УДК 62-586

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ОТКАЗОВ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ С БЕНЗИНОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

INVESTIGATION THE REASONS FOR REFUSAL TURBINE COMPRESSORS CAR WITH PETROL ENGINE

Разговоров К.И. (АНО «Экспертно - правовой центр», г.Москва, РФ)

Razgovorov K.I. (ANO "Expert - Legal Center", Moscow, Russia)

Рассмотрены и исследованы основные причины отказов турбокомпрессоров на легковых автомобилях с бензиновыми двигателями

Considered and investigated the main reasons for failure of turbochargers in passenger cars with petrol engines

Ключевые слова: турбокомпрессор, причины отказов и неисправностей

Key words:  turbocharger, causes of failures and malfunctions

Важным вопросом исследования отказов и неисправностей турбин двигателей автотранспортных средств является анализ условий их эксплуатации.

Турбокомпрессор (ТК)– наиболее высоконагруженный узел двигателя. Условия, в которых работает турбокомпрессор, характеризуются огромным перепадом температур. В то время как его турбинная часть подвергается воздействию отработавших газов с температурой порядка 5000 С, то со стороны компрессора температура конструкции почти на порядок ниже. Температурный фактор усугубляется высокими динамическими нагрузками, возникающими вследствие огромной частоты вращения ротора, которая может достигать величины 300 000 мин-1. Номинальные режимы работы турбокомпрессора, определяющиеся требованиями разработчиков двигателей и зависящие от заявленных параметров мотора, близки к предельным. Поэтому любые отклонения характеристик двигателя, даже на первый взгляд незначительные, оказывают губительное влияние на работоспособность ТК и могут привести к его отказу. С этой точки зрения турбину можно рассматривать как своего рода индикатор состояния двигателя. Ситуация усугубляется тем, что турбокомпрессору по определению суждено работать «на перекрестке» многих систем двигателя: системы впуска и выпуска отработавших газов, системы смазки и охлаждения, вакуумной системы и системы вентиляции, а также системы управления двигателем. Неисправность каждой из них оборачивается нарушением нормального (расчетного) режима работы ТК.

К числу распространенных причин отказа турбокомпрессора относится попадание в него посторонних предметов. Как правило, это заканчивается необратимыми повреждениями компрессорного или турбинных колес. Причем, вне зависимости от тяжести дефекта - итог всегда приводит к отказу турбины. Даже самое незначительное повреждение нарушает балансировку ротора, а уже дисбаланс окончательно разрушает весь ТК.

Для турбинного колеса ТК источниками серьезных неприятностей являются двигатель и система выпуска отработавших газов. На высоких оборотах из выпускной системы в ТК могут залетать частицы разрушившегося катализатора (рис.1). Из-за невероятно большой скорости вращения ротора турбокомпрессора попадание любого инородного предмета в корпус компрессора или турбины приводит к повреждению крыльчаток. Даже если повреждение незначительное, отказ турбины – всего лишь дело времени. Любое искажение формы лопаток – высокий дисбаланс, который увеличивают интенсивность износа ТК вплоть до его разрушения и заклинивания.

Рисунок 1- Структура неисправного катализатора (разрушены соты), частицы катализатора в виде абразива перемещаются по всей выпускной системе, попадая в ТК

Необходимо отметить, что неисправность катализатора создает высокие значения противодавления в системе выпуска отработанных газов, уменьшает ее пропускную способность, увеличивает существенную нагрузку на крыльчатку ТК, ось и подшипники (рис.2).

Рисунок 2- Структура неисправного катализатора (забиты соты), выпуск отработанных газов затруднен.

Самый надежный способ проверить катализатор на противодавление заключается в измерении давления в выпускной системе. Для этого вместо первого датчика кислорода с помощью переходника вкручивается манометр и снимаются показания на различных режимах работы двигателя. Считается, что на 2500 об/мин давление не должно превышать 0,3 кгс/см².

Следовательно, даже незначительные отклонения в работе смежных систем двигателя, не говоря уже об их неисправности, губительно влияют на работоспособность ТК, сокращают его ресурс и приводят к отказу.

Так, при изучении истории ремонтов автомобилей на сервисной станции «Опель» в Москве ООО «Автоимпорт», имели место ремонтные работы по замене каталитического нейтрализаторов и турбин одновременно. Исследовались статистические данные 63 автомобилей марки «Опель» модели «Астра» с бензиновыми турбированными двигателями (табл. 1, рис 3). В 65 % случаев неисправностей катализаторов привели к отказам ТК.

Таблица 1 - Статистические данные неисправностей катализаторов и отказов ТК по пробегу автомобилей

№ интервала	Пробег, км	Количество неисправных катализаторов	Отказы ТК
1	20000	2	1
2	40000	3	2
3	60000	5	3
4	80000	6	5
5	100000	11	5
6	120000	13	7
Итого		40	23

Рисунок 3- Диаграмма неисправностей катализаторов и отказа ТК.

Ряд 1- Неисправности катализаторов, Ряд 2 – отказы ТК

Другой причиной преждевременного отказа ТК является отсутствие четких рекомендаций производителя по обслуживанию компрессора при плановом техническом обслуживании. В регламентных работах по обслуживанию автомобилей марки «Опель» такие операции, как проверка давления и очистка системы трубопроводов ТК, не предусмотрены.

На основании проведенного исследования установлено, что основной причиной отказа ТК является производственный дефект каталитических нейтрализаторов.