Содержание
- Популярные публикации
- Последние комментарии
- Принцип строения
- Минусы электрического варианта
- Пару слов о китайских электро турбинах
- Можно ли сделать электро вариант своими руками
- Что такое наддув
- Принцип работы турбонаддува
- Элементы системы турбонаддува
- Установка турбонаддува на ВАЗ своими руками
- Турбонаддув на дизельных моторах
- Рекомендуем посмотреть:
Что лучше – высокофорсированный атмосферный двигатель или мотор с не слишком высоким (умеренным) наддувом? На этот риторический вопрос можно ответить только непосредственным сравнением способов форсирования. Что мы и решили попробовать. В этой статье вы прочтете, как сделать турбонаддув двигателя своими руками
Итак, ставим турбокомпрессор на ВАЗ-21083. С чего начнем? С приобретения агрегата? Или с установки его на двигатель (если он уже «в руках»)? Ничего подобного, – начнем с расчетов. С самых простейших.
Какова степень сжатия исходного мотора? Правильно, около 10. А что будет, если мы сюда еще и турбину «прикрутим»? Тоже верно, – развалится бедный ВАЗовский моторчик. Причем сразу и быстро.
Почему развалится, тоже понятно – давление в цилиндре в конце сжатия (его только условно можно назвать компрессией) станет нереально высоким. В самом деле, это давление можно выразить простой формулой
Р с = Р 1 n,
где Р 1 – давление в цилиндре в начале сжатия (в конце впуска); – степень сжатия, n – показатель политропы сжатия (n 1,3).
У атмосферного двигателя Р 1 приблизительно равно давлению Р о окружающей среды (при полностью открытом дросселе). У мотора с наддувом это давление больше на величину степени повышения давления в компрессоре к:
Р 1 = к Р о .
В итоге давление в конце сжатия резко возрастает: Р с = П к Р о. И если механическую часть у наддувного мотора оставить неизменной, то это давление просто вырастет в П к раз:
Р с тк = П к Р с атм
Представим, что у исходного двигателя компрессия 12 кг/см 2, а турбокомпрессор отрегулирован (с помощью байпасного клапана турбины) на давление наддува 1,5 кг/см 2 (абсолютное). Тогда, очевидно, П к = 1,5, а давление в конце сжатия возрастет аж до 18 кг/см 2!
Если бы этот мотор был без наддува, то для достижения такого давления, степень сжатия пришлось бы увеличить до 13 – 14, если не больше! Теперь ясно, что случится с мотором, если заставить его заработать, – перемычек между канавками колец на поршнях не будет после нескольких нажатий на газ. Детонация сделает здесь свое «черное дело», даже если поставить «самые» кованые поршни. А следующая на очереди будет головка блока…
Чтобы такого не случилось, будем уменьшать степень сжатия. Для невысокого наддува (до 1,8 кг/см 2 абс.) степень сжатия необходимо снизить на 1,5 – 2 единицы. А чем снижать? Способов два – увеличивать объем камеры в ГБЦ или делать выборку в поршне.
Первый способ неудачен, т.к. ослабляет конструкцию, которая и так слабовата для форсирования. Поэтому смело выбираем 2-й способ. Но и это не так просто – нужны специальные поршни.
К поршням в турбомоторе, вообще, отношение должно быть особым. По нашему мнению, нет смысла пытаться использовать какие-либо, даже самые замечательные, атмосферные варианты. В любом случае у них 2 очень серьезных недостатка – слишком слабые для больших давлений в цилиндре перемычки между кольцами и слишком слабое (тонкое) днище.
По практике, «турбированный» поршень должен иметь огневой пояс высотой не менее 8 мм, перемычку между компрессионными кольцами 4,2 – 4,5 мм и перемычку между средним компрессионным и маслосъемным кольцом 3,2 – 3,7 мм, а днище не менее 9 мм.
Где такие поршни найти? А нигде…
По нашему мнению, их только делать, т.е. изготавливать. Что мы и видим в KIT-комплектах для многих иномарочных моторов. И ВАЗик здесь не исключение – не работают атмосферные поршни и нечего даже их пробовать использовать, себе выйдет дороже.
Итак, значит, делаем. Тогда и выборка не проблема, изготовить можно любую. Главное же – не ошибиться в расчетах объемов, чтобы потом не переделывать дорогостоящие детали. Для этого необходимо использовать известную формулу для степени сжатия
= V n / V кс + 1.
Когда степень сжатия выбрана, можно найти объем камеры сгорания
V кс = V n / ( – 1).
Этот объем, очевидно, складывается из 3-х составляющих. Первая – объем камеры в ГБЦ (V r), нетрудно найти проливкой. Вторая – это объем выборки в поршне. Третья учитывает толщину прокладки «б» и равна
V пр = П/4 Dок 2 б,
Где Dок – диаметр окантовки прокладки ГБЦ.
Теперь несложно найти искомый объем выборки
V п = V кс – V г – П/4 Dок 2 б = V n / ( – 1) – V r – П/4 Dок 2 б.
Когда с поршнями дело прояснилось, следует уделить внимание поршневым пальцам – стандартные ВАЗовские, мягко говоря, не слишком удачный вариант, особенно при высокой степени форсирования. Поэтому лучше подобрать пальцы от какой-нибудь иномарки. Только не следует забывать, что, скорее всего, это будут «нулевые» пальцы с размером 22 – 0,004, а не «минусовые» ( 21,985 – 0,005), как у ВАЗа.
Следующий важный элемент – головка блока цилиндров. И самое большое внимание – выпускным клапанам. Наше мнение – их надо менять на более жаропрочные. Конечно, можно попытаться оставить стандартные, но это будет ненадежный элемент конструкции, который не всегда нормально держит даже стандартный мотор. Выбор клапанов довольно велик, достаточно открыть каталог какого-нибудь известного производителя.
Таким же стандартным оставляем распредвал, хотя бы на начальный период эксплуатации. Для двигателя с наддувом не нужны бешеные фазы и подъемы, иначе топливовоздушную смесь будет просто выдувать из цилиндров на выпуск в момент перекрытия клапанов.
Готово? Дальше необходимо все собрать и поставить «голый» мотор в машину. «Голый», потому что коллекторный узел надо делать под турбокомпрессор, который будет использован. Кстати, довольно просто приобрести популярный недорогой агрегат от Audi – VW 1,8 Т, но следует помнить, что на высоких оборотах его пропускной способности не хватит, и двигатель не сможет развить всего, на что он способен.
Другой «бюджетный» вариант – турбокомпрессор от дизельной ГАЗели. Почти по всем параметрам он лучше, кроме одного – температура выхлопных газов у дизеля меньше, поэтому на бензиновом двигателе этот агрегат долго вряд ли прослужит.
Читайте также: Стук в передней подвеске лада гранта
Изготовление выпускного коллектора, вообще говоря, задача не слишком сложная, но времени на подгонку и сварку требует немало. Впускной же ресивер вполне подойдет штатный. Далее перед радиатором снизу необходимо установить интеркулер (можно использовать этот узел от подходящей иностранной техники) и соединить все воздуховодами.
Особое внимание – на маслопроводы турбокомпрессора. Основные правила здесь – маслопроводы не должны быть слишком малого сечения. Так, подводящая трубка должна иметь сечение с размером отверстия не менее 5-6 мм, в противном случае масло на морозе по ней течь не захочет.
Слив также не надо уменьшать, чтобы не создать сопротивления, из-за которого масло начнет выдавливать через уплотнения впуска или выпуска турбины. Поэтому сливной трубопровод должен быть как можно короче и заканчиваться патрубком, приваренным к поддону картера выше уровня масла в нем.
Популярные публикации
Последние комментарии
Если немного забежать вперед по теме – то получается, что сейчас все турбированные двигатели используют механические компрессоры воздуха, у такого подхода есть много плюсов и много минусов. Но недавно многие компании стали задумываться над электро турбинами, которые не будут использовать отработанные газы авто, а также не будут иметь механических подключений и приводов, а нагнетать воздух будет электродвигатель, который будет «питаться» от бортовой системы …
Задумка неплохая! Ведь можно избежать многих минусов механических систем, особенно турбин которые работают от отработанных газов, такие как:
2) Охлаждение турбины
3) Смазка моторным маслом
5) НУ и конечно же ресурс
Если подвести черту, можно понять что механические системы, далеки от идеала. Конечнокомпрессоры которые работают от приводов, будут надежнее. Однако и у них есть минусы, это тот же привод который использует для работы обычный ремень, который со временем изнашивается.
