Турбированный двигатель с пробегом: что проверить перед покупкой и как продлить ресурс

Советы 10.06.26

Бензиновые двигатели с турбиной стали набирать популярность во второй половине 90-х гг. прошлого века. Наличие наддува позволяет улучшить характеристики при сравнительно небольшом объеме цилиндров, хотя и увеличивает нагрузку на детали. Большинство двигателей с турбиной способны пройти до капитального ремонта свыше 300 тыс. км, тем не менее, перед покупкой подержанного автомобиля желательно проверить состояние двигателя.

Самые свежие новости в нашем Телеграме!

Подпишитесь, чтобы всегда быть в курсе событий

Общие сведения

В 90-х гг. прошлого века бензиновые двигатели с турбиной использовали только несколько производителей, такие моторы ставились на ограниченные модификации автомобилей. При этом двигатели имели достаточно большой рабочий объем и были не слишком экономичны. Затем на рынок стали выходить малообъемные агрегаты с наддувом — основной причиной появления таких разработок стало налоговое законодательство стран Европы, учитывающее объем цилиндров. Ведущим разработчиком и производителем бензиновых двигателей с наддувом стал концерн VAG, затем аналогичные конструкции появились и у других марок. Что касается дизельных двигателей, то они в основной массе оснащены турбиной, позволяющей заметно улучшить характеристики при сохранении небольшого расхода топлива.

Существует несколько вариантов системы наддува:

Один турбокомпрессор с приводом от потока выхлопных газов — самая частая конструкция.
Два турбокомпрессора. Это решение используется на двигателях с повышенной степенью форсировки.
Турбокомпрессор и механический нагнетатель. Достаточно редкая конструкция.
Механический нагнетатель. Подобное решение можно отнести к категории экзотики — последним производителем таких двигателей стал Mercedes Benz с линейкой моделей под обозначением Kompressor.

Как правило, использование наддува идет параллельно с введением системы прямого впрыска бензина в цилиндры. Подобная система впрыска позволяет улучшить смесеобразование и реализовать многофазную подачу топлива да улучшения процессов сгорания. Сокращение рабочего объема цилиндров (основная масса двигателей с наддувом имеет объем 1,2-2 л) с сокращением числа цилиндров позволяет уменьшить механические потери и добиться меньшего расхода топлива при сохранении или улучшении характеристик мощности и крутящего момента. Одним из важных преимуществ двигателя с турбиной является высокий крутящий момент, стабильный при наиболее востребованных частотах вращения.

Конструкция

В качестве примера конструкции двигателя с турбиной рассмотрим агрегат объемом 1,4 л семейства EA111 от VAG с двойным наддувом. Помимо турбины двигатель оснащен механическим компрессором с ременным приводом от коленчатого вала через шкив насоса системы охлаждения. Включение турбины или компрессора осуществляется автоматически в зависимости от потребностей. Установка компрессора позволяет получить быстрое увеличение давления воздуха и повышение крутящего момента в зоне низких оборотов. При этом компрессор отнимает часть мощности, что не лучшим образом сказывается на характеристиках двигателя.

Турбокомпрессор вращается потоком горячих отработанных газов, который не слишком интенсивен при малом объеме цилиндров. Турбина подключается к системе смазки, что создает еще одну сложность – температура при работе доходит до 400°С и выше, что создает риск коксования масла после остановки двигателя. В современных моторах с турбиной проблема решена установкой электрического насоса в системе охлаждения, который продолжает работать некоторое время после остановки двигателя. До введения таких насосов рекомендовалось после поездки дать поработать двигателю несколько минут в режиме холостого хода и лишь затем выключить зажигание.

Воздух забирается в двигатель и проходит через фильтр, после чего распределяется заслонкой – в зависимости от условий работы поток идет напрямую к турбине или предварительно сжимается компрессором. После турбины воздух попадает во внешний интеркулер для охлаждения и затем подается в цилиндры. Интеркулер не является обязательным элементом системы наддува, на ряде двигателей с невысоким давлением воздуха теплообменник не предусматривается. Чаще всего такая схема встречается на малофорсированных дизельных двигателях из 90-х гг. прошлого века.

