Технология диагностики

Необходимость проведения комплексной диагностики системы турбонаддува автомобиля возникает, как правило, по одной из четырех причин (или по нескольким сразу):

  1. Повышенный расход моторного масла
  2. Недостаточное давление наддува («машина не едет»)
  3. Избыточное давление наддува (автомобиль переходит в аварийный режим)
  4. Посторонние звуки в области турбокомпрессора (вой, свист, визг в различных режимах)

ЧАСТЬ 1. РАСХОД МОТОРНОГО МАСЛА.

Расход моторного масла начинает превышать все допустимые нормы приличия, попросту говоря, двигатель начинает «жрать» масло. При этом работа двигателя сопровождается добротным сизым выхлопом, иногда такая работа заканчивается уходом двигателя «в разнос» со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Первая мысль при увеличении расхода масла возникает о неисправности турбины. Но на самом деле так оказывается далеко не всегда. Диагностика силового агрегата в такой ситуации сводится к определению всех возможных причин расхода масла и поэтапному их исключению по принципу «от простого к сложному».

В первую очередь проверяется уровень моторного масла в картере двигателя. Слишком высокий уровень приводит к «подпиранию» масла в среднем корпусе турбокомпрессора и, как следствие, к его интенсивному выбросу в корпус турбины и корпус компрессора (см. Рис. 1)

уровень моторного масла

Рис. 1

Далее следует проверить давление картерных газов. Для обеспечения нормальной работы турбокомпрессора (в плане утечек масла) в картере турбированного двигателя должно быть разряжение. При наличии избыточного давления в картере турбина (даже трижды исправная) будет «выкидывать» масло. Если в картере избыточное давление – следует искать причину его происхождения. Первая, наиболее простая причина – неисправность системы вентиляции картера (PCV- positive crankcase ventilation). Неисправность может заключаться в том, патрубок системы вентиляции картера может быть сильно закоксован, перегнут или переломан, в нем может образоваться из конденсата лед (зимой), может быть «забит» смолянистыми отложениями масляный сепаратор системы вентиляции картера, и т.д.

система вентиляции картера

Рис. 2

На рис. 2 представлена принудительная система вентиляции картера закрытого типа. Система вентиляции картера у разных производителей и на разных двигателях может иметь различную конструкцию. Вместе с тем можно выделить следующие общие конструктивные элементы данной системы:

- Маслоотделитель (или масляный сепаратор) – Рис. 2, поз. 1

- Клапан вентиляции картера - Рис. 2, поз. 2

- Воздушные патрубки

- Канал отвода отсепарированного масла

Маслоотделитель предотвращает попадание паров масла в камеру сгорания двигателя, тем самым уменьшает образование сажи. Различают лабиринтный и центробежный способы отделения масла от газов. Современные двигатели оборудованы маслоотделителем комбинированного действия. В лабиринтном маслоотделителе (другое наименование успокоитель) замедляется движение картерных газов, за счет чего крупные капли масла оседают на стенках и стекают в картер двигателя.

Центробежный маслоотделитель производит дальнейшее отделение масла от картерных газов. Картерные газы, проходя через маслоотделитель, приходят во вращательное движение. Частицы масла под действием центробежной силы оседают на стенках маслоотделителя и стекают в картер двигателя.

Для предотвращения турбулентности картерных газов после центробежного маслоотделителя применяется выходной успокоитель лабиринтного типа. В нем происходит окончательное отделение масла от газов.

Следует отметить: если маслоотделитель (маслоотделители) системы вентиляции картера по каким-либо причинам не будут справляться с отделением масла от газов (например чрезмерное загрязнение смолянистыми отложениями), значительное количество масла может в этой ситуации попадать по патрубку системы вентиляции картера в воздухоподающую магистраль турбокомпрессора (Рис. 2, поз. 4). Далее в промежуточный охладитель воздуха (интеркулер, Рис. 2, поз. 3) и далее во впускной коллектор и камеры сгорания.

Вторая причина образования избыточного картерного давления более глобальная. Если система вентиляции картера в полном порядке, но не справляется с потоком картерных газов – значит, неисправна поршневая группа двигателя (см. Рис. 3).

прорыв картерных газов

Рис 3.

Причем замер компрессии в такой ситуации может не дать корректных результатов – компрессия может быть хорошей за счет «масляного уплотнения». Косвенным подтверждением неисправности поршневой группы также является (как правило) наличие значительного количества масла в воздухозаборном патрубке турбокомпрессора, начиная с места подключения патрубка системы вентиляции картера (сапуна). Такая неисправность «лечится» либо заменой поршневых колец, если они по какой-то причине «залегли» (например от перегрева), а блок цилиндров (или гильзы) и поршня в хорошем состоянии, либо полным капитальным ремонтом двигателя или его заменой.

Если в картере присутствует разряжение и система вентиляции картера работает нормально – переходим к следующему этапу. От турбокомпрессора отсоединяется воздухозаборный патрубок. Проверяются люфты ротора (Рис. 4).

проверка люфтов ротора

Рис. 4

На различные типы турбокомпрессоров даются разные допуска осевого и радиального люфтов. Разумеется, на автомобиле никто не будет устанавливать индикаторную головку и измерять люфты с точностью до сотки. Достаточно, что бы более-менее опытный механик взялся пальцами за вал турбокомпрессора (Рис. 5, поз. 8) и пошевелил его в осевом и радиальном направлениях. Если «усреднить» допуска на различные типы турбокомпрессоров: осевой до 0,15 мм, радиальный до 1,00 мм. Проще говоря, осевой люфт не ощущается пальцами, а радиальный в пределах миллиметра – в этом случае большая вероятность, что турбина в порядке (в плане утечки масла). Это касается класса турбин легкового автотранспорта и микроавтобусов, естественно, на турбины грузового многолитражного транспорта допуска побольше.

турбина в разрезе

Рис. 5

1 – Корпус компрессора

2 – Вал

3 – Корпус турбины

4 – Колесо турбины

5 – Динамические уплотнения

6 – Радиальный подшипник

7 – Корпус подшипников

8 – Колесо компрессора

Далее следует проверить состояние воздушного фильтра. Заблокированный загрязнениями воздушный фильтр (попросту говоря «забитый») приводит к тому, что возникает излишнее сопротивление в воздухозаборной магистрали. При работе турбокомпрессора за счет динамических сил за вращающимся на огромной скорости компрессорным колесом (Рис. 5, поз. 8) создается некоторое разрежение (между колесом компрессора и уплотнительной шайбой корпуса подшипников). Если возникает излишнее сопротивление забору воздуха, это разрежение многократно увеличивается, масло просто «высасывается» из корпуса подшипников турбокомпрессора, выбрасывается в промежуточный охладитель воздуха (интеркулер, Рис. 2, поз. 3) и далее во впускной коллектор и камеры сгорания.

Попутно следует проверить герметичность воздуховодов и корпуса воздушного фильтра. Не следует забывать, что попадание в рабочую зону компрессора постороннего предмета, даже незначительного, при работе турбокомпрессора на высоких оборотах, приведет к повреждению колеса компрессора (Рис. 5, поз. 8) и, в конечном итоге, к выходу турбокомпрессора из строя.

Следующий шаг – проверка состояния маслосливной магистрали турбокомпрессора. Демонтируется маслосливная трубка (Рис. 6) и осматривается.

маслосливная магистраль

Рис. 6

Маслосливная магистраль не должна иметь перегибов, переломов, вмятин и прочих повреждений. Внутри магистрали не должно быть смолянистых отложений, остатков герметика, кусков старых прокладок и прочих загрязнений. Всякое уменьшение проходного сечения маслосливной магистрали приводит к снижению ее пропускной способности. Масло из турбокомпрессора сливается самотеком (без давления), поэтому уменьшение проходного сечения магистрали может привести к «подпору» масла в корпусе подшипников, тем самым значительно ухудшая (или вовсе блокируя) работу динамических уплотнений турбокомпрессора.

Основные масляные уплотнения турбокомпрессора являются уплотнениями динамического типа, работающие на основе использования центробежных сил для предотвращения утечек масла из корпуса подшипников. Рассмотрим динамическое уплотнение со стороны турбины (см. Рис. 7).

динамическое масляное уплотнение

Рис. 7

На валу со стороны турбинного колеса выполняются две канавки. Канавка, расположенная ближе к турбинному колесу, предназначена для установки в нее уплотнительного кольца. Вторая канавка и разница диаметров D и d (где D – максимальный диаметр канавки, d – минимальный диаметр канавки) выполняют роль динамического масляного уплотнения. Отработанное масло под действием центробежных сил разбрызгивается внутри корпуса подшипников и далее стекает через маслосливное отверстие турбокомпрессора.

Аналогично работает динамическое масляное уплотнение со стороны компрессора, роль которого выполняет разница диаметров наружной упорной втулки.

Итак, основным условием нормальной работы турбокомпрессора (в плане отсутствия утечек масла) является нормальная работа его динамических уплотнений. Динамические уплотнения, в свою очередь, могут нормально работать только в воздушном пространстве, то есть только тогда, когда внутренняя полость корпуса подшипников свободна от моторного масла. Если корпус подшипников по каким-либо причинам заполняется («подпирается») маслом или нарушается баланс давлений внутри корпуса подшипников и извне его, динамические уплотнения практически перестают работать, происходит утечка масла через уплотнительные кольца в корпус компрессора и в корпус турбины.

Далее переходим к осмотру выхлопной системы. Бачки глушителя, резонатора, соединительные трубы, бачки каталитического нейтрализатора (катализатора) и сажевого фильтра, гофрированные сектора и другие элементы системы выпуска отработавших газов не должны иметь глубоких вмятин, перегибов и прочих повреждений, которые могут значительно ухудшать пропускную способность выхлопной системы в целом. Если таковые элементы имеются – они подлежат безоговорочной замене.

Катализатор отсоединяется и проводится его осмотр. Основным элементом каталитического нейтрализатора является блок-носитель, который служит основанием для катализаторов. Блок-носитель изготавливается из специальной огнеупорной керамики. Конструктивно блок-носитель состоит из множества продольных сот-ячеек, которые значительно увеличивают площадь соприкосновения с отработавшими газами. На поверхность сот-ячеек тонким слоем наносятся вещества-катализаторы. В качестве таких веществ используются платина, палладий и родий. Катализаторы ускоряют протекание химических реакций в нейтрализаторе. Условием эффективной работы каталитического нейтрализатора является температура 300°С. При такой температуре задерживается порядка 90% вредных веществ.

300°С – приличная температура, посему существует большая вероятность того, что несгоревшее моторное масло, по тем или иным причинам попавшее в выхлопную систему, быстро закоксуется на поверхности сот катализатора. Таким образом, выхлопная система может быть блокирована полностью или частично. Излишнее сопротивление в выхлопной системе вызывает увеличение давления в корпусе турбины (в «горячей» улитке турбокомпрессора), что вызовет прорыв выхлопных газов в средний корпус турбокомпрессора и увеличение давления внутри его, что, в свою очередь, вызовет выброс масла со стороны компрессора (в «холодную» улитку).

В большинстве автомобилей катализатор спроектирован так, что при его демонтаже с автомобиля можно увидеть состояние сот-ячеек. Идеальный вариант осмотра катализатора – это когда весь блок-носитель виден на просвет.

Что касается сажевого фильтра. На легковых автомобилях с дизельным двигателем в составе выпускной системы с 2000 года применяется сажевый фильтр. С введением норм Евро-5 в январе 2011 года применение сажевого фильтра на легковых автомобилях с дизельным двигателем является обязательным. Дизельный сажевый фильтр (в английском варианте Diesel Particulare Filter, DPF, в французском варианте Filtre a Particules, FAP, в немецком варианте RubPartikelFilter, RPF) предназначен для снижения выброса сажевых частиц в атмосферу с отработавшими газами. Применения фильтра позволяет добиться снижения частиц сажи в отработавших газах до 99,9 %. В выпускной системе сажевый фильтр располагается за каталитическим нейтрализатором. В ряде конструкций сажевый фильтр объединен с каталитическим нейтрализатором окислительного типа и располагается сразу за выпускным коллектором там, где температура отработавших газов максимальна. Он называется сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Скопившиеся при фильтрации частицы сажи создают препятствие для отработавших газов, что приводит к увеличению сопротивления выхлопной системы в целом, соответственно к выбросу масла из турбокомпрессора в «холодную» улитку и снижению мощности двигателя. Поэтому периодически требуется очистка фильтра от накопившейся сажи или регенерация. Различают пассивную и активную регенерацию сажевого фильтра. В современных фильтрах используется, как правило, и пассивная и активная регенерация.

Насколько эффективна процедура "промывки" сажевого фильтра? Если система работает правильно, ничего не нарушено и вся проблема только в забитом фильтре (или первопричина устранена), можно снять и промыть фильтр. Но нужно понимать: смываются только частицы сажи. Чем больше количества регенераций, тем больше оседает продуктов самой топливной присадки - она кристаллизуется и становится одним целым с фильтром. Чем больше пробег автомобиля, тем меньше становятся соты и тем быстрее они забиваются сажей, требуя очередной регенерации. Удаление фильтра заводом-изготовителем не предусмотрено. Но теоретически это вполне реально. Причем реально сделать это физически, не прибегая к программным методам. Но такой метод антинаучен и применим не на всех авто. Если в автомобиле установлена какая-то система, нужно, чтобы она работала, даже если придется потратить какое-то время и деньги на то, чтобы ее восстановить.

В конечном итоге, когда будет выполнен весь комплекс вышеперечисленных диагностических мероприятий, причина повышенного расхода масла будет определена (например, в случае наличия повышенных люфтов ротора турбокомпрессора, неисправность сливной магистрали, неисправность системы вентиляции и т.д.), либо зона поиска неисправности будет локализована (например, двигатель). Но, следует понимать, что делать вывод о неисправности двигателя только на основе косвенных данных и внешнего осмотра для диагноста было бы опрометчиво. В этом случае обычно идут по пути наименьшего сопротивления. Прежде чем принимать решение о ремонте или замене двигателя, следует стопроцентно убедиться в исправности турбины, то есть искать истину методом исключения. Для этого турбокомпрессор полностью демонтируется с двигателя и устанавливается на стенд.

Технологический стенд СМТ-48TWIN позволяет создать для турбокомпрессора условия, максимально приближенные к условиям работы его на двигателе. Разогретое до 50-55°С синтетическое моторное масло подается в корпус подшипников под давлением 5,0-5,2 атм. Ротор раскручивается до 4-8 тысяч об/мин (самые критические для турбокомпрессора обороты в плане утечки масла), технологический прогон длится 15-20 минут. Кроме того, контролируется проток масла через корпус подшипников (т.е. объем масла за единицу времени). Только после такой проверки турбокомпрессора можно делать вывод о его исправности (или неисправности) в плане утечки масла, и, соответственно, принимать окончательное решение.

ЧАСТЬ 2. НЕДОСТАТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ НАДДУВА.

Решение проблемы «машина не едет» должно начинаться с компьютерной диагностики автомобиля. Прочитав ошибки ЭБУ (если таковые будут иметь место) можно определиться с зоной поиска неисправности, а если повезет – сразу найти и устранить неисправность (например, заменить управляющий электромагнитный клапан, или сервопривод, или клапан EGR, и т.д.). Если степень Вашего везения ниже максимума, устранение ошибок ЭБУ не дало результата – поиски следует продолжить.

В первую очередь следует проверить состояние и работоспособность механической управляющей системы турбокомпрессора (системы VGT (VNT), VST, нормально открытый байпасный клапан (системы WGT)). Давайте по порядку.

Различают три основных типа турбокомпрессоров, или газотурбонагнетателей, если быть точным в терминологии:

1. Газотурбонагнетатели с перепуском отработавших газов (с клапаном перепуска части отработавших газов, минуя турбину), или турбокомпрессоры с системами WGT. Схематично такая система (с нормально открытым байпасным клапаном) изображена на Рис. 8 и Рис.9.

байпасный клапан

Рис. 8

1 – управляющий электромагнитный вакуумный клапан

2 – вакуумный насос

3 - исполнительный вакуумный механизм перепускного клапана

4 - корпус турбины (горячая улитка)

5 - перепускной (байпасный) клапан

6 - канал подачи отработавших газов к турбине (выпускной коллектор)

7 - канал подачи сжатого воздуха во впускной тракт двигателя

8 - колесо турбины

9 - колесо компрессора

байпасный клапан

Рис. 9

К достоинствам этого типа турбокомпрессоров относятся:

- простота и надежность регулирования давления наддува с помощью клапана перепуска части отработавших газов, минуя турбину;

- поддержание максимального давления наддува на заданном уровне в диапазоне частот вращения коленчатого вала от 2000 до 4500 мин-1.

К недостаткам турбокомпрессоров WGТ относятся:

- необходимость перепуска высокоэнтальпийных отработавших газов в атмосферу, минуя турбину для поддержания рk.max на заданном уровне, после режима максимального крутящего момента дизеля, что приводит к ухудшению экономичности и увеличению эмиссии вредных веществ с отработавшими газами;

- наличие выраженного «турбопровала» (turbolag) на переходных режимах работы дизеля.

2. Турбокомпрессоры с регулируемым сопловым аппаратом (РСА), или турбокомпрессоры с изменяемой геометрией турбины. Турбокомпрессоры имеют два общепринятых названия, которые используются разными производителями:

- VGT, Variable Geometry Turbocharger (дословно – турбокомпрессор с изменяемой геометрией), применяет BorgWarner;

- VNT, Variable Nozzle Turbine (дословно – турбина с переменным соплом), применяет Garrett.

В отличие от турбокомпрессора с перепуском отработавших газов, турбонагнетатель с изменяемой геометрией может регулировать направление и величину потока отработавших газов, чем достигается оптимальная частота вращения турбины и соответственно производительность компрессора. На Рис. 10 представлена схема соплового аппарата.

система изменяемой геометрии

Рис. 10

1 – направляющие лопатки

2 – управляющее кольцо

3 – шток управляющего вакуумного (пневмо-) клапана (актуатора)

4 – управляющий рычаг

5 – колесо турбины

Направляющие лопатки предназначены для изменения скорости и направления потока отработавших газов за счет изменения величины сечения канала. Они поворачиваются на определенный угол вокруг свой оси.

Поворот лопаток производится с помощью механизма управления. Механизм состоит из кольца и рычага. Срабатывание механизма управления обеспечивает вакуумный привод, воздействующий через тягу на рычаг управления. Работа вакуумного привода регулируется клапаном ограничения давления наддува, подключенным к системе управления двигателем. Клапан ограничения давления наддува срабатывает в зависимости от величины давления наддува, измеряемой двумя датчиками: датчиком давления наддува и датчиком температуры воздуха на впуске.

При низких оборотах двигателя энергия отработавших газов невелика. Для эффективного ее использования направляющие лопатки находятся в закрытом положении, при котором площадь канала отработавших газов наименьшая. За счет малой площади сечения поток отработавших газов усиливается и заставляет турбину вращаться быстрее. Соответственно быстрее вращается компрессорное колесо, а производительность турбокомпрессора увеличивается.

При резком увеличении оборотов двигателя, вследствие инерционности системы, энергии отработавших газов становиться недостаточно. Поэтому для прохождения «турбоямы» лопатки поворачиваются с некоторой задержкой, чем достигается оптимальное давление наддува.

На высоких оборотах двигателя энергия отработавших газов максимальная. Для предотвращения избыточного давления наддува лопатки поворачиваются на максимальный угол, обеспечивая наибольшую площадь поперечного сечения канала.

изменяемая геометрия

Рис. 11

К достоинствам турбокомпрессоров с регулируемым сопловым аппаратом, по сравнению с турбокомпрессорами WGT, относятся:

- отсутствие перепуска высокоэнтальпийных отработавших газов в атмосферу, минуя турбину, что приводит к повышению экономичности и снижению эмиссии вредных веществ с отработавшими газами;

- практически полное отсутствие «турбопровала» (turbolag) на переходных режимах работы дизеля;

- повышение максимального давления наддува (рk.max) до 2,5 Бар при одновременном повышении топливной экономичности дизеля;

- возможность гибкого управления давлением наддува на любых режимах работы двигателя.

К недостаткам турбокомпрессоров с регулируемым сопловым аппаратом, по сравнению с турбокомпрессорами WGT, относятся:

- более сложное (соответственно, менее надежное и менее долговечное) конструктивное исполнение;

- необходимость электронного управления с обратной связью.

Применение турбокомпрессоров с регулируемым сопловым аппаратом (РСА) на дизелях позволяет повысить уровень крутящих моментов по внешней скоростной характеристике (ВСХ) при низких частотах вращения коленчатого вала, что приводит к повышению динамических качеств автомобиля, снижению эксплуатационного расхода топлива и количества эмиссий вредных веществ с отработавшими газами (см. Рис. 12).

график давления наддува

Рис. 12

Схема турбокомпрессора с поворотными лопатками соплового аппарата турбины приведена на Рис. 13.

сопловый аппарат

Рис. 13

1 — канал подачи отработавших газов;

2 — колесо турбины;

3 — поворотная лопатка соплового аппарата турбины;

4 — шланг подачи разрежения;

5 — кольцо для поворота лопаток соплового аппарата турбины;

6 — отверстие для подачи смазочного масла;

7 — подача воздуха к компрессорной ступени;

8 — подача сжатого воздуха к двигателю.

Система VNT (Variable Nozzle Turbine) фирмы Garrett выглядит так:

система VNT

Рис. 14

3. Турбокомпрессоры с дросселированием турбины.

В двигателях легковых автомобилей небольшой мощности нашли применение турбины с дросселированием турбины, или турбины с золотниковым регулированием (VST - Variable Schieber Turbine). Турбина VST работает аналогично турбине с неизменной геометрией, с той разницей, что первоначально открывается один из двух каналов золотника. При достижении максимально допустимого давления наддува золотник, непрерывно перемещаясь в осевом направлении, открывает второй канал. Каналы выполнены так, чтобы наибольшая часть потока отработавших газов направлялась к турбине. Оставшаяся часть отработавших газов, за счет дальнейшего перемещения регулирующего золотника, направляется в обход крыльчатки турбины внутри турбонагнетателя. Устройство турбинной ступени турбокомпрессора с VST приведено на Рис. 15.

турбина с золотниковым ркгулированием

Рис. 15

1 — колесо турбины;

2 — подводной канал отработавших газов малого сечения;

3 — подводной канал отработавших газов большого сечения;

4 — регулирующий золотник;

5 — перепускной канал;

6 — привод управления золотником.

Принцип работы турбокомпрессора с VST заключается в открытии подводного канала отработавших газов большого сечения 3 регулирующим золотником 4, который увеличивает суммарное проходное сечение улитки корпуса турбины и, соответственно, снижает скорость потока отработавших газов через колесо турбины.

При низких частотах вращения коленчатого вала или малых нагрузках поток отработавших газов попадает на колесо турбины только через подводной канал отработавших газов малого сечения 2. Это повышает скорость течения отработавших газов и обеспечивает высокое давление наддува. При достижении заданного давления наддува, регулирующий золотник 4 приоткрывает подводной канал отработавших газов большого сечения 3. Скорость течения отработавших газов уменьшается, что приводит к стабилизации давления наддува. Конструкция регулирующего золотника 4 позволяет при необходимости перепускать часть отработавших газов, минуя колесо турбины, через перепускной канал 5.

Система VST (Variable Schieber Turbine) фирмы Garrett выглядит так:

система VST

Рис. 16

Вернемся к диагностике. Работоспособность управляющей системы турбокомпрессоров VNT и WGT (с нормально открытым байпасным клапаном) проверяется визуально на работающем на холостом ходу двигателе. Отсоединяется вакуумный шланг от исполнительного вакуумного клапана (актуатора) (см. поз. 4 Рис. 13, поз. 3 Рис. 8). Шток клапана должен резко и одним движением уйти в противоположную сторону от актуатора (т.е. шток удлиняется). Затем надо надеть шланг обратно и наблюдать. Шток должен плавно, без заеданий, пойти в сторону актуатора (т.е. шток укорачивается) одним движением.

Если такого движения не наблюдается – следует проверить наличие вакуума в управляющей магистрали. Если вакуум отсутствует – найти утечку не составит большого труда. Если вакуум присутствует, но движения штока не происходит – тут два варианта: либо неисправен актуатор (т.е. негерметична мембрана актуатора), либо заклинила система VNT (т.е. «геометрия») или заклинил в открытом положении байпасный клапан (в случае WGT). Поменять нерабочий актуатор на большинстве автомобилей можно не снимая турбину. Хуже, если заклинила «геометрия». В этом случае турбокомпрессор приходится демонтировать с двигателя и, как минимум, проводить профилактические работы с системой VNT. Из практики известно, что попытки разработать, расшевелить, реанимировать систему VNT, не снимая турбокомпрессор с двигателя, в лучшем случае дают какой-то краткосрочный эффект, в худшем случае результат получается плачевный. Система VNT полностью разбирается, корпус турбины (горячая улитка) и все элементы системы очищаются в пескоструйной камере, после чего поворотные лопатки соплового аппарата шлифуются (см. Рис. 13, поз. 3).

Нужно оговориться: вышеописанная процедура имеет смысл и приносит положительный результат только в том случае, если не повреждены (т.е. нет следов механического воздействия и деформации) поворотные лопатки соплового аппарата и лопасти колеса турбины (см. Рис. 10, поз. 5). Если повреждения имеются – диагностика заканчивается и начинается ремонт турбокомпрессора.

Следует проверить управляющий электромагнитный клапан, отвечающий за подачу вакуума к актуатору турбокомпрессора (см. Рис. 8, поз. 1). Дело в том, что даже если обмотка соленоида целая (т.е. электронный блок управления не видит здесь ошибки), это еще не говорит об абсолютной исправности клапана. Помимо разрыва электрической цепи , возможны еще два варианта неисправности этого клапана: либо не перекрывается полностью канал вакуума, либо не перекрывается полностью канал сообщения с атмосферой (т.е. клапан "подсасывает"). В результате – некорректное управление актуатором, и, как следствие, либо недодув, либо передув.

Далее перейдем с системе рециркуляции отработавших газов. Система рециркуляции отработавших газов (EGR – Exhaust Gas Recirculation) предназначена для снижения в отработавших газах оксидов азота за счет возврата части газов во впускной коллектор.

Оксиды азота образуются в двигателе под действием высокой температуры. Чем выше температура в камерах сгорания, тем больше образуется оксидов азота. Возврат части отработавших газов во впускной коллектор позволяет снизить температуру сгорания топливно-воздушной смеси, и, тем самым, уменьшить образование оксидов азота. При этом соотношение компонентов в топливно-воздушной смеси остается неизменным, а мощностные характеристики двигателя изменяются незначительно.

Система рециркуляции отработавших газов применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. На бензиновых двигателях внутреннего сгорания, оборудованных турбонаддувом, система рециркуляции отработавших газов, как правило, не применяется.

На разных конструкциях двигателей система рециркуляции отработавших газов имеет различное устройство. Вместе с тем, можно выделить общие конструктивные элементы данной системы:

- клапан рециркуляции;

- управляющий клапан;

- воздушные патрубки.

Клапан рециркуляции непосредственно осуществляет перепускание отработавших газов из выпускной системы во впускной коллектор. Работа клапана основана на разряжении, возникающем во впускном коллекторе. За счет разряжения вакуумный преобразователь перемещает вал клапана. Величина открытия клапана определяет объем отработавших газов, поданных к впускному коллектору.

Управляющий клапан (другое наименование – активатор) регулирует величину разряжения, подающегося на клапан рециркуляции. Управляющий клапан представляет собой электромагнитный клапан. Работа клапана осуществляется по команде электронного блока управления в зависимости от режимов работы двигателя.

рециркуляция отработавших газов

Рис. 17

A. Поток воздуха

B .Поток отработавших газов

1. Дроссельная заслонка

2. Клапан рециркуляции отработавших газов

3. Поступающие по системе рециркуляции отработавшие газы

4. Воздух или топливо-воздушная смесь

5. Впускной клапан

Принцип действия системы рециркуляции отработавших газов.

На основании электрического сигнала от электронного блока управления открывается электромагнитный клапан. Разряжение из впускного коллектора подается на вакуумный преобразователь. Клапан рециркуляции открывается на определенную величину, и часть отработавших газов направляется во впускной коллектор. Система рециркуляции отработавших газов не работает на холостом ходу, при холодном двигателе, а также при полностью открытой дроссельной заслонке.

На современных двигателях рециркуляция отработавших газов производится под контролем системы управления двигателем. Конструктивно такая система рециркуляции включает дроссельный клапан с электроприводом. Срабатывание системы происходит по команде блока управления двигателем на основании показаний входных датчиков. По сигналу включается электродвигатель и открывает дроссельную заслонку. Положение дроссельной заслонки контролируется потенциометрическим датчиком. Сигнал от датчика используется для определения величины перепускаемых газов. На отдельных двигателях в системе рециркуляции отработавших газов применяется охлаждение газов. Охлаждение отработавших газов дополнительно снижает температуру сгорания и, тем самым, уменьшает образование оксидов азота. Охлаждение производится путем прохождения охлаждающей жидкости через клапан рециркуляции. Реже в системе рециркуляции отработавших газов используется специальный радиатор, включенный в систему охлаждения.

система рециркуляции ОГ

Рис. 18

Сбой по каким-либо причинам в работе системы рециркуляции отработавших газов (в частности клапана EGR, в большинстве случаев) приводит к интенсивному выбросу из выхлопной системы черного дыма и значительной потере мощности двигателя. Такое явление обусловлено тем, что исполнительный механизм клапана EGR при отказе системы рециркуляции отработавших газов «зависает», как правило, в открытом или полуоткрытом состоянии. Фактически при этом для отработавших газов образуется обводной канал, по которому значительная часть этих газов, минуя турбину, попадают во впускной коллектор (см. Рис. 18). Турбокомпрессору не хватает потока отработавших газов для нормального функционирования, не происходит полноценного наполнения камер сгорания воздухом, плюс к этому двигатель «душится» чрезмерным потоком отработавших газов, поступающим во впускной коллектор.

клапан ЕГР

Рис. 19

В большинстве случаев «зависание» клапана EGR происходит из-за образования обильного слоя смолянистых отложений (кокса) в корпусе исполнительного механизма клапана EGR (см. Рис. 19). Образование таких отложений происходит по многим причинам, это отдельный разговор.

Далее в черном списке неисправностей, приводящих к потере мощности силового агрегата, идет неисправность системы выпуска отработавших газов (выхлопная система). В первую очередь следует осмотреть выхлопную систему. Бачки глушителя, резонатора, соединительные трубы, бачки каталитического нейтрализатора (катализатора) и сажевого фильтра, гофрированные сектора и другие элементы системы выпуска отработавших газов не должны иметь глубоких вмятин, перегибов и прочих повреждений, которые могут значительно ухудшать пропускную способность выхлопной системы в целом. Если таковые элементы имеются – они подлежат безоговорочной замене. Перейдем непосредственно к катализатору.

Признаки неисправности катализатора.

О том, что катализатор скоро выйдет (или уже вышел) из строя, свидетельствует снижение мощности мотора: ухудшается разгонная динамика, снижается максимальная скорость, со временем затрудняется пуск двигателя. Закоксовывание катализатора на ранней стадии можно и не заметить. Просто водителю для компенсации потери мощности приходится интенсивнее нажимать на педаль газа. В этой стадии выхлоп иногда приобретает резкий ядовитый запах сероводорода, что как раз и свидетельствует о проблемах с катализатором, в котором нарушаются химические процессы разложения отработавших газов.

Катализаторы выходят из строя в основном по двум причинам: либо когда, из-за нарушений правил эксплуатации, происходит оплавление керамической сердцевины или соты забиваются сажей и коксом (Рис. 20), либо когда вследствие длительной эксплуатации в нем разрушаются каталитический слой или сама керамика.

катализатор

Рис. 20

Ситуация с «забитым» катализатором напоминает змею, которая ест свой хвост: создается препятствие нормальному движению выхлопных газов, как следствие - двигатель "задыхается", и турбина не в состоянии продавить эту пробку. Выхлопные газы проходят с затруднениями (как следствие - мала скорость прохождения газов через горячую улитку), колесо турбины не раскручивается - мало воздуха - мало топлива подается в цилиндры - нет выхлопных газов.

Срок службы катализатора при правильной эксплуатации (использование качественных нефтепродуктов) составляет 60-150 тыс. км пробега автомобиля, после чего рекомендуется его замена, что вполне естественно. Катализатор фильтрует выхлопные газы, а фильтры, как известно, надо менять. Однако его работоспособность во многом зависит от исправной работы систем зажигания и питания, а также от качества топлива. Внутренние детали катализатора могут быть сделаны из керамики или металла. Керамические катализаторы более дешевые и поэтому более распространены. Однако керамический катализатор довольно хрупок и боится механический воздействий.

Не следует забывать о такой простой, но не менее важной возможной неисправности, как негерметичность воздушного тракта от турбокомпрессора до впускного коллектора. Воздуховоды и интеркулер следует внимательно осмотреть. Обычно место утечки (если таковое есть) выдает масляное пятно вокруг него. Более радикальный способ проверки воздушного тракта на герметичность – опрессовка сжатым воздухом.

© Виктор Аленский