В общем, подумали разработчики и поняли, что механику можно заменить на электрику! Или нельзя?
Принцип строения
Нужно отметить, что сейчас некоторые немецкие производители имеют в строении своих моторов такие нагнетатели. И ставятся они как вы поняли, в системе забора воздуха. Первыми применили такие нагнетатели компании Mercedes, BMW и AUDI.
Принцип здесь прост – ставится мощный «вентилятор», который создает давление примерно от 0,5 атмосферы (а возможно и более). Запитан от электро системы автомобиля, он нагнетает в двигатель дополнительный кислород необходимый для увеличения мощности. С настройками подачи топлива, можно добиться существенного прироста – около 20 – 30 %.
Электро турбину стоит настраивать и на определенные обороты, например на холостых она должна работать медленнее, а на высоких оборотах соответственно быстрее. Получается чуть ли не идеальная система! Но в чем же подвох, где минусы? И знаете, они есть.
Минусы электрического варианта
Многие мои читатели думают – что сделать такую систему очень просто, нужно взять какой-нибудь кулер и вставить его в патрубок забора воздуха и вот оно счастье! Такие «чудо-кулеры» продаются, как правило в китайских интернет магазинах, про такие типы поговорим ниже.
Однако ребята тут не все так просто. В нормальном (на холостых) режиме, атмосферный двигатель 1,6 литра потребляет примерно 300 – 400 литров воздуха за час работы. А на больших оборотах скажем в 4000 – 5000 умножаем эту цифру на 4 – 5, то есть 1200 – 1600 литров. Просто представите этот объем! Если вычислить минутное потребление 300/60 = 5 литров в минуту, или 20 при больших оборотах.
Так вот – электро турбина должна увеличивать эту цифру, а не тормозить ее! Если вы поставите слабый двигатель, он не будет нагнетать нужное давление, а создаст эффект «воздушной пробки», то есть он своими лопастями будет тормозить приток воздуха в двигатель – мешать нормальному проходу.
А теперь представьте, какой нужен электрический вариант двигателя для нагнетания такого объема! Повторюсь для повышения производительности нужно хотя бы 6 – 7 литров воздуха на холостых, и 25 на высоких и это для 1,6 литрового варианта, для больших объемов нужно больше.
Читайте также: Размер заднего стекла приора хэтчбек
Если провести аналогию с немецкими производителями, то там применяется как минимум бесколлекторный 0,5 КВт электромотор, который вращается с бешенными оборотами, может достигать до 20 000 и его способности к давлению составляют от 1 до 5 атмосфер.
Для более мощных автомобилей, применяются более мощные двигатели до 0,7 КВт.
Как становится понятно штатный генератор может и не потянуть такое потребление электричества, поэтому его заменяют на более мощный, либо ставят дополнительный.
А как известно высокое потребление энергии просто тормозит генераторы, а значит и увеличивает торможение двигателя, что скажется на его отдаче, понижается КПД.
Однако, проведенные эксперименты выявили рост производительности, примерно на 20 – 30% это существенно. Но из-за сложности и дороговизны устройств, применение на автомобилях пока не имеет массового производства.
Например, механические компрессоры намного дешевле и производительнее. Иногда разница в цене может достигать 5 – 7 раз.
Пару слов о китайских электро турбинах
Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно – что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.
Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.
Можно ли сделать электро вариант своими руками
Гипотетически можно, причем многие такое устанавливают на свой автомобиль. Лично я также задумывался над установкой на свой авто, но цена меня остановила.
Вам нужно решить рад пунктов:
1) Однозначно установка мощного генератора, что на иномарку уже дорого.
2) Мощный и компактный электромотор, желательно бесколлекторный именно он отдает большие обороты при оптимальном потреблении энергии. Лично я видел такие для компактных моделей, однако мощностью от 0,5 Квт стоит также не дешево.