Система работы наддува двигателя EA111 достаточно простая:

после пуска двигателя и на малых оборотах наддув не создает давления, хотя турбина уже вращается потоком газов;
по мере увеличения оборотов электромагнитная муфта включает компрессор, воздух «дожимается» турбиной до 2,5 бара;
в диапазоне от 2400 до 3500 об/мин возможно подключение компрессора к турбине для преодоления «турбоямы» - провала оборотов при резком открытии дросселя из-за инерционности турбины;
после 3500 об/мин давление наддува создается исключительно турбиной, поток газов достаточен для работы турбокомпрессора.

Решение с механическим компрессором и турбиной в настоящее время не используется. Для устранения эффекта «турбоямы» и быстрого набора давления используются турбины с уменьшенными габаритами рабочего колеса для снижения веса. Сменившее ЕА111 поколение двигателей ЕА211 оснащается только турбиной, позволяющей получить 80% от пикового значения крутящего момента уже при 1250 об/мин. Модернизация турбины и системы впуска позволила не только сохранить или повысить характеристики двигателя, но и несколько снизила расход бензина.

На некоторых двигателях встречается впускной коллектор с интегрированным охладителем. Такое решение позволяет убрать длинные патрубки, снизить вес конструкции и повысить надежность. Для охлаждения воздуха используется поток антифриза – внутри интеркулера проложены трубки для циркуляции жидкости. Воздух направляется от турбины, проходит через радиатор, охлаждается и подается в цилиндры. При необходимости охладитель можно быстро снять для ремонта или замены. При использовании интегрированного в коллектор охладителя сжатый воздух подается от турбины по достаточно короткой трубке без дополнительных соединений, являющихся потенциальным местом утечки воздуха.

Двигатели с турбиной отличаются усложненной схемой вентиляции картера, что обусловлено повышенным давление во впускном коллекторе. В атмосферных агрегатах во впуске образуется разряжение, что позволяет откачивать картерные газы из картера для последующего дожигания. В системе вентиляции используется обратный клапан, предотвращающий заброс газов и сжатого воздуха в картер.

Наличие турбины требует модернизации системы смазки. В первую очередь используется привод насоса с измененным, по сравнению с атмосферными двигателями, передаточным соотношением. Такая доработка позволяет увеличить подачу масла. Трубки для подвода и слива масла подключаются к турбине, обеспечивая смазку подшипников ротора под давлением. На современных двигателях встречается решение с интеграцией корпуса турбины в выпускной коллектор. Примером такой конструкции является 2-литровый дизель BMR от концерна VAG. Из-за введения сажевого фильтра изменена привычная компоновка – турбина вынесена над выпускным коллектором.

Двигатели с V-образным блоком практически всегда оснащаются отдельной турбиной для каждого ряда цилиндров. При этом впускной коллектор имеет соединительную секцию для выравнивания давления воздуха. В конструкции турбин могут присутствовать дополнительные элементы, позволяющие повысить частоту вращения и снизить негативное влияние противодавления при засорении сажевого фильтра (используется на большинстве дизельных двигателей стандарта Евро-5 и выше и ряде агрегатов стандарта Евро-4). Введение двух расходомеров воздуха на V-образных двигателях позволяет синхронизировать работу турбин путем регулирования подачи газов.

Общие сведения о турбокомпрессоре

Любой турбокомпрессор состоит из горячей и холодной части. В горячую часть подается поток отработавших газов, раскручивающий турбинное колесо с осью, на противоположном конце которой установлено рабочее колесо для нагнетания воздуха. Секция для сжатия воздуха является холодной. Ротор вращается на подшипниках скольжения и в холодном состоянии имеет небольшой люфт. После прогрева турбины и создания масляного клина биение вала ротора в подшипниках практически отсутствует (речь идет об исправной турбине). Вероятность небольшой утечки масла в холодную часть турбины существует всегда, особенно при частой эксплуатации двигателя на высоких частотах вращения коленчатого вала.

Ресурс турбины определяется качеством материалов и соответствием геометрии деталей чертежам, а также зависит от типа двигателя. Турбокомпрессоры на бензиновых двигателях редко выдерживают больше 150 тыс. км по причине высокой температуры отработавших газов. Для дизельных двигателей ресурс турбины превышает 250 тыс. км. При этом на коммерческих грузовиках турбины выдерживают и большие пробеги. В любом случае – любой двигатель с наддувом требователен к качеству и состоянию моторного масла. При использовании масел низкого сорта и нерегулярном обслуживании ресурс турбины сокращается в разы. При этом почти всегда есть возможность капитального ремонта турбокомпрессора в условиях профильного сервиса.

В конструкции турбокомпрессора предусматривается предохранительный клапан, стравливающий давление. Клапан срабатывает при резком сбросе газа, когда подача сжатого воздуха в цилиндры уменьшается, а турбина за счет инерционности продолжает работать в режиме высокой производительности. В случает отказа или неправильной настройки клапана на повышенное давление не исключено повреждение лопаток рабочего колеса и подшипника, что вызовет течь масла в холодную часть. Помимо описанного клапана Blow Off для сброса воздуха в атмосферу может использоваться клапан Bypass для направления потока избыточного воздуха по кольцу внутри системы наддува.

В горячей части турбины есть предохранительный клапан (Wastegate) для направления излишка выхлопных газов мимо турбины. Управление клапаном осуществляется электрическим актуатором со штоком по сигналам от контроллера. На части двигателей встречается проблема заедания актуатора при нерегулярной эксплуатации, что приводит к проблемам с наддувом. На двигателях из 90-х гг. встречается пневматический актуатор, управляющий потоком газов по давлению воздуха. Актуатор также может отвечать за работу системы изменения геометрии турбины.

Проверка

Перед покупкой автомобиля с двигателем, оснащенным наддувом, нужно провести диагностику и убедиться в отсутствии активных ошибок по электронной периферии турбины. Речь идет о достаточно современных двигателях, поддерживающих подобную диагностику. Затем важно оценить внешний вид турбины – наличия следов масла или свежевымытый двигатель должны насторожить. Оценивать состояние турбины по состоянию масла нет смысла – если продавец обслужил двигатель незадолго до показа, то масло будет чистым.

Первичная проверка предусматривает контроль работы актуатора, который должен двигаться при изменении частоты вращения коленчатого вала. При работе турбина не должна издавать никаких посторонних звуков. Попадание инородного тела на крыльчатку приводит к повреждению лопаток и нарушению балансировки, что быстро выводит турбокомпрессор из строя. При сильном износе подшипников возможен контакт лопаток о корпус турбины с характерным звуком. Подобная проблема встречается нечасто, но о ее существовании желательно помнить. При этом механические компрессоры могут работать в определенном диапазоне оборотов с характерным гулом, что является нормой. Также не являются неисправностью щелки при размыкании муфты в приводе механического компрессора.

В линии подачи воздуха к интеркулеру и от радиатора к дросселю допускаются незначительные следы масла. На самом теплообменнике следы течи масла указывают на повреждение, радиатор будет пропускать часть воздуха. Стоит сразу оговориться, что нередко интеркулер интегрирован в двигатель, что делает его осмотр невозможным. В этом случае придется прибегать к помощи диагностики и оценивать соответствие давления наддува в разных режимах заводской документации. На ряде двигателей из-за плотной компоновки практически невозможно осмотреть холодную часть турбины без снятия силового агрегата.

Долговечность турбины зависит от регулярности обслуживания, хотя продавец никогда не сообщит достоверную информацию о периодичности замены масла. Если автомобиль обслуживался у дилера, то необходимо изучить сервисную книжку. Также целесообразно при осмотре автомобиля обратить внимание на наличие и количество канистр с маслом в багажнике. Помимо уточнения типа масла приходит понимание о примерном расходе масла – если двигатель полностью исправен, то возить с собой больше 1 л масла нет смысла. Безусловно, оценивать состояние двигателя только по количеству и емкости канистр нельзя, эту информацию важно учитывать при дальнейшем осмотре автомобиля.

Проверка состояния турбины на ходу требует знания динамических возможностей машины с исправным двигателем. В противном случае покупатель просто не обратит внимание на снижение динамики либо наоборот, сочтет нормальную динамику разгона не соответствующей заводским нормативам. При разгоне не должно доноситься постороннего свиста, причиной которого является утечка воздуха через неплотности патрубков. Особенно опасны повреждения патрубков между фильтром и холодной частью турбины, через которые идет подсос загрязненного палью воздуха.

Появление сизого дыма в выхлопных газах является признаком попадания масла в цилиндры. Масло может идти с потоком воздуха от турбины, попадать через изношенные кольца или маслосъемные колпачки. При этом дымный выхлоп зачастую отсутствует при стабильных оборотах, появляясь только в момент ускорения. Поэтому важно оценить дымность в момент разгона с места или на ходу – например, встать на обочине и попросить помощника или владельца резко дать газ на едущей машине.

Неплохим методом проверки является старт двигателя утром после ночной стоянки, особенно при достаточно низкой температуре воздуха. Из-за естественной усадки материалов зазоры доходят до максимальных значений, при пуске могут быть слышны шумы, говорящие об износе. Вполне естественно, что на прогретом моторе или пуске двигателя при высокой температуре воздуха шумы будут отсутствовать. С адекватным продавцом можно договориться о снятии напорного патрубка с турбины для оценки количества масла на стенках, при этом большинство турбин так или иначе «подкидывает» немного масла в процессе работы и может работать в таком виде достаточно долго.

Способы продления ресурса

Для поддержания работоспособности двигателя с турбиной необходимо:

Регулярно менять масло и фильтр, причем масло должно соответствовать допускам, указанным производителем автомобиля в инструкции по эксплуатации. Периодичность замены зависит от двигателя и условий работы, варьируясь в пределах от 5 до 9 тыс. км.
При отсутствии электрического насоса не глушить двигатель сразу после поездки, особенно если движение осуществлялось на средних и высоких оборотах. Необходимо дать мотору поработать 3-4 минуты в режиме холостого хода для охлаждения турбины до температуры, при которой риск образования нагара от масла на подшипниках становится минимальным.
Использовать бензин сорта не ниже А-95, поскольку двигатели из-за наддува имеют высокую степень сжатия. Некоторые китайские производители указывают в качестве топлива бензин А-92, что явно недостаточно даже для многих атмосферных двигателей. По мере повышения степени форсировки требуется увеличение октанового числа.
Избегать использования прошивок, обещающих значительный прирост мощности и момента. С высокой долей вероятности такие прошивки заставляют двигатель работать с перегрузкой, что приведет к быстрому износу.
Взять в привычку проверять уровень масла через 500-1000 км, особенно при наличии постоянного, пусть и небольшого угара. Наличие датчика уровня не является панацеей – срабатывание сигнализатора происходит при падении уровня до минимального значения. Если на двигателе не предусмотрен щуп, то придется верить электронике.
Контролировать уровень антифриза и своевременно менять охлаждающую жидкость. Почти все двигатели с наддувом имеют жесткий температурный режим при работе и состояние системы охлаждения является очень важным фактором. Желательно хотя бы раз в 2-3 года промывать соты радиаторов от грязи, особенно при эксплуатации автомобиля в жарком климате.

Для двигателей с турбиной и прямым впрыском топлива характерна проблема постепенного загрязнения впуска нагаром. Причиной является отсутствие топлива в потоке всасываемого воздуха, которое смывает отложения. Интенсивность загрязнения зависит от двигателя, а также от количества масла в потоке воздуха. Если турбина уже порядком изношена, то часть масла уходит в коллектор и попадает в цилиндры. Также масло проникает в коллектор с картерными газами при некорректной работающем маслоотделителе.

Заключение

Точно понять состояние современного двигателя с турбиной можно только в условиях сервиса. При осмотре автомобиля рядовой покупатель обратит внимание на явные проблемы вроде течи масла по турбине или дымного выхлопа. Многие же мелкие нюансы останутся за кадром, а они очень важны для понимания степени износа турбины. Также нужно понимать, что турбину и двигатель можно отремонтировать, правда работы не всегда гуманны по стоимости. Покупка подержанного автомобиля не должна осуществляться на последние деньги – у владельца должен быть бюджет на устранение возможных неисправностей.