Охлаждение турбины дизельного двигателя

Почему нельзя сразу глушить мотор

Давайте представим стандартную ситуацию, когда поездка завершилась и водитель принял решение заглушить двигатель автомобиля. Общий алгоритм действий прост и понятен: после снижения скорости выжать сцепление на МКПП, перевести рычаг выбора передачи в нейтраль, нажать на педаль тормоза, дернуть «ручник». Все, теперь можно глушить двигатель. В случае с коробкой «автомат» достаточно нажать на тормоз и остановить машину, после чего перевести рычаг КПП в положение «P» и поставить авто на стояночный тормоз. Мотор теперь может быть остановлен. Данные действия у многих водителей доведены до автоматизма, на их выполнение требуется всего несколько секунд.

Достаточно вспомнить принцип работы системы охлаждения: ОЖ в каналах циркулирует тогда, когда мотор работает. Охлаждающая жидкость перемещается по каналам рубашки охлаждения благодаря работе водяного насоса (помпы), который, в свою очередь, приводится в действие от двигателя. По этой причине следует глушить атмосферный двигатель не ранее, чем через 10-30 секунд после работы на холостых.

Как работает турбонаддув

Чтобы разобраться в работе турбонаддува, для начала следует уяснить понятия турбоподхвата и турбоямы.

Турбоподхват – ситуация, когда набравший скорость ротор увеличивает поступление воздуха в цилиндры, следствием чего становится повышение мощности двигателя.

Турбояма – момент небольшой задержки, наблюдаемый в работе турбины при увеличении количества поступившего горючего, что достигается нажатием на педаль газа. Задержка вызвана временем, которое нужно ротору для его разгона газами.

Турбонаддув увеличивает давление отработанных газов за счет более интенсивной работы двигателя. В то же самое время повышается и давление наддува: этот процесс требует контроля и регулировки, поскольку при достижении высоких значений велика вероятность поломки. Функции регулировки давления возложены на клапан, контролем предельно возможных значений занимаются мембрана и пружина с определенными значениями жесткости (когда достигается максимально допустимая величина, мембрана открывает клапан).

Работа турбины дизельного двигателя также требует контроля давления:

  1. компрессор через клапан, дабы снизить давление, сбрасывает лишний забранный воздух;
  2. когда давление поступившего воздуха достигает максимально допустимой величины, клапан выпускает газы, и ротор вращается с требуемой скоростью, а компрессор всегда забирает только нужное количество воздуха.

Что нельзя делать

Вот несколько советов, которые однозначно пригодятся многим водителям. Первый и главный – надо стараться никогда не глушить двигатель сразу. Непременно дайте ему возможность «холостого» отдыха, особенно если позади интенсивная поездка с большими скоростями. Притом чем интенсивнее был формат поездки, тем больше времени советуют на то, чтобы он смог выровнять свой температурный режим. Такой совет очень важен, в частности, для турбированных моторов. Помимо того, остаётся в силе и неизменная рекомендация всячески беречь двигатель во время движения, чтобы максимально продлить термин эксплуатации его силового блока, то есть и самого автомобиля.

Загрузка…

Устройство и обзор атмосферного двигателя

Атмосферный двигатель — это обычный бензиновый или дизельный ДВС, который устанавливается на большинство автомобилей. Атмосферный двигатель состоит из входного коллектора, головки блока цилиндров, самих цилиндров, кривошипно-шатунной группы, выходного коллектора, множества датчиков для функционирования двигателя.

В состав такого ДВС не включена турбинная система — потому что наддув обеспечивать нет необходимости: атмосферного давления этому двигателю достаточно для правильного функционирования всей конструкции.

Цена атмосферного мотора намного дешевле турбированного. Обслуживанием простого «атмосферника» заниматься намного удобнее и дешевле, чем ремонтировать конструкторски сложный турбированный мотор.

Моторесурс атмосферных двигателей считается выше, и может составлять до 500 тыс. км. до первого капитального ремонта. Заправлять эти движки можно не самым качественным топливом и тем самым возможность повредить двигатель ничтожно низки.

Основным минусом автомсферных двигателей является их высокая масса, низкая динамика движения, большие габариты, низкий показатель крутящего момента.