3) Крыльчатка и корпус. Также нужно сделать самому либо купить, для максимального нагнетания воздуха. Также непростая задача.
4) Ну и конечно стабилизатор или инверторы, для питания электромотора.
Задачи не простые, на некоторые иномарки нет мощных генераторов, так что сделать очень сложно!
Но многие умельцы, в гараж устанавливают на свои автомобили, прирост мощности действительно можно достичь до 20 – 30 %.
Причем многие ставят дополнительный датчик потребления воздуха в патрубок перед турбиной, он «видит» прокачиваемый объем и автоматически регулирует большую подачу топлива (подает значения в ЭБУ), для обогащения топливной смеси. Так что прошивка может и не понадобиться.
Если подвести итог, получается – электро турбина на авто, это возможно, даже скажу больше ее можно сделать своими руками, однако не все так просто и часто «игра не стоит свеч». Ведь вам нужно переделать не только электро систему автомобиля, но и систему подачи топлива, возможно нужна прошивка ЭБУ.
Понравился наш сайт? Присоединяйтесь или подпишитесь (на почту будут приходить уведомления о новых темах) на наш канал в МирТесен!
С тех пор, как появились двигатели внутреннего сгорания, инженеры ночей не спят, думают, как прибавить мощность без увеличения объема камеры сгорания и увеличения расхода топлива. Только физику не обманешь, и всему есть свой предел. Для того чтобы сжечь килограмм топлива, нужно израсходовать 15 кг воздуха, а камера сгорания не резиновая. Поэтому до поры до времени этот вопрос решался только регрессивными методами — наращивание объема мотора и количества цилиндров.
Содержание:
Что такое наддув
Настал такой момент, когда инженеры поняли, что наращивать объемы моторов дальше уже некуда. Его масса превышала зачастую массу самого автомобиля, а это требовало дополнительных лошадиных сил, и так до бесконечности. Тогда-то и решили, что поднимать мощность нужно не объемом цилиндра, то есть камеры сгорания, а ее наполняемостью горючей топливно-воздушной смесью. Техническая возможность реализовать все это появилась уже в 1910 году, но пути реализации разошлись. Понятно, что для того, чтобы заставить смесь в большем количестве поступать в камеру сгорания, необходимо принудительное давление воздуха. Тогда и стали использовать атмосферный наддув.
Это своеобразная система труб разного сечения, в которую во время движения автомобиля попадает встречный воздух. За счет геометрии и изменения сечений труб, давление повышалось, и наполняемость камеры сгорания смесью воздуха и топлива улучшалась. Как следствие, росла и мощность. Но этого было недостаточно, поэтому, немного позже появился механический наддув. Его конструкция представляла собой воздушный компрессор, приводимый в движение от ДВС, как правило, с помощью шкива и клиноременного ремня.
Система эта используется и сейчас, но еще позже она трансформировалась в совершенно другой нагнетатель типа Рутс. Это совсем другая история и трогать его сегодня мы не станем. Механика механикой, но в 1905 году Альфред Бюхи изобрел и запатентовал совершенно новый вид наддува, который перевернул понятия о мощности ДВС. С его помощью Бюхи увеличил мощность двигателя на 120%, а устройство называлось турбонаддув.
Читайте также: Замерзла вода в бачке омывателя как разморозить
Принцип работы турбонаддува
Принцип работы турбонаддува заключается в том, что нагнетатель приводится в действие не механическим путем, не под воздействием атмосферного давления, а за счет энергии отработанных газов. И энергии этой достаточно много, поэтому и считалось, что КПД двигателя внутреннего сгорания катастрофически низок. Устройство турбонагнетателя простое — на одном валу жестко закреплены две турбины. Одна из них помещена в зону вывода выхлопных газов, а вторая во впускной коллектор. Получается, что выхлопные газы, приводя в движение первую турбину, вращают вторую, которая поднимает давление на впуске мотора, создавая избыточное нагнетание от 40 до 80%.
В результате наполняемость цилиндров горючей смесью увеличивается вдвое, как следствие, мощность мотора увеличивается на 30-50% в зависимости от оборотов двигателя. КПД двигателя выросло, мощность выросла, но конструкция оставалась непобедимой для технологов. Вплоть до 70-х годов прошлого века турбонагнетатель не мог быть использован на серийных автомобилях. Слишком ненадежный и капризный получился агрегат.
