Одним из способов увеличения мощности дизельного двигателя служит система газотурбинного наддува. Основным ее элементом является турбокомпрессор. Он устанавливается на нагнетательном коллекторе и приводится в движение энергией отработанных газов. Использование турбины на КамАЗ дает прирост мощности двигателя около 25 %. На этих грузовиках применяются двухрядные V-образные силовые агрегаты. Поэтому устанавливают 2 компрессора — каждый на свой блок.
Постоянно возрастающие требования по экологической безопасности приводят к тому, что производители вынуждены совершенствовать конструкции двигателей и систем турбонаддува. Поэтому при выборе компрессора и установке своими руками необходимо учитывать модель грузовика и марку силового агрегата.
Как работает
Турбина устанавливается на дизельные двигатели КамАЗ для увеличения мощности агрегата. Принцип работы турбонагнетателя и турбокомпрессора разный, однако оба служат для подачи сжатого воздуха в цилиндры, тем самым увеличивая количество сгораемого топлива. В результате расход топлива становится более экономичным, а мощность возрастает.
Турбонагнетатель имеет привод от самого двигателя, из-за чего часть мощности теряется. Более продуктивной будет работа турбокомпрессора, который устанавливается на все модификации двигателя КамАЗ 740.
Турбокомпрессор получает энергию из отработавших газов, которые попадают сначала в турбину, после чего на большой скорости направляются в компрессор. Последний, в свою очередь, имеет привод от турбины, передающей ему энергию выхлопных газов.
В компрессоре воздух разгоняется до еще большей скорости и попадает в диффузор, в котором сжимается. Такое устройство будет работать лучше с охлаждением: на некоторых моделях (для двигателей Euro III) установлена система охлаждения наддувного воздуха. При охлаждении воздух сжимается еще больше, что позволяет при том же объеме доставить больше воздуха в цилиндр.
Основные признаки неисправности
Если данный механизм начал давать сбои в работе, вы сразу это ощутите. В первую очередь, неисправность турбины будет отображаться на ходовых качествах автомобиля. Так, значительно пропадет динамика разгона. Машине будет трудно набрать нужную скорость, особенно на подъем или при загрузке. Также двигатель будет тяжелее набирать обороты. По сути, он превратится в обычный «атмосферник». А как известно, на трубированных автомобилях стрелка тахометра существенно «оживает» после определенного диапазона оборотов (2 и более тысяч, в заливистости от типа мотора). При неисправном компрессоре она будет тянуться вверх так же медленно, как и в начале.
Какие турбины ставят на КамАЗ
Сегодня самой распространенной является турбина КамАЗ Евро-2. Ею оснащаются 4 марки двигателей:
- 740.31-240;
- 740.30-260;
- 740.50-360;
- 740.51-320.
Компрессоры выпускают 3 российских предприятия. Объединение «КамАЗ» и ОАО «Турботехника» производят турбоагрегаты ТКР-7. Характеристики изделия, выполненного по двухконсольной схеме, позволяют применять их и на моторах «Евро-1». Белорусское предприятие в городе Борисов изготавливает аналог турбины ТКР-7. Немецкий концерн Borg Warner Turbo Systems выпускает изделия высокого качества — с более высокими характеристиками, чем российские и белорусские.
Автомобили, оснащенные силовыми агрегатами Cummis, комплектуются своими компрессорами. Необходимо знать, что кроме этих двигателей, остальные оснащаются парными турбинами: правого и левого исполнения. КамАЗы Евро-3 чаще всего комплектуются агрегатами немецкой торговой марки Schwitzer.
Для двигателей Евро-1 подойдут турбокомпрессоры CZ, производитель – компания из Чехии, лицензированная немецким Schwitzer. Этот турбокомпрессор применим к двигателям 740.11 и 740.13 и может быть заменен на произведенный в России ТКР-7Н-1.
Турбины он европейских поставщиков дороже, однако считается, что их качество лучше. Отечественные модели более доступны по цене, к тому же, в случае поломки, необходимые запчасти легче найти.
Ознакомиться с ценами и подробными техническими характеристиками можно в каталогах на сайтах компаний, занимающихся продажей турбокомпрессоров от разных производителей.
Устройство
Турбокомпрессор, являющийся частью системы газотурбинного наддува, позволяет подавать сжатый и охлажденный воздух в цилиндры двигателя, что увеличивает мощность агрегата за счет сжигания большего количества топлива при неизменном объеме.
