрезмерный износ оных, как в нашем случае.

В идеале каждая из лопаток должна проходить рядом с корпусом с минимальным зазором – слишком большой зазор означает потери. Далее мастер на ощупь проверяет люфт вала турбины.

Почему на ощупь? Да потому, что люфта практически не должно быть, причем ни радиального, ни осевого. Далее следует разборка. Ничего сложного в ней нет: болты и гайки долой – и вот уже «улитки» отдельно, картридж отдельно. Далее мы отвернули гайку крепления компрессорного колеса и сняли его, после чего вал извлекли из картриджа. Втулки – выпрессовали. Вот по сути и вся разборка. Турбинное колесо, к слову, образует с валом одну неразъемную деталь.

Читайте также: Камера куда направляется кровь клапаны вид крови

Все элементы корпуса турбокомпрессора отправляются на пескоструйную очистку.

Рабочие элементы отправляются на обмер – там, в частности, измеряется диаметр вала в местах установки втулок. При необходимости заменяется компрессорное колесо. Если с валом или с турбинным колесом все плохо, то поможет только замена. Помимо этого, при проверке подают разрежение и проверяют работу актуаторов. Если же актуатор электрический, его проверяют с помощью соответствующих диагностических приборов.

Ремонт турбины

Если поверхности вала изношены в пределах допустимого, то их шлифуют, если вне пределов – заменяют. После шлифовки снова измеряют наружный диаметр и вытачивают под него втулки.

Затем вал отправляют на проверку его биения – и никакого диссонанса или нарушения технологии здесь нет. Дело в том, что вал можно условно разделить на две части – рабочую, на которую установлены втулки, и часть, на которую установлено компрессорное колесо. Последняя не может быть отшлифована из-за того, что компрессорные колеса, как запчасти, поставляются только в номинальных размерах. Шлифовка вала пусть и на малую долю, но изменит его диаметр. А изменение зазора между валом и колесом недопустимо. Потому мастер ставит вал на специальный стенд с индикатором часового типа и, вращая его, определяет точки деформации.

Затем с помощью специальных инструментов и молотка правит его. Правит до тех пор, пока не добьется почти идеальных результатов по биению.

После правки вал отправляется на балансировку. Процесс этот сам по себе интересный. На специальный стенд ставят вал, на него накидывают приводной ремень, который и прижимает вал к опорам. На турбинное колесо наносится метка, а напротив него ставится лазерный датчик частоты вращения. После включения приводного электромотора вал раскручивается до определенных оборотов, чтобы откалибровать стенд. Затем мастер прилепляет небольшой кусок пластилина напротив метки турбинного колеса и снова включает стенд. Потом лепит приблизительно такой же кусок пластилина с обратной стороны турбинного колеса, но напротив первого куска.

После этого мастер включает стенд, доводит обороты до требуемых и выключает. По итогам процедуры на экране дисплея стенда выводятся приблизительные точки дисбаланса вала с весом материала, который необходимо удалить для балансировки.

Глядя на эти точки, мастер немного стачивает поверхность гайки турбинного колеса.

Затем вал снова отправляется на стенд – и весь процесс повторяется по кругу, пока не будут достигнуты требуемые показатели.

После удачной балансировки мы ставим на вал уже подготовленные втулки и собираем то, что называют картриджем – корпус вала.

Турбину почти полностью собирают – лишь без установки «улитки» компрессора.

В таком виде ее устанавливают на стенд для окончательной проверки перед сборкой.

Гайку крепления компрессорного колеса предварительно намагничивают специальным магнитом. Делают это с целью снятия показаний работы вала – его частоты вращения и биения. Установка на стенд подразумевает подключение подачи масла и холодного сжатого воздуха. На стенде мастер раскручивает турбину до частоты немного выше рабочей, проверяя основные показатели работы.

Убедившись, что все в порядке, устанавливают корпус компрессора и актуатор. Далее подсоединяют к актуатору вакуумный шланг, а на его шток устанавливают электронный индикатор, который является частью специального оборудования для регулировки начала открытия и хода штока.

В память стенда внесена база данных по турбокомпрессорам – мастеру достаточно внести номер турбины в эту базу (номер нанесен на корпусе каждой турбины) и запустить процесс диагностики.

Стенд подведет определенное разрежение к актуатору, а индикатор считает ход штока. Если что-то окажется не в порядке, мастер отрегулирует длину штока. На этом ремонт турбины можно считать оконченным.

Перед установкой турбокомпрессора на двигатель, особенно если сам ДВС «капиталился», многие рекомендуют промыть систему смазки промывочным или просто недорогим маслом. Рекомендуется сделать это как минимум четыре раза и только после этого ставить турбокомпрессор. Если не учесть этого, то следующий ремонт турбины потребуется раньше, чем предполагалось.

В заключение

Вал турбины очень чувствителен к качеству моторного масла, и продукты износа двигателя могут сделать свою коварную работу. Потому, когда дело касается ремонта турбокомпрессора, не стоит дешевить. В целом даже самый сложный ремонт всегда будет приблизительно в два раза дешевле самой дешевой, но новой турбины. Если усреднить цены, то ремонт может стоить около 250 долларов, а новая турбина в сборе – приблизительно 500 долларов. Ну а чтобы подольше не заезжать в сервис за столь дорогостоящим ремонтом, следите за своим автомобилем и качеством используемого моторного масла, а также не ленитесь читать рекомендации по правильной эксплуатации автомобилей в зимний период.

Особая благодарность в подготовке материала организации «РемТурбоСервис» (+38 057-762-98-26, Харьков; +7 917-540-61-20, Белгород; +7 495-255-46-96, Москва)