Еще одним важным определением «атмосферника» является тот фактор, что на низких оборотах ДВС он еще плохо «тянет», а на высоких оборотах этот тип двигателя уже «не тянет». Для любителей «погонять» стоит сделать выбор в сторону турбированного двигателя.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

  • регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
  • перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
  • и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
  • выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
  • герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Возможные проблемы

Турбонаддув во время работы разогревается до 1000 градусов. Горячий газ выхлопной системы проходит через «улитку» и раскручивает ее свыше десятка тысяч оборотов

Турбина греется, и очень важно в этом случае сохранить баланс рабочих температур. Поэтому в холода необходимо эксплуатировать турбину правильно

Во время ночной стоянки на морозе турбина сильно охлаждается. Трущиеся части «улитки», валы, подшипники и прочие узлы изменяются в размерах вследствие температурного расширения. Кроме того, масло отстаивается за ночь и рабочие поверхности испытывают его дефицит. При холодном пуске нельзя сразу нагружать турбину из-за риска ее активного износа. В тот момент, когда обороты мотора поднимаются выше 2,5 тыс., турбина выходит на рабочие режимы и закачивает воздух в систему подготовки смеси. «Улитка» резко нагревается, и идет активное температурное расширение материалов деталей. За какие-то мгновения зазоры между трущимися поверхностями могут изменяться до нескольких микрон, из-за чего есть риск разрыва масляной пленки и повреждения рабочих поверхностей. Таким образом, даже после пары часов на морозе двигатель перед началом движения необходимо должным образом прогревать. Иначе турбине конец.

Первыми признаками погибающего турбонаддува являются несвойственные шумы, появляющиеся после запуска двигателя. Слышен посторонний гул или свист. Из выхлопной трубы при этом идет сизый дым, и наблюдается повышенный расход масла. Смазывающая жидкость проникает через люфты в стопорных кольцах и закачивается вместе с воздухом в выхлопную систему. После прогревания шумы и дым пропадают, однако мотор заметно теряет в приемистости. Турбина не может обеспечивать штатный уровень давления воздуха, отчего мощность двигателя падает.

Между тем даже при хорошо прогретом моторе повышенный расход масла продолжается. Масло проходит через образовавшийся люфт к зонам высоких температур, и на валах подшипников возникает нагар, который сначала дисбалансирует «улитку», а потом провоцирует постепенное разрушение подшипников и прочих деталей. И происходит это из-за неправильной езды на непрогретой машине в первые минуты после старта.

Охлаждение ротора газовой турбины

Рис.5. Охлаждение ротора турбины продувкой воздуха через хвостовые крепления рабочих лопаток: 1 — ротор, 2 — канал для подвода охлаждающего воздуха, 3 — корпус турбины, 4 — дефлектор, 5 — рабочие лопатки, 6 — хвостовики лопаток, 7 — диски

В настоящее время широко используются различные схемы охлаждения роторов газовых турбин.

Схема охлаждения ротора турбины продувкой воздуха через хвостовые крепления рабочих лопаток показана на рис.5. Охлаждающий воздух подается через каналы 2 и, проходя между дефлектором (покрывным диском) 4 и диском 7, попадает в зазоры хвостовиков 6 рабочих лопаток 5. Охлаждая хвостовики рабочих лопаток, воздух препятствует поступлению теплоты к ротору. Если ротор состоит из дисков с большим полотном, такая система охлаждения оказывается недостаточной.

Наибольшее распространение получили три схемы охлаждения дисков: с радиальным обдувом, струйное и комбинированное струйно-радиальное.

Радиальное течение охлаждающей среды в зазоре между корпусом и боковыми поверхностями дисковых или барабанных роторов возникает во многих конструкциях газовых турбин. Такое течение может быть направлено как от оси вращения ротора к периферии дисков, так и в противоположную сторону.

Пять типичных режимов течения охлаждающей среды, возникающих при радиальном обдуве, показаны на рис.6,а—д. Возникновение обратных течений возможно, если расход охлаждающей среды мал.

Рис.6. Схемы радиального течения охлаждающей среды в зазоре между диском и корпусом турбины

Вследствие закрутки потока возникает радиальный перепад давлений, вызывающий в пограничном слое на корпусе течение от периферии диска к центру. Возникновению обратных токов препятствует расходное течение. Увеличение расхода среды уменьшает закрутку потока и снижает перепад давлений. Характер течения в зазоре между диском и корпусом зависит от значения кинематического фактора.

Рис.7. Охлаждение диска с дефлектором: 1 — уплотнение, 2 — корпус, 3 — дефлектор, 4 — диск

Разновидностью охлаждения радиальным обдувом является охлаждение с помощью специального покрывного диска — дефлектора (рис.7). Такая схема охлаждения позволяет быть уверенным, что даже если в зазор между диском и корпусом проникнут горячие газы, то они не будут перемешиваться с охлаждающим воздухом и, следовательно, нагревать диск. Как правило, охлаждающий воздух после дефлекторa проходит через зазоры между хвостовиками рабочих лопаток и пазами диска, отводя часть теплоты, поступающей к диску, через перо рабочей лопатки.

Струйное охлаждение применяют для резкого усиления теплообмена на ограниченной поверхности. В газовых турбинах обычно возникает необходимость охладить периферию диска (наиболее нагретую его часть). Струйное охлаждение позволяет, не повышая расхода охлаждающей среды, увеличить скорость ее натекания на поверхность диска.

Для этого охлаждающую среду подают через узкий кольцевой канал либо отдельными струями, вытекающими из расположенных на одной окружности круглых или прямоугольных сопл (рис.8,а-г). В зоне, расположенной между осью вращения ротора и местом подвода воздуха, возникает циркуляционное течение, в которое, как правило, вовлекаются горячие газы из проточной части турбины. Следовательно, при струйном охлаждении необходимо тщательно уплотнять приторцовую полость диска, отделяя ее от проточной части турбины.

Рис.8. Формы каналов (а,б,в) и схема течения воздуха (г) при струйном охлаждении диска: 1 — корпус, 2 — каналы для подвода охлаждающего воздуха, 3 — диск

В большинстве случаев как по условиям распределения температур в диске турбины, так и по чисто конструктивным соображениям нельзя применять чисто струйное охлаждение. Поэтому используют комбинированное струйное охлаждение периферии диска и радиальный обдув его внутренней части (рис.9). Такая схема охлаждения позволяет отбирать основное количество теплоты от диска в наиболее нагретой его части — местах крепления хвостовиков рабочих лопаток.

Рис.9. Комбинированное струйно-радиальное охлаждение диска: 1,3 — каналы подвода охлаждающего воздуха, 2 — корпус, 4 — диск

Подбором расхода воздуха на радиальный обдув можно предотвратить или резко снизить приток горячих газов из проточной части турбины в зазор между диском и корпусом. Кроме того, соответствующее соотношение расходов воздуха на струйное и радиальное охлаждение обеспечивает необходимое распределение температур в диске.

Почему нельзя глушить турбированный двигатель сразу после поездки? Советы.

Начнем с того, что остановка мотора после длительной эксплуатации, или же после активной езды на высоких оборотах может стать причиной многочисленных поломок и неисправностей ДВС. Это правило касается как атмо, так и тубо моторов. Рассмотрим классическую ситуацию, человек приехал с работы, быстро скидывает передачу на нейтраль, глушит мотор и выходит из автомобиля. От режима работы на высоких оборотах до выключенного состояния проходят буквально, считанные секунды. Автомобилю необходимо дать поработать на холостых хотя бы пол минуты, иначе система охлаждения просто не успеет отвести избытки тепла от двигателя внутреннего сгорания. Это касается всех моторов, и бензиновых и дизельных, турбовых и атмосферных.

Как глушить Турбо-мотор?

Если ваш автомобиль имеет двигатель с турбонаддувом, то глушить авто , не дав ему поработать на холостых еще более нежелательное действие. Так же как и с атмо-мотором, возможны локальные перегревы, но есть еще один минус-это быстрый износ турбокомпрессора. Турбина работает за счет потока газов, и следовательно довольно сильно нагревается, когда вы глушите авто происходит остановка турбокомпрессора, в результате масло, которое смазывает части турбины перестает поступать. Но даже после остановки ДВС, турбина вращается за счет инерции, и делает она это без смазки. Именно по этой причине, сразу глушить машину на турбине не очень хорошая идея.

