Ремонт турбины ЗИЛ «Бычок»

Автомобиль ЗИЛ-5301 начал производиться в 1996 году. При его проектировании учитывалась нуждаемость рынка в компактном грузовике средней грузоподъемности.

Оживляющаяся деловая деятельность после периода застоя создала большую нишу для автомобилей подобного класса. Эту тенденцию уловило руководство завода имени Лихачева.

В конструкции автомобиля ЗИЛ-5301 максимально использовались узлы и агрегаты, применяемые на предыдущих грузовиках. Оснащался автомобиль рядными дизельными двигателями ММЗ различных модификаций. Эти моторы оснащались турбокомпрессорами отечественного производства. В разные годы устанавливались различные модификации турбонагнетателей, такие как: ТКР-6, ТКР-6.1, ТКР-6,5.1, ТКР-7 и ТКР-7,1.

Отличились между собой эти турбокомпрессоры некоторыми геометрическими параметрами и максимальными частотами вращения. В целом конструкция и принцип работы были идентичны.

Турбонагнетатель имеет неплохой ресурс. Это связано с большим запасом прочности, заложенным в его конструкцию, и относительно малыми нагрузками, которые он испытывает в процессе эксплуатации. В противовес неплохому ресурсу выступает большая масса турбокомпрессора.

Как и любой узел автомобиля, турбина подвержена износу. В материале статьи будет рассмотрен процесс ремонта турбокомпрессора автомобиля ЗИЛ-5301 и все, что с ним связано.

Конструкция и принцип работы

Устройство турбонагнетателя на рассматриваемом автомобиле немного отличается от общепринятой схемы, по которой построено подавляющее большинство турбин зарубежных автомобилей.

Турбина состоит из двух корпусных деталей, называемых горячая и холодная улитка. В рабочих полостях этих улиток находятся крыльчатки.

Горячая улитка соединяется входным концом с выпускным коллектором. К ее выходному концу крепится приемная труба.

К холодной улитке присоединены две линии. Один патрубок идет от воздушного фильтра и подает воздух в турбину. Второй соединен со впускной магистралью и передает воздух под давлением во впускной коллектор.

Соединены две корпусные части турбонагнетателя через картридж. В картридже на подшипниках скольжения вращается вал ротора. Ротор жестко соединен с крыльчатками. В картридже имеются два отверстия для масла. Одно связано с рабочей магистралью системы смазки двигателя. Через него осуществляется смазка подшипникового узла. Второй масляной канал является сливным. Через него масло из полости картриджа сливается в поддон двигателя.

Для контроля над нормальным функционированием турбонагнетателя имеется система ограничения подачи выхлопных газов на турбинное колесо. Система работает через пневматический цилиндр, который открывает клапан дополнительного канала, идущего в обход горячей крыльчатки. Работает цилиндр от создаваемого в системе впуска давления. Когда давление достигает определенного предела, воздух давит на мембрану клапана. Клапан подает усилие на шток, который открывает обводной канал в корпусе горячей улитки. Отработавшие газы устремляются мимо крыльчатки, что снижает скорость ее вращения и создаваемое во впускной магистрали давление.

Имеется дополнительная система предохранения от критического превышения давления во впускной системе. Реализована эта система путем внедрения перепускного клапана, который открывается при достижении недопустимо высокого давления и стравливает лишний воздух обратно в контур перед турбиной.

Причины неисправностей

Помимо естественного износа, есть несколько основных причин, которые способны преждевременно вывести из строя турбонагнетатель.

Рассмотрим основные из них:

1. Проблемы с подачей смазки. Если по какой-либо причине смазка перестала подаваться в подшипниковый узел или ее количество недостаточное, турбина очень быстро выйдет из строя.
2. Сбои в работе системы подачи топлива или газораспределительного механизма могут привести к повышению температуры отработавших газов до недопустимых пределов.
3. Износ деталей двигателя или неисправность, следствием которой является проникновение моторного масла в камеру сгорания. Продукты горения масла довольно быстро засоряют рабочую полость горячей улитки.
4. Нарушение целостности воздушного фильтра. Песок и прочие частицы попадают из атмосферы в компрессорную часть турбины и постепенно разрушают крыльчатку.
5. Износ уплотнителей картриджа. Это ведет к проникновению масла в рабочие полости турбины. Со временам масло под действием высоких температур начинает закоксовываться и загрязнять турбину.
6. Неправильная эксплуатация автомобиля. В частности, негативное воздействие на турбину оказывает резкая подача нагрузки на двигатель без предварительного прогрева или резкая остановка двигателя с высоких оборотов. Вал ротора вращается в условиях недостаточной смазки, что ведет к быстрому износу подшипников.

Распространенные неисправности и их признаки

Известно несколько основных неисправностей турбонагнетателя автомобиля ЗИЛ-5301.

Рассмотрим основные поломки, а также признаки, по которым эти неисправности можно идентифицировать:

1. Засорение внутренней полости турбокомпрессора. Частая неисправность. Ведет к снижению эффективности работы турбокомпрессора или его полному заклиниванию. При появлении этой неисправности снижается мощность двигателя. Могут появиться посторонние звуки при вращении крыльчаток на высокой скорости. Иногда заклинивает перепускной клапан.
2. Проблемы в работе предохранительного клапана. Подобная неисправность проявляется в появлении так называемого эффекта помпажа, когда избыточное давление с характерным звуком входит в резонанс внутри впускной магистрали.
3. Критический износ подшипникового узла. Проявляется в характерном металлическом скрежете или свисте при работе турбины.
4. Заклинивание вала ротора турбины. Эта неисправность сопровождается падением мощности двигателя. Турбина не издает никаких звуков при увеличении оборотов двигателя.
5. Неисправность пневматического цилиндра управления перепускным клапаном. При этой неисправности шток не двигается во время изменении режима работы двигателя.
6. Нарушение герметичности какого-либо из контуров. Если это горячая улитка – появился характерный запах выхлопных газов в подкапотном пространстве и секущий звук вырывающихся выхлопов. Нарушение целостности впускной магистрали может проявиться в характерном шипении, издаваемым подсасываемым воздухом.

Диагностика и ремонт турбины ЗИЛ «Бычок»

Первичная диагностика производится на запущенном двигателе. Оценивается звук работающей турбины на разных режимах нагрузки двигателя. Осматривается наружное состояние корпуса турбины, патрубков и мест соединения. Проверяется работа пневматического цилиндра и перепускного клапана.

Если на этом этапе есть подозрения на неисправности – выполняется демонтаж турбокомпрессора.

После демонтажа производится снятие турбинной и компрессорной части корпуса. Выполняется тщательная очистка от масла и нагаров. Осматривается состояние рабочих поверхностей. Наличие трещин недопустимо.

Проверяется целостность крыльчаток. Если имеются повреждения – крыльчатки заменяются.

Проверяется свободный ход вала ротора. Осматривается картридж на наличие подтеков масла. Если имеются явные неисправности – картридж разбирается.

После разборки картриджа оценивается состояние его внутренней полости. Осматривается поверхность вала, которая контактирует с подшипниками. Если нет критичных выработок – меняются подшипники и уплотнители. Картридж собирается. Выполняется центровка вала ротора.

Проверяется работоспособность гидравлического цилиндра управления перепускным клапаном. При необходимости производится ремонт.

После устранения всех неисправностей выполняется сборка турбины и установка ее на двигатель. Делается контрольная проверка.

Если нет нарекания на работу – выдается гарантия.