Правильное охлаждение турбины ДВС. Зачем нужна система охлаждения турбины.

Метки

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.

 

 
 
 
 

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.

 

 

• Copyright © 2023 Birud. All rights reserved.

Спасибо за сообщение!

В ближайшее время с Вами свяжется менеджер.

Спасибо ваш запрос отправлен

Подтверждение действия

Вы не ввели номер телефона

Для подтверждение действия, необходимо ввести код из смс

Вы не ввели смс код

Спасибо ваш запрос отправлен

Как глушить турбодизель

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.

Содержание статьи

• Условия работы турбины
• Охлаждение и смазка турбокомпрессора

Условия работы турбины

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 м3. 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.

Рекомендуем также прочитать статью о ресурсе турбины дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, какие факторы влияют на срок службы турбонагнетателя.

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.

Водяное охлаждение для вашего турбокомпрессора: основные преимущества

Действительно ли моему турбокомпрессору нужна вода? Почему это должно меня беспокоить?

Инженерам Garrett задают много таких вопросов относительно наших турбокомпрессоров с водяным охлаждением. Многие клиенты сомневаются в необходимости или преимуществах прокладки этих дополнительных водопроводных линий по бокам центрального корпуса турбокомпрессора. Почему бы просто не оставить их? Реальность такова, что турбина с водяным охлаждением может быть непоправимо повреждена без надлежащей настройки ватерлинии. С небольшой предысторией и некоторыми объяснениями того, что водяное охлаждение действительно делает для турбокомпрессоров, этот технический документ Garrett, мы надеемся, убедит скептика в том, что преимущества, обеспечиваемые водяным охлаждением, стоят небольших усилий, необходимых для его правильной настройки.

Что на самом деле делает водяное охлаждение?

Водяное охлаждение повышает механическую прочность и продлевает срок службы турбокомпрессора. Многие турбокомпрессоры сконструированы без портов водяного охлаждения и в достаточной степени охлаждаются воздухом и смазочным маслом, проходящим через них. Другие турбокомпрессоры, такие как многие в линейке шарикоподшипников Garrett GT и GTX, с самого начала проектируются для охлаждения маслом и водой. Как мы можем отличить турбокомпрессор с воздушно-масляным охлаждением от турбокомпрессора с масляно-водяным охлаждением? Если центральный корпус турбокомпрессора имеет резьбовые отверстия с обеих сторон, на 90° от фланцев входа/выхода масла, то он имеет водяное охлаждение. Чтобы соответствовать требованиям по долговечности, определенным инженерами Garrett при его разработке, через него должна протекать вода.

Основное преимущество водяного охлаждения проявляется после остановки двигателя. Тепло, хранящееся в корпусе турбины и выпускном коллекторе, «впитывается» в центральную часть турбонагнетателя после остановки. Если вода подается неправильно, этот сильный нагрев может потенциально разрушить систему подшипников и сальниковое поршневое кольцо за турбинным колесом.

Водяные порты расположены по обеим сторонам центрального корпуса турбокомпрессора. Вода должна течь через центральный корпус справа налево или слева направо. Если на выбор имеется более двух портов, обязательно используйте по одному с каждой стороны центрального корпуса (не подключайте обе линии на одной стороне).

Как работает водяное охлаждение?

Физический процесс водяного охлаждения турбокомпрессора интересен и работает иначе, чем это может показаться очевидным. Действительно, при нормальной работе двигателя вода проходит через турбокомпрессор в основном за счет давления, создаваемого водяным насосом двигателя. Тем не менее, дополнительное явление, известное как «тепловое сифонирование», вытягивает воду через центральный корпус турбокомпрессора, если водопроводные линии проложены правильно, даже после того, как двигатель выключен и водяной насос больше не качает.

Тепло в центральном корпусе передается воде посредством теплопроводности, подобно охлаждающему эффекту, возникающему внутри типичного двигателя с водяным охлаждением (с водяной рубашкой, окружающей каждый цилиндр и проходящей через головку блока цилиндров). Если воде, протекающей через турбокомпрессор, позволить свободно вытекать после поглощения тепла, она будет подниматься по системе охлаждения, втягивая вместе с собой более холодную воду в турбокомпрессор. Таким образом, интенсивное тепло, которое впитывается обратно в турбонаддув после остановки двигателя, отводится от подшипников и уплотнений и предотвращает серьезное повреждение без помощи водяного насоса двигателя.

Центральный корпус турбокомпрессора показан в разрезе, с водяной полостью (синий) и масляной полостью (желтый). Водяная полость полностью окружает картридж шарикоподшипника (оранжевый) и имеет отверстия с обеих сторон для входа и выхода воды.

Как водяное охлаждение продлевает срок службы турбины?

«Обратный отвод тепла» является основным фактором, убивающим турбонагнетатели, и к нему должны серьезно относиться как инженеры по турбонагнетателям, так и пользователи турбонагнетателей. Это разрушительное тепло возникает в выхлопной системе. Во время интенсивного использования высокие температуры выхлопных газов отбрасывают огромное количество тепла в выпускной коллектор, корпус турбины и турбинное колесо. Эти компоненты рассчитаны на работу при очень высоких температурах благодаря тщательному выбору конструкции и материалов. Тем не менее, часть этого аккумулированного тепла будет естественным образом проникать в менее устойчивый к нагреву центральный корпус, систему подшипников и вал турбонагнетателя за счет теплопроводности, поскольку все эти компоненты находятся в контакте друг с другом. Пока двигатель работает и масло течет через систему подшипников турбокомпрессора, большая часть передаваемого тепла поглощается маслом, что предотвращает повреждение подшипников и масляных уплотнений.

После выключения двигателя поток масла прекращается, а выхлопные газы проходят через турбину, но все это тепло сохраняется в выпускном коллекторе и корпусе турбины. Это тепло должно куда-то уйти. Его единственные пути выхода должны либо передаваться через теплопроводность в центральную часть турбокомпрессора и выхлопную трубу, либо излучаться в окружающий воздух под капотом. Небольшое количество тепла будет передаваться окружающему воздуху посредством излучения и конвекции, но большая часть тепла будет проходить от корпуса турбины к центральному корпусу, поскольку центральный корпус имеет более низкую температуру. Кроме того, часть тепла будет передаваться от турбинного колеса к валу и отводиться к подшипниковой системе.

Во время этой фазы охлаждения турбины и выхлопа, когда тепло «впитывается» в центральную часть турбокомпрессора, температура центрального корпуса, сальника, подшипников и любого оставшегося в турбокомпрессоре масла поднимается выше нормы рабочие температуры, возникающие при работающем двигателе, поскольку поток масла больше не может отводить тепло. Этот эффект усугубляется большим корпусом турбины. Чем больше A/R турбины (и/или массивнее корпус турбины), тем больше тепла аккумулируется в корпусе во время работы. Следовательно, существует больший риск повреждения турбокомпрессора во время обратного отвода тепла после выключения.

Сильный нагрев в выпускном коллекторе и центральном корпусе останется после остановки двигателя и переместится в центральный корпус турбокомпрессора (в направлении желтых стрелок), где он может повредить подшипник и уплотнения.

Как турбина может быть повреждена из-за недостаточного охлаждения?

Теперь, когда мы увидели, как работает турбоводяное охлаждение и чем оно противостоит, мы можем начать понимать последствия недостаточного охлаждения. Как системы подшипников, так и системы масляных уплотнений могут быть повреждены в результате перегрева. Картриджи с шарикоподшипниками очень надежны и выдерживают многократные злоупотребления, но есть пределы крайностям, в которых они могут выдержать. Картриджи шарикоподшипников состоят из набора внутренних колец, двух наборов шариков и фиксаторов и внешнего кольца. И внутреннее, и внешнее кольца изготовлены из различных марок стали, очень прочных и твердых в нормальных условиях эксплуатации, но уменьшающихся в размерах при слишком высоких температурах. Прочность и твердость типичной обоймы шарикоподшипника начинают быстро ухудшаться при температуре выше 300°F (150°C).

Это может показаться низким, учитывая, что температура выхлопных газов может достигать 1800°F (980°C) в типичном высокопроизводительном бензиновом двигателе с турбонаддувом, но подшипник надежно защищен несколькими линиями защиты: теплозащитным кожухом сзади турбинное колесо, уменьшенная площадь контакта между центральным корпусом и корпусом турбины (снижение скорости теплопередачи), масляно-водяное охлаждение во время работы и, наконец, водяное охлаждение после горячих остановов. Что касается водяного охлаждения, водяная рубашка внутри центрального корпуса турбокомпрессора оборачивается вокруг картриджа шарикоподшипника и предназначена для поддержания температуры шарикоподшипника ниже предельных значений, чтобы предотвратить выход подшипника из строя. Когда вода не используется или не подключена должным образом, температура подшипников может легко превысить заданные пределы и привести к увеличению зазора в подшипниках, трению колес турбины и компрессора в соответствующих корпусах и, в конечном итоге, к катастрофическому отказу турбонагнетателя.

