Турбокомпрессор 6ISBe, ISDe 4043980

Применяется в системе питания воздухом автомобилей КамАЗ-53605, 65115, 65116, 65117, 45144, вакуумного автомобиля 579060, автофургона АФ-575199, мусоровоза MINIPAC МК-2, автобетоносмесителя 58147G, дорожно-уборочных машин, а также ряда грузовых автомобилей и тягачей иностранного производства, оснащенных 6-ю цилиндровыми дизельными двигателями Cummins 6ISBe и 6ISDe (мощностью 185-300 л.с.). Турбокомпрессоры производятся компанией Cummins Turbo Technologies в США и Китае.

История проблемы

Повышение мощности является одной из самых острых проблем при проектировании дизельных двигателей для тяжелых машин. Самый простой и очевидный путь – увеличение рабочего объема за счет размера или количества цилиндров. Но, наращивание рабочего объема двигателя означает  увеличение его габаритов, а чем крупнее двигатель, тем он тяжелее. То же относится и к агрегатам вспомогательных систем (топливной, охлаждения, пуска и т.п.). Крупные агрегаты и механизмы требуют бо́льшего объема силового отделения. Все это ведет к дальнейшему утяжелению автомобиля. И зачастую получалось, что большая часть прироста мощности расходовалась на приведение в движение возникших излишков массы. Удельная мощность (л.с./тн) не возрастала, а при расчете на литр расходуемого топлива даже падала.

Решение было найдено в повышении КПД двигателя. В рабочей камере обычного «дизеля» сгорает не все поданное в нее топливо. Одна из причин –  бедность кислородом воздушно-топливной смеси. Если принудительно подавать больше воздуха под большим давлением, смесь станет богаче и при сгорании будет выделять больше энергии. Так появились «турбированные движки».

Описание конструкции турбокомпрессора

Конструкция турбокомпрессора Holset HE351W состоит из двух турбин, расположенных на концах одного прямогт вала. Газотурбинный двигатель приводится в движение потоком выхлопных газов, исходящих под высоким давлением из камер сгорания цилиндров. Турбина работает при высокой температуре в агрессивной среде, поэтому  металлические детали турбины и вал изготавливаются из жаростойких и высокопрочных сплавов. Лопатки турбины выполняется из металлокерамики, кроме коррозионной и жаростойкости это значительно облегчает турбину и обеспечивает ее быстрый разгон и торможение.

На максимальных режимах турбина разглняется до 75 тысяч оборотов в минуту. На такой скорости и при высоких температурах обычные подшипники работать не могут, поэтому вал компрессора устанавливается в гидростатические подшипники скольжения с принудительной циркуляцией масла из системы смазки двигателя. В таких подшипниках вал вращается в масляной «ванне». Кроме основной функции масло отводит избыточное тепло от подшипников и вала. Нагнетание воздуха осуществляется турбиной центробежного компрессора, который установлен на противоположном конце вала.  Компрессор повышает давление до 1,5 атм. Однако, при сжатии в компрессоре воздух нагревается до 200⁰С, что может снизить КПД и мощность двигателя. Чтобы избежать этого, в систему включен водяной радиатор – охладитель сжатого воздуха.

Основные причины поломок

Несмотря на простоту конструкции, выход турбокомпрессора из строя – не редкость. Основная причина поломок – «масляное» голодание, отсутствие давления масла, поступающего в подшипники. Это может произойти, если глушить двигатель, работающий на высоких оборотах. Турбины вращаются с высокой скоростью, а масло перестает поступать из-за отключения маслонасоса. В течение нескольких минут до полной остановки вал вращается «на сухую». Это может привести к перегреву и температурной деформации вал. Проще говоря, вал «поведет», возникнет биение, появится вибрация. А это — прямой путь к разрушению механизма.

Также турбокомпрессоры осень чувствительны к чистоте поступающего  воздуха. Попавший обрывок резины, отслоившийся от рукава, может погнуть лопатки.

Из-за предельно строгих требований к точности установки самостоятельно, в «гаражных» условиях, полностью восстановить ресурс отремонтированного агрегата невозможно. Как правило, «ремонтный» компрессор отслужит недолго. Поэтому в случае поломки рекомендуется сразу менять вышедший из строя агрегат.