Элементы системы турбонаддува
Любой двигатель, который оборудован турбонаддувом, имеет очень хороший показатель по литровой мощности и по расходу топлива. То есть, с определенного литража мотора с наддувом, снимается гораздо большая удельная мощность, чем с мотором без наддува. В связи с тем, что через турбину и через впускной коллектор проходит гораздо большее количество воздуха и на большей скорости, сама по себе турбина греется довольно быстро и сильно. Поэтому обязательным компонентом турбонаддува является интеркулер — система охлаждения нагнетаемого воздуха. Чем воздух будет прохладнее при попадании в камеру сгорания, тем эффективнее будет проходить процесс горения. Это, во-первых, а во-вторых, при сильном перегреве головки блока цилиндров есть опасность получить детонацию.
Главными элементами системы турбонаддува остаются:
- турбина и интеркулер;
- клапан контроля давления;
- перепускной клапан, который отводит газы от турбины, если дроссель закрыт;
- балансировочный клапан, который позволяет стравливать избыточное давление;
- корпус турбины;
- воздушные и масляные патрубки.
Установка турбонаддува на ВАЗ своими руками
В связи с этим, существует непреодолимое желание поднять мощность отечественных автомобилей именно с использованием турбонагнетателя. Больше скажем, это вполне возможно, только рентабельность и целесообразность этой затеи под большим сомнением. Обратимся к цифрам, чтобы не быть голословными.
Нам ведь не нужен двигатель, который будет работать только на высоких оборотах? Мы же хотим получать удовольствие и от вождения не только на гоночном треке на своей шестерке или ВАЗ 2107? Тогда придется в корне переделывать весь двигатель. И вот почему. Турбированные двигатели Subaru WRC или Mitsubishi Evolution начинают работать уже с 2000 оборотов в минуту, то есть их объем таков, что необходимое давление турбины должно обеспечить нормальное сгорание 10-12 кг воздуха в минуту для того, чтобы на выходе получить 210-240 сил. Полуторалитровый мотор ВАЗ, любой конструкции, будь то 2103 или 21093, потребует сумасшедшего давления в камере сгорания, чтобы выдать высокий крутящий момент хотя бы на средних оборотах.
«Сумасшедшее давление», значит примерно 2 бара. Это при условии адекватной подачи топлива, которое обеспечило бы сгорание 12 кг воздуха в минуту. Естественно, что полуторалитровый мотор, тем более с хиленькими ВАЗовскими комплектующими, на такое не способен, а значит, прирост в крутящем моменте будет на уровне 3-7%. На лошадиных силах это скажется примерно в том же диапазоне. Следовательно, турбонаддув на ВАЗ поставить можно. Но толку от этого не будет никакого, или же нужно полностью менять все характеристики двигателя, начиная от степени сжатия, заканчивая объемом двигателя и конструкцией ГРМ и питания.
Турбонаддув на дизельных моторах
Производители дизельных двигателей сразу взяли в оборот турбонаддув совсем не зря. Характеристики работы дизельного двигателя идеально подходят для турбокомпрессора. Дизель имеет высокую степень сжатия, и как следствие, низкую температуру сгорания топлива. Относительно низкую. Поэтому и выхлопные газы у него намного холоднее, чем у бензинового мотора.
Первыми применили турбину на дизельном моторе в серийном автомобиле МВ 300 SD, а вслед за ним появился Фольксваген Турбодизель. Фольксвагеновский турбодизель произвел революцию в двигателестроении, потому что поднял мощность дизеля на уровень бензинового мотора, а расход топлива удалось на несколько процентов понизить.
Поэтому, если планировать устанавливать турбонаддув своими руками, логичнее было бы использовать для этого именно дизельный двигатель, а не бензиновый. Эффективность будет выше, расход топлива меньше и ресурс не так пострадает, как при установке наддува на бензиновый мотор из-за разницы в температурных режимах. Подбирайте наддув правильно, не превышайте допустимого давления, и удачных всем дорог!
Источник: