Что такое турбокомпрессор?

Чтобы понимать какого вида дефекты могут присутствовать в турбокомпрессоре, описывать причины их возникновения и методы ремонта, необходимо разобраться, что такое турбокомпрессор и для чего он необходим.

Турбокомпрессор (ТКР) — основной элемент системы агрегатного наддува двигателей внутреннего сгорания. Он применяется для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания без глубокого вмешательства в его конструкцию. Данный узел повышает давление во впускной системе двигателя, обеспечивая подачу в камеры сгорания увеличенного количества топливно-воздушной смеси. В этом случае сгорание происходит при более высокой температуре с образованием большего объема газов, что приводит к повышению давления на поршень и, как следствие, к росту крутящего момента и мощностных характеристик двигателя.

Применение турбокомпрессора позволяет увеличить мощность двигателя на 20-50% (а при более значительных доработках рост мощности может достигать 100-120%). Благодаря простоте, надежности и эффективности системы наддува на основе турбокомпрессоров, его применяют на всех типах транспортных средств с ДВС.

Этапы ремонта

Весь процесс ремонта турбокомпрессора можно разделить на три основных этапа:

1. Разборка с последующей мойкой и очисткой

2. Дефектовка каждой детали

3. Балансировка и сборка

Далее разберем каждый этап подробнее.

1. Разборка с последующей мойкой и очисткой

После приема турбокомпрессор поступает в зону разборки, затем мастер производит тщательную очистку и мойку каждой детали, для этого он использует ультразвуковые ванны и пескоструйный аппарат. После того, как турбокомпрессор разобрали, полностью очистили и подготовили к дальнейшим действиям, он поступает на следующий участок.

2. Дефектовка турбокомпрессора

На участке дефектовки наши специалисты производят тщательные замеры всех необходимых деталей с помощью высокоточного измерительного инструмента и оборудования. Это очень важный этап, на котором специалист Технического центра даст заключение о дефектах турбокомпрессора, а также укажет перечень, количество и цены деталей, требующих замены.

3. Балансировка и сборка

После согласования дефектной ведомости, мастер приступает к поэтапной балансировке и сборке турбокомпрессора. Балансировка ротора турбокомпрессора является одним из наиболее важных процессов в ремонте ТКР, потому как от качества ее проведения зависит дальнейшая работа агрегата.

Перед тем, как начать описывать процесс балансировки, необходимо понять, что такое дисбаланс.

Дисбаланс вала или ротора — это несовпадение осевой линии массы вращения и геометрического центра, из-за чего возникает вибрация, которая приводит к повреждению деталей турбокомпрессора.

Сама балансировка происходит в несколько этапов:

1. Балансировка вала

2. Балансировка ротора

3. Балансировка картриджа

Все эти работы выполняются на современном высокоточном оборудовании с соблюдение всех рекомендаций завода-изготовителя и технологических правил ремонта и балансировки.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией

Отдельного внимания заслуживают турбокомпрессоры с изменяемой геометрией.

Что это такое и для чего нужно изменение геометрии?

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией – тип турбокомпрессоров, характеризующийся возможностью изменения сечения на входе колеса турбины с помощью кольца и специальных лопастей, которые имеют специальную аэродинамическую форму, с целью оптимизации мощности турбины для заданной нагрузки.

Необходимость изменения сечения обусловлена тем, что оптимальное проходное сечение при низких оборотах существенно отличается от оптимального проходного сечения при высоких оборотах. Если сечение классического турбокомпрессора слишком большое, то на низких оборотах эффективность турбокомпрессора будет низкой. Если сечение слишком маленькое, то эффективность будет низкой на высоких оборотах.

За счет возможности изменения сечения улучшается отклик, повышаются мощность и крутящий момент, снижается потребление топлива и количество вредных выбросов.

Для настройки геометрии лопастей турбокомпрессора в Техническом центре мы используем специальный станок, который позволяет определить нарушение геометрии, необходимое проходное сечение и конечно же настроить правильную работу механизма изменения геометрии.

Актуатор турбокомпрессора

(Рис. 4)

Актуатор турбокомпрессора (actuator, westgate) или вакуумный регулятор —это клапан для сброса избыточного давления воздуха на высоких оборотах двигателя. Его основная функция — защитная.

Принцип работы актуатора в целом прост: при наличии избыточного давления заслонка или клапан открывается и излишние газы не попадают в турбокомпрессор, а отводятся по специальным каналам, не позволяя турбине раскручиваться более определенного количества оборотов.

Другими словами, отработавшие газы, вращающие крыльчатку турбинного колеса и вал, на котором параллельно установлена крыльчатка компрессорного колеса, перепускаются. В результате интенсивность работы турбины снижается, уменьшается подача воздуха в цилиндры ДВС. Открытие клапана осуществляется 2 способами:

1. Пневматический привод.

Привод заслонки соединен мембраной либо цилиндром (в зависимости от производителя), прижатым в закрытом положении пружиной. При определенном нажиме, создаваемым турбиной, силы пружины не хватает удерживать заслонку в закрытом положении, и она открывается, направляя часть выхлопных газов мимо крыльчатки, уменьшая скорость вращения турбонаддува.

Плюс такого устройства – простота и надежность. Минус – сложность тонкой настройки.

2. Электромеханический привод.
Здесь клапан подчиняется электронному блоку управления двигателя через датчики, установленные, как в самой турбине, так и на впускном, выпускном трактах. Как следствие, такая система более отзывчива к регулировке и подстраивается под работу двигателя в любых условиях.

Недостаток всего один – сложность ремонта.

Основные дефекты турбокомпрессоров:

1. Повреждение лопаток ротора

2. Износ втулок вала, подшипников скольжения

3. Износ вала турбокомпрессора

4. Износ картриджа

5. Износ маслоупорных колец и канавок

6. Износ упорного подшипника

7. Износ оси актуатора

8. Дефекты электронного механизма актуатора

9. Нарушение балансировки турбокомпрессора

Основные причины возникновения данных дефектов:

1. Некачественная фильтрация моторного масла

2. Использование несоответствующего или некачественного моторного масла

3. Попадание инородных частиц во впускной тракт из-за негерметичности впускной системы, а также некачественного воздушного фильтра или его отсутствия

4. Использование герметика при сборке и установке турбокомпрессора

5. Грязь и посторонние предметы в масляных каналах турбокомпрессора

6. Неквалифицированная установка турбокомпрессора

7. Масляное голодание (даже кратковременное)

8. Низкое давление масла (ниже 1,2 кгс/см² )

9. Высокое давление картерных газов (больше 60 мм.рт.ст. на холостых)