Быстрые переходы:
- Какой турбокомпрессор применен на ZD30 и как он работает?
- Почему турбина выходит из строя?
- Ремонт(замена) турбины
- Турбины Garret
- Полезные ссылки
Какой турбокомпрессор применен на ZD30 и как он работает?Для создания оптимального давления наддува в широком диапазоне оборотов в конструкции двигателя ZD30 используется турбокомпрессор с изменяемой геометрией турбины, а если быть точным, то турбина с переменным соплом (VNT, Variable Nozzle Turbine) от производителя Garrett.
Турбонагнетатель с изменяемой геометрией может регулировать направление и величину потока отработавших газов, чем достигается оптимальная частота вращения турбины и соответственно производительность компрессора. VNT-турбина в своем составе имеет направляющие лопатки, механизм управления ими и вакуумный привод. 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.
1. направляющие лопатки
2. кольцо
3. рычаг
4. тяга вакуумного привода
5. крыльчатка
2. кольцо
3. рычаг
4. тяга вакуумного привода
5. крыльчатка
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.
При работе системы наддува обеспечивается оптимальное давление воздуха в широком диапазоне частоты вращения двигателя. Это достигается за счет регулирования энергии потока отработавших газов.
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.
phpBB [media]
Как управляется турбокомпрессор на ZD30?Управление вакуумным приводом турбокомпрессора осуществляется сигналом ЭБУ двигателя посредством специального перепускного электровакуумного клапана. Управляющий клапаном сигнал, представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с изменяемой длительностью(широтно-импульсная модуляция(ШИМ)). Подробнее об управлении турбиной ZD30 можно почитать здесь.
Таким образом, проблемы в работе турбокомпрессора могут быть вызваны не только его непосредственной неисправностью, но и неисправностью вакуумной системы, перепускного электровакуумного клапана, его проводки или механизма привода направляющих лопаток.
Управление турбокомпрессором окажется невозможным в следующих случаях:
- неисправность вакуумной системы, недостаточно рарежения в вакуумной магистрали управления турбиной
- обрыв или КЗ в цепи перепускного клапана
- заклинивание перепускного клапана в выключенном положении
- заклинивание перепускного клапана во включенном положении
- заклинивание механизма направляющих лопаток из-за нагара
- В первых трех случаях выше шток актуатора всегда будет опущен, а лопатки развернуты на максимальный угол.
- В четвертом случае наоборот - шток актуатора втянется при запуске и будет постоянно поднят в верхнем положении без какого-либо движения, а лопатки турбокомпрессора будут в максимально закрытом положении.
- В последнем случае движение штока будет затруднено или невозможно.
phpBB [media]
Пример работы исправной системы управления ТКР стокового ZD30 (осторожно, громкий звук)
Перепускной клапан имеет три входа, один из которых(средний) подключен к вакуумному актуатору турбины, а два других к вакуумной магистрали и резонатору воздушного фильтра соответственно. Когда клапан включен(подано питание) должны сообщаться(продуваться) входы A-B и не должны сообщатся входы A-C. Когда же клапан выключен, всё наоборот - сообщаются входы A-C и не сообщаются A-B. Поскольку на разъеме управления клапаном от ЭБУ двигателя сигнал ШИМ, то проверять клапан следует путем подключения его к аккумулятору напрямую.
A - к актуатору турбины
B - к вакуумной магистрали
C - к резонатору воздушного фильтра
B - к вакуумной магистрали
C - к резонатору воздушного фильтра
Для контроля управляющего сигнала с ЭБУ двигателя потребуется осциллограф или вольтметр.
Минусовой щуп прибора подключают к массе, а плюсовой к красно-черному проводу клапана. Клапан должен быть подключен.
Клапан, как правило, выходит из строя по причине попадания в него грязи или потери механических свойств пружины внутри него. Несмотря на то, что клапан имеет не разборную конструкцию, разобрать и потом собрать его для проверки и чистки всё же возможно, однако делать это нужно только в случае, когда неисправность клапана локализована и стоит вопрос о его замене.
В случае КЗ в проводке клапана управления последствия могут быть куда хуже. Обычно выгорает микросхема(набор ключей) в ЭБУ двигателя. Подробнее здесь.
Подробнее ознакомиться с работой, устройством и управлением турбокомпрессора ZD30 можно здесь.
phpBB [media]
phpBB [media]
Почему турбина выходит из строя?Причины выхода из строя турбокомпрессора можно разделить на естественные и аварийные.
Естественная причина связана с постепенным износом подшипника скольжения и, как следствие, увеличением масляного зазора, посредством которого он смазывается, что приводит к появлению завывающих звуков при сбросе газа, а также к обильному количеству масла во впускном тракте.
Износу также способствует образование масляного нагара при неправильной эксплуатации, когда горячий двигатель заглушен, а турбина останавливается не успев охладится, что приводит к запеканию масла и образованию нагара на валу. Нагар этот очень твердый и может стачивать как втулку подшипника скольжения, так и его уплотнения, в результате чего вал начинает "бить", что ещё больше разбивает подшипник скольжения. Во избежание этого эффекта горячему двигателю нужно дать поработать некоторое время на холостых оборотах, чтобы турбина успела охладится естественным образом, либо установить турботаймер - устройство, которое самостоятельно заглушит двигатель по истечении заданного времени.
На самом деле, наличие масла во впуске для турбодизеля совершенно нормальная ситуация, но всё зависит от количества этого масла. Дело в том, что расход масла заложен самой конструкцией турбины, температурные допуски поверхностей скольжения которой рассчитаны на пиковые значения, иначе вал просто заклинит, а когда двигатель работает в режиме холостого хода и температура не очень большая, да ещё и масло разжиженное, то зазоры велики и масло по чуть-чуть начинает кидать во впуск.
Попаданию масла во впуск и турбину способствует вентиляция картера, "сапун" которой заведен практически на впускной патрубок турбины. Горячие картерные газы вместе с парами масла поступают во впуск, где охлаждаются, и масляные пары конденсируются на поверхности впускного трубопровода. Эффект может усиливаться при забитом воздушном фильтре, что приводит к возникновению усиленного подсоса, как картерных газов, так и масла поступающего в турбину.
К появлению масла в турбине ведет также и нарушение нормального слива масла из неё в случаях сужения пропускной способности сливной трубки, превышения уровня масла в двигателе, когда оно перекрывает выход сливного патрубка в блоке, либо когда компрессия двигателя сильно просела и давление картерных газов не дает нормально стекать маслу в поддон и одновременно нагнетает во впуск масло вместе с картерными газами.
К аварийным причинам можно отнести, например, работу без масла или при недостаточном давлении масла, неисправность редукционного клапана, повреждение крыльчатки ТКР в следствие попадания на нее какого-либо предмета.
Если естественные причины ещё как-то можно проконтролировать и предотвратить, то аварийные непредсказуемы и могут иметь очень печальные последствия, т.к. разрушение происходит неожиданно и лавинообразно, в результате чего во впуск могут полететь осколки крыльчатки и хлынуть масло. В зависимости от тяжести ущерба это может привести к уходу двигателя в разнос, гидроудару, повреждению ГРМ.
Крыльчатка турбины может быть разрушена в результате удара об её лопатку осколка керамической свечи накаливания или другой крупной частицы, например нагара или отложений, которыми в результате работы EGR обрастает большая часть впускного коллектора на двигателях с приличным пробегом. Нагар может отвалиться как сам по себе, так и прийти в движение в результате промывки топливной системы спецжидкостями. Когда крыльчатка раскалена и вращается на больших оборотах для её разрушения достаточно даже незначительного дисбаланса.
Симптомы выходящей(вышедшей) из строя турбины- завывания при сбросе/наборе оборотов
- увеличенный расход масла и большое количество масла во впуске
- белый дым из выхлопной трубы со стойким запахом горелого масла, либо скрежет и грохот задевающих лопаток турбины (в этом случае турбине точно капут)
- радиальный люфт вала турбины
phpBB [media]
Как оценить состояние турбины и проверить люфт вала?Если при сбросе/наборе оборотов возникают завывания, то проверить относятся они к турбине или нет можно снятием вакуумной трубки с актуатора турбины. Если после снятия трубки звук пропал, то возможно турбина начала накрываться, однако есть один нюанс. Дело в том, что точно такой же эффект может возникать и при прогорании прокладки выпускного коллектора, ослабления его гаек, либо прогарания среднего слоя трехслойных металлических прокладок "горячей части" турбины и патрубка EGR. Также свист турбины может появится в определенных режимах работы, когда пережата, не надета или оборвана трубка актуатора турбины.
Прогоревшая прокладка выпускного коллектора может издавать звук, принимаемый за вой выходящей из строя турбины
phpBB [media]
Проверка актуатора и привода лопаток
phpBB [media]
phpBB [media]
Для ZD30 шток актуатора должен плавно подниматься при создании разрежения -53,3 кПа (-533 мбар, -400 мм рт.ст., -15,75 дюйм рт.ст.) и возвращаться вниз при отпускании.Для проверки люфта можно разобрать впускной трубопровод до турбины и отвернуть от неё впускной патрубок, в результате чего появится доступ к валу, который можно пощупать, покрутить и пошатать. Радиального люфта быть не должно, однако на новой и чистой(без масла) турбине радиальный люфт может присутствовать(стандартный масляный зазор 0,086-0,177мм), т.к. масляный зазор подшипника не заполнен маслом и вал в нем гуляет. Небольшой осевой люфт также допустим(стандартный осевой люфт 0,044-0,083мм), т.е. едва ощутимый.
Пример убитой турбины
phpBB [media]
Что делать, если турбина вышла из строя в дороге?Не паниковать, заглушить двигатель, выключить турботаймер и эвакуировать машину в сервис.
Если эвакуатора нет, то можно попробовать завести двигатель, предварительно проверив уровень масла и отсоединить вакуумную трубку от актуатора турбины, после чего на самом малом ходу добраться до ближайшего сервиса. Если уровень масла мал, то это означает то, что вышедшая из строя турбина выкинула его во впуск и в цилиндры двигателя.
В этом случае заводить двигатель нельзя.В более тяжелых и экстремальных случаях можно попытаться заглушить подачу масла на трубину и превратить двигатель в атмосферный переделкой впускного трубопровода.
Что делать, чтобы продлить жизнь турбине?- сильно не газовать сразу после запуска двигателя
- своевременно менять масло, не реже 10 ткм
- лить масло рекомендованное для данного двигателя
- соблюдать рекомендации производителя и не переливать масло, уровень масла не должен перекрывать выход трубки обратного слива масла (на ZD30 ранних выпусков объем масла отличается)
- своевременно менять воздушный фильтр, либо чаще в случае тяжелых условий эксплуатации
- своевременно менять керамические свечи или заменить их на металлические
- заглушить EGR, промыть блок заслонок и впускной коллектор
- установить турботаймер или сигнализацию с соответствующей функцией
Ремонт(замена) турбиныДля ремонта(замены) турбины потребуется:
- всё, что нужно для снятия и установки ремня
- прокладка 14415-2W20A (выпускной коллектор - турбина)
- прокладка 14445-2W20A (турбина - катализатор)
- прокладка 14465-VC100 (входной "холодный" патрубок турбины)
- прокладка 15196-2W200 (фланец трубки подачи масла в турбину)
- прокладка 15196-31N02 (фланец трубки подачи масла в турбину на блоке)
- прокладка 13050-2W200 (фланец трубок охлаждения для турбины с жидкостным охлаждением)
- прокладка 21074-2W201 (фланца металлической трубки системы охлаждения, крепящейся к ГБЦ с левой стороны) (желательно)
- в некоторых случаях вместо прокладок по отдельности удобнее и дешевле приобрести комплект прокладок двигателя
- головка на 12, в том числе и глубокая
- накидной ключ на 14 (шестигранник и "звездочка")
- герметик (при необходимости)
- антифриз для замены или на долив
- WD-40
- прочий инструмент
Демонтаж турбины- Начать нужно с подготовки рабочих условий. Чтобы легче было работать, перед капотом лучше поставить какую-либо устойчивую подставку, на которую можно будет встать ногами, например, лавку, стул, чурбан или даже аккумулятор. Если открытый капот плохо держится и норовит закрыться, то лучше подпереть его чем-нибудь в максимально открытом состоянии. Также при работе под капотом нужно быть внимательным и не сломать штуцер на радиаторе справа вверху, от которого идет трубка на расширительный бачок. Лучше принять какие-либо меры для его защиты, или стараться не облокачиваться на него.
- Сливаем антифриз, весь сливать не нужно, достаточно слить 5-6л.
- Идем сюда и выполняем пункты с 1-го по 10-й.
- Снимаем термоэкран с выпускного коллектора. Для турбин с жидкостным охлаждением нужно будет ещё отвернуть трубки охлаждения турбины от двигателя.Для машин с 07.2002 по 10.2002 года выпуска. На схеме видно два крепежных отверстия термоэкрана выпускного коллектора, но на самом деле их четыре
- Снимаем трубку слива масла с турбины в двигатель, для чего лезем под машину и ищем черную стальную трубку с фланцем на два болта и откручиваем её. Прокладки для каждого фланца этой трубки лучше заказать заранее. Если демонтаж осуществляется не на "яме",то лучше приподнять передок или хотя бы его левую часть.
- Снимаем турбину. Откручиваем её от фланцев выпускного коллектора и катализатора. Хорошо если шпильки выкрутятся вместе с гайками, если же нет, то ставить потом будет сложнее. В любом случае все эти соединения лучше заранее размочить WD40 или обложить на время тряпками, пропитанными соляркой. Если какая-либо шпилька окажется сломанной, то это сильно осложнит всё дело и добавит работы.
- Для удобства можно окрутить корпус масляного фильтра и слить масло, всё равно его менять. Будет удобней откручивать фланец масляных трубок от турбины. Там всего два болта, но откручивать их крайне неудобно. Трубка подачи масла стальная и не съемная, поэтому с ней нужно очень аккуратно, чтоб не сломать приподнимаем турбину немного, только чтоб подлезть к двум болтам фланца внизу турбины маленькой головкой на 12 и откручиваем их.
Если в цилиндры попало маслоЕсли в цилиндры попало масло, то его необходимо оттуда удалить. Для этого нужно выкрутить все свечи накаливания, отключить подачу топлива и покрутить движок стартером. Масло выкинет через колодцы свечей. При этом нужно обязательно чем-нибудь накрыть двигатель сверху, иначе все масло будет на внутренней стороне капота и пропитает шумоизоляцию. Лобовое стекло также лучше чем-нибудь накрыть. После того как масло выкинет, эту процедуру можно совместить с измерением компрессии. Подробнее о том, как всё это делать читаем здесь.
Разборка турбины- Прежде чем разбирать турбину нужно пометить положение холодной улитки относительно картриджа, чтобы не перепутать при сборке. Горячую часть можно не метить, там есть направляющая и она по другому не встанет.
- Откручиваем все болты на 10 на холодной улитке, отсоединяем ее и замачиваем в солярке чтобы её отмыть.
- Откручиваем оставшиеся после снятия актуатора болты на горячей улитке и аккуратно сбиваем ее с картриджа, так чтоб не рассыпался механизм управления лопатками. В руках остается картридж - вот он больной зуб!
phpBB [media]
Видео найдено на youtube
Механизм привода направляющих лопатокПосле разборки нужно внимательно осмотреть механизма привода направляющих лопаток, изменяющих скорость и направление потока отработавших газов, и оценить его состояние. Если механизм неисправен, закоксован и не дает лопаткам поворачиваться во всем диапазоне, то его необходимо отмочить и прочистить.