В дополнение к деградации материала, высокие температуры подшипника вызывают уменьшение внутренних зазоров в картридже стального шарикоподшипника. Если температура становится слишком высокой, а турбонагнетатель работает на скорости, превышающей номинальную, картридж стального шарикоподшипника может физически заблокироваться или заклинить, что приведет к катастрофическому отказу турбонагнетателя. Высокие скорости происходят рука об руку с очень высоким давлением наддува, поэтому пользователи турбонаддува, использующие систему с высоким наддувом, должны очень внимательно относиться к настройке и состоянию линий водяного охлаждения турбокомпрессора. «Высокий наддув» варьируется от турбо к турбо, но обычно может считаться чем-либо выше 25 фунтов на квадратный дюйм (1,7 бар).

Обоймы шарикоподшипников повреждены сильным нагревом и высокими турбоскоростями. Шариковые подшипники с трудом катились по этим поверхностям!

Каждый отдельный шарикоподшипник внутри картриджа с двумя шарикоподшипниками Garrett удерживается на месте фиксатором, и на каждый набор шариков приходится один фиксатор: один со стороны компрессора турбонагнетателя и один со стороны турбины. Повышенные температуры также могут повредить эти фиксаторы, что может привести к сильному движению вала (или люфту), трению колес о корпуса и опять же – к катастрофическому выходу из строя турбокомпрессора.

Держите фиксаторы подшипников в хорошем состоянии — не переваривайте их!

Перегретый патрон шарикоподшипника, демонтированный фиксатор внизу справа. Обоймы подшипников также вороненые и поврежденные. Чрезмерный люфт является результатом повреждения фиксатора и гонок, что часто приводит к трению колеса о корпус и полному выходу из строя турбокомпрессора.

Недостаточное охлаждение и очень высокие температуры не только угрожают здоровью подшипниковой системы; они также потенциально могут разрушить сальники. Когда масло перегревается, оно окисляется и образует «кокс», твердый углеродсодержащий остаток, который выглядит как черное закопченное сажистое вещество. Масляные уплотнения турбокомпрессора не являются обычными резиновыми уплотнениями вала, как на коленчатом валу двигателя, потому что резиновые уплотнения или уплотнительные кольца не смогут сохранять свои герметизирующие свойства при высоких температурах внутри турбокомпрессора. Вместо этого они представляют собой стальные «поршневые кольца», которые перемещаются в канавках турбовала. Они упругие и предназначены для того, чтобы давить на отверстие в центральном корпусе, как поршневые кольца в цилиндре двигателя.

Они также должны иметь некоторую свободу движения для правильной работы – необходимо небольшое осевое перемещение (внутрь и наружу, в направлении вала). Если перегретое масло закоксовывается в области уплотнения, канавка уплотнения поршневого кольца может быть заполнена нагаром, что приведет к излишней нагрузке на кольцо. Это может привести к трению кольца о вал, чего не должно быть. Это ограничение свободного движения в сочетании с перегревом вызывает пластическую деформацию кольца по мере его расширения наружу в отверстие уплотнения в центральном корпусе. Пластическая (необратимая) деформация известна как разрушение кольца, и как только турбонагнетатель остывает, уплотнение поршневого кольца теряет свою упругость и больше не может выполнять функцию масляного уплотнения. Таким образом, отсутствие функционального водяного охлаждения может вызвать серьезную утечку масла из центрального корпуса в корпус турбины, что приведет к образованию дыма, поскольку масло сгорает под действием горячих выхлопных газов.

Маслосъемное поршневое кольцо с видимым зазором, обращенное к камере. Турбинное колесо слева, вал справа. Детали бывшие в употреблении, но в хорошем состоянии – не перегревались, закоксованного масла не видно.

Аналогичный узел турбинного колеса и вала, но этот многократно перегревался. Канавка поршневого кольца и канавка маслоотражателя содержат кокс. Если это поршневое кольцо еще не разрушилось, это только вопрос времени, когда это произойдет. Также видно сильное посинение (обесцвечивание) стального вала справа, что указывает на то, что турбонагнетатель не охлаждался должным образом или работал при температурах выше максимальных номинальных.

Как правильно установить турбонагнетатель с водяным охлаждением?

Разрушение турбонагнетателя может быть предотвращено путем правильной установки водяных линий в системе охлаждения. Водяное охлаждение турбокомпрессора не обязательно должно быть сложным проектом. Водяные линии турбонагнетателя должны быть подключены к существующей системе охлаждения двигателя и могут быть отсоединены от линий нагревателя, если они все еще присутствуют в автомобиле и удобны. Охлаждающую жидкость двигателя (антифриз) можно использовать без опасений: турбокомпрессоры Garrett с водяным охлаждением аттестуются в ходе испытаний на тепловую пропитку с использованием типичной смеси воды и антифриза в соотношении 50/50 при температуре 196°F (91°C). Чтобы получить наибольшую выгоду от водяного охлаждения, центральный корпус турбокомпрессора должен быть повернут вокруг центральной оси (вала) так, чтобы отверстия для воды располагались под углом приблизительно 20° к горизонтали. Это необходимо для усиления эффекта теплового сифонирования, о котором говорилось ранее.

Входящая вода (более холодная сторона, из системы охлаждения двигателя) должна подаваться в нижний из двух портов после поворота корпуса. Более горячая выходная вода, ведущая обратно в систему охлаждения двигателя, должна быть направлена ​​в более высокий порт и должна двигаться «в гору» до места, где она встречается с системой охлаждения. В этой обратной линии не должно быть перегибов вверх/вниз или «ловушек». В качестве выхода можно использовать любую сторону турбокомпрессора — водяное ядро ​​рассчитано на поток в любом направлении. Правильное выполнение водопровода таким образом, когда более холодная вода поступает с нижней стороны, направляется во вращающийся центральный корпус и выходит с верхней стороны, уменьшит образование воздушных карманов и обеспечит беспрепятственный поток в течение периода теплового сифонирования после остановки двигателя. вниз. Будут реализованы все преимущества эффекта теплового перекачивания, а внутренние температуры турбонаддува будут сведены к минимуму. Лабораторные испытания Garrett показали, что пиковые температуры в центральном корпусе могут быть снижены на целых 9 градусов.0°F (50°C), когда центральный корпус поворачивается, чтобы более горячая вода на выходе вытекала из более высокого отверстия. Поворот корпуса более чем на 20° от горизонтали может еще больше снизить температуру, но также может препятствовать сливу масла, поэтому придерживайтесь максимального угла 20°.

Поперечный разрез центрального корпуса, показывающий картридж подшипника в центре, впускное и сливное отверстия для масла и порты для воды с обеих сторон. Центральный корпус должен быть повернут на 20° от горизонтали в любом направлении, чтобы способствовать эффективному отводу тепла.

График, показывающий пиковую температуру центрального корпуса в зависимости от ориентации центрального корпуса, измеренный во время испытаний на обратное тепловое поглощение. Зеленая зона справа показывает более низкие температуры в результате правильной настройки водяного трубопровода, когда выходное отверстие находится выше входного. Красная зона слева показывает резкое повышение температуры при вращении корпуса в «неправильном» направлении, при этом выпускное отверстие для воды находится ниже впускного.

Можно с успехом использовать большое количество различных типов водопроводов, но при выборе трубопроводов следует соблюдать несколько правил. Обязательно используйте шланги или трубопроводы, рассчитанные как минимум на такую ​​же температуру, как температура охлаждающей жидкости двигателя, которая в некоторых случаях может достигать 250°F (121°C) или выше. Линии или шланги должны быть совместимы с водой и антифризом, и большинство из них совместимы. Фитинги типа AN (37° под углом) рекомендуются для простой установки и отсутствия утечек в системах, а различные переходники для водяных портов Garrett можно приобрести у многих дистрибьюторов. Можно использовать как жесткие стальные линии, так и гибкие линии, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы жесткие линии не подвергались разрушающей вибрации. Когда двигатель работает, будет нормальная вибрация двигателя, но также будет движение трубопроводов, когда двигатель вращается на опорах при высоком выходном крутящем моменте.

Жесткие тросы без какой-либо гибкой секции между концами могут треснуть или погнуться от вращения двигателя или изнашиваться от обычной вибрации двигателя, в зависимости от того, как они проложены. Жесткие трубопроводы с трещинами приведут к утечкам охлаждающей жидкости, поэтому при использовании жестких трубопроводов необходимо учитывать движение и вибрацию. Большинство автомобильных двигателей имеют водяное охлаждение, а это означает, что подключение турбонагнетателя с водяным охлаждением должно быть довольно простым. Однако двигатели с воздушным охлаждением существуют в автомобилях с высокими характеристиками и могут потребовать дополнительной работы для тех, кто использует их в сочетании с турбокомпрессором с водяным охлаждением. В идеале следует построить отдельную систему водяного охлаждения с резервуаром-накопителем, небольшим радиатором и, возможно, электрическим водяным насосом. Если при прокладке трубопроводов и размещении резервуара приоритет отдается эффекту теплового сифонирования, водяной насос может не понадобиться, поскольку тепло внутри турбонагнетателя естественным образом будет работать на циркуляцию охлаждающей воды по системе. В случае сомнений настоятельно рекомендуется внимательно следить за температурой охлаждающей жидкости с помощью манометров и/или регистрировать данные, чтобы убедиться, что система исправна, а в турбонагнетатель подается вода или охлаждающая жидкость с температурой ниже приблизительно 250°F (121°C) на входе. сторона.

Для автомобилей с очень низкой температурой выхлопных газов и без системы водяного охлаждения (например, с маломощными дизелями или специальными драгстерами, работающими на метаноле/спирте) может не потребоваться система водяного охлаждения для турбонагнетателя. В этом случае следует внимательно следить за состоянием всех компонентов турбокомпрессора, чтобы подшипники оставались в хорошем состоянии и не образовывался масляный нагар. Если сомневаетесь, установите простую систему водяного охлаждения. Таким образом, водяное охлаждение является важным и довольно простым требованием для турбокомпрессоров, оснащенных портами для воды. Последствия перегрева турбокомпрессора с водяным охлаждением могут быть очень разрушительными, а наградой за продуманную систему водяного охлаждения в хорошем рабочем состоянии является турбокомпрессор, который проживет максимально возможный срок службы в чрезвычайно сложных условиях, в которых он должен работать. терпеть. Предприняв скромные усилия по подключению трубопроводов к вашему турбокомпрессору, вы даете ему шанс на выживание в вашем высокопроизводительном автомобиле.

Контрольный список установки водяного охлаждения

1.  Поверните (по часам) центральный корпус на 20° от горизонтали в любом направлении после установки турбокомпрессора
2. Выберите подходящие места для подключения к системе охлаждения автомобиля. Турбина может быть подключена к линии нагревателя или шлангу нагревателя, если это удобно.
3. Убедитесь, что вода всегда будет проходить через турбину, независимо от того, открыт или закрыт клапан нагревателя
4. Посетите веб-сайт www.garrettmotion.com или каталог Garrett, чтобы найти характеристики резьбы водяного порта для вашего конкретного турбокомпрессора 9.0076
5. Выберите шланги и адаптеры в зависимости от резьбы портов и желаемого расположения в автомобиле
6. Вставьте более холодную (входную) воду в нижний порт на центральном корпусе
7. Подайте более горячую (выходную) воду из верхнего порта на центральном корпусе
8. Убедитесь, что на выходной линии, ведущей обратно к системе охлаждения, нет неровностей вверх/вниз.
9. Если где-либо в системе используются жесткие линии, используйте гибкие секции, чтобы предотвратить растрескивание из-за вибрации или крутящего момента двигателя
10. Используйте уплотняющие шайбы для герметизации соединения с водяными портами центрального корпуса
11. При заправке системы охлаждения после установки турбокомпрессора часто проверяйте уровень охлаждающей жидкости и при необходимости доливайте
12. Убедитесь, что из системы охлаждения полностью удален воздух и не осталось воздушных карманов
13. Если двигатель имеет воздушное охлаждение, внимательно рассмотрите возможность использования отдельной системы водяного охлаждения при использовании турбонагнетателя с водяным охлаждением.

Настоящая причина возвращения турбонагнетателей

В 19В 80-х годах турбокомпрессор на некоторых автомобилях нередко работал всего от 30 000 до 40 000 миль. Отказы почти всегда были в центральной части и вызваны отсутствием масла для охлаждения и смазки подшипников и вала.

Отсутствие масла было вызвано нагаром в магистралях и каналах. Самая большая часть проблемы заключалась в отложениях, которые образовывались, когда двигатель был выключен, а турбина была пропитана теплом.

Когда двигатель останавливается, подача масла к турбонагнетателю прекращается. Масло внутри турбонагнетателя может вытекать из центральной секции через возвратную линию. Оставшееся масло в центральной части нагревается до такой степени, что превращается в нагар. Нагар может засорить каналы, по которым масло поступает к валу турбины и подшипникам.

К началу 1990-х годов многие производители импортных автомобилей и грузовиков перестали использовать турбокомпрессоры в своих двигателях. Многие заменили четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом двигателями V6 и V8 большего объема. Почему? Автопроизводителям надоели растущие гарантийные расходы, и потребители начали ассоциировать турбокомпрессоры с проблемами.

25 лет спустя турбокомпрессоры вернулись – и это было быстро. В 2010 году только 5 процентов автомобилей, проданных в США, были оснащены турбонаддувом. К 2017 году почти 28 процентов проданных автомобилей и грузовиков были оснащены турбонаддувом. Как они преодолели негативный имидж? Во-первых, автопроизводители не афишируют турбированные модели в брошюрах или со значком на крышке багажника. Вместо этого они называют двигатели «Эко» или ставят букву «Т» в названии двигателя. Во-вторых, они разработали способы охлаждения турбонаддува после остановки двигателя, чтобы уменьшить тепловыделение.

Масло в качестве охлаждающей жидкости

Когда двигатель работает, масло является охлаждающей жидкостью, отводящей тепло от турбонагнетателя. Но чтобы масло охлаждало турбину, оно должно течь. Ограничения в линиях подачи или возврата масла могут привести к тому, что турбонагнетатель будет работать горячее, чем обычно.

Наиболее частым препятствием для турбокомпрессоров является не засорение линии подачи, а повышенное давление в картере. Возвратная линия на большинстве двигателей проходит в масляный поддон или над ним. Если давление в картере высокое из-за прорыва газов или засорения системы PCV, масло, поступающее из турбонагнетателя, должно преодолеть давление, чтобы стечь в масляный поддон. Это давление может ограничить поток масла для охлаждения турбонагнетателя.

Масло, сертифицированное OEM-производителем для двигателей с турбонаддувом, может выдерживать высокие температуры. Тест NOACK проводится путем нагревания масла до 250°C в течение одного часа при постоянном токе воздуха. Масло взвешивают до и после испытания. Когда масло испаряется, оно оставляет после себя углерод и шлам, которые могут повредить турбонаддув и двигатель. Чем меньше число NOACK, тем меньше масла испарилось. Кроме того, некоторые производители могут указать температуру вспышки для масла. Это число представляет собой температуру, при которой масло испаряется при нагревании. Для двигателей с турбонаддувом более высокая температура воспламенения означает, что масло не сломается при прокачке через горячую центральную секцию.

Охлаждающая жидкость двигателя в качестве охлаждающей жидкости турбокомпрессора

Если бы вы слушали Audi, Fiat или BMW, когда водитель уходит, вы могли бы услышать слабое жужжание. Этот шум исходит от электрического насоса, циркулирующего охлаждающую жидкость двигателя через центральную секцию турбокомпрессора в течение 2–15 минут после остановки двигателя.

Циркулирующая охлаждающая жидкость помогает охлаждать турбонагнетатель. Большинство насосов работают в режиме свободного вращения при работающем двигателе и включаются при выключении двигателя.

Время работы и скорость насоса определяются многими факторами. Большинство систем смотрят на температуру охлаждающей жидкости двигателя с помощью датчиков, установленных в головке, блоке и радиаторе. Как только будет измерено достаточное падение температуры, насос будет отключен. Некоторые системы также будут учитывать предыдущую расчетную нагрузку и положение дроссельной заслонки до того, как ключ был извлечен из замка зажигания, чтобы определить время работы охлаждающего насоса.

Многие системы управления двигателем смотрят на напряжение аккумуляторной батареи, чтобы определить, как долго насос может работать для охлаждения турбонагнетателя. В большинстве сложных систем используется монитор срока службы батареи, который измеряет потребляемый ток через положительный кабель батареи. В большинстве систем приоритет отдается проворачиванию коленчатого вала и запуску двигателя, а не охлаждению турбонагнетателя в ситуациях, когда батарея разряжена.

При выборе аккумулятора по-прежнему важно, чтобы ток холодного пуска совпадал, но крайне важно, чтобы резервная емкость (RC) новой батареи соответствовала или превышала характеристики оригинальной батареи. Резервная емкость батареи указывается в минутах и ​​измеряется путем зарядки батареи при температуре 80°F и приложении нагрузки 25 ампер. Когда напряжение батареи падает ниже 10,5 вольт, проверка завершена. Для приложений с турбонаддувом требуется больше резервной емкости аккумулятора из-за более высокой нагрузки на аккумулятор при выключенном зажигании.