Чи треба охолоджувати «турбіну»!

Чому то у ЛАГУНОводов це питання не піднімалося. А мені хотілося дізнатися про це якомога більше. Дізнавався у власників турбових фордов, ауді, Міцубісі і взагалі все що стосується охолодження турбокомпресора перед повною зупинкою двигуна. Коротше слухаємо!
Один з дуже поширених в інтернет-форумах питання: чи треба охолоджувати «турбіну» роботою на холостому ходу після інтенсивного руху?

Для відповіді на це питання необхідно пояснити пристрій і умови роботи турбокомпресора. Турбокомпресор являє собою два колеса з лопатками, жорстко сидять на загальній осі. Кожне колесо укладено в корпус, іменований равликом. Турбінне колесо приводиться в обертання вихлопними газами. З вихлопними газами в атмосферу марно викидається 55-65 відсотків енергії утворилася при згорянні палива. Частина енергії вихлопних газів можна з користю використовувати, направивши їх на турбінне колесо. Далі з цією енергією можна вчинити по-різному - наприклад, за допомогою спеціальної передачі додати її до енергії колінчастого вала або використовувати її для приводу корисних агрегатів. Другий варіант здійснений в турбокомпресорі. У ньому енергія вихлопних газів використовується для приводу компресора, що нагнітає повітря в циліндри.
Знаючи тепловий баланс і теплової ККД двигуна внутрішнього згоряння легко оцінити - двигун потужністю 100 кВт і ККД 40% викидає в атмосферу вихлопні гази з яких, в ідеальному випадку, можна витягти до 90 кВт (інша енергія розсіюється по інших напрямках). Ідеалу в природі не існує, у кожного витягає енергію агрегату
є свій ККД. Вихлопні гази перед турбінним колесом дизельного двигуна мають температуру 800-900 градусів Цельсія (у бензинових ще вище) і мають дуже високою швидкістю. При існуючих ККД турбіна, розташована в випускному тракті 100 кіловатного дизеля, розвиває потужність 15-35 кВт. Ця потужність без залишку використовується для приводу відцентрового компресора, що подає повітря в циліндри двигуна. Незважаючи на малі габарити, відцентровий компресор володіє величезною продуктивністю і споживає дуже велику потужність.
Дволітровий дизель тільки на холостому ходу пропускає через себе 800 літрів повітря на хвилину, а на повній потужності 4 кубометри! І ці цифри виражають обсяги при атмосферному тиску! Насправді, компресор створює надлишковий тиск 0,3-1,0 атм. Це означає, що наведені цифри кількості повітря, що нагнітається насправді в 1.5-2 рази більше.
Під час роботи двигуна з повним навантаженням турбінне колесо обертається з частотою до 150 тисяч обертів на хвилину (іноді і більше) і нагрівається до 800-900 градусів. Енергія вихлопних газів спрацьовується на турбінному колесі, і після колеса температура газів різко знижується (до 400-500 градусів і нижче). На холостому ходу температура вихлопних газів дизельного двигуна навряд чи досягає 100 градусів, швидкість їх також невелика, тому турбінне колесо отримує дуже мало енергії. Цієї енергії недостатньо для роботи компресора, її вистачає тільки лише для того, щоб обертати компресор настільки, щоб він не чинив великого опору впуску повітря в циліндри.
Турбінне колесо виготовляється з жароміцної стали, а компресорне колесо (для зниження моменту інерції) з алюмінієвого сплаву. Маса ротора ТКР в двигунах з робочим об'ємом 1,5-2 літри становить близько 300 грамів. Вал обертається в спеціальних плаваючих підшипниках ковзання або іноді в високоточних кулькових підшипниках. Підшипники змащуються спеціально підводиться із системи змащення двигуна маслом. Як і в будь-якому вузлі тертя, масло виконує подвійну функцію - розділяє тертьові поверхні і відводить тепло із зони тертя.
А з теплом в підшипникових вузлах турбокомпресора справа йде особливо напружено. Мало того, що при обертанні вала з частотою півтори сотні тисяч обертів на хвилину в вузлах тертя виділяється маса теплоти, так ще і сам вал нагрівається від вихлопних газів до дуже високої температури. Поки двигун працює, потік масла успішно відводить теплоту від вала ротора і температура підшипників не підвищується до небезпечних значень. У разі зупинки двигуна відразу ж після великого навантаження ротор досить швидко зупиняється (зазвичай на кілька секунд пізніше, ніж сам двигун), одночасно слабшає і припиняється підведення масла до підшипників та вал (а разом з ним і підшипники) починають інтенсивно розігріватися від розпеченого турбінного колеса . Температура піднімається настільки, що масло, що залишилося в зазорах підшипників починає коксованого. При наступному запуску двигуна лак і нагар, що утворився під час коксування масла, перемелюється підшипниками і змивається мастилом, проте кожен пуск в такому випадку є досить «травматичним» для підшипникових вузлів ТКР.
Раціональним і дуже необтяжливим способом знизити «травматичність» запусків двигуна є охолодження двигуна перед зупинкою роботою на холостому ходу. Як сказано вище, температура вихлопних газів дизельного двигуна на холостому ходу складає приблизно 100 градусів Цельсія. Кількість вихлопних газів досить велике. У дволітрового дизеля на ХХ викидається не менше 1,2 кубометра вихлопних газів в хвилину. Якщо після інтенсивної їзди дати двигуну попрацювати на холостому ходу 1-3 хвилини, то турбінне колесо (а з ним і вал) дуже інтенсивно охолоне і температура підшипникових вузлів не досягне температури коксування масла. У такому випадку наступний запуск двигуна вже не буде супроводжуватися підвищеним зносом від утворився в зазорах коксу, що в свою чергу благотворно позначиться на ресурсі турбокомпресора.
Існуюча думка про те, що підшипники і вал турбокомпресора зношуються тому, що ротор дуже довго обертається в підшипниках після зупинки двигуна без підведення мастила глибоко помилково. Як сказано вище, на роторі розташована компресорне колесо. Воно нагнітає повітря в циліндри. При нерухомому двигуні компресор нагнітає повітря в глухий кут, іншими словами, перемелює повітря всередині себе. Це робить дуже сильний гальмівний вплив на ротор. Крім того, турбінне колесо, що не отримує енергії від вихлопних газів, виявляється в положенні схожому з компресорним колесом - теж перемелює повітря. Таким чином, гальмуючий момент, прикладений до ротора після зупинки двигуна, посилюється. Маса ротора невелика, тому зупинка ротора відбувається досить швидко.

Брати участь в обговореннях можуть лише зареєстровані користувачі.

Не знаю як у вас, а я свого часу примудрявся білого турбіну розжарити на 1.8т. Тобто, пряма залежність від того як їхати. Тут вже потрібне серйозне охолодження. Та й не дарма ж в той же ховер турбований рекомендують таймер ставити.

Спасибо большое за статтю. Хоча я не давно по каналу "Автоплюс" чув, що фахівці говорили: "Охолоджувати турбіну треба хвилин 10"

після довгої дороги по трасі, заїжджаючи на заправку або паркінг завжди 1-3 хвилин просто залишаю на неодружених і потім вже вимикаю мотор.

В черговий раз переконався що потрібно дати трохи охолонути турбіні для довговічною служби! Дякуємо.

Повна версія сайту