Автомобиль / Силовая установка / Двигатель внутреннего сгорания / Система наддува / Неисправности - Система наддува / Повреждение крыльчатки турбины

Повреждение крыльчатки турбины

Повреждение крыльчатки турбины - это механическая деформация, скол, трещина, разрушение или следы контакта на одном из высокоскоростных колес турбокомпрессора, из-за которых нарушаются баланс, производительность или механическая целостность ротора.

Общий английский термин - Turbocharger Wheel Damage. Для холодной части применяется Compressor Wheel Damage, для горячей - Turbine Wheel Damage.

В разговорной речи крыльчаткой турбины часто называют любое колесо турбокомпрессора. Технически их два:

Compressor Wheel - компрессорное колесо со стороны впускного воздуха;
Turbine Wheel - турбинное колесо со стороны выхлопных газов.

Оба колеса связаны единым ротором. Поэтому повреждение одной лопатки влияет не только на поток воздуха или выхлопа, но и на баланс всей вращающейся системы.

Сколотую, треснувшую или погнутую лопатку нельзя выправлять плоскогубцами, обрабатывать напильником или шлифовать. Это часть высокоскоростного сбалансированного ротора.

Как работают компрессорное и турбинное колеса

Выхлопные газы раскручивают турбинное колесо.

Через общий вал энергия передается компрессорному колесу, которое:

забирает воздух через воздушный фильтр;
ускоряет его;
сжимает;
направляет в напорный тракт;
подает через интеркулер к двигателю.

Механическое состояние колес напрямую влияет на способность турбокомпрессора создавать требуемый воздушный поток.

Почему небольшой скол уже важен

При утрате даже небольшого фрагмента:

меняется распределение массы;
нарушается баланс;
увеличивается вибрация;
растет нагрузка на подшипники;
вал работает в ненормальных условиях;
дальнейшее разрушение может ускоряться.

Поэтому размер видимого скола не отражает только косметическую серьезность дефекта.

Повреждения компрессорного колеса

Возможны:

забоины передних кромок;
загнутые края;
сколы;
отсутствующий фрагмент лопатки;
потертости концов;
следы касания корпуса;
трещины;
деформация носовой части;
эрозионное повреждение;
полное разрушение.

Повреждения турбинного колеса

На горячей стороне встречаются:

ударные повреждения;
сколы;
потеря фрагментов;
трещины;
термические дефекты;
усталостное разрушение;
следы контакта;
разрушение при критическом Overspeed.

Foreign Object Damage компрессора

Посторонний предмет может попасть через:

поврежденный воздушный фильтр;
неправильно установленный фильтр;
негерметичный корпус;
открытый впуск после ремонта;
забытый крепеж;
разрушившийся патрубок;
часть датчика или корпуса;
грязь и детали после неаккуратного обслуживания.

Как выглядит удар постороннего предмета

На большой скорости даже небольшой предмет способен оставить:

множественные забоины;
зазубрины;
погнутые кромки;
сколотые части лопаток.

Характерные повреждения передних кромок требуют проверки всего впуска до компрессора.

Посторонний предмет со стороны турбинного колеса

Здесь источник находится до турбокомпрессора по пути выхлопных газов.

Проверяют:

механическое состояние двигателя;
выпускные клапаны;
возможные продукты внутреннего разрушения двигателя;
выпускной коллектор;
крепеж и детали выпускного тракта до турбины;
следы предыдущего ремонта.

Заменить турбокомпрессор, не найдя источник ударного повреждения горячей части, недостаточно.

Износ подшипников и контакт колеса

Износ подшипников турбокомпрессора увеличивает перемещение ротора.

лопатки приближаются к корпусу;
появляется контакт;
концы начинают стираться;
баланс дополнительно ухудшается;
нагрузка на подшипники растет;
разрушение ускоряется.

Следы касания корпуса

Ищут:

полированные концы лопаток;
одинаковую потертость по окружности;
дугообразные следы на корпусе;
царапины;
металлическую пыль;
уменьшение высоты кончиков лопаток.

