Šiuolaikinės automobilių jėgos pavaros, ypač turbokompresoriniai varikliai, dirba itin aukštame terminio krūvio diapazone. Nors tai leidžia pasiekti įspūdingą galią ir efektyvumą iš riboto darbinio tūrio, tokia inžinerinė konfigūracija atneša savų iššūkių. Vienas iš jų - pavojingai didelės darbo temperatūros, kurios, jei nėra tinkamai suvaldomos, gali smarkiai pakenkti varikliui. Net akimirksniu nekontroliuojamas perkaitimas gali lemti brangius gedimus: deformuotą cilindrų galvutę, sutrūkinėjusias sandarinimo tarpines ar net terminį šoką turbinos komponentuose.
Šilumos generavimas ir aušinimo sistemos
Vidaus degimo varikliai, o ypač turbininiai, generuoja daug šilumos energijos. Kiekvienas degimo ciklas sukuria aukštą slėgį bei temperatūrą cilindruose, o papildomas išmetamųjų dujų srautas intensyviai kaitina turbokompresorių. Kuo didesnė galia išgaunama, tuo didesnis šilumos kiekis turi būti išsklaidytas. Kad variklis neužvirtų, naudojama aušinimo skysčio ir oro srauto kombinacija. Aušinimo skystis (dažnai antifrizas, turintis korozijos inhibitorių) cirkuliuoja uždarame kontūre - per radiatorių, vandens siurblį, cilindrų bloką ir cilindrų galvutę. Radiatoriaus elementai (arba „branduolys“) gauna išorinio oro srautą, taip atvėsinant skystį, kuris vėliau sugrįžta į variklį. Tokiu būdu užtikrinamas nepertraukiamas šilumos mainų procesas.
Turbokompresoriaus terminis režimas
Vienas iš unikalių turbokompresorių aspektų - itin aukšta turbinos būsto temperatūra. Išmetamosios dujos, kurių šiluminis krūvis čia žymus, suka turbinos rotorių, tačiau tuo pat metu stipriai įkaitina metalinius komponentus. Moderniose transporto priemonėse turbinos korpusas gali siekti net 900-1000 °C darbinę temperatūrą, ypač kai variklis dirba dideliu apkrovimu. Jei aušinimo sistema ar tepimo (alyvos) sistema nėra tinkamai prižiūrėta, yra didelė tikimybė, kad šiame mazge atsiras perkaitimas, galintis susilpninti metalines dalis ir pagreitinti turbinos guolių nusidėvėjimą.
Dirbdama turbina patiria stiprias mechanines apkrovas, kurias sąlygoja sukančių rotorių aukšta išmetamųjų dujų temperatūra (daugiau kaip 700°С) ir slėgis (iki 8 bar). Taip pat didelė apkrova tenka ir slydimo guoliams, kuriuose įmontuotas rotorius - sukimosi greitis siekia 200 tūkstančių ir daugiau apsisukimų per minutę.
Tepimo sistemos svarba
Terminis variklio režimas glaudžiai susijęs ne tik su aušinimo skysčiu, bet ir su tepimo sistema. Alyva padeda aušinti variklio dalis iš vidaus, ypač svarbu tepant turbinos guolius bei kitas didelio greičio mechanines jungtis. Jei alyva nepasiekia tinkamo slėgio ar parinktų klampumo normų, jos aušinimo efektyvumas ženkliai sumažėja. Taip gali prasidėti vadinamasis heat soak - fenomenas, kai šiluma kaupiasi komponentuose greičiau, nei išsklaidoma, sukeldama nepageidaujamą temperatūros kilimą.
Itin atidžiai pasirinkite variklinė alyvą. Variklis su turbo įpūtimu yra labai reiklus alyvos kokybei ir jos keitimui. Rinkitės tik gerą alyvą iš patikimų tiekėjų. Venkite klastočių. Dažnai reklamuojamos alyvos paprastai būna padirbtos, ypač dažnai -„Castrol“. Alyvą reikia keisti laiku. Nekreipkite dėmesio į gamintojų teikiamas alyvos keitimo terminų rekomendacijas. Turbininiame variklyje reikia keisti alyvą, nuvažiavus ne daugiau kaip 10000 km. Jeigu ketinate dar ilgai važinėti savo automobiliu, tai keiskite alyvą kas 8 tūkstančius kilometrų. Tačiau itin rimtai priimkite dėmesi i alyvos klampą ir gamintojų rekomendacijas. Keičiant alyvą būtina pakeisti alyvos ir oro filtrus.
Intercoolerio vaidmuo
Daugelis turbokompresorinių variklių naudoja intercooler komponentą - tarpiklį, kuris atvėsina kompresoriaus suslėgtą orą. Jei intercooler nefunkcionuoja efektyviai (dėl purvo, alyvos nuosėdų ar fizinių pažeidimų), į variklio cilindrus patenkantis oras gali būti pernelyg karštas. Perkaitęs oras turi mažesnį tankį, todėl varikliui tampa sunkiau išlaikyti reikiamą degimo efektyvumą. Be to, aukšta įsiurbiamo oro temperatūra didina detonacijos riziką, dėl kurios elektroniniai valdymo moduliai apriboja degalų įpurškimą ar uždegimo kampą, kad apsaugotų variklį.
Priežiūros ir eksploatavimo rekomendacijos
Jeigu aušinimo sistema negauna reikiamos priežiūros - pavyzdžiui, jei yra nesandarumų, užsiteršęs radiatorius arba seniai nekeistas aušinimo skystis - temperatūra pradeda kilti. Nuolatinis perkaitimas ilgainiui susilpnina cilindrų galvučių tarpinių sandarumą, gali sukelti kavitaciją (mikroburbuliukų formavimąsi aukšto slėgio zonose) ir rimtus metalinius pažeidimus. Aukštoje temperatūroje variklio metalo struktūra tampa mažiau atspari deformacijai, kas su laiku gali iškreipti bloką ar galvutę.
Nepakanka vien tik gerai suderintos aušinimo sistemos - vairuotojas taip pat turi žinoti tinkamą elgesį su turbininiu varikliu. Jei po agresyvaus važiavimo nedelsiant išjungiamas degimas, alyva turbininiuose kanaluose nustoja cirkuliuoti, todėl temperatura turbinos guoliuose staiga pakyla. Tai gali sukelti užsilikusios alyvos degimą (coking) ir suformuoti anglies nuosėdas.
Būtinai pašildykite turbininį variklį. Juk esant šaltajai eigai alyva per persipylimo vožtuvą iš karto patenka į variklį, aplenkdama filtrą! Jeigu aktyviai važinėjote, leiskite varikliui apie 1 minutę dirbti šaltąja eiga. Tai itin svarbu turbinoms su neaušinamu guolių korpusu, kuriuose aušinimo funkciją atlieka alyva. Dėl staigaus variklio užgesinimo, dingsta alyvos slėgis,alyvos tiekimas į karštą turbokompresorių sumažėja,todėl turbina perkaista, oksiduojasi ir užsikoksuoja, ant turbinos detalių paviršių susidaro kietosios abrazyvinės dalelės.
Variklio darbas laisvąja eiga leidžia aušinimo sistemai sumažinti pagrindinių variklio dalių temperatūrą. Dirbdamas variklis išskiria daug šilumos, ypač važiuojant dideliu greičiu, todėl skysčiai ir kitos variklio dalys yra aukštos temperatūros.
Kintamos geometrijos turbokompresoriai
Pagrindinis turbokompresoriaus minusas - „turbo duobė”. „Turbo duobė” (turbo lag) - tai laikas, per kurį turbokompresorius sukelia darbinį slėgį slėgiminėje sistemoje. Yra manoma, kad turbokompresorius įsijungia prie tam tikrų apsisukimų, pvz. 1500,2200 aps/min, tuo tarpu iš tikrųjų turbokompresoriaus ašis pradeda suktis tik užvedus variklį, bet dėl ašies bei rotorių inercijos turbokompresorius sukelia slėgį sistemoje vėliau nei jūs paspaudžiate akseleratoriaus pedalą. Vairuojant tokį automobilį reikia šiek tiek įgūdžių norint aplenkti kitą automobilį arba greičiau prašokti per sankryžą. Norėdami sumažinti šią „turbo duobę”, gamintojai sukūrė kintamos geometrijos turbokompresorius. Kintamos geometrijos pagalba padidinamas išmetimo dujų greitis, taip turbokompresoriaus ašis greičiau išsisuka ir sukelia slėgį sistemoje. Variklio sukimo momentas padidėja bei kylant variklio apsisukimamas sukimo momentas tolygiau kyla. Kol kas kintamos geometrijos turbokompresoriai montuojami (serijinėje gamyboje) tik dyzeliniuose automobiliuose. Benzininiuose automobiliuose išmetimo dujų temperatūra didesnė nei dyzeliniuose, dėl šios priežasties mažėja kintamos geometrijos ilgaamžiškumas.
Kitos svarbios priežiūros rekomendacijos
Turbokompresoriaus konstrukcija tiksliai užprogramuota naudoti konkrečiam varikliui. Todėl griežtai draudžiama keisti kokius nors turbo įpūtimo sistemos nustatymus ir reguliavimus. Pavyzdžiui, bandant didinti įpūtimo slėgį, galima perkaitinti variklį ir pažeisti stūmoklius, cilindrų bloko galvutes arba variklio atramas. Jeigu iš turbinos sklinda neįprasti garsai, pastebėjote alyvos nuotėkį arba vibraciją, nedelsdami sustabdykite ir patikrinkite variklį. Turbinos sukimosi dažnis siekia 200 000 apsukų per minutę. Visos detalės gaminamos su mažiausiomis užlaidomis ir surenkamos paliekant mikroskopinius konstrukcinius tarpelius. Todėl turbinos priežiūrą ir keitimą reikia patikėti specialiai mokytiems ir patyrusiems automobilių meistrams.
Venkite nesaugių ar neprofesionalių variklio modifikacijų, nes taip gali kilti rimtų problemų. Ne specialistų atliekamos modifikacijos gali padidinti turbinos darbinį slėgį ir temperatūrą, dėl ko atsiranda didesnė gedimų rizika. Svarbu laikytis gamintojo nustatytų techninių rekomendacijų ir pasitikėti profesionalais, jei norite galingesnio variklio.
6 geriausi būdai apsaugoti turbiną
Išvados apie terminį režimą
Aukšta variklio temperatūra dažnai yra pirminis ženklas, kad kažkas netvarkoje su aušinimo ar tepimo sistema. Reguliarūs aušinimo skysčio lygio patikrinimai, sistemos sandarumo testai, ankstyvas elektroninių klaidų (koduojamų ECU atmintyje) identifikavimas - būtinos procedūros, norint apsisaugoti nuo destruktyvių perkaitimų. Taip pat nevertėtų ignoruoti aukštos kokybės alyvų ir filtrų, atnaujinamų pagal griežtą keitimo grafiką. Didelė darbo temperatūra yra neatskiriama šiuolaikinių turbokompresorinių jėgos pavarų palydovė, tačiau tai nereiškia, jog variklis turi kentėti. Pasirūpinus veiksminga aušinimo sistema, tinkama alyva, kokybišku intercooler, reguliaria priežiūra bei teisingais vairavimo įpročiais, perkaitimo grėsmė sumažėja iki minimumo. Tinkamai įvertinus ir valdomas terminis režimas leidžia mėgautis tiek dinamišku važiavimu, tiek ekonomišku bei patikimu turbokompresorinio variklio darbu. Kitaip tariant, didelė temperatūra gali būti naudinga energijos išeiga, tačiau tik tol, kol laikomasi inžinerinių rėmų ir nevengiama prevencinių priemonių.
tags: #ar #kinta #garu #temperatura #turbinoje