Неисправность турбины на дизельном двигателе 2.7 TD Discovery 3 и Discovery 4
Часть 1. Диагностика причины неисправности, особенности устройства и работ по снятию и установке
Из данной статьи вы узнаете об основных неисправностях турбины на дизельном двигателе 2.7 TD Discovery 3 и Discovery 4. Про диагностику неисправностей турбины, особенности устройства и работ по снятию и установке турбины, как выглядит процесс снятие турбины и как выглядит заклинивание актуатора турбины.
В данном случае для того, чтобы наглядно показать, где находится турбина у нас кузов снят. Здесь мы видим перепускную трубу, которая связывает левую и правую головки блоков цилиндров. Все потоки левого и правого выхлопного коллектора сходятся и проходят через горячую часть турбины. Раскручивают ее и выходят наружу.
Турбина имеет горячую часть (выпускную) и холодную часть. Холодная часть – эта та часть, где происходит нагнетание воздуха, горячая часть – это та часть, где проходят выхлопные газы. Выхлопные газы раскручивают крыльчатку в горячей части турбины заставляя крутиться ось, которая в свою очередь раскручивает крыльчатку в холодной части турбины.
На дизельном двигателе 2.7 TD Discovery 3 и Discovery 4 установлена современная турбина. Эта современность заключается в том, что здесь в горячей части турбины установлен электро управляемый механизм с изменяемой геометрией. В обычных турбинах крыльчатки просто дуют воздух и скорость их вращения, и скорость наддува, и поток наддува зависят только от скорости потока выхлопных газов. В современных же турбинах появляется электро управляемый актуатор, благодаря которому за счет изменения геометрии лопаток мы, когда надо можем сделать поток больше, когда надо мы можем его уменьшить (сбить). За счет электродвигателя актуатора с модуля управления двигателя (ЕСМ) поступает сигнал, и в нужный момент, когда Вы даете газ, электродвигатель крутится и двигает рычажок (актуатор), и соответственно, синхронно приводятся в действие крыльчатки управляющие лопатками. И получается, что с ростом оборотов двигателя лопатки аппарата постепенно переходят в открытое положение, сохраняя баланс реализуемой на колесе мощности в соответствии с требованиями скоростного и нагрузочного режимов.
Мы в своей практике часто сталкиваемся с ситуацией, когда турбина исправна, как и ее ось, подшипники скольжения, крыльчатки, как в холодной части, так и в горячей тоже исправны, а вот механизм изменения геометрии лопаток оказывается закисшим. Эта проблема, в частности, у дизельных двигателей 2.7 TD и 3.6 TD, когда машина долго стоит. В результате закисания механизма изменения геометрии лопаток получается следующая ситуация, когда электродвигатель начинает двигать механизм, то в одну сторону он лопатки сдвигает, а в обратную не может, что-то подзаклинивает. Система через обратный сигнал видит, что до конца он не отрабатывает и выдает ошибку, хотя по идее на машине можно ехать. Но на всякий случай машина перестраховывается и вводит двигатель в ограничения.
Когда происходит такая неисправность, причина может быть, либо в электродвигателе механизма изменения геометрии лопаток, либо в закисшем рычажном механизме, либо в закисшем механизме изменения геометрии лопаток, потому что здесь очень высокие температуры (порядка 10000С). Из-за высокой температуры смазывать здесь бессмысленно, и получается, что если они закисли, то это уже, к сожалению, больная турбина.
Специалисты, которые занимаются ремонтом турбин без проблем могут поменять крыльчатку холодной части турбины, поменять подшипники скольжения, они могут определить, что электродвигатель работает нормально. Но стенда, который бы позволял определить на 100%, что все механизмы турбина полностью исправны нет.
У нас частая проблема, мы снимаем турбину, отвозим ее в ремонт, они в своем понимании как-то чинят ее, мы ставим на машину. Крыльчатки нормальные, турбина дует, не шумит, но этот механизм в итоге не отрабатывает, наш модуль ЕСМ видит ошибки.
У нас одна из частых практик, клиенты снимают турбину, куда-то отвозят, мы ставим. Там говорят, это они не так поставили, и мы клиенту говорим, давайте поставим новую или Вашу еще раз, но за Ваш счет.
В настоящий момент у нас организации по ремонту турбин, которая могла бы со 100% гарантией сказать, что турбина полностью исправна, и могла бы проверить на правильность отработки всей турбины нет. Поэтому, если Вам известна организация по ремонту турбин, которая могла бы дать такие гарантии, то мы были бы рады за подсказку.
А пока, если мы видим такую неисправность, мы, не снимая турбины, подступаемся к рычажному механизму и пытаемся его разработать. Если закисание внутри, то ее можно разработать – мы турбину спасаем, клиент катается, но мы его предупреждаем, что турбина уже больная, возможно, ее придется менять.
Часть 2. Процесс снятия турбины
Снимаем защитную пластинку и видим, что здесь у нас соединены перепускная труба, коллектор и сама турбина (горячая ее часть).
После того, как мы отсоединили выхлопную часть от турбины, можно посмотреть состояние крыльчатки горячей части турбины. Видим, что в данном случае крыльчатка находится в идеальном состоянии, осевого люфта крыльчатки нет, заеданий нет (легко крутится пальцем), постороннего предмета не попадало (повреждений на лопатках нет). По поводу повреждений, конечно, их и быть в данном случае не могло, т.к. данная турбина сейчас не недодувает, т.е. ее производительность слабая, а наоборот, передувает. Передувает – это значит, что нет регулировки механизма изменения геометрии лопаток. Получается она работает неправильно. Почему? Будем разбираться.
При демонтаже турбины выявилась небольшая проблема: не откручивается шпилька крепления коллектора с турбиной.
В данном случае есть два варианта:
- Локально нагреть посадочное место куда вкручивается шпилька на турбине, при этом металл расширяется, и возможно, что шпилька выкрутится, не повредив резьбу. Этот способ помогает не всегда, но попытку мы делаем. Этот способ повредить турбины никак не может, потому что посадочное место греется локально и далеко не до той температуры, которая является рабочей температурой турбины.
- Срезать шпильку. Оригинальная технология по демонтажу турбины подразумевает именно срезание шпилек, т.к. шпильки относятся к одноразовому крепежу. Таким образом, по технологии шпильки не откручиваются, а срезаются. Их четыре штуки (две внешние и две сзади).
В данном случае после нагрева шпилька не пошла, поэтому мы ее срезаем.
Часть 3. Как выглядит заклинивание актуатора турбины
После демонтажа турбины осматриваем ее на предмет дефекта и видим, что причина неисправности данного турбокомпрессора – это не его механическая часть, т.е. дело не в крыльчатке, не в корпусе, не в подшипнике скольжения и т.д., а в механизме регулировки.
Судя по графикам диагностики у турбокомпрессора не полный ход рычажного механизма. Шток должен перемещаться легко и свободно легким усилием пальца. В нашем случае, при нажатии на шток чувствуется, что сначала он идет легко, а потом начинается заедание. Таким образом, из графиков диагностики видно, что механизм ходит на 50%. В виду того, что электромотор штока маломощный, то он не может полноценно двигать шток и система выдает ошибку.
Что виной такого тугого хода сейчас будем выяснять. Снимаем защиту. Холодная часть турбины у нас целая, люфтов и повреждений нет, но в данном случае повреждений и не могло быть, потому что у нас не недодув, а передув турбокомпрессора. Если бы были механические повреждения он никогда бы не смог нагнать такое давление, которое мы имеем.
Нам нужно выяснить, почему сначала ход штока легкий, а дальше приходится прилагать усилие. Одной из причин может быть сам шток. По техническому бюллетеню, компании Land Rover он меняется отдельно из-за того, что может быть заклинивание по причине коррозии на осях. Для того чтобы проверить это, мы снимаем шток и посмотрим, будет ли легко ходить тяга. Если она будет ходить легко, то проблема в штоке, а если тяжело, то во внутреннем механизме.
После отсоединения штока видим, что как мы и предполагали шток во всех плоскостях, ходит легко, а вот нижняя тяга идет тяжело, приходится прилагать усилие – это не нормальная работа тяги. Получается, что подклинивание идет где-то внутри в механизме изменения геометрии лопаток турбины.
Менять шток согласно техническому бюллетеню компании Land Rover нет смысла, т.к. здесь дело не в штоке. Причина неисправности внутри турбины, где-то там происходит подклинивание.
В данном случае мы рекомендуем замену турбокомпрессора. Почему? Можно, конечно, разобрать турбину, возможно, почистить ее от нагара, промыть и т.д. Возможно даже тяга начнет как-то ходить более-менее свободно, но это не гарантирует правильную работу турбокомпрессора. Может произойти такая ситуация: Вы поставите этот турбокомпрессор, вроде он работает, но именно в каком-то режиме работы автомобиля и турбокомпрессора выскочит эта ошибка. Поэтому, чтобы не производить таких дорогостоящих ремонтов по демонтажу/монтажу турбины мы всегда рекомендуем поставить новую, чтобы эта проблема не повторилась.
Из нашей сервисной практики по поводу ремонта внутренностей турбин может рассказать Вам следующее. Так как мы сами не занимаемся ремонтом внутренностей турбин, этим занимается специализированная организация, у нас было очень много возвратов, то есть клиенты забирали у нас турбокомпрессор, отвозили в ремонтную организацию, затем мы устанавливали отремонтированный турбокомпрессор, а он не работает. По разным причинам: либо не была проверена электрическая часть, либо не обратили внимание на шток привода турбины, либо не обратили внимание на внутреннюю проблему с лопатками, а просто тупо меняли крыльчатку, оси, подшипник скольжения. Такой ремонт сторонней организации, возможно, может помочь, когда есть разрушение турбинного колеса, но опять, же на 100%. Эта часть является заменяемой запчастью, но опять, же в специализированном центре, и в принципе турбокомпрессор может быть еще поживет. Как показывает практика проверить электромотор на 100% они не могут. Мы очень много раз сталкивались, что турбины возвращаются после ремонта, все крыльчатки заменены, все прекрасно, но электрическая часть работает неправильно, т.е. либо не отрегулировано, либо какие-то еще проблемы, либо не работает вообще. Поэтому мы клиенту сразу говорим, что ремонтная практика турбин дает результат 50/50.
Дело в том, что конечно можно сделать попытку ремонта турбины, в принципе, в некоторых случаях она может заработать, но есть одна проблема: во-первых, демонтаж/монтаж турбины занимает по времени примерно день, во-вторых, это достаточно дорогостоящая операция. Будет очень обидно поставить отремонтированную неисправную турбину, не получить результата и снимать ее вновь. В итоге получается большая трата времени и денежных средств. Не знаем, стоит ли пытаться ремонтировать турбину.
Смотрите на данном примере, если заняться ремонтом турбины, то цена будет складываться: демонтаж/монтаж турбины, ремонт турбины в специализированном центре, плюс дополнительные затраты: пришлось пилить шпильки, соответственно, необходимо будет восстанавливать резьбу под эти шпильки, замена одноразового комплекта крепежей, замена одноразовых прокладок. Получается, что проще поставить новую турбину, нежели 2-3 раза ставить отремонтированную турбину, чтобы получить результат.
Наши рекомендации по профилактике продления службы турбин:
- Самая главная профилактика – автомобиль должен ездить хотя бы 1 раз в 2 дня, он не должен стоять где-то в гараже или около дома. Автомобиль должен запускаться, нужно проехать хотя бы несколько десятков километров для того, чтобы все части механизма изменения геометрии лопаток работали. Очень часто закисание штока происходит из-за того, что автомобиль стоял.
- Для турбины хорошо – эта долгая езда со скоростью более 100 км/ч. Для чего это надо? При такой езде сгорает и выдувается вся сажа из турбины, которая может где-то остаться, таким образом, турбокомпрессор своего рода самоочищается. В городском цикле, к сожалению, этого достичь нельзя, очень много работы на холостом ходу. Образующаяся сажа и отложения могут навредить турбокомпрессору.
- Качественное топливо, потому что некачественное топливо приводит к отложениям и неправильной работе турбокомпрессора.
- Двигатели с турбокомпрессорами и сами турбокомпрессоры любят, чтобы моторное масло было качественное, которое рекомендует завод-изготовитель, и более частую его замену. Рекомендация по опыту эксплуатации: для автомобилей с турбонаддувом с пробегом более 100 000 км менять масло на 1 раз в 12 000 – 13 000 км, а хотя бы 1 раз в 10 000 км. Это будет полезно для турбины и продлит срок ее службы. Почему? Потому что на подшипник скольжения турбокомпрессора подводится масло от маслосистемы двигателя, т.к. деталь является нагруженной, что по температуре, что по оборотам. Поэтому качество масла очень сильно влияет.
Один из частых вопросов, сколько будет служить турбокомпрессор, если Я возьму машину с турбиной? Существует некое необоснованное мнение, что это 120 000 – 150 000 км и однозначно надо будет менять турбину. На самом деле это не так. Если соблюдать все рекомендации, то турбина может служить намного дольше. У нас есть опыт, причем не на одном автомобиле.
Для примера, у нас есть Discovery 3 с двигателем 2.7 TD принадлежащий нашему гаражу, так вот у него пробег в настоящий момент 400 000 км. На ней турбокомпрессор не менялся и каких-либо проблем с ним не было и претензий к нему нет. Особенность данного автомобиля в том, что он очень много эксплуатируется в режиме трассы, т.е. он практически не въезжает в город, не стоит в пробках, а постоянно эксплуатируется на трассе. Посему частично из-за этого проблем с турбокомпрессором у него нет.
