Know How: Turbo Part XI

Ένα ρυάκι με τρεχούμενο νεράκι στο cartridgeμας

Όταν μιλάμε για το κύκλωμα ψύξης του τούρμπο, μιλάμε για την ψύξη της έδρασης του άξονα εντός του cartridge ως παρακλάδι-απομάστευση του κύριου κυκλώματος ψυκτικού υγρού («νερού») του κινητήρα. Θεωρητικά, ένα μη υδρόψυκτο cartridge θα μείωνε αισθητά το συνολικό κόστος του τούρμπο, αφού η κατασκευή του cartridge θα ήταν πολύ φθηνότερη, αλλά από την άλλη όλο το βάρος της ψύξης θα έπεφτε στο λάδι, του οποίου η αυξημένη παροχή, αλλά και οι συχνότερες αλλαγές του ρεφάρανε ένα μέρος του αυξημένου φόρτου του στην ελαιόψυκτη –αποκλειστικά- πλέον διάταξη…

Στην πραγματικότητα, όμως, μακροπρόθεσμα, σε επίπεδο επένδυσης, με ένα υδρόψυκτο cartridge οι πιθανότητες είναι να βγούμε κερδισμένοι οικονομικά, αφού κατά κανόνα παρατείνει τη ζωή του τούρμπο από πλευράς χρονικής αξιοπιστίας ακόμα και στο διπλάσιο: και αυτό γιατί η παρουσία ψυκτικού στο σχετικό μίνι-υδροχιτώνιο του cartridge μειώνει κατά πολύ την αύξηση της θερμοκρασίας του λιπαντικού λαδιού λόγω της πλευράς του στροβίλου και για όσο αυτό περνάει μέσα από τα έδρανα του άξονα, όπως είδαμε το Φλεβάρη. Μειωμένες θερμοκρασίες λαδιού σημαίνουν λιγότερη καρβουνίλα-κατάλοιπα απανθράκωσης στους λεπτεπίλεπτους αγωγούς του λαδιού, δηλαδή λιγότερες πιθανότητες να μείνουν τα έδρανα χωρίς λάδι, να «αρπάξουν» και να καταστραφεί έτσι όλοκληρο το τούρμπο. Έτσι, εξάλλου, από τα θέματα τήρησης των προγραμμάτων συντήρησης ξεκίνησε πριν δεκαετίες όλη η φάση με τα υδρόψυκτα τούρμπο στα απλά δρομίσια αυτοκίνητα: πολλοί ιδιοκτήτες δεν ακολουθούσαν τα αυστηρότερα προγράμματα σέρβις του τούρμπο μοντέλων (σε σχέση με τα αντίστοιχα ατμοσφαιρικά μοτέρ, έτσι γινόταν κάποτε, όταν πρωτοεμφανίστηκε ο σαλίγκαρος σε ευρεία παραγωγή) και έτσι με την υδρόψυξη έπαιρνε μία κάποια παράταση το «κάψιμο» του άξονα. Στην πραγματικότητα, η ύπαρξη υδρόψυξης δεν αυξάνει ακριβώς τα μεσοδιαστήματα αλλαγής λαδιών, απλά αυξάνει την αξιοπιστία μεταξύ αυτών μακροπρόθεσμα, αφού αυτός, που σέβεται τον εαυτό του, είτε με υδρόψυκτο είτε μη τούρμπο, θα αλλάξει τα λάδια του, όταν και όπως πρέπει.

Η ύπαρξη των υδροχιτωνίων γύρω από το θάλαμο-φωλιά των εδράνων του άξονα του τούρμπο (σκεφτείτε δύο κοίλα ημισφαίρια, που αγκαλιάζουν τον άξονα και ανάμεσα από τα οποία  περνάει η παροχή του λαδιού) έχει, αν όχι 100%, πρακτικά σχεδόν τελείως περιορίσει τις πιθανότητες «θανατηφόρου» καρβουνιάσματος του λαδιού: το νερό και τα παράγωγά του ως παραφλού έχουν τόσο υψηλή θερμοχωρητικότητα, όπου σε ένα σωστά σχεδιασμένο σύστημα απορροφά τόση θερμότητα από το λάδι, που είναι πρακτικά αδύνατο για το λάδι να φτάσει σε θερμοκρασίες καρβουνιάσματος-αποσύνθεσής του σε μοριακό επίπεδο, τουλάχιστον όχι σε «μία κι έξω» επίπεδο, παρά μόνο σε φυσιολογικό νορμάλ ρυθμό από αλλάγη σε αλλαγή λαδιού.

