04.07.2016

Турбокомпрессоры для массовых дизельных двигателей

Чтобы определить какие-то неисправности, касающиеся турбокомпрессора, важно учитывать его принципы работы. Нижеизложенная информация поможет ознакомиться с особенностями массовых дизельных двигателей, в целом их устройство предельно простое.

Суть работы турбокомпрессора для дизельного мотора

Турбокомпрессор является приспособлением, больше напоминающим воздушный насос, который функционирует от турбины. Она, в свою очередь, вращается благодаря использованию энергетического потока отработавших газов. Активность вращения компрессора для дизельного мотора – 1-130 тысяч оборотов в минуту, то есть турбинные лопатки порой разгоняются до линейной скорости звука. Сама турбина и компрессор объединяются за счет жесткой оси, вторая деталь затягивает через фильтр свежий воздух, сжимает его, потом под давлением подает во впускной коллектор агрегата. Чем больше воздуха оказывается в цилиндре, тем выше расход топлива, плюс сама мощность мотора. Конечно, специалисты настаивают на теоретическом равновесии мощностей между турбиной, а также компрессором мотора. Чем большее количество энергии есть у отработавших газов, тем выше скорость турбины, в результате компрессор станет вращаться быстрее.

Что нужно знать о турбине?

Турбина предполагает наличие корпуса и ротора, отработавшие газы из выпускного коллектора мотора направляются в приемный патрубок турбокомпрессора. Они движутся по сужающемуся внутреннему каналу турбинного корпуса, потом ускоряются, в итоге направляются к ротору турбины, провоцируя ее вращение. Скорость вращения реально определить за счет размера и очертаний канала в корпусе турбины, это как система поливочного шланга: чем сильнее перекрыть пальцем выходное отверстие, тем больше дальность поливочной струи. Параметры турбины, ее корпуса и прочих деталей зависят от двигателя.

Корпусы турбин разнятся между собой с учетом сферы эксплуатации. Допустим, если говорить о грузовике, обычно турбина делится на параллельные каналы, в связи с этим на ротор влияет сразу два потока отработавших газов. Исходя из всего сказанного, реально задействовать импульсное движение потока газов, а также достичь резонансных явлений. Отсюда начинается разделение выпускных каналов для любого из цилиндров. В корпусе турбины, что располагает двойным каналом, индивидуальные потоки распределяются по всей поверхности ротора. Другая конструкция с двумя каналами помогает задействовать импульсы давления, поток начинает распределяться симметрично с любой стороны ротора. Вдруг система с постоянным давлением можно использовать только энергию поступательного движения отработавших газов. Обычно применяются турбины с одним каналом, это актуально для корпусов с водяным охлаждением, они устанавливаются на судовые двигатели.

В турбокомпрессоры с достаточно большим объемом принято устанавливать дополнительное кольцо, что располагает направляющими лопатками. Благодаря ему проще создать постоянный поток отработавших газов на роторе турбины, поэтому реально регулировать отток в самом корпусе. Основа отличается от сплава с высокой термостойкостью. Ротор принято выпускать из материалов высокого качества, которые имеют достаточно высокую температурную устойчивость. Ту сторону, куда входят отработавшие газы обозначают впуском, а тянущуюся к выхлопной трубе – выпуском. На ось прикрепляется ротор турбины, ее материал особенный, сборка соединения возможна определенным образом. Ось и ротор, собственно, вращаются в разные стороны на большой скорости, плюс прижимаются друг к другу. При трении образуется тепло, соответственно, возникает сплав и неразъемное соединение.

Сама ось в месте соединения пустотелая, данное место тормозит передачу тепла от ротора турбины непосредственно к оси. На ней присутствует своеобразное углубление, где расположено уплотнительное кольцо. Рабочая область радиальных подшипников становится прочнее и даже полируется. Выступающий бортик, куда прессуется кольцо, обрабатывают с предельной точностью. На утонченный конец оси монтируют ротор компрессора, там есть специальная резьба, на нее надевают предохранительную гайку, чтобы закрепить ротор. Далее ось балансируют с максимальной точностью перед ее установкой.

Основные характеристики компрессора

Главные составляющие компрессора – корпус и ротор, его размеры можно определить количеством воздуха, что нужно для двигателя, а еще скоростью вращения турбины. Ротор компрессора идеально закреплен на оси турбины, в итоге вращается с идентичностью скоростью, что и ротор. Роторные лопатки компрессора, созданные из алюминия, обладают уникальной формой, поэтому воздух засасывается через центр. Таким образом, он направляется к периферии ротора, там за счет лопаток переправляется на стенку корпуса компрессора. Соответственно, воздух сжимается, потом через впускной коллектор оказывается в двигателе. На заметку – сам корпус компрессора создан из алюминия.

Что относится к корпусу оси?

Очевидно, что смазка турбокомпрессора проводится от системы смазки мотора, корпус оси является центром турбокомпрессора, находится между турбиной и компрессором. Ось крутится в подшипниках скольжения. Моторное масло течет по каналам, проходит между корпусом и подшипниками, потом между подшипниками и осью. Чаще всего радиальные подшипники вращаются со скоростью, что приравнивается к половине скорости оси. На данный момент немало конструкций, где подшипник не двигается, сама ось крутится в масляной ванне. Масло нужно не только для смазки, оно выполняет охлаждающую функцию для оси, корпуса и подшипников.

Чтобы уплотнить турбокомпрессор с двух сторон, не обойтись без прокладок, отражающих масло, а еще уплотнительных колец. Но не глядя на то, что такие кольца исключают утечку масла, они в действительности не служат уплотнительными прокладками. Рационально рассматривать деталь, как преграду для утечки воздуха и газа между турбиной, компрессором и корпусом оси. В стандартном режиме работы турбокомпрессора давление в турбине и компрессора явно выше, нежели в корпусе оси. Часть газов из турбины, а еще определенное количество воздуха, сжатого в компрессоре, оказываются в корпусе оси и параллельно с моторным маслом по маслопроводу переходят в масляный картер мотора.

Любое масляное уплотнение динамического типа, проще говоря, работает от разности давления.

Есть разница в диаметрах оси, в связи с влиянием центробежных сил провоцируется разность давлений, таким образом, затрудняется просачивание масла в турбину.
Со стороны турбины уплотнительные кольца находятся в выточках, такой же принцип установки рационален и со стороны компрессора.
Уплотнительное кольцо вращается с идентичной скоростью, что и ось, соответственно, за счет трех отверстий образуется противодавление маслу.
Внутренняя форма корпуса оси своеобразная, особенно на уровне кольца герметичности, это важно, чтобы предотвратить просачивание масла в компрессор.
Давление в компрессоре и турбине способно вытеснить масло в корпус оси.

Как только обороты двигателя становятся низкими, или он просто функционирует без нагрузки, давление в корпусе оси явно выше, нежели в компрессоре. Именно в компрессоре воздух отжимается от центра на периферию, после сжимается. Данный эффект просматривается при активном размешивании кофе в чашке: сыпучее вещество отбрасывается на стенки. Воздух в компрессоре, в свою очередь, будто вихрь, потом он оказывается на стенках, затем сжатый воздух поступает в двигатель.

Соответственно, понятно, по какой причине в случае минимального наддува в моторе с турбокомпрессором за ротором компрессора появляется небольшое разряжение. Однозначно, при функционировании компрессора иногда случается утечка масла из корпуса оси в компрессор. Скорость вращения оси турбокомпрессора иногда настолько высокая, что исключить утечку масла, задействуя стандартные манжеты просто нереально. В итоге в корпус оси устанавливаются уплотнительные кольца, для этого используются разные методы для максимально качественного уплотнения мест реальной утечки масла.

На что нужно обратить внимание:

механический сливной маслопровод в турбокомпрессоре Garrett. Такая модель не обходится без уплотнительного кольца. Когда двигатель функционирует на минимальных оборотах, а то и вовсе без нагрузки за ротором компрессора появляется участок пониженного давления. Масло и газы, находящиеся в корпусе оси, устремляются между задней пластиной, а также уплотнительным кольцом к компрессору. Как только смесь проходит через отверстия кольца масло с учетом собственной тяжести отбрасывается к наружной стороне, но при этом остается в корпусе оси, а вот газ продолжает движение в компрессоре. Соответственно, уплотнительное кольцо, вращающееся на большой скорости параллельно с осью турбокомпрессора, действует, будто центробежный сепаратор масла;
пластину для отвода масла. Многие производители турбокомпрессоров в определенной форме задействуют стандартную формулу. Берут неподвижную пластину, расположенную поперек одной из сторон компрессора. Масло, что идет от уплотнительных колец, стекает по внутренней стороне пластины вниз, прямо к отверстию для слива. Верхняя часть пластины располагает уникальной формой, поэтому расположена выше обычного уровня масла в корпусе оси. Когда образовывается разрежение масла в компрессоре, газы засасываются проще, нежели более тяжелое масло.

Со стороны турбины проблема не так актуальная, если учесть тот факт, что в обычных условиях давление однозначно выше, нежели в корпусе оси. Во время эксплуатации не исключено падение давления в турбине, соответственно, не обойтись без установки пластины, которая будет отводить масло со стороны турбины. Каждая конструкция корпуса оси предполагает необходимость максимального снижения теплообмена между турбиной с уплотнительными кольцами, а еще компрессором. С такой целью со стороны турбины монтируют термоизоляционную прокладку, в корпусе оси устанавливают определенные детали для теплообмена. К примеру, в турбокомпрессорах Garrett для дизельных моторов с марта 1989 года задействуют корпус оси с ребрами охлаждения.

Как выявить неисправности в турбокомпрессоре дизельного двигателя?

На стандартно функционирующем двигателе, который своевременно, а также качественно обслуживается, компрессор работает безотказно долгие годы. Появление неисправностей иногда спровоцировано:

нехваткой масла;
наличием посторонних предметов в турбокомпрессоре;
загрязненным маслом.

Нередки случаи, когда турбокомпрессоры снимают с двигателя без предварительной проверки необходимости такого действия. Ремонт следует производить, если уверены в исправности двигателя. Иногда это дает возможность исключить бесполезную замену турбокомпрессора.

Довольно часто встречаются такие неисправности, связанные с турбокомпрессором:

двигатель не развивает достаточно высокую мощность;
появился черный или синий дым из выхлопной трубы;
поднялся расход масла;
шумно работает турбокомпрессор.

Чем обусловлена минимальная мощность двигателя и темный дым из выхлопной трубы?

Такие признаки часто считаются следствием минимального поступления воздуха в мотор, может быть, засорен канал подвода воздуха, также не исключена его утечка из выпускного коллектора. Сначала следует запустить двигатель, а после прослушать шум, что производится турбокомпрессором. Располагая даже небольшим опытом, реально определить утечку воздуха между выходом турбокомпрессора, а еще двигателем, так как будет присутствовать характерный свист. Затем нужно проверить, нет ли сора в воздушном фильтре.

При необходимости измеряется количество поступающего воздуха, в этом помогут технические данные от производителя. Обязательно нужно заглушить двигатель, снять уплотнение между воздушным фильтром и турбокомпрессором, после проверить отсутствие сора и повреждений в канале. Если все перечисленное в норме, а неисправность осталась, просмотрите уплотнения турбокомпрессора, коллектор, а еще крепление глушителя, только так убедитесь, что там нет ничего лишнего, в частности, посторонних предметов. Проверьте отсутствие трещин, затяжку гаек выпускного коллектора, наличие повреждений соединений и прокладок системы выпуска.

Потом нужно вращать ось турбокомпрессора, с целью установить, насколько свободно он крутится, отсутствует ли повышенный износ и повреждения ротора турбины, как вариант компрессора. Чаще всего ось располагает небольшим люфтом, но вдруг при вращении рукой ротор турбины и компрессора задевает либо трется о корпус, явно произошел износ. Нужно проверить все детали неисправности, если ничего не обнаружите, падение мощности спровоцировано не турбокомпрессором. Рационально искать проблему именно в двигателе.

Почему появляется синий дым из выхлопной трубы?

Возникновение синего дыма сулит о сгорании масла, причины тому – его утечка в турбокомпрессор, а еще проблемы с двигателем. Изначально нужно изучить воздушный фильтр, каждое препятствие на пути воздуха служит причиной утечки масла со стороны компрессора. В таком случае за ротором появляется разряжение, не исключено засасывание масла из корпуса оси прямо в компрессор.

Очередной этап проверки – снятие корпусов турбины и компрессора, дабы прощупать свободное вращение оси, а также убедиться в отсутствии поврежденных роторов. Обязательно нужно проверить сливной маслопровод от турбокомпрессора к корпусу двигателя, обращайте внимание на сужения и пробки. Засорение маслопровода или повышенное давление в картере мотора приведет к тому, что масло из турбокомпрессора перестанет возвращаться в масляный картер двигателя. Убедитесь, не повышено ли давление газов в картере, примените масло, рекомендуемое производителем агрегата.

Нельзя игнорировать тот факт, что в масляный картер сливается не только соответствующий состав, в нем могут быть отработавшие газы, а еще сжатый воздух из турбины либо компрессора. В такой смеси на одну часть масла приходится около пяти частей газов. В итоге следует снять выпускной коллектор мотора и проверить наличие следов масла. Вдруг все хорошо ‒ ищите проблему в моторе.

Почему быстро расходуется масло, но синий дым отсутствует?

Важно проверить воздушный фильтр, потом крепления корпуса турбины компрессора, а еще давление в нем. Достаточно оценить люфт оси турбокомпрессора, проверить отсутствие износа от трения ротора компрессора и турбины о стенки определенных корпусов. Это реально определить по люфту оси турбокомпрессора. Вдруг не видите ничего странного, ‒ ищите причину за пределами турбокомпрессора. Порой активная утечка масла возможна в связи с тем, что турбина турбокомпрессора неисправна. На практике удалось доказать, что провоцирует проблему засоренный сливной маслопровод, а еще высокий уровень давления в масляном картере двигателя. Очевидно, что по маслопроводу течет не только масло, но и разные газы. Идеальная форма для маслопровода – прямая труба, она тянется от турбокомпрессора, не имеет изгибов, идет в масляный картер двигателя, ее вывод располагается чуть выше стандартного уровня масла в нем.

Естественно, нельзя игнорировать диаметр маслопровода, когда турбокомпрессор небольшого размера, допустим, как Garrett T3, как вариант T04B либо 3LD Holset-KKK-Shwitzer, диаметр маслопровода приравнивается к 20 мм. В идеале труба должна быть прямой, без сторонних изгибов и горизонтальных деталей, ведь она соединяет турбокомпрессор и картер двигателя. Конечно, многие сливные маслопроводы редко имеют такую форму, при долгом износе мотора появляются проблемы со сливом масла. Фирма Garrett уже более 30 лет на рынке, специалисты предлагают уникальный декомпрессор, что понижает давление, а еще сепаратор масла, его доступно изготовить и монтировать самостоятельно.

По какой причине турбокомпрессор стал шумно функционировать?

Важно проверить все трубопроводы, которые находятся под давлением, особенно вход и выход турбокомпрессора плюс систему выпуска. Достаточно проверить легкость вращения оси турбины, а еще исключить трение роторов и компрессора, повреждения сторонними предметами. Когда роторы действительно соприкасаются либо повреждены, их снимают и меняют турбокомпрессор. Что следует сделать:

снять маслопровод и трубку сапуна, хорошо проверить чистоту и отсутствие повреждений;
нельзя использовать герметик, чтобы прикрепить подающий и сливной маслопровод турбокомпрессора, многие составы при взаимодействии с горячим маслом просто растворяются. Столь грязное масло навредит подшипникам, а еще кольцам турбокомпрессора;
часто остатки герметика провоцируют засорение масляных каналов внутри турбокомпрессора;
важно смазать турбокомпрессор перед установкой;
промойте мотор и смените масло, монтируйте новые фильтры.

Актуально не игнорировать правильность вождения, особенности мотора с турбокомпрессором. Если вы глушите двигатель, что функционирует на высоких оборотах, турбокомпрессор вращается без смазки, ведь давление моторного масла на уровне нуля. Более того, вред наносится подшипникам и кольцам турбокомпрессора. Важно, чтобы двигатель поработал на холостых около полминуты, перед тем, как дадите ему нагрузку по причинам, указанным выше. Не забывайте регулярно менять масло и фильтр, используя состав, что подходит для конкретного турбокомпрессора двигателя.

Главными причинами неисправностей принято считать утечку воздуха, а еще отработавших газов. Вполне реально найти место утечки, ведь эти точки производят шум, в связи с потерей газов или воздуха постоянно снижается производительность турбокомпрессора, в итоге минимизируется мощность мотора. Недостаток воздуха становится причиной появления черного дыма, выходящего из выхлопной трубы. Порой не найдя неисправности шум реально исключить полной заменой турбокомпрессора.

Как найти неисправность в двигателе дизельного типа с турбокомпрессором.

1. Когда мотор не развивает достаточную мощность и при его функционировании появляется черный дым важно проверить:

воздушный фильтр;
выпускной коллектор и уплотнения системы выпуска в целом;
крепления на воздухоотводах;
турбокомпрессор, внутреннее трение его деталей.

