Почему турбине нужна «рубашка»: зачем турбокомпрессору водяное охлаждение?
Многие автовладельцы знают, что турбокомпрессор работает в экстремальных условиях. Его горячая улитка (корпус турбины) может раскаляться до температуры 800–1000 °C. Традиционно считается, что основная нагрузка ложится на масло: оно смазывает подшипники и отводит излишки тепла от вала. Однако на современных двигателях, особенно бензиновых, исключительно масляного охлаждения бывает недостаточно.
Инженеры добавили в конструкцию турбины водяную рубашку (охлаждающий контур) по нескольким главным причинам.
1. Борьба с «коксованием» масла (главная причина)
Это самая важная функция. После остановки нагретого двигателя масляный насос перестаёт работать, и подача масла к турбине прекращается. Однако сам раскалённый корпус турбины и центральный картридж остаются горячими. Тепло передаётся на вал и подшипники, где осталась тонкая плёнка масла.
Если температура вала превышает 200–250 °C, масло начинает коксоваться, пригорать, превращаться в лак и твёрдый нагар, закупоривая тонкие масляные каналы турбины. В конечном итоге турбокомпрессор либо получает масляное голодание, либо из-за налипшего лака теряет способность вращаться.
Именно для дополнительного охлаждения придумали водяное охлаждение. Оно работает и после выключения двигателя за счёт термосифонного эффекта (горячая вода в турбине поднимается вверх, холодная из блока опускается вниз). Есть модификации двигателей, где помпа ещё некоторое время продолжает работать и прогонять антифриз, таким образом охлаждая турбину до безопасной температуры и предотвращая коксование масла.
На старых турбомоторах, особенно бензиновых, без водяного охлаждения после интенсивной езды, водители чуть ли не в обязательном порядке должны были давать двигателю поработать на холостых оборотах 1–2 минуты перед выключением. С появлением водяного охлаждения такая необходимость практически отпала.
2. Стабилизация температуры на любых режимах работы двигателя
В режиме максимальной нагрузки (обгон, подъём в гору) через турбину проходят кубометры раскалённых газов. Даже потока масла может не хватать для отвода тепла от подшипников на грани фрикционного нагрева. Однако вода (антифриз) обладает большей теплоёмкостью и теплопроводностью, чем масло. Плюс ко всему, через более широкие, чем масляные, водяные каналы, жидкость проходит в значительно большем объёме, что дополнительно положительно сказывается на охлаждении турбокомпрессора. То есть вода (антифриз) быстрее забирает избыточное тепло от корпуса подшипников, не давая ротору, подшипникам, уплотнительным кольцам, лабиринтным уплотнениям и самому корпусу под воздействием высоких температур, расшириться. А это, в свою очередь, снижает риск заклинивания вала и появления других проблем, связанных с перегревом.
3. Снижение тепловой нагрузки на блок двигателя
Турбина — большой источник тепла, который смонтирован прямо на выпускном коллекторе или в непосредственной близости от головки блока цилиндров (ГБЦ). Без водяного охлаждения жар от турбокомпрессора, даже несмотря на теплоизоляцию, просто излучался бы в подкапотное пространство, грел саму ГБЦ, деформировал пластиковые впускные коллекторы, перегревал электронику и приводил к другим негативным последствиям. Водяной контур забирает избытки этого тепла и отводит его в главный радиатор, где оно безопасно рассеивается.
Что используется сейчас?
Только масляное охлаждение встречается в основном на старых дизельных двигателях, где температура выхлопных газов значительно ниже, чем на бензиновых. А на бензиновых уже давно и повсеместно используется дополнительное водяное охлаждение, что, в свою очередь, предотвращает большое количество проблем. Даже резкие остановки и эксплуатация без режима «турботаймер» не вредят турбине.
Есть ли минусы у такой конструкции?
Если считать усложнение конструкции недостатком, то да, это и есть основной минус. Из объективного: то, с чем нам приходилось сталкиваться, — это утечки антифриза. А иногда при замене антифриза — воздушные пробки, наличие которых может быстро вывести турбину из строя, так как она не рассчитана на длительную работу без дополнительного водяного охлаждения.
Наличие водяного охлаждения — это существенная доработка турбокомпрессоров, которая решает вопрос с их перегревом и в значительной мере продлевает срок службы, избавляя водителя от необходимости помнить о правильной эксплуатации турбированного автомобиля, а именно — дать мотору и турбине остыть после интенсивной езды.
Для всех наших подписчиков диагностика турбины — бесплатно!
МастерТурбо Москва.
Роман Дмитриев.
+7 (916) 933-24-24.
г. Москва ул. Автомоторная 1/3