Совет:

После окончания эксплуатации автомобиля, позвольте ему поработать на холостых оборотах 20-30 секунд, этого времени хватит, чтобы снизить температуру ЦПГ перед тем как глушить двигатель.

Источник

Как правильно глушить двигатель автомобиля: инструкция

Чтобы коробка сцепления и силовой агрегат не получили повреждения, достаточно воспользоваться данным алгоритмом, сохраняя последовательность действий:

Найти разрешенное место для парковки и остановиться, выровняв перед этим машину.
Обратить внимание на положение рукоятки (селектора) передач. На механической КПП перевести в нейтрал; на автоматической КПП – в нейтрал (N) или паркинг (P).
Поставить автомобиль на ручной тормоз (поднять ручку до упора).
Выключить фары: ближний свет или габаритные огни.
Выдержать паузу в 30-60 секунд.
И только после этого перевести ключ из положения 2 в положение 1, а затем вытащить его из замка зажигания

Если автомобиль запускается кнопкой, то правильно останавливать его надо с помощью аналогичного действия: нажать кнопку.
Добиться срабатывания рулевого замка, поворачивая руль в любую сторону.
Включить систему охранной сигнализации.

За пару минут до предполагаемой остановки необходимо выключить все приборы, работающие на электричестве: вентилятор печки, кондиционер, все обогреватели – зеркал, стекла, сидений. Зимой в морозные дни за пять минут до того, как заглушить мотор, правильно будет включить обдув лобового стекла на минимальной температуре. Это поможет избежать его обледенения внутри автомобиля за время стоянки.

Все эти действия направлены на продление срока эксплуатации вашего «железного друга».

«Умная» электроника на борту современного автомобиля способна предусмотреть все форс-мажорные ситуации, связанные с резкой остановкой мотора, что положительно отразилось на увеличении срока его эксплуатации. Правильно запрограммированная система охлаждения не допустит перегрева даже при отключении энергосистемы

Инженеры не обошли вниманием и систему продувки камер сгорания, добившись двойного образования искры за один ход поршня. Этот прием не дает возможности несгоревшему топливу накапливаться в поршневой группе во время остановки мотора

Рекомендуем

Произошла доработка и дизельных силовых агрегатов, но с поправкой на вид топлива. Искра в них не образуется, но освободить камеры сгорания от лишней солярки поможет работа на холостом ходу в течение некоторого времени перед остановкой движка. Так что заглушить дизельный мотор надо тоже правильно.

Действия в специфических ситуациях

Иногда могут наблюдаться ситуации, когда заглушить мотор простыми способами не представляется возможным. К примеру, когда сломался электрический клапан, но двигатель нужно остановить. В подобном случае включают самую высокую скорость и на фоне медленного отжатия сцепления, плавно нажимают на тормоз. После того как вы выполнили торможение, целесообразно налить в масляный картер немного бензина (около стакана) для того чтобы повысить общую вязкость масла.

Совет особенно целесообразно использовать в холодную погоду, для того чтобы в дальнейшем мотор нормально запускался. Когда мотор нужно установить после длительной дороги, сначала используют пару минут работы на холостых оборотах. Этот метод целесообразен для того чтобы сохранить все действующие узлы и не создавать нагрузки на агрегат. Особенно совет полезен для турбированных моторов, однако даже если турбина в двигателе отсутствует, он всё равно является актуальным.

Некоторые современные автомобили имеют турботаймеры. Эти приборы продолжают работу мотора и при выключении зажигания турботаймер определяет временной интервал на протяжении которого силовому агрегату следует продолжить свою работу для того чтобы в итоге заглохнуть, но без существенного риска повреждения механизмов. Таким образом при отсутствии турботаймера лучше просто давать немного времени на холостых оборотах, но если турботаймер имеется, то вполне возможно полагаться и на мнение этой аппаратуры.

Как правильно глушить дизельный двигатель с турбиной и бензиновый турбомотор

Если силовой агрегат оснащен системой турбонаддува, тогда глушить такой двигатель сразу крайне нежелательно. Данное требование справедливо как для дизелей, так и для бензиновых авто. Более того, режим нагрузок на ДВС не имеет большого значения.

Игнорирование данного правила приводит не только к локальным перегревам мотора, но и добавляются возможные поломки турбокомпрессора, значительное сокращение его ресурса и т.д. Проблема заключается в том, что турбина работает за счет потока выхлопных газов и сильно разогревается от контакта с ними. Если резко заглушить двигатель, произойдет остановка горячего турбокомпрессора. В результате подача моторного масла, которое смазывает и охлаждает подшипники турбины, полностью прекращается. Инерционного вращения турбокомпрессора после остановки мотора достаточно для работы практически «на сухую». Получается, температура турбины сильно повышается, смазка подшипников турбины происходит только за счет остаточного масла в самом турбокомпрессоре. Под воздействием высоких температур и нагрузок остаточное масло коксуется, страдают от износа механические элементы турбонагнетателя.

С учетом вышесказанного турбомоторы нужно глушить только после того, как двигатель поработает в режиме холостого хода от 60 секунд до 2-3 минут. За это время температура турбины снижается, так как интенсивность и температура потока выхлопных газов на холостом ходу минимальна. Любой автомобиль рекомендуют глушить не ранее десяти секунд после полной остановки транспортного средства, это относится к любым типам двигателей и автомобилям.

Так что случилось с двигателем?

Ситуация, проиллюстрированная видео, – классический разнос дизельного мотора. Всего существует три причины, по которым двигатели начинают себя вести таким образом:

попадание большого количества масла в камеру сгорания через неисправный турбонагнетатель;

неисправность топливного насоса высокого давления;

неисправность форсунок.

В случае попадания масла в цилиндры происходит следующее: масло начинает попадать в цилиндры в возрастающем количестве (порой на сильно изношенном двигателе газы прорываются через стенки поршня из камеры сгорания в картер, подхватывают масляный туман из картера и выносят его во впускной коллектор, создавая масляно-воздушно-топливную питательную смесь), что влечет за собой увеличение оборотов, поддерживающее критическую скорость вращения коленвала.

Последствия ЧП: пробитая оборвавшимся шатуном стенка блока

Минусы такого подхода очевидны:

  • возрастающая серьезная поломка мотора;
  • двигатель может не заглохнуть, поскольку неисправность может крыться в ТНВД или форсунках. Ждать, пока израсходуется топливо в баке, – вариант пропащий. В таком случае стоит незамедлительно звонить по телефону 112 в экстренную службу и объяснить ситуацию. Бригада пожарных не помешает.

фото: Zach Pumphery / flickr.com

Губительное явление может происходить со всеми дизелями

Из чего состоит турбина

В зависимости от производителя и модели турбины имеют некоторые отличия, однако основные конструктивные элементы и механизмы у них идентичны. Так в устройство любой турбины входит воздухозаборник, сразу за ним устанавливается воздушный фильтр, дроссельная заслонка, турбокомпрессор, интеркуллер и выпускной коллектор. Все части агрегата соединены между собой трубками и шлангами, которые изготавливаются из надежных износостойких материалов.

Большинство знакомых с конструктивными особенностями автомобиля, обратили внимание на несколько отличий турбонаддува от стандартных систем впуска – это наличие интеркулера и турбокомпрессора, а также некоторых элементов для контроля и регулирования надува. Одним из основных и наиболее важных элементов турбины является турбокомпрессор (или турбонагнетатель)

Именно он обеспечивает увеличенное давление воздуха на впускных магистралях мотора. В своей конструкции турбонагнетатель имеет два колеса – турбинное и компрессорное, размещенные на роторном валу. Каждое колесо смонтировано в отдельном надежном корпусе, а в конструкции предусмотрен подшипник

Одним из основных и наиболее важных элементов турбины является турбокомпрессор (или турбонагнетатель). Именно он обеспечивает увеличенное давление воздуха на впускных магистралях мотора. В своей конструкции турбонагнетатель имеет два колеса – турбинное и компрессорное, размещенные на роторном валу. Каждое колесо смонтировано в отдельном надежном корпусе, а в конструкции предусмотрен подшипник.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий