Як глушити турбодизель
Володарі турбомоторов часто задаються питанням щодо необхідності охолодження турбіни перед тим, як заглушити мотор. Подібне охолодження передбачає кілька хвилин роботи ДВС на холостому ходу. Для отримання точної відповіді необхідно з'ясувати, в яких умовах працює турбокомпресор двигуна. Відпрацьовані гази несуть в собі велику кількість корисної енергії, яка отримана в результаті згоряння палива в циліндрах. Перенаправлення потоку вихлопу на турбінне колесо дозволяє реалізувати ефективний привід для компресора. Так вдається отримати нагнітання повітря під тиском без відбору потужності у ДВС, що принципово відрізняє турбокомпресор від механічного нагнітача.
Турбонагнетатель є віссю, на кінцях якої присутні колеса з лопатками. Виділяють турбінне і компресорне колесо. Зазначені колеса знаходяться в спеціальних корпусах. Нагнетатель ставиться в випускному тракті, так як турбінне колесо обертається від контакту з відпрацьованими газами. Таке обертання дозволяє компресорного колеса обертатися паралельно, засмоктувати і стискати повітря для подачі в циліндри двигуна.
Умови роботи турбіни
Температура вихлопних газів дизельного двигуна на виході перед турбіною становить в середньому 750-850 градусів за Цельсієм. Бензинові агрегати мають ще більш розігрітий вихлоп. Такі розпечені гази рухаються з великою швидкістю і зустрічаються з турбінним колесом.
Турбокомпресор відрізняється високою продуктивністю і споживає досить багато енергії відпрацьованих газів (в середньому близько 25-30 кВт і більше). Турбодизель з робочим об'ємом 2.0 літра в режимі холостого ходу споживає близько 800 літрів повітря за 60 секунд. У режимі максимальної потужності даний показник доходить до 4 м3. Якщо врахувати, що турбокомпресор також нагнітає надлишок тиску до 1 атмосфери, тоді загальний обсяг нагнітається пристроєм повітря набагато більше.
Під час роботи ДВС на пікових навантаженнях турбінне колесо розкручується до 150 тис. Об / хв і більше, нагрів колеса досягає 800-900 градусів за Цельсієм. Після взаємодії з турбінним колесом температура вихлопу помітно падає до середньої позначки 400-500 градусів.
У режимі холостого ходу відпрацьовані гази дизеля мають температуру близько 100 градусів за Цельсієм і рухаються з невеликою швидкістю. Для ефективного обертання колеса турбіни і паралельного обертання компресорного колеса цієї енергії досить тільки для того, щоб турбокомпресор не перешкоджав проходу через нього повітря в обсязі, який необхідний для підтримки стабільної роботи ДВС на холостих обертах.
Охолодження і змащування турбокомпресора
Колесо турбіни виконано зі спеціальної жароміцної стали, компресорне колесо виготовляють із сплавів алюмінію. Різні матеріали застосовуються для зниження інерційності турбіни. Вал турбіни (вісь, стержень) закріплений і обертається в плаваючих підшипниках ковзання. Також в деяких турбокомпрессорах можуть використовуватися кулькові підшипники.
Для змащення підшипників турбокомпресора реалізований підведення моторного масла з системи мастила двигуна. Крім зниження втрат на тертя і перешкоджання зносу тертьових елементів мастило турбіни також виконує важливу функцію щодо відведення тепла з області тертя.
У труться елементах турбіни виділяється велика кількість тепла. Сама вісь нагнітача нагрівається від контакту з розігрітим турбінним колесом, нагрів ще більш посилюється в результаті високої частоти обертання і виникає тертя. Під час роботи ДВС масло активно подається до підшипників, охолоджуючи їх. Якщо мотор відразу заглушити після серйозних навантажень на двигун, тоді нагріта вісь зупиниться практично відразу після зупинки двигуна. Подача масла до підшипників відразу припиняється, а сам вал і підшипники посилено нагріваються від розпеченого колеса турбіни. Сильне нагрівання призводить до того, що масло в турбіні починає закоксовивается.
У момент подальшого пуску турбомотора закоксовавшіеся масло і відкладення перешкоджають нормальному доступу свіжого мастила в перші секунди після запуску. Цілком очевидно, що присутній сильний знос підшипників турбіни. Для вирішення цієї проблеми рекомендується не відразу глушити мотор після їзди, а дати силовому агрегату попрацювати на холостих обертах від 2-х до 5-и хвилин. Температура вихлопу на холостому ходу впаде до 100 градусів Цельсія, інтенсивність обертання турбіни знизиться. Цього часу буде достатньо для того, щоб колесо турбіни і вісь встигли охолонути до такої температури, коли коксування масла не відбудеться після зупинки ДВС. Відсутність коксу значно подовжує ресурс турбіни дизельного або бензинового двигуна.
Для ефективного охолодження турбіни після зупинки двигуна і мінімізації ризиків перегріву використовується автоматичне електронний пристрій під назвою турботаймер. Принцип роботи даного рішення спрощує процедуру охолодження.
Водій зупиняє машину, виймає ключ із замка запалювання і може відразу покинути автомобіль. Двигун продовжує працювати ще кілька хвилин, після чого буде заглушений автоматично. Єдиною незручністю можна вважати те, що доводиться постійно користуватися стоянковим гальмом і стежити за його справністю, так як відразу поставити автомобіль на передачу при наявності МКПП можна.