Движок и турбокомпрессор связаны напрямую, поэтому для определенных моделей двигателей есть свои модификации турбокомпрессора. Турбина находится непосредственно на двигателе.
Для двурядных модификаций двигателей рекомендуется устанавливать две турбины. Их размер относительно небольшой: диаметр корпуса компрессора и турбины около 22 см, вес не более 10 кг.
Что собой представляет турбокомпрессор KAMAZ? Его составными частями являются компрессор и газовая турбина, которая представляет собой корпус с крыльчаткой (турбинное колесо + ротор). В конструкцию компрессора входит колесо, лопасти и диффузор со впускными и выпускными коллекторами. Между колесами компрессора и турбины находится вал, передающий энергию компрессору, который в последствии направляет энергию от отработанных газов из турбины в цилиндры двигателя.
Профилактика
Чтобы не задаваться вопросом, как проверить турбину, нужно знать меры профилактики. Несколько простых советов, отмеченных ниже, значительно продлят срок службы вашему элементу:
- Придерживайтесь регламента замены воздушного фильтра. В половине случаев повышенный расход масла и другие проблемы с турбиной возникают именно из-за грязного фильтра. И если на атмосферных двигателях просто пропадет тяга, то здесь будет перегружен весь механизм (а именно компрессор, из-за разницы давлений во впуске и выпуске).
- Следите за уровнем масла. Даже кратковременное «голодание» очень вредно для двигателя и турбины. Заливайте только рекомендованное производителем масло. Часто поломки возникают из-за применения поддельной продукции. Что касается регламента замены, он немного отличается от обычных, атмосферных двигателей. На турбированных моторах масло меняется раз в 7 тысяч километров.
- Контролируйте величину наддува. Особенно это касается тех, кто ставит турбину нештатно на бензиновые двигателя. Данный параметр должен находится в пределах одного бара. Помните, что с каждым увеличением «буста» мотор терпит колоссальные нагрузки.
- Перед тем как глушить мотор после поездки, дайте ему поработать 1-2 минуты на холостых. Так вы исключите углеродный осадок, который вредит подшипникам турбины.
Ротор турбины
Ротор турбокомпрессора состоит из колеса турбины и вала, а также колеса компрессора. Вращение ротора происходит в подшипниках, сделанных из бронзы. Подшипники используются для балансировки вращения ротора и колеса, что делает возможным упорный подшипник, корректирующий отклонение от оси вращения.
Размер турбины – 23 см в диаметре, вес – 7-10 кг. Все детали турбокомпрессора выполнены из жаропрочных материалов.
Воздух, попадая в ротор, раскручивается, и на большой скорости попадает в компрессор. Частота оборотов ротора – 75 тыс./мин.
Как проверить
Неисправность турбокомпрессора характеризуется наличием одного или нескольких отличительных признаков:
- повышенный расход масла;
- нехарактерный звук работающего агрегата;
- падение мощности силовой установки;
- появление из выхлопной трубы сизого или синего дыма.
Проверить турбину можно, не демонтируя ее со штатного места. Первичная диагностика работоспособности агрегата включает в себя:
- осмотр рабочих лопаток турбины и компрессора;
- проверку состояния патрубков;
- контроль наличия осевого и радиального люфта.
Для проверки состояния лопаток необходимо отсоединить выхлопной патрубок турбины и напорный — компрессора. Попадание в рабочие полости даже небольших твердых частиц приводит к образованию задиров и сколов на теле лопаток. При больших скоростях вращения (70-90 тыс. об/мин) это приводит к разбалансировке турбоагрегата, появлению неравномерной нагрузки на подшипники, вибрации и, как следствие, — падению оборотов. Сбои в работе турбины ухудшают параметры наддува и уменьшают тягу двигателя.
Патрубки не должны иметь следов масла. В отдельных случаях может наблюдаться масляное отпотевание на выходе из компрессора, однако при этом напорный патрубок остается сухим. Замасленные патрубки и повышенный расход масла могут обуславливаться как неисправностями турбины, так и двигателя. Правильное определение места дефекта позволит принять верное решение по его устранению.
Наличие люфта в радиальном и осевом направлениях чреват задеванием лопаток о стенки улитки. Это может привести к полному разрушению агрегата. Сдвиг ротора в осевом направлении недопустим. Возможен люфт в диаметральной плоскости не более 1 мм. Если же перемещение ротора больше нормы, то турбоагрегат необходимо демонтировать для ремонта или замены.
Если по результатам диагностики неисправность обнаружить не удалось, то необходимо проверить герметичность выхлопного тракта для турбины и напорного — для компрессора. Падение мощности автомобиля может быть обусловлено плохой регулировкой или неисправностью топливной аппаратуры. Большое влияние на параметры наддува оказывает состояние воздушного фильтра.
Цвет дыма и запах выхлопного газа
Появление дыма в выхлопной системе нельзя игнорировать, следует внимательно присмотреться к нему. Процесс часто сопровождается неприятным химическим запахом, который прекрасно слышен при движении.
Наличие черного дыма
Это указывает на сгорание горючей смеси в турбине. Дефект может быть вызван нехваткой кислорода в топливной системе. Следует проверить:
- все патрубки и их соединения на герметичность;
- электронный блок управления;
- воздушные фильтры;
- качество работы всей топливной системы;
- мотор.
Следует уделить особое внимание фильтрам, наиболее частой причиной нехватки воздуха в топливной системе оказывается именно загрязненный фильтрующий элемент.
Синий дым
Это говорит от том, что масло попадает в камеру сгорания. Причиной может быть утечка, которая кроется в неполадке турбонагнетателя либо мотора. В таком случае необходим осмотр и проверка всех соединений.
Белый дым
Основная причина такого дефекта – это забитый сливной маслопровод. Необходима его замена или ремонт.
Ремонт
Самостоятельный ремонт турбин КамАЗ возможен при наличии запасных частей. В большинстве случаев из строя выходят крыльчатки и подшипники. Восстановить, а тем более отбалансировать вал агрегата в условиях гаража без специальных станков невозможно. В таком случае отремонтировать турбину можно только в специализированной мастерской.
Ремонт турбоагрегата предполагает:
- разборку;
- определение поврежденного элемента или узла;
- замену деталей на работоспособные;
- балансировку вала с крыльчатками;
- сборку агрегата;
- повторную балансировку собранной турбины.
Качественно устранить неисправность без замены дефектных элементов невозможно. Опыт эксплуатации показывает, что поломка, устраненная в условиях гаража, в скором времени напомнит о себе, только с более тяжелыми последствиями.
В большинстве случаев дефекты турбины связаны с выходом из строя радиально-упорного подшипника.
Это может произойти как из-за несоблюдения правил эксплуатации двигателей с турбонаддувом (остановка двигателя без работы на холостом ходу), так и из-за неисправности в системе смазки.
При плохой работе фильтров и наличии в масле посторонних примесей уменьшается зазор между маслосбрасывающим экраном и диском уплотнения, что приводит к ухудшению циркуляции жидкости в системе. Это влечет за собой срыв масляного клина и, как следствие, — выплавление подшипника. Поэтому при демонтаже турбины обязательно проверяется система смазки турбокомпрессора.
Признаки выхода из строя турбокомпрессора
Как было сказано выше, голубовато-сизый выхлоп указывает на сгорание масла в цилиндрах двигателя, которое попало туда из турбокомпрессора либо мотора. Черный указывает на утечки воздуха, а белый – засор в маслопроводе. Появление свиста может сигнализировать об утечке воздуха на стыках компрессора с двигателем. Скрежет говорит о ненормальном трении деталей и элементов конструкции.
В случае периодического отключения или полного выхода из строя турбины, следует проверить все ее части и узлы. Основная масса всех поломок турбокомпрессора заключается в трех причинах. О них ниже.
Недостаточное давление масла
Может возникнуть вследствие течи либо при пережиме масляного шланга, или из-за неправильного их подключения к турбине. Ведет к быстрому изнашиванию колец, шейки вала, плохой смазке и резкому повышению температуры на радиальных подшипниках турбокомпрессора. Потребуется их замена на новые.
Загрязненное масло
Может возникнуть вследствие несвоевременной замена смазки либо масляных фильтров, при попадании воды либо горючего в масло, а также при использовании некачественных смазочных материалов. Ведет к преждевременному износу подшипников, забиванию каналов маслопровода, повреждению оси.
Вышедшие из строя элементы, требуется заменить на новые.
Посторонний предмет внутри турбокомпрессора
Может привести к повреждению или поломке лопастей компрессорного колеса, что ведет к снижению давления воздуха; лопастей колеса турбины; ротора. В этом случае со стороны компрессора потребуется замена фильтра и проверка впускного тракта на герметичность. На стороне турбины, необходима замена вала и проверка впускного коллектора.
Как разобрать своими руками
При появлении неисправностей турбокомпрессора его нужно ремонтировать, но в первую очередь его необходимо снять и разобрать. Произвести демонтаж и разборку самостоятельно несложно, ведь устройство турбины простое. Сначала отсоединяются все трубопроводы, потом – компрессор и турбина: снимая последнюю нужно приложить некоторые усилия.
После того, как был произведен демонтаж, можно начать разбирать само устройство:
- Снять колесо компрессора при помощи специального съемника пассатижей. Важно знать, что вал компрессора имеет левую резьбу. Убрать уплотнители из ротора, снять упорный подшипник.
- Ослабить стопорное кольцо вкладышей торцевой части, снять их.
При разборке турбокомпрессора необходимо очистить уплотнители, картридж и другие элементы.
На видео полностью виден процесс разборки:
Дефектовка
Чтобы убедиться в исправности элемента, можно произвести его дефектовку. Как проверить турбину? Для этого отсоединяем патрубок, который идет на воздушный фильтр, и осматриваем лопатки турбины. Они должны быть без забоин и зазубрин, с правильной формой (не погнутые). При повреждении крыльчатки компрессор нужно менять, либо ремонтировать.
Если на автомобиле используется воздушный радиатор (интеркуллер), его тоже необходимо осмотреть. Внутри него исключены потеки масла. В противном случае компрессор нуждается в ремонте.
Как установить
Некоторые владельцы грузовиков с нетурбированными двигателями самостоятельно монтируют агрегаты для повышения мощности мотора. Установка турбины на простой КамАЗ связана с изготовлением фундамента, т.к. такого места конструкцией не предусмотрено. Чаще всего ставят один агрегат на оба блока. В большинстве случаев используют турбокомпрессоры чешского или немецкого производства.
Специалисты считают, что перед тем, как поставить турбокомпрессор на КамАЗ-740 (простой), необходимо поменять коленвал и поршневую группу на усиленные. В противном случае возникнут проблемы с двигателем, и тогда предстоит замена большего количества деталей.
Устанавливают такие агрегаты и на турбированных двигателях: один вместо двух. Это и дешевле, и вероятность выхода из строя уменьшается вдвое. Такую установку можно провести как самостоятельно, так и обратиться в сервис. На специализированном предприятии не только профессионально выполнят работы, но и дадут гарантию на их проведение. Многие автовладельцы считают, что гораздо проще установить двигатель подходящей мощности, чем приспосабливать к нему турбину, а настройки проводить методом проб и ошибок.
Прежде, чем монтировать, нужно снять транспортные заглушки и залить 20-30 грамм моторного масла. После этого необходимо проверить как вращается ротор.
Установить турбокомпрессор можно своими руками:
- Произвести монтаж «улиток» непосредственно на двигатель (схема установки для каждой модели индивидуальна, подробно описана в руководстве по эксплуатации)
- После того, как турбокомпрессор установлен на двигатель необходимо подключить его к различным системам
- Подключить выхлопной коллектор: важно, чтобы в него не попали мелкие детали и мусор, иначе может заклинить ротор
- Подключить выхлопную трубу
- Установить воздуховод
- Обеспечить подачу масла
При монтаже понадобятся различные герметизирующие материалы (уплотнители), штуцеры, болты, гайки, шайбы, хомуты, трубки (могут идти в комплекте). На сайтах магазинов запчастей можно найти каталоги, в которых описаны все детали, необходимые для установки конкретной модели турбокомпрессора.
Для подключения выхлопного коллектора необходим сварочный аппарат.
Чем отличается проверка на бензиновом двигателе
На бензиновых автомобилях скорый выход из строя турбины можно определить по тем же признакам. Здесь выхлоп становится синего или белого цвета при разгоне машины. В случае появления утечек воздуха в нагнетающих каналах или при неисправности топливной системы, появляется черный дым. Белый выхлоп с запахом горелого масла просигнализирует об утечки смазки в систему выхлопа. Может быть вызвано повышенным осевым люфтом, стопорные кольца не удерживают давления масла. В случае попадания масла в выхлопную систему, на горячем колесе турбину будет образовываться нагар, это впоследствии приведет к дисбалансу агрегата с последующим разрушением корпуса подшипника.