Полная или частичная блокировка механизма привода направляющих лопаток приводит к нарушению режима работы двигателя, что может привести как к потере мощности, так и к серьёзным последствиям.
Если направляющие лопатки не закрываются до конца, то на низких оборотах будет заметное падение мощности, а если лопатки не до конца открываются, то на больших оборотах это неизбежно приведет к постоянному передуву, что для двигателя ZD30 может оказаться губительно.
В случае полной блокировки механизма привода направляющих лопаток последствия будут зависеть от того, в каком положение он заблокирован.
Закоксованный механизм привода лопаток
После чистки
Нагар на механизме привода лопаток
Ремонт турбиныС улитками, как правило, ничего не делается – отмыл и как новые, а вот внутренностями дело обстоит сложнее.
Для данной турбины можно приобрести как ремкомплект, если крыльчатки и вал не имеют повреждений, так и картридж в сборе. И то и другое продается на Aliexpress.
Поскольку Китай - это в некотором роде лотерея, то можно попытаться поискать отбалансированный на заводе картридж фирмы Melett.
Картридж может поставляться без пробки канала прокачки и эту пробку необходимо использовать со старого картриджа. При этом нужно учитывать, что резьба под пробку в родном картридже конусная, а в не родных может быть простая и если просто вкрутить родную пробку, то она потечет. Решение простое – вкручиваем с фумлентой.
Примеры ремонта турбины:
viewtopic.php?p=15142#p15142
viewtopic.php?p=15780#p15780
viewtopic.php?p=24120#p24120
Самостоятельный ремонт турбины не отменяет мероприятия по её балансировке и регулировке.Замена турбины на новуюПри заказе новой турбины нужно найти и сверить номер в каталоге запчастей для данного двигателя и года выпуска и номер на шильдике турбины.
Номер турбины выбит непосредственно на турбине
На ZD30 применяется турбина Garret типа GT(A)2052V, которая представлена двумя вариантами, отличающимися способом охлаждения:
- Жидкостное охлаждение (устаревшая модель, не применяется):
Nissan: 14411-VC200 (14411-VC100)
Garret: 723739-0002 (705954-0008, -0009, -0011, -0013, -0015) - Воздушное охлаждение:
Nissan: 14411-2X90A (14411-2X900)
Garret: 724639-0003, -0006, -0007 (724639-0002, -0003, -0004, -0005)
На ранних машинах (до 07.2002г.в.), где установлена турбина с жидкостным охлаждением, при замене на новую можно столкнуться с одним неприятным моментом, когда вместо оригинальной турбины придет агрегат без жидкостного охлаждения. Дело в том, что такие турбины считаются устаревшими, не производятся и не поставляются, поэтому придется устанавливать турбину без охлаждения, а контур охлаждения турбины заглушить.
Турбина с жидкостным охлаждением
Турбина без жидкостного охлаждения
Пример заглушки на контуре охлаждения турбины
Установка, сборка и первый запуск- Собираем турбину с новым картриджем.
- Промываем и прочищаем трубки подачи/слива масла. Зачищаем фланцы на выпускном коллекторе и катализаторе от грязи и отложений, контролируем, чтобы все привалочные поверхности были чистыми и без повреждений. Соблюдаем чистоту и следим за тем, чтобы грязь и мелкие предметы не попали куда не нужно.
- Устанавливаем турбокомпрессор на выпускной коллектор и убеждаемся, что прокладки установлены правильно и фланцы равномерно обжаты. Момент затяжки 29-32 Н*м.
- Заполняем турбину чистым маслом через подводящее отверстие, при этом медленно проворачивая вал рукой.
- Подсоединяем к турбине трубки подачи/слива масла.
Привалочные поверхности фланцев должны быть чистыми. Момент затяжки 10-11 Н*м.Никакого герметика для прокладок фланцев трубок подачи/слива масла применять нельзя, только штатные прокладки. - Прикручиваем к турбине все остальное, за исключением нижнего фланца трубки слива масла из турбины.
- Меняем масляный фильтр и масло. Также не помешает заменить воздушный фильтр.
- Отключаем подачу топлива(вынимаем предохранитель).
- Подключаем правый АКБ и крутим двигатель стартером до тех пор, пока из трубки слива не потечет масло, что будет говорить о том, что маслопровод турбины заполнен и турбина смазана. Крутить стартером до тех пор, пока не погаснет контрольная лампа давления масла.Ни в коем случае не заводить двигатель до тех пор пока турбина не заполнится маслом. В противном случае новый картдридж может выйти из строя.
- Прикручиваем трубку слива.
- Отключаем АКБ.
- Устанавливаем на место термоэкран, трубки системы охлаждения, генератор, впускной трубопровод, интеркулер и заливаем антифриз. Подробнее здесь (пункты с 8-го по 13-й).
Вакуумную трубку к актуатору турбины пока подключать ненужно. - Не забываем установить на место предохранитель отключения подачи топлива.
- Запускаем двигатель и даем ему поработать на холостых без подключения актуатора турбины в течение 15-20 мин. Убеждаемся в отсутствии утечек. Если в процессе машина будет дымить, то пугаться не нужно. Скорее всего масло было накидано накрывшейся турбиной в систему выпуска отработанных газов, и пока оно не сгорит до конца в катализаторе, глушителе и резонаторе машина будет дымить. Длиться это может в течение часа или дольше, в зависимости от количества масла в выпуске.
- Глушим двигатель, подключаем вакуумную трубку актуатора турбины.
После установки турбокомпрессора в первые 500 км пробега нельзя давать полную нагрузку на двигатель.Большую часть материала о ремонте и замене турбокомпрессора предоставил Анатолий (atoll), за что ему большой респект
.Регулировка штока актуатора VNT-турбиныИзначально регулировка штока и механизма направляющих лопаток осуществляется на заводе-производителе ТКР, однако, нередко встречается ситуация, когда шток актуатора разрегулирован очумелыми ручками предыдущих владельцев авто, в результате чего турбина работает в неправильном режиме.
Отрегулированный на заводе шток законтрен гайкой, которая в свою очередь покрыта ещё и контровочной краской(обычно желтого цвета). Если краска оказалась повреждена, то шток актуатора скорее всего разрегулирован.
По хорошему, правильная регулировка штока актуатора турбины возможна только на специальном стенде с учетом таких параметров, как отклонение механизма лопаток, управляющего сигнала электровакуумного клапана и проходящего через турбину количества воздуха.
В случае, если был разрегулирован ограничительный винт угла атаки газов на лопатки(в который упирается рычаг штока), то правильная настройка турбины будет возможна только на стенде, т.к. настроить этот винт "на глазок" практически невозможно. Изменение в 1/4 оборота снижает производительность на выходе на 10-15%.
Если же ограничительный винт не разрегулирован, то настройку хода штока можно выполнить и в гаражных условиях:
phpBB [media]
Турбины GarretПринцип работы, разновидности, устройство, диагностика неисправностей, ремонт и замена.
phpBB [media]
Что ещё можно сделать:
- Выбить катализатор и установить датчик EGT
- Заменить термостат
- Проверить состояние воздушных и вакуумных трубок
- Заменить ремень, а также отремонтировать или заменить натяжитель ремня
- Сменить антифриз
- Заменить воздушный фильтр
- Сменить масло и масляный фильтр
- Отремонтировать или заменить интеркулер
- Установить механический буст-контроллер
Полезные ссылки
По первости всегда так.
, уж больно там тесно, нескладный моторчик.
.