Το ιστορικό με τα νερά πέρασε μέσα από χίλια ...κύματα: κάποτε όλα τα τούρμπο ήταν υδρύψυκτα πολύ απλά γιατί τα κουζινέτα τους δεν άντεχαν διαφορετικά. Όταν σε κάποια φάση πριν 2-3 δεκαετίες βγήκαν μπρούτζινα και αλουμινένια κουζινένα, το heat soak, που θα δούμε σήμερα, έπαψε να είναι μεγάλο πρόβλημα και όλη η ψύξη ανατέθηκε στο λάδι. Στην πορεία προς το σήμερα, τα performance τούρμπο ήρθαν στο προσκήνιο, οι πιέσεις υπερπλήρωσης ανεβήκαν κατά πολύ και έτσι η υδρόψυξη ξαναέγινε αναγκαία μόδα. Μεγάλο ρόλο στην εντυπωσιακή επανεμφάνιση των υδρόψυκτων cartridge έπαιξαν και παίζουν και οι αλλαγές στο μέσο αυτοκίνητο όσον αφορά το διαθέσιμο χώρο στο μηχανοστάσιο: παλιότερα -κατά κανόνα- υπήρχε περισσότερος ελεύθερος χώρος στο καπό ανά κατηγορία αυτοκίνητου, οπότε και το τούρμπο μπορούσε να «αναπνεύσει» θερμικά πιο εύκολα στον περιβάλλοντα αέρα. Στην πορεία και με τα μηχανοστάσια να ξεχειλίζουν από ενεργοποιητές, ζώνες ελεγχόμενης παραμόρφωσης κλπ., το τούρμπο στριμώχτηκε και αυτό επηρέασε και τον αποτελεσματικό εξαερισμό του. Ο παραπάνω λόγος, η χωροταξία, μαζί με τις δυνατότητες των συστημάτων ψύξης / λαδιού και τα χαρακτηριστικά της εξαγωγής είναι οι βασικοί παράγοντες, που θα λάβει υπόψη του ένας κατασκευαστής ή ένας βελτιωτής στην επιλογή τουρμπίνας με ή χωρίς υδρόψυξη. Στο δικό μας κόσμο, των βελτιώσεων και των αγώνων πάσης φύσης, υπάρχουν διαφορετικές σχολές ως προς το θέμα.

Πάμε να δούμε, λοιπόν, σήμερα τι συμβαίνει επακριβώς με τα «νερά» μέσα στο τούρμπο.

Τι κάνει το νερό στη μέση του σαλίγκαρου και πως το εκμεταλλευόμαστε

Πολλοί μηχανικοί-βελτιωτές-πελάτες αμφισβητούν ευθέως τη χρησιμότητα της σύνδεσης των έξτρα σωληνώσεων του νερού σε ένα υδρόψυκτο cartridge και διερωτώνται εμφανώς ή αφανώς, αν πρέπει να τις αφήσουν «ταπωμένες» για να μην καταπονήσουν το κύκλωμα του μοτέρ (και όχι επειδή βαριούνται να τραβήξουν παροχές, λέμε τώρα...). Στην πραγματικότητα, ένα τούρμπο, που έχει σχεδιαστεί με υδρόψυξη, είναι εσφαλμένο να  υποθέσουμε ότι δεν χρειάζεται υδρόψυξη, διότι διαφορετικά μπορεί να χαιρετήσει για τον άλλο κόσμο. Οι ίδιοι οι κατασκευαστές τούρμπο -και ειδικά των aftermarket τούρμπο- σου λένε ότι εφόσον του δίνω υδρόψυκτο cartridge, φρόντισε να το λειτουργήσεις και ως τέτοιο.

Όπως αναφέραμε, η υδρόψυξη -κατά βάση- βελτιώνει τη μακροπρόθεσμη αντοχή-αξιοπιστία του τούρμπο. Φυσικά δεν είναι όλα τα τούρμπο υδρόψυκτα: πολλά τούρμπο σχεδιάζονται χωρίς αγωγούς νερού και το ρόλο του ψυκτικού μέσου παίζουν ο αέρας και το λάδι αποκλειστικά. Και δεν έχει να κάνει πάντα με το πόσο «καλό» είναι το τούρμπο: πολλά high performance τούρμπο είναι σχεδιασμένα χωρίς υδρόψυξη. Εξωτερικά είναι πάρα πολύ εύκολο να αναγνωρίσουμε ένα υδρόψυκτο τούρμπο: αν σε γωνία 90 μοιρών ανάμεσα στην είσοδο και την έξοδο του λαδιού στην περιφέρεια του cartridge υπάρχουν επιπλέον αγωγοί με σπείρωμα (το cartridge έχει συνολικά τέσσερις εισόδους και εξόδους ανά 90 μοίρες περιφερειακά), τότε ναι, δέχεται και νεράκι. Κατά κανόνα, το λάδι ρέει κατακόρυφα από πάνω προς τα κάτω λόγω της βαρύτητας, όπως είδαμε στο Part X και το νερό επομένως ορίζοντια (από αριστέρα προς τα δεξιά του cartridge ή αντίστροφα), ενώ σε περίπτωση που έχουμε πολλαπλές παροχές, όπως σε κάποια τούρμπο, πρέπει να σιγουρευτούμε ότι συνδέουμε στο σωστό ζεύγος εισόδου-εξόδου.

Από λειτουργικής απόψεως, το βασικό πλεονέκτημα της υδρόψυξης έρχεται στο προσκήνιο μόλις σβήσουμε τον κινητήρα, σε διάταξη χωρίς turbo timer. Εκεί μπαίνει στο παιχνίδι το γνωστό «heat-soak», δηλαδή η θερμική ενέργεια, που είχε αποθηκευτεί μέχρι τότε στο κέλυφος του στροβίλου και στην πολλαπλή εξαγωγής, «επιστρέφει» θερμικά διά αγωγής στο cartridge. Αν για κάποιο λόγο υπάρχει πρόβλημα με τη σύνδεση του νερού, τότε -στην καλύτερη των περιπτώσεων- θα καταστραφεί απλά το ελατήριο στεγανοποίησης ανάμεσα σε φτερωτή στροβίλου και cartridge, ενώ -στη χειρότερη- ολόκληρο το σύστημα έδρασης του άξονα στο cartridge.  

Από πλευράς αρχής λειτουργίας, η υδρόψυξη στο τούρμπο είναι πιο πολύπλοκη απ’ ό,τι αρχικά μπορεί να νομίζει κανείς: κατά την κανονική λειτουργία του κινητήρα, όπως καταλαβαίνει κανείς, το ψυκτικό περνάει μέσα από το cartridge με τη βοήθεια της πίεσης, που έχει από την τρόμπα νερού του κινητήρα, ως μέλος του κύριου κυκλώματος. Ωστόσο, η τρόμπα νερού δεν είναι η μόνη πηγή κίνησης του ρευστού, είναι υπεύθυνη μόνο για το εξαναγκασμένο μέρος της: υπάρχει ένα επιπλέον φαινόμενο, που λαμβάνει χώρα εδώ, θερμικό, αυτό του «σιφονιού», το οποίο -και εδώ είναι το κρίσιμο σημείο- μπορεί και τραβάει το νερό διαμέσου του cartridge ακόμα και μετά το σβήσιμο του μοτέρ, όταν δηλαδή δεν περιστρέφεται πλέον η τρόμπα. Η θερμότητα από το κέλυφος του cartridge μεταφέρεται στο νερό με συναγωγή, ακριβώς όπως από το χιτώνιο του κυλίνδρου στο νερό εντός του μπλοκ του κινητήρα: αν αφήσουμε το νερό ελεύθερο ροϊκά, αφού απορροφήσει θερμότητα από το τούρμπο, θα έχει τη φυσική τάση -λόγω θερμοκρασίας- να «ανεβεί» ψηλότερα στο κύκλωμα, με αποτέλεσμα να τραβάει πίσω του ψυχρότερο νερό προς το τούρμπο για να καλύψει το κενό, που αφήνει πίσω του. Έτσι, μεγάλο μέρος της θερμότητας, που συσσωρεύεται στο τούρμπο μετά το σβήσιμο του κινητήρα, απομακρύνεται από τα έδρανα και τα στεγανοποιητικά και αποφεύγεται η ζημιά δεδομένης της απουσίας της βοήθειας τρόμπας.

 

Και πως η υδρόψυξη κάνει το τούρμπο …Highlander?!

Αναφέραμε πεταχτά το πρόβλημα «heat soak» πριν. Και είναι μεγάλο πρόβλημα, ναι: όλα ξεκινάνε από το σύστημα εξαγωγής, όπου μετά από πολύ σκίσιμο του εργαλείου οι αυξημένες θερμοκρασίες καυσαερίων μεταφέρουν θερμότητα σε χταπόδι και στρόβιλο. Και τα δύο τελευταία αυτά έχουν σχεδιαστεί ειδικά, ώστε να δέχονται τρελά ποσά θερμότητας από πλευράς υλικών κλπ., ακόμα, όμως, κι αν αυτά αντέχουν, οι φυσικοί νόμοι μεταφοράς της θερμότητας δεν παύουν να ισχύουν: κάποια θερμότητα θα πρέπει να μεταφερθεί αναγκαστικά στο cartridge, το οποίο ΔΕΝ είναι σχεδιασμένο για παλαβά νούμερα θερμοκρασίας. Με τον κινητήρα σε λειτουργία και το λάδι να ρέει άφθονο, το λάδι είναι αυτό που θα πάρει επ’ ώμου το μεγαλύτερο κομμάτι της θερμότητας, παράλληλα με το ρόλο του ως λιπαντικό. Με το που σβήσουμε τον κινητήρα, η ροή του λαδιού σταματά και ενώ το ίδιο συμβαίνει και με τη ροή των καυσαερίων, το «πρόβλημα», δηλαδή η θερμότητα στην εξαγωγή από πριν, είναι ήδη εκεί...Και που θα πάει όλη αυτή..? Βάσει των θερμοδυναμικών νόμων σε κάτι πιο κρύο και τι είναι πιο κρύο εκεί γύρω..? Δύο πράγματα: το ένα είναι ο αέρας του μηχανοστασίου και το άλλο το cartridge. Στον αέρα θα μεταφερθεί ένα κομμάτι (το μικρότερο) μέσω τόσο της συναγωγής όσο και της ακτινοβολίας, αλλά το υπόλοιπο (το μεγαλύτερο) θα μεταφερθεί -μέσω αγωγής- πιο εύκολα στο cartridge με τον άξονα και τα έδρανά του…Και εδώ μπαίνει στο παιχνίδι η κουβέντα για τις θερμοκουβέρτες του μαντεμιού και του χταποδιού και του downpipe: κάνουν τόσο μεγάλο καλό..? Κάνουν λίγο καλό ή μήπως και κακό?! Δεδομένου ότι δεν τις χρησιμοποιούν όλοι οι αγωνιάρηδες, που έχουν επενδύσει εκατομμύρια κάτω από το καπό, δεν είναι πανάκεια: μπορεί τυλίγοντας όλα αυτά με θερμομονωτικό, όσο λειτουργεί ο κινητήρας να δραπετεύει λιγότερη ενέργεια στην ατμόσφαιρα, αλλά όταν ο κινητήρας σβήνει αυτόματα, εμποδίζουν και τη μεταφορά μέσω συναγωγής-ακτινοβολίας της θερμότητας στον περιβάλλοντα αέρα, με αποτέλεσμα πρακτικά ΟΛΗ η θερμότητα να πηγαίνει στο cartridge…Ανάλογα με την εφαρμογή λοιπόν και την εκάστοτε θερμική ισορροπία, χρήση turbo timer, χωροταξία μηχανοστασίου (πόσο θα επηρεάζονταν άλλα πράγματα στο μηχανοστάσιο, αν αφαιρούσαμε την κουβέρτα), τα θερμομονωτικά στην εξαγωγή μπορεί να είναι λιγότερο ή περισσότερο ωφέλιμα έως και –θεωρητικά- επιβλαβή, αν το setup μας έχει συγκεκριμένο θέμα με το heat soak.

To συμπέρασμα είναι ότι η θερμοκρασία του cartridge -κατά κανόνα- γίνεται αισθητά έως και επικίνδυνα μεγαλύτερη από τη στιγμή που ο κινητήρας θα σβήσει συγκριτικά με το όσο αυτός λειτουργούσε, παρόλο που πριν έτρωγε «ενεργά» καυσαέρια. Εδώ πρέπει να πούμε ότι παίζει ρόλο και το μέγεθος του μαντεμιού του στροβίλου και συγκεκριμένα το A/R του: όσο μεγαλύτερο το A/R και όσο μεγαλύτερο το μαντέμι συνολικά, ασχέτως A/R, τόσο μεγαλύτερο το heat soak του (η «θερμική του αδράνεια») και επομένως τόσο μεγαλύτερος ο κίνδυνος για ζημιά στο cartridge μετά από τη μεταφερόμενη θερμότητα (η μεταφορά αυτή ονομάζεται «soakback» παρεμπιπτόντως).

 

Πως δημιουργείται η ζημιά, όταν η ψύξη δεν επαρκεί

Ζημιά λόγω έλλειψης ψυκτικού μέσου μπορεί να πάθουν τόσο τα κουζινέτα-ρουλεμάν όσο και τα στεγανοποιητικά του λαδιού. Σε πολύ γενικές γραμμές, τα ρουλεμανάτα cartridge είναι λιγότερο ευαίσθητα σε ζημιά λόγω ψύξης σε σχέση με τα πιο επιρρεπή κουζινέτα. Μένοντας λίγο στα ρουλεμάν και έχοντας υπόψη τη δομή τους (δύο σετ σφαιριδίων με τους ανάλογους κλωβούς, ο εσωτερικός φορέας τους και το εξωτερικό κέλυφός τους), ενώ χρησιμοποιούνται βαρβάτα κράματα ατσαλιού στην κατασκευή τους, σε κάθε περίπτωση τα μέταλλα σε τόσο τρελές θερμοκρασίες αρχίζουν να τα βρίσκουν όλο και πιο σκούρα. Πιο συγκεκριμένα, τα λούκια-οδηγοί των σφαιριδίων αρχίζουν και μαλακώνουν ως προς τη δομή τους μετά τους 150^ο C , θερμοκρασία που μπορεί να ακούγεται χαμηλή σε σχέση με τους κοντά 1.000 βαθμούς των καυσαερίων, όταν, όμως, μιλάμε για ρουλεμάν τούρμπο, αυτά είναι «προβλεπόμενα» εκτός από το δισκάκι-θερμοασπίδα πίσω από τη φτερωτή του στροβίλου, που είδαμε σε προηγούμενες συνέχειες, έρχεται εδώ και η ελαιόψυξη-υδρόψυξη  -κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του κινητήρα- να προστατέψει το ρουλεμάν, αλλά και η σκέτη (μη εξαναγκασμένη) υδρόψυξη μετά το σβήσιμο. Εξειδικεύοντας τώρα στο ειδύλλιο ρουλεμάν-υδρόψυξης στο τούρμπο, το υδροχιτώνιο του cartridge έχει ειδική γεωμετρία από πλευράς κοιλότητας, ώστε να φιλοξενεί επακριβώς στη φωλιά του το εξωτερικό κέλυφος του ρουλεμάν, διαφορετικό φυσικά απ’ ότι στην περίπτωση των υδρόψυκτων κουζινέτων, ώστε να μένουν οι θερμοκρασίες του φίλου μας, του ένσφαιρου τριβέα, εντός προδιαγραφών. Όταν τώρα σε ένα ρουλεμάν, που έχει σχεδιαστεί, ώστε να ψύχεται από νερό είτε δεν έχουμε συνδέσει τις παροχές του είτε υπάρχει πρόβλημα με αυτές, οι θερμοκρασίες του ρουλεμάν ξεπερνούν το σχεδιαστικό όριο, με άμεσο αποτέλεσμα την αύξηση των τζόγων του (στον κλωβό συγκράτησης των δύο σετ σφαιριδίων, από ένα για κάθε πλευρά συμπιεστή και στροβίλου) και, με έμμεσο, αλλά καταστροφικό για όλο το τούρμπο, τον τζόγο ολόκληρου του άξονα, που με τη σειρά του οδηγεί σε επαφές των δύο φτερωτών με τα κελύφη τους στις 150.000rpm και αντίο τούρμπο...Ένας άλλος τρόπος να καταστρέψουμε το τούρμπο λόγω ελλιπούς υδρόψυξης του ρουλεμάν είναι το αντίθετο του τζόγου του, δηλαδή το κόλλημά του: υπάρχει το ενδεχόμενο, αν υπερβούμε ταυτόχρονα τα όρια περιστροφής και θερμοκρασίας, να μειωθούν συγκεκριμένες ανοχές της συναρμογής των σφαιριδίων και έτσι να κολλήσει-κλειδώσει ο εσωτερικός φορέας με τον εξωτερικό λόγω «καψίματος» των σφαιριδίων. Σε πολύ ...προχώ ακραία καψίματα υπάρχει και η πιθανότητα να λιώσει τοπικά ο φορέας των σφαιριδίων γεμίζοντας το λούκι τους με λιωμένο γρέζι σε ένα όμορφο συσσωμάτωμα πλαστικής παραμόρφωσης. Και πάλι εδώ, Θεός ‘σχωρέστο το τούρμπο. Φυσικά παίζει ρόλο και η πίεση υπερπλήρωσης: σε γενικές γραμμές, όσο οι rpm του τούρμπο αυξάνονται, το ίδιο κάνει και η πίεση και το ίδιο κάνουν και οι θερμοκρασίες εισαγωγής-εξαγωγής. Η υδρόψυξη εδώ -υπό συνθήκες μεγάλης πίεσης- είναι ακόμα πιο βαρύνουσας σημασίας, με «μεγάλης» να θεωρείται άτυπα το 1,7bar περίπου.

Ο δεύτερος αδύναμος κρίκος -σε περίπτωση υπερθέρμανσης- όπως είπαμε είναι τα στεγανοποιητικά του λαδιού. «Υπέρθερμο» λάδι σημαίνει οξείδωσή του, το οποίο με τη σειρά του σημαίνει καρβούνιασμά του και δημιουργία σχετικών επικαθίσεων. Οι στεγανοποιητικές τσιμούχες και τα o-ring του λαδιού στο τούρμπο δεν είναι απλές λαστιχένιες, όπως π.χ. αυτές στην άκρη του στροφάλου, αφού ό,τι πλαστικό και να έμπαινε, πολύ απλά θα έλιωνε στις θερμοκρασίες από το στρόβιλο. Αντιθέτως είναι ατσάλινες σε σχήμα και με λειτουργία κοινή με αυτή των ελατηρίων εμβόλων και καβαλάνε τα αντίστοιχα λούκια στον άξονα του τούρμπο, όπως είδαμε πριν δύο μήνες. Τα «ελατηριάκια», λοιπόν, αυτά χρειάζονται αξονικό τζόγο με σχετικά μεγάλες ανοχές, για να δουλέψουν σωστά: αν επικαθίσεις καρβουνιάσματος από το λάδι κάτσουν εκεί, τότε χάνεται αυτός ο τζόγος και το ελατήριο κολλάει ακίνητο κόντρα στην πατούρα του. Αυτό ακολούθως οδηγεί σε επαφή και τριβή του ελατηρίου με τον άξονα του τούρμπο, κάτι που δεν θα έπρεπε να γίνεται: αυτό σημαίνει πολύ απλά τοπική υπερθέρμανση και ακολούθως πλαστική (μόνιμη) παραμόρφωση του στεγανοποιητικού ελατηρίου, όπου ακόμα κι αν κρυώσει το τούρμπο, αυτό δεν επανέρχεται στο κανονικό του σχήμα και άρα δεν στεγανοποιεί πλέον τον cartridge. Αυτός είναι ένας κλασσικός τρόπος, όπου  η ελλιπής ψύξη οδηγεί σε διαρροή λαδιού από το cartridge στο στρόβιλο και στη συνέχεια στον κλασσικό χαρακτηριστικό καπνό του καμμένου λαδιού από την εξαγωγή-εξάτμιση. Αυτό εννοούμε, όταν λέμε προσοχή για κάπνα κατά την εκκίνηση, όταν π.χ. ελέγχουμε ένα ταλαιπωρημένο τουρμπάτο μεταχειρισμένο.

 

Η σωστή εγκτάσταση της υδρόψυξης στο τούρμπο

Η σωστή εγκατάσταση των «νερών» στο τούρμπο είναι καίριας σημασίας για την αποτελεσματική αποβολή θερμότητας και δεν χρειάζεται να είναι ο μηχανικός Μαγκάιβερ για να έρθει εις πέρας. Οι συνδέσεις των νερών του τούρμπο έρχονται και καταλήγουν στο υπάρχον κύκλωμα ψύξης του κινητήρα: το που ακριβώς στο κύκλωμα θα μπουν και θα βγουν εξαρτάται από το εκάστοτε αυτοκίνητο, αλλά σε κάθε περίπτωση, κυρίως σε τουρμπίσματα ατμοσφαιρικών μοτέρ και όχι τουρμπάτων από το εργοστάσιο, κυριαρχεί το «όπου βολέψει», π.χ. κοντά στις συνδέσεις του καλοριφέρ. Θεωρητικά τα υδρόψυκτα τούρμπο είναι σχεδιασμένα να λειτουργούν με το απλό παραφλού του κινητήρα, εφόσον αυτό είναι ήδη σε κατάσταση αρκετά φρέσκια για «ατμοσφαιρική» χρήση.

Σε αντιστοιχία με τη γεωμετρία-γωνία του cartridge, που είδαμε τον προηγούμενο μήνα ως προς τον προσανατολισμό των αγωγών του λαδιού, που απαιτείται έτσι ώστε να λιπαίνεται σωστά ο άξονας, έτσι και για τα νερά υπάρχουν συγκεκριμένες κατευθύνσεις για να μην κοιτάνε αυτά στο γάμο του Καραγκιόζη. Η νοητή ευθεία από την είσοδο μέχρι την έξοδο των νερών του τούρμπο πρέπει να σχηματίζει εμπειρικά γωνία περίπου 20 μοιρών με την οριζόντιο: αυτό έχει να κάνει με το θερμικό φαινόμενο του σιφονιού, που είδαμε πιο πάνω ως το σωτήρα μας, όταν σταματήσει η τρόμπα νερού. Κατά την περιστροφή του cartridge κατά αυτές τις μοίρες, η είσοδος του ψυχρού από τον κινητήρα νερού πρέπει να είναι αυτή που πλέον είναι χαμηλότερα από την οριζόντιο, με άλλα λόγια η έξοδος του θερμότερου νερού πρέπει να είναι η πάνω-ανεβασμένη και επίσης πρέπει να συνεχίζει στη συνέχεια ανοδικά η σωλήνωσή της μέχρι το σημείο, που ξαναμπαίνει στο κύκλωμα ψύξης του κινητήρα. Εννοείται ότι ειδικά η γραμμή επιστροφής προς τον κινητήρα δεν πρέπει να έχει …διασταυρώσεις και φουρκέτες, αφού η ροή πρέπει ανεμπόδιστα να ρέει «αυτόματα», χωρίς τη βοήθεια της τρόμπας.

Υπάρχει συγκεκριμένη είσοδος και έξοδος, που δεν πρέπει να τις μπερδέψουμε μεταξύ τους..? Όχι, οι αγωγοί και τα υδροχιτώνια εντός του cartridge είναι συμμετρικά και δεν έχει σημασία η φορά, τα τούρμπο είναι σχεδιασμένα να δέχονται νερά και από τις δύο πλευρές, όπως μας βολεύει, αρκεί φυσικά μετά να στρίψουμε το cartridge κατά τη διεύθυνση, που είπαμε. To γεγονός ότι θέλουμε την είσοδο του νερού κατιτίς χαμηλότερα από την έξοδο του cartridge δεν έχει να κάνει μόνο με τη ροή του φαινομένου του θερμοσίφωνα κατά το σβήσιμο του μοτέρ: βοηθάει και στην ελαχιστοποίηση της δημιουργίας θυλάκων αέρα, κατάσταση, που εκτός από το ότι θα εμπόδιζε την όποια ροή, μειώνει και την απόδοση της ψύξης του κυκλώματος εν γένει. Αν δεν ακολουθήσουμε αυτόν τον προσανατολισμό στο cartridge, θα γίνει καμπούμ με το πρώτο μιζάρισμα? Όχι απαραίτητα, τουλάχιστον υπό συνθήκες μη απόλυτου ξύλου…Όμως η διαφορά είναι τεράστια και τόση, ώστε να μπορεί να είναι ο παράγοντας, που θα κρίνει το την «βγάζουμε / δεν την βγάζουμε», όταν έρθουμε στο όριο: έχει βρεθεί με εργαστηριακές μελέτες ότι η μέγιστη θερμοκρασία, που φτάνει το cartridge, μπορεί να μειωθεί μέχρι και κατά 20 ολόκληρους βαθμούς Κελσίου, όταν στρέψουμε σωστά το cartridge σε σχέση με το να είχαμε π.χ. την έξοδο στην ίδια ευθεία ή και χαμηλότερα από την είσοδο.

Και γιατί μόνο μέχρι 20 μοίρες, παρακαλώ, στροφή του cartridge και να μην ανεβάσουμε την έξοδο / κατεβάσουμε την είσοδο ακόμα περαιτέρω? Η πλάκα είναι ότι αν ξεπεράσουμε τις 20 μοίρες, θα κερδίσουμε λίγο ακόμα σε ψύξη, πέρα δηλαδή και από τους 50 βαθμούς διαφορά, που προαναφέραμε, εκεί, όμως, δημιουργείται άλλο πρόβλημα, με το οποίο δεν αξίζει να παίζουμε και το οποίο ήδη όσοι έχετε φρέσκο το Part X με τα λάδια θα έχετε αναγνωρίσει: εφόσον τα λάδια με τα νερά σχηματίζουν «σταυρό», αν στρέψουμε υπερβολικά το cartridge για να φύγουν τα νερά από την οριζόντιο ακόμα μακρύτερα, ταυτόχρονα οι αγωγοί του λαδιού θα ξεφύγουν υπερβολικά από την κατακόρυφο, κάτι που είναι το τελευταίο πράγμα που θέλουμε! Θυμίζω ότι τα λάδια ιδανικά θέλουν τον αγωγό τους εντελώς κατακόρυφο ή έστω μέχρι 30 μοίρες το πολύ απόκλιση… Με άλλα λόγια, έχουμε εδώ δύο αντίρροπες «δυνάμεις» μεταξύ προσανατολισμού λαδιών και νερού, με τη μέση «χρυσή» λύση να είναι αυτή, που αναφέραμε για τα νερά, δηλαδή 20 βία 25 μοιρούλες στροφή και όχι παραπάνω, έτσι ώστε και τα νερά θα έρθουν με κλίση, όπως πρέπει, και το λάδι από την άλλη δεν θα ξεφύγει πολύ από την κατακόρυφο. Συγχαρητήρια, τώρα είναι όλοι ευχαριστημένοι…Το χειρότερο, που μπορούμε να κάνουμε σε κάθε περίπτωση, είναι να έχουμε την έξοδο των νερών χαμηλότερα από την είσοδο, αυτό είναι πραγματικά καταστροφή: 30 μοίρες χαμηλότερη έξοδος σε σχέση με την οριζόντιο μπορεί να αυξήσει τη μέγιστη θερμοκρασία του cartridge και άνω των 120 (!) βαθμών Κελσίου, π.χ. από κοντά 200 στους 320+..! Και δεν μιλάμε για τα υδρόψυκτα τούρμπο των WRC, μιλάμε για οποιοδήποτε υδρόψυκτο τούρμπο δρόμου που σέβεται τον εαυτό του!

 

Στον υδραυλικό

Ας πούμε πέντε πράγματα και για τις σωληνώσεις του νερού καθεαυτές. Κυκλοφορούν διάφορα είδη σωληνώσεων για τα νερά και δεν υπάρχει ένας τύπος-πανάκεια, αρκεί όμως να τηρούνται τα προβλεπόμενα. Ποιά είναι αυτά? Να έχουν πιστοποίηση για τους 120-130 βαθμούς, που μπορεί να φτάσει το μέσο –θεωρητικά- υπό συνθήκες, να είναι φυσικά συμβατές με παραφλού και οι συνδέσεις-ρακόρ να ταιριάζουν απόλυτα στις υποδοχές του cartridge προς αποφυγή διαρροών: πολλοί κατασκευαστές τούρμπο έχουν δικά τους φορμάτ στα νερά του cartridge, οπότε και απαιτούνται τα ανάλογα ανταπτοράκια. Η τάση είναι πάντως για τυποποίηση, π.χ. από μία M14x1.5 υποδοχή αγωγών σε κάθε πλευρά του cartridge.

Πολλοί μηχανικοί προτιμούν άκαμπτες ατσάλινες σωληνώσεις, άλλοι εύκαμπτες: αν επιλέξουμε τις πρώτες, ιδιαίτερη προσοχή χρειάζεται η μελέτη της εγκατάστασης ως προς τους δυνητικά επικίνδυνους -για τη σωλήνωση- κραδασμούς, πάντα σε σχέση με το πόσο ελευθερία επιτρέπουν οι βάσεις της μηχανής μας, όχι μόνο κατά τους νορμάλ κραδασμούς του εκάστοτε μοτέρ, αλλά και στα απότομα ανοίγματα του γκαζιού (και άρα και ξεσπάσματα ροπής), που δημιουργούν στρεπτικές τάσεις στο κεφάλι των βάσεων. Προς αποφυγή μακροπρόθεσμων κοπώσεων και ρωγμών, λοιπόν, οι άκαμπτες σωληνώσεις ιδανικά έχουν επιπλέον κάπου στα άκρα του κυκλώματος και ελαστικούς συνδέσμους.

Και καλά όλα αυτά όσο έχουμε υδρόψυκτο μοτέρ να τραβήξουμε τις παροχές, τι γίνεται όμως με τα αερόψυκτα..?! Υπήρχαν κάποτε και για τους μερακλήδες ακόμα υπάρχουν βαρβάτα αερόψυκτα τουρμπάτα σύνολα με υδρόψυκτα τούρμπο, τι γίνεται, λοιπόν, εκεί?! Τα πράγματα είναι φυσικά πολύ πιο δύσκολα, αφού ιδανικά θες ξεχωριστό πλήρες σύστημα από το μηδέν, με δοχείο ψυκτικού, ψυγείο και ιδανικά και ηλεκτρική τρόμπα για να βοηθάει τα θερμικά φαινόμενα φυσικής ροής. Φυσικά μία τέτοια καστομιά θέλει πλήθος θερμομέτρων και μετρήσεων σε διαφορετικά σημεία του κυκλώματος μέχρι να σιγουρευτούμε ότι είμαστε εντός ορίων σε όλα τα δυνητικά επικίνδυνα σημεία.

Σε πολύ ειδικές εφαρμογές, όπου έχουμε ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΑ χαμηλές θερμοκρασίες καυσαερίων (ο νούμερο ένα παράγοντας γενικώς σχετικά με την ανάγκη ή μη υδρόψυξης στο τούρμπο ακόμα και από το μέγεθος του στροβίλου) και επομένως καθόλου σύστημα υδρόψυξης στο μοτέρ ενεργοποιημένο, όπως π.χ. παλαιότερης τεχνολογίας ντίζελ μοτέρ ή στο άλλο άκρο dragster μοτέρ μεθανόλης, το τούρμπο μπορεί να την παλέψει και χωρίς νερά αρκεί βέβαια να σιγουρέψουμε ότι δεν δημιουργούνται γρήγορα -με τον τρόπο αυτό- απειλητικές καρβουνίλες.

Το τελικό συμπέρασμα είναι: αν το τούρμπο σας έχει παροχές νερού, συνδέστε τις και μην τις σνομπάρατε, είναι για κάποιο λόγο εκεί…