Причини виходу з ладу турбокомпресора в дизельних та бензинових двигунах

Що викликає вихід з ладу турбокомпресора та де шукати причину

Вихід з ладу турбокомпресора майже завжди є наслідком більш складної проблеми, а не окремою несправністю. У 90% випадків це вказує на несправність двигуна або пов'язаних з ним систем. Тому, щоб уникнути повторної поломки турбіни після ремонту, важливо визначити першочергові причини проблеми.

Коли причина криється в самій турбіні

Хоча вихід з ладу турбіни найчастіше пов'язаний із зовнішніми факторами, існує певний перелік причин, коли проблема криється в самому турбокомпресорі. У цьому випадку найчастіше страждають компресорне колесо та вал турбокомпресора. Ці компоненти працюють на високих швидкостях, піддаються екстремальним навантаженням – і будь-яке порушення умов експлуатації призводить до серйозних пошкоджень.

Однак на практиці ми стикаємося з різними випадками. До поширених причин належать виробничі дефекти, втома матеріалу, знос підшипників, перегрів турбіни або незбалансований ротор. Іноді причиною є потрапляння сторонніх предметів у впускну систему або гарячу частину турбіни, що призводить до механічних пошкоджень лопаток турбіни та різних видів подряпин на валу.

І все ж це наслідки. Якщо говорити про глибші причини, то внутрішні відмови турбокомпресора розвиваються за одним із трьох основних сценаріїв. Нижче ми детально розглянемо кожен із цих випадків, щоб зрозуміти причини відмови турбіни в дизельних або бензинових двигунах та як запобігти повторенню.

Механічні пошкодження: причини виходу з ладу турбіни зсередини

Найбільш вразливими компонентами турбокомпресора є компресорне колесо та вал турбокомпресора. Ці компоненти обертаються з величезною швидкістю – до 200 000 об/хв. Будь-яке відхилення від норми, таке як забруднення, підвищений тиск або стороннє тіло, майже завжди призводить до порушення цілісності.

Однією з найпоширеніших причин виходу з ладу турбіни є нещільність у системі впуску. Пил та абразивні частинки проникають у систему через мікроскопічні отвори, створюючи піскоструминний ефект на роторі. При постійному впливі лопаті зношуються, що призводить до дисбалансу.

Ще одним фактором є несвоєчасна заміна повітряного фільтра. Засмічений фільтр не може ефективно видаляти пил та забруднення. В результаті тверді частинки накопичуються на поверхні ротора, що призводить до поступового утворення мікропошкоджень на лопатях компресорного колеса. Небезпека цього зносу полягає в тому, що він є поступовим, тому його не одразу помітно, але з часом він призводить до серйозних проблем.

Засмічена лінія зливу оливи турбіни також може спричинити вихід турбіни з ладу. Якщо лінія зливу оливи засмічена або обмежена, олива починає потрапляти у впускну систему, де під впливом температури вона перетворюється на коксові відкладення. Ці тверді частинки осідають на лопатках компресора та вдаряються об рухомі компоненти зі змінною геометрією, порушуючи їхню роботу, доки вони повністю не заблокуються.

Окремо слід виділити накопичення вуглецю у впускному колекторі двигуна як ще одну причину пошкодження турбокомпресора. Під впливом температури олива починає «заїдати» — перетворюючись на густу, в'язку масу, схожу за консистенцією на пластилін. Цей пригорілий відклад накопичується на лопатках вала та в області розташування змінної геометрії турбіни, що призводить до блокування рухомих частин. Значне накопичення може призвести до повного блокування механізму змінної геометрії турбіни, що призводить до зниження потужності, поганої реакції двигуна та помилок приладової панелі.

Варто також згадати тріснутий випускний колектор. Мікротріщини часто виникають через засмічення сажового фільтра (DPF) або каталітичного нейтралізатора, коли тиск вихлопних газів зростає до критичного рівня (до 5 бар). Під цим тиском перегрітий колектор більше не може справлятися з навантаженням. В результаті в автомобілі спостерігається падіння тиску наддуву, втрата потужності, загоряння лампочки Check Engine та помилки ЕБУ, включаючи сумнозвісну P0299. Однак такі тріщини дуже важко діагностувати без повного розбирання турбокомпресора.

Будь-яка з цих причин може спровокувати ланцюгову реакцію, яка гарантує вихід з ладу турбокомпресора в дизельному або бензиновому двигуні.

Неправильне обслуговування, як причина пошкодження дизельного турбокомпресора

Кожен сучасний двигун розроблений з точними розрахунками конкретних параметрів навантаження, температурних режимів та специфікацій робочої рідини. Тому моторна олива не тільки змащує деталі, але й створює масляну плівку, яка захищає від перегріву, тертя та передчасного зносу. Коли один із цих параметрів порушується, в першу чергу страждає турбокомпресор. Проблеми з масляною системою двигуна часто стають невидимим спусковим гачком, який запускає ланцюгову реакцію збоїв.

Причини виходу з ладу турбокомпресора, пов'язані з проблемами з мастилом, особливо поширені в дизельних автомобілях, де температури досить високі, а турбіна постійно перебуває під навантаженням.

До них належать:

● Масляне голодування – коли в системі дефіцит оливи або використовується мастило з неправильною в'язкістю, масляна плівка постійно руйнується і не формується належним чином. Вал буквально починає шліфувати стінки підшипника, що може призвести до його розлому навпіл. Це проявляється у збільшеному зносі та люфті, а потім у виході з ладу. Це одна з найпоширеніших причин виходу з ладу турбокомпресора в дизельних двигунах.

● Несвоєчасна заміна оливи. Якщо вчасно не замінювати оливу, вона поступово втрачає свої захисні властивості. Під впливом високих температур та агресивної експлуатації вона починає коксуватися та осідати у вигляді відкладень всередині корпусу турбіни. Ці відкладення перешкоджають роботі рухомих частин та викликають передчасний знос валу.

● Засмічення лінії зливу оливи. У цьому випадку в корпусі турбіни накопичується зворотний тиск, олива не може швидко стікати, і система просто переповнюється. Мастило потрапляє у впускну та випускну систему. Це викликає утворення коксу та, як наслідок, перешкоджає обертанню лопатей.

● Порушення тиску подачі оливи. У випадку коли масляний насос працює некоректно, тиск масла на вході в турбіну зменшується. Кількості мастила, яке подається в турбіну стає не достатньо для забезпечення нормального змащення, що призводить до надмірного тертя та швидкого зносу валу та підшипників турбіни.

Поломка турбокомпресора через пальне

Навіть справний турбокомпресор швидко вийде з ладу, якщо подача палива до двигуна неправильно відрегульована. Нестача палива підвищує температуру відпрацьованих газів, що призводить до перегріву гарячої секції турбіни та прискореного зносу лопатей та підшипників.

Якщо подається занадто багато палива, воно не встигає повністю згоріти. Залишки потрапляють у турбіну, що призводить до подальших проблем із турбіною.

Додатковий ризик створює використання палива, яке не відповідає специфікаціям виробника. Підвищений вміст золи або сірки, або низьке октанове число призводять до забруднення турбокомпресора та його пошкодження.

Сервопривід, як причина відмов турбін

З 2023 року більшість систем керування двигуном у сучасних двигунах стали електронними. Це також стосується турбокомпресорів, робота яких в основному координується електронними приводами. Це компактні приводи, які регулюють геометрію турбіни та підвищують навантаження в режимі реального часу. Однак за їх точною роботою криється конструктивна специфіка: всі вони виготовлені з пластику.

З одного боку, цей матеріал стійкий до перегріву та тертя. З іншого боку, він має природну межу довговічності. З часом шестерні та потенціометри починають зношуватися. Важливо відмітити, що поломка турбокомпресора через несправний сервопривід не є негайною, але порушує його роботу:

● геометрія зависає;

● тиск наддуву не коригується;

● потужність двигуна падає.

Коли причини поломки турбокомпресора криються у взаємопов'язаних системах

Робота турбокомпресора безпосередньо залежить від багатьох взаємопов'язаних систем автомобіля. Тут застосовується принцип доміно: достатньо, щоб вийшла з ладу одна система і тоді починаються проблеми з турбіною та іншими компонентами.

Ось чому важливо своєчасно виявляти несправності між взаємозв'язаними вузлами, а не просто вирішувати локальні проблеми.

Екологічні системи: Чи справді стандарти EURO 6D перевантажують турбіну?

З моменту набрання чинності стандартами EURO 6D у 2020 році конструкція дизельних двигунів значно змінилася. Щоб відповідати суворим вимогам щодо викидів, виробники впровадили комплексний спектр систем екологічного контролю:

● SCR;

● EGR (низького та високого тиску);

● DPF.

Кожна з цих систем розроблена для підтримки точних параметрів тиску, температури та об'єму газу. Якщо порушується навіть один параметр, наприклад, засмічений DPF або нестабільна робота клапана EGR, турбокомпресор починає працювати в аварійному режимі. Це створює асиметричне навантаження на турбокомпресор і двигун втрачає потужність.

Турбокомпресор повинен працювати з симетричним протитиском. Але коли, наприклад, DPF засмічується, а вихлопні гази не відводяться з відповідною швидкістю, турбіна працює з надмірним тиском. Це призводить до:

● підвищення температури корпусу турбокомпресора;

● витоків масла;

● стрибків тиску наддуву;

● прискореного зносу компонентів турбіни.

Важливо розуміти: ці системи не є за своєю суттю слабкими. Зовсім навпаки – екологічно чисті системи перевантажують турбіну не тому, що вони погані, а тому, що вимагають іншого рівня обслуговування. Коротші інтервали заміни оливи, частіша заміна фільтра та необхідність контролю якості палива — все це нові реалії, до яких адаптувалися не всі водії та сервісні центри.

Якщо раніше стандартне технічне обслуговування проводилося кожні 10 000–12 000 км, то зараз багато виробників рекомендують інтервал 7 000–8 000 км. Однак на практиці це правило часто ігнорується. Це призводить до проблем: навантаження EGR, перегріву DPF, стрибків тиску на турбіні та, зрештою, виходу з ладу турбіни без будь-яких видимих ​​зовнішніх пошкоджень.