Касание вращающегося колеса корпуса ненормально.

Люфт и касание - не одно и то же

На некоторых Journal Bearing турбокомпрессорах определенное радиальное перемещение без рабочего давления масла возможно конструктивно.

Поэтому Проверка люфта вала турбины учитывает:

спецификацию конкретного CHRA;
радиальный люфт;
осевой люфт;
следы касания;
состояние колес;
плавность вращения;
шум;
расход масла.

Overspeed

Overspeed означает выход частоты вращения ротора за предусмотренный рабочий диапазон.

Возможные причины:

неправильное управление наддувом;
нештатная программная настройка;
ошибка калибровки;
крупная утечка воздуха после турбины;
неподходящий турбокомпрессор;
другая неисправность системы.

Почему Overspeed разрушает колесо

С ростом частоты вращения увеличиваются механические нагрузки.

При критическом режиме возможны:

деформация;
усталостные трещины;
отрыв лопатки;
разрушение ступицы;
полное разрушение ротора.

Признаки Overspeed

Специалист оценивает форму и характер повреждения колеса, в том числе состояние задней части компрессорного колеса на соответствующей конструкции.

Дополнительно проверяют:

историю автомобиля;
программное обеспечение;
Target Boost и Actual Boost;
VGT или wastegate;
актуатор;
MAP;
герметичность системы.

Дисбаланс

Повреждение лопатки создает дисбаланс всего ротора.

Он увеличивает нагрузку на:

подшипники;
вал;
упорный узел;
систему удержания масла;
другое колесо ротора.

Можно ли восстановить лопатку вручную

Нет.

Не следует:

править ее инструментом;
шлифовать;
спиливать соседние лопатки;
полировать вручную;
приваривать фрагмент;
продолжать эксплуатацию после такого вмешательства.

Основные симптомы

повышенный шум турбокомпрессора;
свист турбины;
высокий пронзительный звук;
вой;
звук сирены;
скрежет;
металлический шум;
вибрация;
потеря тяги;
турбина не создает требуемое давление;
слабый разгон;
недодув;
P0299;
масло во впуске при вторичном повреждении CHRA;
дым;
аварийный режим.

Ни один симптом сам по себе не подтверждает дефект крыльчатки.

Почему поврежденный компрессор теряет производительность

Форма лопаток рассчитана для эффективного движения воздуха.

После деформации:

ухудшается аэродинамика;
уменьшается массовый поток;
растет турбулентность;
дисбаланс дополнительно ухудшает работу ротора;
Actual Boost может отставать от Target Boost.

P0299 не доказывает повреждение колеса

Также проверяют:

утечку наддува;
повреждение патрубка наддува;
интеркулер;
актуатор;
геометрию VGT;
MAP;
MAF;
утечку выпуска перед турбиной;
подшипники;
ограничение впуска или выхлопа.

Свист не является доказательством

Похожий звук создают:

треснувший патрубок;
негерметичный интеркулер;
утечка выхлопа;
подшипниковый узел;
аэродинамический шум исправного турбокомпрессора.

Когда подозрение особенно сильное

новый механический звук;
резкая потеря тяги;
падение наддува;
видимые сколы;
деформированные лопатки;
следы касания корпуса;
металлические частицы;
увеличенный люфт;
известное попадание постороннего предмета.

Первичный осмотр компрессорного входа

После безопасного доступа проверяют:

компрессорное колесо;
каждую видимую лопатку;
передние кромки;
концы;
внутреннюю поверхность корпуса;
масло;
стружку;
посторонние предметы;
забоины;
следы контакта.

Почему нужно осмотреть все лопатки

Один дефект может находиться в невидимом секторе.

Ротор осторожно поворачивают только предусмотренным способом.

Нельзя:

упираться отверткой в лопатки;
раскручивать колесо сжатым воздухом;
использовать дрель;
проверять горячий ротор руками.

Эндоскопия

Эндоскоп помогает осмотреть:

труднодоступные зоны;
выход компрессора;
часть горячей стороны;
патрубки;
следы металлических частиц.

Но при серьезном повреждении полноценный осмотр может потребовать демонтажа.

Проверка люфта

При следах касания выполняют Проверку люфта вала турбины.

Оценивают:

радиальное перемещение;
осевое перемещение;
равномерность вращения;
заедание;
шум;
состояние вала;
соответствие спецификации.

Проверка подачи масла

Если колесо получило повреждение вследствие проблем ротора, выполняют Проверку подачи масла к турбине.

Проверяют:

уровень масла;
его допуск;
масляный фильтр;
подающую магистраль;
слив;
давление масла;
вентиляцию картера;
загрязнения после старой поломки.

Проверка впуска при FOD компрессора

Проверяется весь путь:

воздухозаборник;
корпус фильтра;
фильтрующий элемент;
посадка фильтра;
корпус MAF;
впускной патрубок;
ответвления PCV;
крепеж;
вход компрессора.

Почему воздушный фильтр особенно важен

Опасны:

разрыв фильтра;
неверный размер;
деформированное уплотнение;
неполностью закрытый корпус;
отсутствующее крепление;
езда без фильтра.

Что делать после разрушения компрессорного колеса

Если части лопатки нет, необходимо проверить весь тракт после компрессора.

В него входят:

выход турбокомпрессора;
напорный патрубок;
интеркулер;
патрубок после интеркулера;
дроссель;
впускной коллектор;
датчики.

Установка другого турбокомпрессора без поиска обломков не завершает ремонт.

Почему обломки остаются в интеркулере

Внутренние каналы способны удерживать:

металлические фрагменты;
алюминиевую стружку;
части лопаток;
масло.

Если невозможно гарантированно очистить теплообменник после тяжелого механического разрушения, руководствуются процедурой производителя, включая его замену при необходимости.

Почему простой продувки недостаточно

Частица может:

застрять внутри канала;
прилипнуть к масляной пленке;
лежать в нижней точке;
сдвинуться только при большом рабочем потоке.

После повреждения турбинного колеса

Проверяются:

Компоненты до турбины

Чтобы определить источник предмета или механического повреждения.

Компоненты после турбины

Чтобы понять, куда могли попасть фрагменты.

В зависимости от автомобиля оценивают:

выпускной тракт;
каталитический нейтрализатор;
DPF;
другие элементы после турбины.

Когда двигатель лучше не запускать

резко возник сильный металлический шум;
наддув практически исчез;
видно отсутствие части лопатки;
ротор закусывает;
колесо касается корпуса;
найдены металлические обломки;
резко появился сильный синий дым;
после разрушения в интеркулере много жидкого масла.

Почему не нужно повторно разгонять двигатель для проверки

При уже подтвержденном механическом дефекте это может:

увеличить дисбаланс;
доломать колесо;
повредить подшипники;
сломать вал;
переместить обломки дальше.

Можно ли ездить с небольшим сколом

Не рекомендуется.

Даже при сохраненной мощности и отсутствии DTC высокоскоростной ротор уже может работать с дисбалансом.

Ремонт или замена

Возможны:

ремонт турбокомпрессора;
профессиональное восстановление CHRA;
замена CHRA, если предусмотрена;
замена турбокомпрессора.

Что проверяют при ремонте

вал;
второе колесо ротора;
подшипники;
упорный узел;
корпусы;
следы касания;
масляные каналы;
VGT или wastegate;
балансировку;
первопричину.

Почему замены одного колеса может быть недостаточно

До ремонта дисбаланс уже мог повредить:

подшипники;
вал;
упорные поверхности;
корпус;
другое колесо.

Балансировка

Высокоскоростной ротор после ремонта должен проходить профессиональную балансировку по соответствующей технологии.

Нельзя оценить баланс по:

звуку;
легкости ручного вращения;
ощущению люфта;
короткому запуску двигателя.

Первопричину необходимо устранить

После FOD ремонтируют источник посторонних предметов.

После подшипникового повреждения проверяют:

подачу масла;
слив;
вентиляцию картера;
фильтр;
масло.

После признаков Overspeed:

систему управления наддувом;
актуатор;
VGT или wastegate;
MAP;
утечки;
программную конфигурацию.

Контроль после ремонта

впуск чистый;
нет посторонних предметов;
интеркулер безопасно очищен;
патрубки установлены правильно;
система герметична;
подача масла исправна;
слив свободен;
уровень масла нормальный;
нет механического шума;
нет ненормального свиста;
Target Boost и Actual Boost согласованы;
P0299 не возвращается;
нет аварийного режима;
нет новых металлических частиц.

Базовый алгоритм диагностики

Уточнить момент появления неисправности.
Не создавать нагрузку при металлическом шуме.
Считать DTC и Freeze Frame.
Проверить Target Boost и Actual Boost.
Дать турбокомпрессору остыть.
Осмотреть воздушный фильтр.
Осмотреть впуск.
Получить безопасный доступ к компрессорному колесу.
Осмотреть все лопатки.
Найти сколы, трещины и следы касания.
Осмотреть корпус.
Проверить вращение.
Выполнить проверку люфта вала турбины.
При FOD найти источник.
При повреждении горячей части проверить двигатель и выпуск до турбины.
При потере фрагмента проверить тракт после колеса.
Проверить интеркулер.
Проверить подачу и слив масла.
Определить способ ремонта.
Устранить первичную причину.
После ремонта проверить наддув.

Практические случаи

После обслуживания фильтра появился свист

На нескольких лопатках компрессора появились свежие забоины. В корпусе фильтра нашли оставшуюся после ремонта небольшую деталь крепежа. Именно она стала причиной Foreign Object Damage.

Крыльчатка терлась о корпус

Концы всех лопаток были равномерно отполированы, а внутри корпуса была круговая дорожка. Причиной оказался критический износ подшипников и повышенное перемещение ротора.

P0299 и свист, но крыльчатка исправна

Колесо не имело повреждений. Герметичность напорного тракта нарушала трещина патрубка. Ремонт турбокомпрессора был не нужен.

После замены старой турбины проблема вернулась

Интеркулер не очистили от металлических частиц разрушенного компрессорного колеса. Остатки старой поломки сохранились в напорной системе.

Новое колесо снова получило забоины

При первом ремонте не восстановили герметичность корпуса воздушного фильтра. Через него продолжала попадать грязь, поэтому новая деталь получила повторный Foreign Object Damage.

Типичные ошибки

ездить со сколотой лопаткой;
считать небольшой скол косметическим;
править лопатки инструментом;
шлифовать колесо вручную;
стачивать другие лопатки;
раскручивать колесо сжатым воздухом;
повторно разгонять двигатель при механическом шуме;
менять колесо без проверки подшипников;
не проверять вал;
не искать следы касания;
считать любой люфт критическим;
не искать источник Foreign Object Damage;
не проверять воздушный фильтр;
не проверять корпус фильтра;
не проверять источник повреждения турбинного колеса;
оставлять обломки в интеркулере;
считать продувку гарантией чистоты;
не проверять маслоподачу;
не проверять первопричину износа подшипников;
игнорировать Overspeed;
не проверять управление наддувом;
менять турбину только по P0299;
считать любой свист повреждением колеса;
ремонтировать ротор без балансировки;
не проводить контроль после ремонта.

Товарные группы TESMA

Турбокомпрессор и напорный тракт

Впуск и фильтрация

Масло и защита подшипников

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Частые вопросы

Что означает повреждение крыльчатки турбины?

Это скол, деформация, трещина, утрата части лопатки или другой механический дефект компрессорного либо турбинного колеса.

В турбокомпрессоре одна крыльчатка?

Нет. Есть компрессорное колесо и турбинное колесо, соединенные общим ротором.

Как называется неисправность по-английски?

Общий термин - Turbocharger Wheel Damage. Также Compressor Wheel Damage и Turbine Wheel Damage.

Почему небольшой скол опасен?

Он нарушает баланс ротора и увеличивает динамическую нагрузку на подшипники.

Что повреждает компрессорное колесо?

Посторонние предметы, касание корпуса из-за проблем ротора, Overspeed и другие механические причины.

Откуда посторонний предмет попадает в компрессор?

Через фильтр, его корпус, впускные патрубки или после неаккуратного ремонта.

Что может повредить турбинное колесо?

Посторонние частицы из двигателя или выпуска перед турбиной, касание корпуса, перегрев и Overspeed.

Можно ли выправить погнутую лопатку?

Нет.

Можно ли зашлифовать скол?

Нет.

Можно ли сточить другие лопатки для балансировки?

Нет.

Почему колесо касается корпуса?

Часто из-за чрезмерного перемещения ротора при износе подшипников или повреждении вала.

Как выглядят следы касания?

Полированные края лопаток, дуговые потертости корпуса, царапины и металлическая пыль.

Любой люфт означает касание?

Нет. Люфт оценивают по спецификации конкретного CHRA.

Может ли поврежденное колесо свистеть?

Да, но свист имеет и другие причины.

Может ли уменьшиться наддув?

Да.

P0299 означает поврежденную крыльчатку?

Нет.

Может ли дефект быть без Check Engine?

Да.

Что такое Foreign Object Damage?

Это механическое повреждение колеса посторонним предметом на высокой скорости.

Что такое Overspeed?

Работа ротора выше предусмотренной частоты вращения.

Может ли большая утечка наддува способствовать Overspeed?

В зависимости от стратегии управления система может сильнее нагружать турбокомпрессор, пытаясь компенсировать недостающий наддув.

Почему скол ускоряет износ подшипников?

Из-за дисбаланса и вибрации ротора.

Нужно ли проверять подачу масла?

Да, особенно если есть следы износа CHRA.

Нужно проверять воздушный фильтр?

Да, особенно при повреждении компрессорного колеса.

Почему важно найти источник постороннего предмета?

Чтобы новый турбокомпрессор не получил такое же повреждение.

Куда могут попасть обломки компрессора?

В патрубки, интеркулер, дроссельный тракт и впуск.

Нужно ли проверять интеркулер?

Да.

Достаточно ли продувки интеркулера?

Не всегда. Внутри могут остаться частицы.

Что делать, если часть лопатки отсутствует?

Нужно проверить весь тракт после колеса и исключить наличие свободных металлических фрагментов.

Можно запускать двигатель с явно сломанным колесом?

При видимом разрушении, заедании или наличии обломков запуск нежелателен до проверки.

Можно ездить с маленьким сколом?

Не рекомендуется.

Всегда ли меняют турбокомпрессор целиком?

Нет. Решение зависит от конструкции и состояния всего вращающегося узла.

Зачем нужна балансировка после ремонта?

Из-за очень высокой скорости вращения ротора даже небольшой дисбаланс недопустим.

Что проверяют после установки исправной турбины?

Воздушный фильтр, впуск, интеркулер, патрубки, подачу и слив масла, герметичность и фактический наддув.

Как подтвердить успешный ремонт?

В тракте нет обломков, ротор работает без касания и ненормального шума, масляная система исправна, а фактический наддув правильно следует за заданным.

Вывод

Повреждение крыльчатки турбины - серьезная неисправность высокоскоростного ротора. Даже небольшой скол или деформированная лопатка нарушают баланс и могут быстро ускорить износ подшипников турбокомпрессора.

При повреждении компрессорного колеса проверяют весь впуск и воздушный фильтр на источник Foreign Object Damage. При повреждении турбинного колеса ищут источник перед турбиной по ходу выхлопных газов. При следах касания корпуса обязательна проверка люфта вала турбины.

После серьезного разрушения компрессора необходимо проверить интеркулер и напорный тракт на металлические фрагменты. Установка нового турбокомпрессора без очистки системы и устранения причины способна привести к повторному повреждению.

Правильный ремонт должен ответить на три вопроса: что разрушило колесо, куда попали его фрагменты и устранена ли причина, способная повредить новый турбокомпрессор.