Чем охлаждается турбина двигателя

Надо ли охлаждать «турбину»?!

Почему то у ЛАГУНОводов этот вопрос не поднимался. А мне хотелось узнать об этом как можно больше . Узнавал у владельцев турбовых фордов, ауди, мицубиси и вообще все что касается охлаждения турбокомпрессора перед полной остановкой двигателя. Короче слушаем!
Один из очень часто задаваемых в интернет-форумах вопрос: надо ли охлаждать «турбину» работой на холостом ходу после интенсивного движения?

Для ответа на этот вопрос необходимо пояснить устройство и условия работы турбокомпрессора. Турбокомпрессор представляет собой два колеса с лопатками, жестко сидящие на общей оси. Каждое колесо заключено в корпус, именуемый улиткой. Турбинное колесо приводится во вращение выхлопными газами. С выхлопными газами в атмосферу бесполезно выбрасывается 55-65 процентов энергии образовавшейся при сгорании топлива. Часть энергии выхлопных газов можно с пользой использовать, направив их на турбинное колесо. Далее с этой энергией можно поступить по-разному — например, с помощью специальной передачи присовокупить ее к энергии коленчатого вала или использовать ее для привода полезных агрегатов. Второй вариант осуществлен в турбокомпрессоре. В нем энергия выхлопных газов используется для привода компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры.
Зная тепловой баланс и тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания легко оценить — двигатель мощностью 100 кВт и КПД 40% выбрасывает в атмосферу выхлопные газы их которых, в идеальном случае, можно извлечь до 90 кВт (остальная энергия рассеивается по другим направлениям). Идеала в природе не существует, у каждого извлекающего энергию агрегата
есть свой КПД. Выхлопные газы перед турбинным колесом дизельного двигателя имеют температуру 800-900 градусов Цельсия (у бензиновых еще выше) и обладают очень высокой скоростью. При существующих КПД турбина, расположенная в выпускном тракте 100 киловаттного дизеля, развивает мощность 15-35 кВт. Эта мощность без остатка используется для привода центробежного компрессора, подающего воздух в цилиндры двигателя. Несмотря на малые габариты, центробежный компрессор обладает огромной производительностью и потребляет очень большую мощность.
Двухлитровый дизель только на холостом ходу пропускает через себя 800 литров воздуха в минуту, а на полной мощности 4 кубометра! И эти цифры выражают объемы при атмосферном давлении! На самом деле, компрессор создает избыточное давление 0,3-1,0 атм. Это значит, что приведенные цифры количества нагнетаемого воздуха на самом деле в 1.5-2 раза больше.
Во время работы двигателя с полной нагрузкой турбинное колесо вращается с частотой до 150 тысяч оборотов в минуту (иногда и больше) и нагревается до 800-900 градусов. Энергия выхлопных газов срабатывается на турбинном колесе, и после колеса температура газов резко снижается (до 400-500 градусов и ниже). На холостом ходу температура выхлопных газов дизельного двигателя едва ли достигает 100 градусов, скорость их также невелика, поэтому турбинное колесо получает очень мало энергии. Этой энергии недостаточно для работы компрессора, ее хватает только лишь для того, чтобы вращать компрессор настолько, чтобы он не оказывал большого сопротивления впуску воздуха в цилиндры.
Турбинное колесо изготавливается из жаропрочной стали, а компрессорное колесо (для снижения момента инерции) из алюминиевого сплава. Масса ротора ТКР в двигателях с рабочим объемом 1,5-2 литра составляет около 300 граммов. Вал вращается в специальных плавающих подшипниках скольжения или иногда в высокоточных шариковых подшипниках. Подшипники смазываются специально подводимым из системы смазки мотора маслом. Как и в любом узле трения, масло выполняет двойную функцию – разделяет трущиеся поверхности и отводит тепло из зоны трения.
А с теплом в подшипниковых узлах турбокомпрессора дело обстоит особо напряженно. Мало того, что при вращении вала с частотой полторы сотни тысяч оборотов в минуту в узлах трения выделяется масса теплоты, так еще и сам вал нагревается от выхлопных газов до очень высокой температуры. Пока двигатель работает, поток масла успешно отводит теплоту от вала ротора и температура подшипников не повышается до опасных значений. В случае остановки двигателя сразу же после большой нагрузки ротор довольно быстро останавливается (обычно на несколько секунд позже, чем сам двигатель), одновременно ослабевает и прекращается подвод масла к подшипникам и вал (а вместе с ним и подшипники) начинают интенсивно разогреваться от раскаленного турбинного колеса. Температура поднимается настолько, что масло, оставшееся в зазорах подшипников начинает коксоваться. При следующем запуске двигателя лак и нагар, образовавшийся при коксовании масла, перемалывается подшипниками и смывается смазочным маслом, однако каждый пуск в таком случае является весьма «травматичным» для подшипниковых узлов ТКР.
Рациональным и очень необременительным способом снизить «травматичность» запусков двигателя является охлаждение двигателя перед остановкой работой на холостом ходу. Как сказано выше, температура выхлопных газов дизельного двигателя на холостом ходу составляет примерно 100 градусов Цельсия. Количество выхлопных газов довольно велико. У двухлитрового дизеля на ХХ выбрасывается не менее 1,2 кубометра выхлопных газов в минуту. Если после интенсивной езды дать двигателю поработать на холостом ходу 1-3 минуты, то турбинное колесо (а с ним и вал) очень интенсивно охладится и температура подшипниковых узлов не достигнет температуры коксования масла. В таком случае следующий запуск двигателя уже не будет сопровождаться повышенным износом от образовавшегося в зазорах кокса, что в свою очередь благотворно отразится на ресурсе турбокомпрессора.
Бытующее мнение о том, что подшипники и вал турбокомпрессора изнашиваются оттого, что ротор очень долго вращается в подшипниках после остановки двигателя без подвода смазки глубоко ошибочно. Как сказано выше, на роторе расположено компрессорное колесо. Оно нагнетает воздух в цилиндры. При неподвижном двигателе компрессор нагнетает воздух в тупик, иными словами, перемалывает воздух внутри себя. Это оказывает очень сильное тормозящее воздействие на ротор. Кроме того, турбинное колесо, не получающее энергии от выхлопных газов, оказывается в положении схожем с компрессорным колесом – тоже перемалывает воздух. Таким образом, тормозящий момент, приложенный к ротору после остановки двигателя, усиливается. Масса ротора невелика, поэтому остановка ротора происходит весьма быстро.

Читать еще:  Caac двигатель сколько ремней

Подводя итог можно сказать что для охлаждения турбины необходимо сбросить обороты до 2000 и скорость до 20-30 кмч -то есть потихоньку заехал на стоянку или в гараж можно и сразу заглушить.
Удачи на дорогах и берегите ваше турбосердце!

Нужно ли охлаждение турбины для дизелей.

Опции темы
  • Версия для печати
  • Отображение
    • Линейный вид
    • Комбинированный вид
    • Древовидный вид
  • Нужно ли охлаждение турбины для дизелей.

    Подскажите кто знает, нужно ли охлаждение турбины после поездки- любой. У меня турбодвигатель 2л. 140лс.Вроде говорят ее нужно охлаждать.

    Re: Нежно ли охлаждение турбины для дизелей.

    Ну если ты гнал, или агрессивно отробатывал двигателем на дороге естественно перед глушением надо дать ей с минуту поколотить в холостую. А если ты ехал перед парковкой на 1 и 2 передачи и обороты держал до 2000 , то и охлаждать там нечего, т.к. турбина и не включалась.

    Re: Нужно ли охлаждение турбины для дизелей.

    скажите можно ставить турбо-таймер, где и какой

    Re: Нужно ли охлаждение турбины для дизелей.

    Ставить можно, но не нужно. ИМХО.
    ШУРИК, Собственно на какую машину?

    Re: Нужно ли охлаждение турбины для дизелей.

    ШУРИК, Заполните авто-профиль (Кнопка под Вашим сообщением)

    Re: Нужно ли охлаждение турбины для дизелей.

    Касательно необходимости турботаймера (информация с форума «авторевью» от испытателя ДВС, ник LR Defender), далее — цитата:
    как я уже когда-то говорил, понятие «турботаймер» на Западе вообще никто не знает. Здесь бывают вспомогательные насосы ОЖ (как на 1,4 TSI), но служат они не только и не столько для охлаждения турбины, сколько для равномерного изменения темп. всего двигателя.
    Дело в том, что даже атмосферники нуждаются в равномерном прогреве и охлаждении. Бич некоторых (японских в частности) моторов — прокладка головки блока. Она прогарает именно из-за непрогрева — неохлаждения двигателя перед — после большой нагрузки соответственно. Блок цилиндров и головка нагреваются / остывают по разному, и место сопряжения. Как говорится «где тонко, там и рвётся». Поэтому любым мотором стоит пользоваться с умом.
    Что касается конкретно дизеля и его турбины, то дизель имеет всегда более холодный выхлоп чем двигатель типа Отто. Причём эта разница составляет порядка 200-300°С. Если вы «летели газ в пол», тормозите тоже «в пол» и выключаете мотор, то у вас на дизеле будет темпиратура перед турбиной в 500-600°С, а на «Отто» — 700-800°С. Темп. в 500°С, бенз. мотор имеет уже на 2000 и «очень частичной» нагрузке. Темп. на холостых у дизеля — 120-150°С, у Отто — 300-350°С. Обороты турбины падают при сбросе газа очень быстро. Вы ведь не забывайте, что особенно у бензинового двигателя огромное сопротивление на впуске при закрытой дроссельной заслонке. Я вчера крутил «прыжки нагрузки» на 1,6 турбо неважно чьём. Принцип везьде одинаков. Конкретный пример: 2000/20Нм — исходная позиция. Обороты турбины: 17800, Темп. перед турбиной: 571°С. «Прыжок» на 2000/макс мощность (247Нм, с падением через 3сек. на 218Нм — так называемый Overboost заложенный именно для приёмистости турбомоторов). Обороты турбины: 140950, через 3сек — 127960. Темп. перед турбиной: 856°С (лямбда «прыгнула» с «1» на «0,9»). При сбросе газа обратно на 2000/20Нм, обороты турбины практически мгновенно упали до 17108-17476 и оставались на этом уровне до следующего «прыжка». Темп. перед турбиной так же мгновенно упала до 585-603°С.
    Речь здесь о темп. газа! Поэтому естественно темп металла изменяется медленнее. При сбросе оборотов / нагрузки до ХХ с 2000/20-50Нм, темп. перед турбиной снижается где-то за 20-30 сек. до 350°С и остаётся таковой до выключения двигателя. После этого очень медленно продолжает падать.
    Обороты турбины падают на ХХ до 5-6тыс. в течении секунд 10 и падают до «0» после остановки двигателя секунд за 5-7. Т.е многоминутное дырчание во дворе или гараже перед остановкой двигателя никакого положительного эффекта не дают. Поэтому, СПОКОЙНО доезжая последние пару минут до «финиша» и остановившись дав ему поработать до 30 секунд, вы можете абсолютно спокойно его выключать без всяких «турботаймеров».
    На дизеле цифры оборотов немного ниже, темпиратуры — существенно ниже, так как дизель не зависимо от количества топлива всегда прокачивает через себя воздух, охлаждаясь намного быстрее. Так что мне это всё напоминает поговорку «у страха глаза велики».

    Турбокомпрессор

    Турбокомпрессор — обобщённое обиходное название любой энергетической машины, функцией которой является использование кинетической энергии отработанных газов двигателя внутреннего сгорания для сжатия воздуха с целью последующего его использования в самом этом двигателе для его работы. Конструктивно всегда состоит из связанных общим валом двух лопаточных машин — газовой турбины и лопастного компрессора.

    Читать еще:  Устройство запуска двигателя бустер

    Содержание

    • 1 Принцип работы турбокомпрессора
    • 2 Применение турбокомпрессоров
      • 2.1 Турбонаддув поршневых ДВС
      • 2.2 Газотурбинные двигатели
    • 3 Литература
    • 4 Примечания
    • 5 Ссылки
    • 6 См.также

    Принцип работы турбокомпрессора [ править | править код ]

    Поток имеющих высокую температуру и давление отработанных газов проходит через лопаточную машину газовой турбины и за счёт своей кинетической энергии раскручивает её. Турбина через вал передаёт энергию вращения на лопаточную машину лопастного компрессора, который осуществляет сжатие воздуха. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания двигателя, где смешивается с жидким топливом. В камере за счёт термохимических процессов потенциальная энергия сжатого воздуха и топлива переходит в кинетическую, одновременно увеличивается объём смеси и её температура, за счёт чего тем или иным образом осуществляется одновременно как работа самого двигателя и так и воздействие на турбину турбокомпрессора.

    Применение турбокомпрессоров [ править | править код ]

    Турбокомпрессоры применяются в качестве турбонагнетателя в системах турбонаддува поршневых двигателей с целью повышения их КПД, и в качестве механической основы всех без исключения газотурбинных двигателей любого типа.

    Турбонаддув поршневых ДВС [ править | править код ]

    Турбокомпрессор является основным исполнительным агрегатом любой системы турбонаддува, опционально применяемой на поршневых бензиновых или дизельных двигателях с целью увеличения их мощности и повышения их КПД. Конструктивно лопаточные машины подобных турбокомпрессоров в своём каноническом виде выполнены в виде одной центростремительной турбины и одного центробежного компрессора, при этом возможно применение турбин изменяемой геометрии и систем twin-scroll. Подобные турбокомпрессоры применяются во всех без исключения системах турбонаддува дорожных машин. В системах турбонаддува судовых или локомотивных двигателей могут применяться нестандартные конструкции турбокомпрессоров, например, с осевой турбиной. За исключением наддува более никакой работы турбокомпрессор не производит.

    Газотурбинные двигатели [ править | править код ]

    Турбокомпрессор является неотъемлемой частью любого газотурбинного двигателя, независимо от того, турбореактивный он или турбовальный. Вал турбокомпрессора здесь одновременно является валом самого двигателя, при этом в турбовальных двигателях основная часть мощности двигателя для выполнения полезной работы снимается с этого же самого вала. Конструктивно лопаточные машины газотурбинных двигателей не имеют канонического вида и могут быть как осевого типа, так и центробежного/центростремительного. Камера сгорания здесь расположена обычно между компрессором и турбиной, в их поперечном габарите. На самолётах турбокомпрессоры одновременно выполняют функцию наддува воздуха в салон/кабину.

    Читать еще:  Двигатель ld20 на что заменить

    Турбодизель и его правильное охлаждение

    Охлаждение турбины ДВС

    Опытные водители рекомендуют перед выключением турбодвигателя охладить турбину, т. е. после остановки машины дать мотору поработать в режиме холостого хода в течение нескольких минут. Чтобы понять, зачем нужна подобная процедура, стоит ознакомиться с принципом работы турбокомпрессора.

    Особенности работы системы турбонаддува

    Во время движения автомобиля система выхлопа выпускает раскаленные отработавшие газы, несущие часть энергии, полученной в результате сгорания топливовоздушных смесей. Благодаря принудительному направлению потоков выхлопных газов на турбинное колесо удается эффективно использовать эту энергию (более 30 кВт.). Воздух нагнетается в цилиндры без дополнительного отбора мощности с выходного вала силового агрегата.

    В состав турбонагнетателя входят колеса (турбинное, компрессорное), расположенные на противоположных концах общего вала.

    1. Турбинное колесо получает вращение от потоков выхлопных газов температурой выше 750 — 850°С.
    2. Момент вращения передается от лопастей турбины через ось на компрессорное колесо.
    3. Компрессор засасывает чистый воздух из атмосферы и сжимает его.
    4. Сжатый воздух направляется в рабочие цилиндры мотора.

    Потребность в охлаждении турбокомпрессора

    Материал изготовления колеса турбины – специальная жаропрочная сталь. Компрессорное изготовлено из алюминиевых сплавов. Выбор различных материалов способствует снижению инерционных сил турбины. Ось турбины жестко закреплена и вращается благодаря шариковым или подшипникам скольжения плавающего типа.

    Подшипники турбокомпрессора смазываются моторным маслом, поступающим из общей системы смазки силового агрегата. Помимо смазывающей функции, масло выполняет важную работу по отводу излишнего тепла от трущихся поверхностей рабочих деталей и узлов.

    Вал разогревается от турбинного колеса, получаемого тепло от выхлопа и трения вращения с высокой частотой. При работающем моторе масло эффективно снижает температуру подшипников.

    Как только двигатель заглушается, происходит следующее:
    • раскаленный вал мгновенно лишается смазки и отвода тепла;
    • ось продолжает нагреваться от турбинного колеса;
    • это приводит к закоксовке моторного масла на валу турбины;
    • в результате наблюдается повышенный износ и разрушение элементов подшипников вала.

    Как правильно выключать турбомотор

    При последующем запуске турбодвигателя свежая смазка не сможет полноценно выполнять свои функции, т. к. возникают препятствия в виде нагара и прочих вредных отложений. С целью предупреждения негативных последствий рекомендуется после прекращения движения транспортного средства не сразу выключать мотор.

    Турбированный силовой агрегат должен поработать вхолостую в течение 2 – 5 минут. За это время колеса турбины постепенно прекратят вращение, температура отработавших газов снизится до 100°С. Колеса и ось охладятся до температуры, при которой моторное масло перестает коксоваться. Отсутствие нагара продлевает эксплуатационный срок системы турбонаддува бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания.

    Современные автомобили часто оснащены электронным автоматическим устройством под названием турботаймер. Благодаря работе данного механизма движок выключается не сразу после остановки авто и извлечения ключа зажигания. Двигатель работает несколько минут и глушится автоматически.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector