Ремонт турбокомпрессора или турбины своими руками, принцип работы, причины неисправностей и малоизвестные нюансы

Еще в прошлом десятилетии автомобильная турбина считалась атрибутом только премиальных автомобилей, а уже сегодня это необходимая деталь практически для каждой машины, которая позволяет значительно повысить отдачу силового агрегата и уменьшает потребление горючего. А в наши дни именно эти характеристики часто становятся решающими при покупке нового транспортного средства.

Поэтому сегодня любому водителю не помешает ознакомиться с устройством турбокомпрессора и научиться понимать, как он работает и какие могут быть неполадки, что, в свою очередь, позволит вовремя сориентироваться и определить неисправность в своем автомобиле.

Устройство автомобильного турбокомпрессора

Несмотря на кажущуюся сложность, турбина не отличается большим количеством деталей. Она состоит всего из трех основных секций: турбинной, иначе называемой горячей, работающей с выхлопом мотора, компрессорной, которая отвечает за подачу сжатого воздуха в мотор, и соединяющего их подшипникового узла, который чаще называют картриджем, через него проходит вал ротора.

Кроме того существует система регулировок, ремонт турбин которая в разных конструкциях турбокомпрессора может располагаться в горячей или компрессорной части турбины. Она регулирует действие перепускного клапана устройства. Компрессорная крыльчатка крепится прямо на вал, а турбинная крыльчатка с валом являются одним целым. На картридже есть уплотнения, которые препятствуют попаданию масла в улитки. Вот и все составляющие автомобильного турбокомпрессора.

С виду простой механизм при поломке вызывает у технически подкованного водителя желание заняться ремонтом своими силами. Особенно стимулирует это желание стоимость нового турбокомпрессора, которая варьируется в пределах 500-1000 долларов, а после ремонта может составить сумму в 540 долларов. Спасти положение может приобретение бывшей в употреблении турбины, но кто сможет гарантировать ее исправную работу в дальнейшем.

Необходимо отметить, что найти специалиста, который бы квалифицированно смог отремонтировать турбокомпрессор, довольно проблематично. А если таковой и нашелся, часто приходится ожидать в очереди по несколько недель. С другой стороны, водителя, который решился на самостоятельный ремонт, поджидает немало количество «подводных камней», неискушенному автолюбителю такие трудно даже представить.

Принцип работы и малоизвестные нюансы

Казалось бы, принцип работы турбокомпрессора не особо сложный. Выхлопные газы из силового агрегата автомобиля раскручивают крыльчатку турбокомпрессора, которая преобразовывает кинетическую энергию газового потока в механическую. С помощью насоса через фильтрующее устройство свежий воздух подается на компрессор и после сжатия поступает в автомобильный мотор. С помощью этого процесса получается повысить отдачу силовой установки на 20-25 процентов за счет повышения эффективности и скорости сжигания горючего.

1. Демпфирующий эффект и следствие его непонимания

Одним из «подводных камней» для решивших взяться за ремонт становится непонимание демпфирующего эффекта, который тесно связан с конструктивными особенностями подшипникового зла турбокомпрессора. Этот вопрос нужно рассмотреть более подробно, так как ремонтные работы без его понимания часто приводят к плачевным результатам.

Конструкция турбины изначально предусматривает необходимость демпфирования из-за особенностей работы автомобильного мотора. Выхлоп проходит через выпускной коллектор и попадает на крыльчатку турбокомпрессора рывками, а не постепенно, пропорционально открытию клапанов силового агрегата. Получается, что газовый поток неоднороден и воздействует на крыльчатку турбокомпрессора импульсами.

Чтобы компенсировать такое неоднородное воздействие, пришлось бы конструировать ротор увеличенной жесткости, следствием чего стал бы рост массы и габаритов устройства. Проблему решили установленные в подшипниковом узле втулки, создающие со стороны улитки демпфирующий эффект.

Объяснить это достаточно просто. Диаметр втулки выбирается такой, чтобы между ней и улиткой оставалось небольшое расстояние, позволяющее в процессе работы возникать масляной пленке, почти такой же, какая образовывается в зазоре между втулкой и валом. Скорость вращения втулки приблизительно в два раза меньше скорости вала, а пара масляных пленок позволяет удачно амортизировать неравномерное давление выхлопа на ротор турбокомпрессора.

Во время ремонта турбокомпрессора своими силами может показаться, что между корпусом картриджа и втулкой присутствует чрезмерный люфт. Большинство автолюбителей посчитают такой эффект неисправностью, примутся вытачивать новую втулку (чаще бронзовую) и довольно жестко запрессуют при установке. Обычно это делается по аналогии с втулками, которые устанавливаются на стартере или головке шатуна, однако в данной ситуации подобное понимание станет причиной плачевных результатов.

Турбина вращается с очень большой скоростью, исчезновение второй масляной пленки приведет к уменьшению демпфирующего эффекта практически в два раза, что, в свою очередь, станет причиной быстрого износа подшипников. Иногда в таких случаях из-за импульсивной нагрузки даже может поломаться вал ротора.

2. Дисбаланс

Для того, что бы вращающаяся деталь работала как можно более корректно и дольше, производят ее балансировку. Самым распространенным примером в этой области может стать процесс балансировки колес, который проводят постоянно после ремонтных работ, затрагивающих колеса и ходовую часть транспортного средства. В случае отказа от такой процедуры, если рассматривать передние колеса, через систему рулевого управления будет распространяться биение. А в версии с задними колесами, даже без каких-нибудь ярко выраженных признаков дисбаланса, покрышки могут преждевременно износится, что будет видно по особым пятнам. Не стоит забывать и об увеличенной нагрузке и ускоренном износе элементов подвески.

Конечно, крыльчатки турбокомпрессора намного меньше диаметра колес, но не нужно забывать о скорости вращения, которая у ротора турбокомпрессора выше во много раз и в среднем составляет 100 000 оборотов в минуту, а в отдельных моделях достигает 300 000 оборотов в минуту. Кто помнит физику, нагрузка на вращающийся элемент растет пропорционально его скорости в квадрате. Так что, если принимать во внимание высокую частоту вращения, нагрузки на ротор турбокомпрессора и колеса автомобиля вполне соизмеримы, и отсутствие балансировки часто становится причиной серьезных поломок.

Демонтаж подшипникового узла вплоть до изменения давления крепящих его болтов иногда становится причиной нарушения балансировки. Отсюда очевидный вывод, что в «домашних» условиях произвести балансировку ротора нереально, несмотря на правильную замену всех испорченных элементов. Соответственно, такие ремонтные работы становятся бессмысленными, потому что турбина с дисбалансом снова очень быстро перестанет работать.

Ротор турбокомпрессора балансируют на спецоборудовании опытные мастера в несколько этапов. В первую очередь балансируют сам ротор, затем производится сборка картриджа и балансируется весь узел. Специалисты используют для этого процесса два различных аппарата, один из которых позволяет воссоздать работу турбокомпрессора в условиях, приближенных к реальным: на ротор создается давление, а в подшипниковый узел поступает масло необходимой температуры.

Еще раз отметим – в домашних условиях отбалансировать ротор турбокомпрессора невозможно. Несмотря на технически правильную замену всех необходимых элементов и правильный монтаж, турбина все равно будет разбалансирована, и очевидно, что это быстро станет причиной его поломки.