2. Вдруг при работе двигателя появляется синий дым, а также активно расходуется масло, рационально проверить:

воздушный фильтр;
не загрязнен ли турбокомпрессор;
подшипники и уплотнительные кольца турбокомпрессора на повреждения;
трубку сливного маслопровода, а также сапун двигателя.

3. Когда слышен шум турбокомпрессора, важно обратить внимание на:

системы выпуска;
подшипники;
крепления воздуховодов.

По какой причине возникают неисправности турбокомпрессоров?

Есть основные причины повреждения турбокомпрессоров:

недостаточный уровень масла;
грязное масло;
наличие сторонних предметов внутри.

Чем опасен недостаток масла?

Конечно, сразу из строя выйдут подшипники, потом могут появиться и иные повреждения, к примеру, начнется трение роторов турбины и компрессора, появится износ уплотнительных колец. В итоге может даже треснуть ось турбины. В обычных условиях ось и подшипники функционируют при температуре в районе 60-90 градусов по Цельсию. Когда масла не хватает, увеличивается теплоотдача на ротор турбины, данное тепло параллельно с тем, что выделяется от трения в подшипниках, поднимает температуру оси до 400 градусов, провоцируя коксование остатка масла, а также вызывая перегрев оси. Более того, это сказывается на всех подшипниках и корпусе оси. Последняя часть деформируется, а материал наваривается на ось турбокомпрессора.

При биении оси появляются серьезные повреждения на внешних участках впускного канала, а вот уплотнительные кольца теряют свои свойства. В связи с поломкой подшипников лопатки ротора компрессора зацепают его внутреннюю часть и повреждаются. Не исключен износ рабочей поверхности подшипника, обычно такая область повреждается незначительно, к такому виду приводит лишь отсутствие смазки. С учетом высокой температуры, возникшей из-за трения при биении оси, алюминиевые подшипники попросту плавятся. Подшипники бронзового типа в связи с перегревом легко теряют оловянный слой, меняют цвет.

Чем опасно попадание посторонних предметов?

Когда из двигателя попадают обломки деталей, к примеру, элементы клапанов либо поршневых колец, могут появиться повреждения ротора турбины. Проблемы с ротором компрессора порой вызваны рядом причин. К примеру, когда во впускном канале оказывается твердый предмет, края элементов ротора компрессора попросту сбиваются, если это мягкий кусок, допустим, ткань просто гнутся. Абразивные составы, к примеру, грязь или песок, быстро стирают лопатки, это иногда спровоцировано утечкой между воздушным фильтром, а еще турбокомпрессором. В итоге будет произведена разбалансировка оси плюс роторов турбины, а еще компрессора. Затем неизбежны дальнейшие повреждения. При скоростных вращениях, что иногда достигают 130 тысяч оборотов в минуту, даже минимальный дисбаланс может увеличиться в разы.

Проблемы с загрязненным маслом

Каждому известно, что турбокомпрессор принято смазывать фильтруемым маслом. Когда оно загрязняется, начинают повреждаться детали, поверхность оси царапается. Более того, не исключен износ рабочей поверхности подшипников, в таком случае рабочая область в некоторых местах повреждается настолько, что даже каналы для подвода масла легко закрываются. Может сточиться внутренняя и наружная часть подшипника, прямо удаляется весь слой олова. Загустевшее масло остается на внутренних перегородках корпуса оси, потом снижается герметичность, провоцируются небывалые утечки. Густое масло легко коксуется под влиянием тепла, становится причиной повреждений подшипников и уплотнений.

Загрязнения иногда глубоко царапают внешнюю поверхность подшипника, относительно алюминиевых вкладышей – они задерживаются на поверхности, потом провоцируют большие отложения на оси подшипника и даже в его основе. Отложение загрязненного масла на роторе турбины иногда вызвано проблемами с герметичностью турбокомпрессора, неприемлемым маслом в корпусе оси либо оттоком масла в систему выпуска, в связи с серьезным износом самого мотора. Иногда причиной является повышенное давление в масляном картере агрегата, сор в сливном маслопроводе турбокомпрессора, а то и загрязнения воздушного фильтра. В итоге нужно сказать, что каждая перечисленная неисправность может быть предотвращена, достаточно регулярно обслуживать двигатель.

Ремонт турбин в Казани