Как охлаждается турбина в автомобиле
Перейти к содержимому

Как охлаждается турбина в автомобиле

  • автор:

Надо ли охлаждать турбину после поездки

Нужно ли дать остыть турбомотору на минимальных оборотах перед тем, как его заглушить? Есть рекомендации автопроизводителей, а есть мнения экспертов, и зачастую они диаметрально противоположны.

Почему может перегреться двигатель с наддувом? Источник энергии турбокомпрессора — выхлопные газы: чем выше их температура — тем быстрее крутится ротор. Соответственно максимальный его нагрев происходит при работе двигателя на пиковых нагрузках. Поэтому опасным для мотора может стать поворот с трассы на заправку: слишком быстрый перепад происходит от больших мощностей к полной остановке.

Еще одну вероятность перегрева турбомотора провоцирует езда по бездорожью. Здесь нет максимальных оборотов, но зато отсутствует встречный воздушный поток, работающий на охлаждение. Тот же самый риск возникает при езде в горах с множеством перепадов, а также при движении с прицепом.

Однако проблемы ждут двигатель не во время подобных нагрузок, а потом. После остановки мотора системы жидкостного охлаждения турбокомпрессора также перестают работать. Отсюда возникла рекомендация не глушить мотор сразу, а дать турбине немного остыть.

Рынок предложил новый девайс — турботаймеры. Они дают двигателю после поворота ключа зажигания поработать еще пару минут на низких оборотах, чтобы дать турбине остыть. Затем в электронику некоторых моделей добавили отдельные блоки, работающие по принципу турботаймера.

Есть и другие решения автопроизводителей. К примеру, на модели с турбомотором ставят циркуляционные насосы, которые при необходимости подают к компрессору охлаждающую жидкость даже после остановки двигателя. На современных авто есть также электровентиляторы системы охлаждения.

Впрочем, принципиально от этого ничего не изменилось: турбина лучше реагировать на перегрев не стала. Рекомендации экспертов «За рулем» однозначны: даже современным моделям с турбомоторами стоит дать поработать пару минут на минимальных оборотах перед тем, как заглушить совсем. Да, автопроизводители уверяют, что в обязательном охлаждении турбины многие модели вовсе не нуждаются. Однако принципиальных разработок, продлевающих режим работы турбокомпрессора, не появилось.

Этот агрегат недешевый, поэтому проверять, насколько эффективны охлаждающие «примочки», на своем автомобиле не стоит. Если у вас есть электрический насос, качающий жидкость для охлаждения после остановки двигателя, то тогда этой рекомендацией можно пренебречь. Однако лучше убедиться в его наличии заранее. И опять же никто не мешает перестраховаться даже в этом случае. Пара-тройка минут, как правило, в запасе есть.

Охлаждение турбины дизельного двигателя

Обладатели турбомоторов часто задаются вопросом касательно необходимости охлаждения турбины перед тем, как заглушить мотор. Подобное охлаждение предполагает несколько минут работы ДВС на холостом ходу. Для получения точного ответа необходимо выяснить, в каких условиях работает турбокомпрессор двигателя. Отработавшие газы несут в себе большое количество полезной энергии, которая получена в результате сгорания топлива в цилиндрах. Перенаправление потока выхлопа на турбинное колесо позволяет реализовать эффективный привод для компрессора. Так удается получить нагнетание воздуха под давлением без отбора мощности у ДВС, что принципиально отличает турбокомпрессор от механического нагнетателя.

Турбонагнетатель является осью, на концах которой присутствуют колеса с лопатками. Выделяют турбинное и компрессорное колесо. Указанные колеса находятся в специальных корпусах. Нагнетатель ставится в выпускном тракте, так как турбинное колесо вращается от контакта с отработавшими газами. Такое вращение позволяет компрессорному колесу вращаться параллельно, засасывать и сжимать воздух для подачи в цилиндры двигателя.

Условия работы турбины

Охлаждение турбины дизельного двигателя

Температура выхлопных газов дизельного двигателя на выходе перед турбиной составляет в среднем 750-850 градусов по Цельсию. Бензиновые агрегаты имеют еще более разогретый выхлоп. Такие раскаленные газы движутся с большой скоростью и встречаются с турбинным колесом.

Турбокомпрессор отличается высокой производительностью и потребляет достаточно много энергии отработавших газов (в среднем около 25-30 кВт и более). Турбодизель с рабочим объемом 2.0 литра в режиме холостого хода потребляет около 800 литров воздуха за 60 секунд. В режиме максимальной мощности данный показатель доходит до 4 м 3 . Если учесть, что турбокомпрессор также нагнетает избыток давления до 1 атмосферы, тогда общий объем нагнетаемого устройством воздуха намного больше.

Во время работы ДВС на пиковых нагрузках турбинное колесо раскручивается до 150 тыс. об/мин и более, нагрев колеса достигает 800-900 градусов по Цельсию. После взаимодействия с турбинным колесом температура выхлопа заметно падает до средней отметки 400-500 градусов.

В режиме холостого хода отработавшие газы дизеля имеют температуру около 100 градусов по Цельсию и движутся с небольшой скоростью. Для эффективного вращения колеса турбины и параллельного вращения компрессорного колеса этой энергии достаточно только для того, чтобы турбокомпрессор не препятствовал проходу через него воздуха в объеме, который необходим для поддержания стабильной работы ДВС на холостых оборотах.

Охлаждение и смазка турбокомпрессора

Колесо турбины выполнено из специальной жаропрочной стали, компрессорное колесо изготавливают из сплавов алюминия. Разные материалы применяются для снижения инерционности турбины. Вал турбины (ось, стержень) закреплен и вращается в плавающих подшипниках скольжения. Также в некоторых турбокомпрессорах могут использоваться шариковые подшипники.

Для смазки подшипников турбокомпрессора реализован подвод моторного масла из системы смазки двигателя. Кроме снижения потерь на трение и препятствования износу трущихся элементов смазка турбины также выполняет важную функцию по отводу тепла из области трения.

В трущихся элементах турбины выделяется большое количество тепла. Сама ось нагнетателя нагревается от контакта с разогретым турбинным колесом, нагрев еще более усиливается в результате высокой частоты вращения и возникающего трения. Во время работы ДВС масло активно подается к подшипникам, охлаждая их. Если мотор сразу заглушить после серьезных нагрузок на двигатель, тогда нагретая ось остановится практически сразу после остановки двигателя. Подача масла к подшипникам сразу прекращается, а сам вал и подшипники усиленно нагреваются от раскаленного колеса турбины. Сильный нагрев приводит к тому, что масло в турбине начинает закоксовываться.

В момент последующего пуска турбомотора закоксовавшееся масло и отложения препятствуют нормальному доступу свежей смазки в первые секунды после запуска. Вполне очевидно, что присутствует сильный износ подшипников турбины. Для решения этой проблемы рекомендуется не сразу глушить мотор после езды, а дать силовому агрегату поработать на холостых оборотах от 2-х до 5-и минут. Температура выхлопа на холостом ходу упадет до 100 градусов Цельсия, интенсивность вращения турбины снизится. Этого времени будет достаточно для того, чтобы колесо турбины и ось успели охладиться до такой температуры, когда коксования масла не произойдет после остановки ДВС. Отсутствие кокса значительно продлевает ресурс турбины дизельного или бензинового двигателя.

Для эффективного охлаждения турбины после остановки двигателя и минимизации рисков перегрева используется автоматическое электронное устройство под названием турботаймер. Принцип работы данного решения упрощает процедуру охлаждения.

Водитель останавливает машину, вынимает ключ из замка зажигания и может сразу покинуть автомобиль. Двигатель продолжает работать еще несколько минут, после чего будет заглушен автоматически. Единственным неудобством можно считать то, что приходится постоянно пользоваться стояночным тормозом и следить за его исправностью, так как сразу поставить автомобиль на передачу при наличии МКПП нельзя.

Охлаждать турбину или нет: эксперты дали совет

Самая ломучая деталь турбомотора, как известно, — его турбина. Специалисты рассказали, что делают автопроизводители, чтобы продлить ей жизнь, и дали совет касательно охлаждения дорогостоящего элемента.

depositphotos

Глушить или не глушить турбомотор сразу после остановки? Этим вопросом задаётся каждый владелец авто с наддувным движком. Прояснили ситуацию авторитетные эксперты «За рулём». О том, что глушить турбированный движок сразу после остановки нельзя, вы наверняка слышали или читали. Для турбины важно поработать некоторое время на холостом ходу – это позволяет остудить её компоненты. Вот только справедливо ли данное утверждение сегодня, в 2020 году?

Для начала нужно вспомнить, как устроена турбина. Вращают крыльчатку раскалённые выхлопные газы. Чем больше газов, температуры и давления, тем интенсивнее вращается ротор. Крыльчатка нагревается не только газами, но и трением в подшипниках. Во время движения турбина раскаляется довольно сильно, но самое страшное для неё происходит после остановки мотора – на заглушенном движке охлаждение этого элемента резко ухудшается. Не подаётся ни воздух, ни масло, которое также отводит часть тепла. В результате тепло идёт в подшипниковый узел, где под воздействием высокой температуры начинает коксоваться масло. Всё это приводит к разрушению уплотнений и появлению задиров.

© depositphotos

Даже при наличии системы жидкостного охлаждения турбины она точно так же перегревается после остановки мотора: жидкость перестаёт циркулировать по системе. Как раз по этой причине и появилась рекомендация не глушить турбомотор сразу после остановки, а минуту-другую дать крыльчатке покрутиться в щадящем режиме. При этом масло и охлаждающая жидкость продолжают циркулировать и отводить тепло. Турбокомпрессор хотя бы немного, но остывает. А значит, его жизнь чуточку продлевается.

Склонность турбин к перегреву привела к появлению турботаймеров и циркуляционных насосов. Электронные примочки быстро нашли применение в продвинутых охранных системах – они сами, без участия водителя, охлаждали мотор на минимальных оборотах. При этом штатные, заводские турботаймеры, всегда устанавливались лишь на особо «злые» движки. В основном же автовладельцы заботились об их установке сами.

Что же изменилось на движках с турбиной сегодня? Конструкции новых моторов принципиальных отличий от своих более старых собратьев не имеют. Но проблему перегрева турбин многие производители хитроумно решили. Так, Porsche, Volkswagen, Skoda и Jaguar, к примеру, устанавливают на свои агрегаты электрические циркуляционные насосы. После остановки ДВС эти системы в случае необходимости какое-то время подают к турбокомпрессору охлаждающую жидкость. На большинстве современных авто реализован и специальный алгоритм работы электровентиляторов – когда движок уже выключен, вентилятор продолжает некоторое время охлаждать радиатор. При наличии таких помощников необходимость в турботаймере просто отпадает.

И всё же, в большинстве случаев о турбине по-прежнему должен думать сам автовладелец: в инструкциях прямым текстом говорится, что после эксплуатации автомобиля в режимах, близких к предельно допустимым, рекомендуется перед выключением мотора дать ему поработать без нагрузки в течение нескольких минут. Иными словами, турбины всё так же страдают от перегрева. Свою теорию специалисты подтверждают одним любопытным фактом: в 2019 году из 25 самых продаваемых у нас моделей турбокомпрессорами оснащались только пять. Дополнительный электрический насос, охлаждающий турбокомпрессор, и вовсе применяется на трёх моделях — Skoda Kodiaq, Skoda Octavia A7 и VW Tiguan.

За последние пару десятилетий наддувные моторы (по крайней мере, представленные в нашей стране) по сути своей принципиально не изменились: в плане сохранности и ресурса турбины они ничем не отличаются от своих предков. Вся забота о важном компоненте точно так же перекладывается производителем на автовладельца. Если ваш мотор не оснащён электрическим насосом, прокачивающим антифриз после остановки, стоит позаботиться об установке турбо-таймера или выполнять его функции самостоятельно – по-старинке охлаждать турбину работой мотора на холостом ходу.

Правильное охлаждение турбины ДВС

Опытные водители понимают, что для продления сроков эксплуатации автомобиля, важно его правильно эксплуатировать. Перед выключением турбодвигателя его необходимо охладить, то есть после того, как машина остановлена, мотор должен поработать в холостую. Правильное охлаждение турбины ДВС — это важная составляющая для исправной работы силового агрегата транспортного средства.

Особенности работы

Во время движения автомобиля в атмосферу поступают выхлопные газы, которые несут определенную энергию, получаемую в результате того, что сгорает топливовоздушная смесь. Для их вывода установлена система выхлопа. С помощью принудительного направления потоков отработанных газов на колесо турбины достигается эффективность использования этой энергии (30 кВт). При этом воздух в цилиндре нагнетается, а энергия мощности с выходного вала агрегата не забирается. Турбонагнетатель состоит из турбинного и компрессорного колеса, которые установлены на разных краях одного вала. Работа его выглядит следующим образом:

  • ○ Турбинное колесо под действием потока выхлопных газов с температурой выше 750-850℃ начинает активно вращаться;
  • ○ Через ось с лопастей турбины на колесо (компрессорное) передается момент вращения;
  • ○ В компрессор активно засасывается чистый воздух из атмосферы, а затем происходит его сжатие;
  • ○ В рабочие цилиндры мотора направляется весь сжатый воздух.

Система охлаждения турбины: зачем нужна

Для изготовления колеса турбины используют жаропрочную сталь, а компрессорного — специальный алюминиевый сплав. За счет того, что выбраны разные материалы происходит снижение инерционных сил турбины. При этом ось ее крепко зафиксирована и вращение происходит благодаря шариковым или подшипникам скольжения плавающего типа. Смазывание всех подшипников осуществляется с помощью качественного моторного масла, которое поступает из общей системы смазки агрегата. Но смазочный материал выполняет не только эту функцию. Он также отводит излишнее тепло от рабочих поверхностей деталей и узлов, подвергающихся трению.

Вал нагревается от турбинного колеса, а также тепла от выхлопов, трения при высокочастотном вращении. Наличие необходимого количества масла помогает снизить температуру подшипников. Это позволяет продлить срок работы силового агрегата, снизить уровень износа деталей.

Виды охлаждения турбины авто

Различают следующие варианты снижения температуры турбокомпрессора во время его работы:

  • ○ Воздушное. В этом случае работают вентиляторы, которые затягивают воздух в отводящие контуры, расположенные по кругу мотора. Воздушное охлаждение для турбины считается классическим вариантом. Оно более надежное, а ремонт системы оптимально доступный по цене. К недостаткам относят высокую шумность, неравномерность обдува;
  • ○ Водное. При нормальной работе агрегата вода продвигается через турбокомпрессор за счет давления, которое создается водяным насосом. После поглощения тепла жидкость поднимается через систему охлаждения, втягивая вместе с ней охлажденную воду из турбонагнетателя. Турбина с водяным охлаждением обычно используется на авто, которые имеют высокие температуры выхлопа.

shutterstock_1187480233-1024x682 Правильное охлаждение турбины ДВС

Как правильно глушить мотор?

Во время работы ДВС масло активно подается на все узлы, попутно их охлаждая. В момент, когда водитель резко отключает мотор, то ось просто останавливается, но вал и подшипник сильно прогреваются. При этом остатки масла начинают коксоваться. При следующем запуске двигателе возникает проблема с нормальным доступом свежего масла, что приводит к быстрому износу подшипников. Чтобы этого не происходило, рекомендуют сразу не глушить мотор. Двигатель должен немного поработать на холостых оборотах.

Подобное охлаждение турбины дизельного двигателя позволит за несколько секунд снизить температуру до 100℃, а значит коксование не начнется. Достаточно 2-4 минут работы вхолостую для мотора после интенсивной езды, чтобы предотвратить поломки и износ агрегата.

Найти опытного мастера для диагностики и ремонта своего авто в городе можно на ресурсе Birud, где кроме контактов СТО можно ознакомиться с отзывами о работе специалистов и уровне обслуживания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *