Турбо и все что нужно знать про ЭТО! (Часть 1). Турбо двигатель
Турбонаддув — Энциклопедия журнала "За рулем"
В турбокомпрессоре используются центробежные насосы. Под действием центробежных сил, вызванных вращением колеса с лопатками, воздух отбрасывается к периферии колеса, а в его центре создается разрежение, что обеспечивает всасывание воздуха. Для эффективной работы турбокомпрессора частота вращения колеса компрессора должна быть очень высокой не менее 50–100 тыс. мин–1.При работе ДВС из выпускного трубопровода под давлением выбрасываются продукты сгорания, которые имеют высокую температуру. Поток газов приводит во вращение колесо турбины, которое передается закрепленному на общем вале колесу компрессора.Для достижения фазы наддува, т. е. момента, когда давление воздуха на впуске превысит атмосферное, необходимо, чтобы была достигнута определенная частота вращения турбины (не менее 60 000 мин–1). При малых оборотах двигателя турбокомпрессор работает в дежурном режиме (частота 5 000–10 000 мин–1). Необходимо учитывать, что наличие турбины в выпускном тракте создает сопротивление выходу отработавших газов.
Очень важный вопрос — выбор правильного размера турбины для конкретного двигателя. В первых двигателях с турбонаддувом для легковых автомобилей 1970-х гг. использовались готовые конструкции, разработанные, как правило, для дизелей больших грузовых автомобилей. Такие устройства давали хороший результат для увеличения максимальной мощности, но были неэффективными для получения большого крутящего момента в среднем диапазоне частот вращения двигателя, т. е. для получения достаточной приемистости автомобиля. Большие турбины требовали некоторого времени на «раскрутку», когда при небольших нагрузках открывалась дроссельная заслонка, что приводило к задержке нарастания давления наддува. Этот эффект получил название турбоямы.
Схема работы турбокомпрессора с изменяемой геометриейБольшинство современных турбокомпрессоров легковых автомобилей имеют небольшие размеры и высокую частоту вращения. Для того чтобы увеличить диапазон частот вращения двигателя, при которых турбонаддув обеспечивает повышение давления, применяются по два турбокомпрессора на одном двигателе. Один турбокомпрессор работает при низких оборотах, а второй при высоких. В последних поколениях наддувных двигателей стали применяться турбокомпрессоры с переменной геометрией, которые сохраняют высокую скорость газов при малых нагрузках, так что турбина всегда вращается с нужной скоростью. В таких турбокомпрессорах поток направляемых на турбину газов управляется с помощью специальных поворачивающихся заслонок. Одновременный поворот заслонок производится с помощью штока вакуумной камеры. Разрежение в камере регулируется электромагнитным клапаном по сигналу компьютера.
При работе системы турбонаддува происходит сильный нагрев турбины, а компрессор остается сравнительно холодным. Очень важным узлом, определяющим долговечность турбокомпрессора, является узел подшипников вала. Обычно масло для смазки подшипников подается под давлением из системы смазки двигателя. Иногда для повышения работоспособности наддува применяют охлаждение корпуса турбины жидкостью из системы охлаждения двигателя. После продолжительного движения на высокой скорости автомобиля с турбонаддувом турбина может раскрутиться до высоких скоростей (сотни тысяч оборотов в минуту). После остановки двигателя турбокомпрессор останавливается не сразу, а масло уже не поступает к подшипникам. Чтобы не произошло повреждения подшипников, рекомендуется перед выключением двигателя дать ему возможность некоторое время поработать на холостом ходу.
Очень хорошо система турбонаддува работает в дизелях. Отработавшие газы в дизеле холоднее, чем в бензиновых двигателях, что облегчает работу турбокомпрессора, и, кроме того, в дизеле не существует опасности возникновения детонации. Поэтому неслучайно, что турбонаддув устанавливается почти на всех современных дизельных двигателях легковых автомобилей.
В многоцилиндровых двигателях с большим рабочим объемом некоторых грузовых автомобилей отработавшие газы продолжают обладать большой энергией, даже после прохождения турбокомпрессора. Эту энергию можно использовать для дальнейшего повышения мощностных характеристик двигателя, создавая так называемые турбокомпаундные двигатели. В таком двигателе часть энергии отработавших газов используется для раскручивания дополнительной турбины, которая через гидравлическую муфту связана с коленчатым валом. Такая конструкция дает возможность, увеличить крутящий момент на вале двигателя. Подробнее о турбонаддуве - в главе Турбокомпрессор
wiki.zr.ru
с чего начать, инструкция по турбированию
Практически все автолюбители сегодня стараются как-нибудь выделить свой автомобиль из потока, сделать машину особенной. Улучшением ходовых качеств занимаются чуть ли не сразу после приобретения. Нередко на дорогах можно встретить турбо ВАЗ. С установкой турбонаддува на двигатели "АвтоВАЗа" можно существенно повысить мощность мотора. А вот без турбины, но с установкой тюнингованных комплектующих, существенной прибавки в мощности получить не удастся. Давайте посмотрим, как собрать турбированный мотор для ВАЗ.
Что необходимо знать о наддуве
Турбонаддув – это принудительное нагнетание воздуха в камеры сгорания посредством создания на входе впускного тракта зоны высокого давления. Когда водитель автомобиля нажмет на педаль, и дроссельная заслонка откроется, во впускной коллектор попадет значительно больше воздуха, чем, если бы он подавался при атмосферном давлении. С увеличением количества кислорода карбюратор или инжектор увеличивает и порцию топлива. За счет этого вырастает мощность мотора. 
Камера сгорания имеет фиксированный размер, а объем ее - это постоянная величина. На штатном двигателе в нее помещается лишь какое-то ограниченное количество топливной смеси. Для повышения мощности необходимо поместить в цилиндр больший объем горючего. Реализовывается это при помощи создания высокого давления, которое сожмет смесь. Тогда она займет меньше места. Для этого и необходим турбонаддув.
Установка турбо-компрессора имеет массу плюсов. Механизм имеет достаточно низкий вес. Турбины зачастую универсальные – их можно отрегулировать под любые двигатели, карбюраторы и другие системы питания. Комплект можно установить на тюнингованные моторы, а монтаж не помешает дальнейшим доработкам. Турбировать можно моторы любого объема.
С чего начать?
Для тюнинга подходит далеко не любая машина. Важно обязательно обращать внимание на состояние авто. Лучше разобрать автомобиль до основания. Главная проблема – это коррозия. Нужно понимать, что металл на автомобилях от "АвтоВАЗа" достаточно тонкий, и высокие нагрузки ему противопоказаны. Стоит приложить серьезную нагрузку, и ржавый металл буквально порвет. 
Начать следует с замены металла в моторном отсеке на более мощный. Когда все неисправности кузова отремонтированы, можно продолжить тюнинг дальше. Если автомобиль куплен специально для тюнинга, то первым делом нужно заставить его двигаться в стоковом состоянии. Далее меняют электропроводку, приводят в хорошее состояние двигатель или же меняют его на шестнадцатиклапанный. Также проводят ревизию тормозной системы и трансмиссии.
Это и есть первый пункт, с которого начинается инструкция по турбированию. Когда железо вернулось в идеальное, близкое к заводскому состояние, можно продолжить дальше. Тем более мы уже достаточно знаем об оборудовании для туробонаддува.
Подходящие двигатели
Проще всего сделать турбо ВАЗ на базе 16-клапанного агрегата. Он отличается достаточно простой конструкцией и за счет этого так же прост в тюнинге и обслуживании. И самое важное – он идеально подойдет для автоспорта, так как при минимальных затратах способен выдавать достаточную мощность.
Старые моторы, оснащенные карбюраторной системой питания, подобному тюнингу практически не поддаются. Но некоторые умельцы все-таки строят турбо ВАЗ-2106. 8- клапанные инжекторные моторы подошли бы для гражданской эксплуатации, однако в автоспорте нужна и важна каждая лошадиная сила. Специалисты в автотюнинге рекомендуют использовать именно 16-клапанные двигатели ВАЗ.
Что необходимо для постройки турбированного двигателя?
Для тех, кто желает получить мощность 200+, лучше всего достать блок двигателя от «Лады Калины». Можно использовать и блок от ВАЗ-2110, однако при строительстве автомобиля для автоспорта важная любая мелочь. Для мотора также необходим коленчатый вал от «Калины», где кривошип имеет диаметр 75,6 мм. Поршни для турбо ВАЗа лучше приобретать кованные, предварительно выточив на них выемку под нужную степень сжатия.
Турбокомпрессор
Данный нагнетатель сделан в виде отдельного агрегата, который приводится в действие при помощи приводного ремня. 
Последний будет брать крутящий момент от коленвала. Компрессор никак не связан с смазочной или охлаждающей системой мотора. Чтобы сбрасывать лишнее давление, которое иногда возникает во впускном тракте в некоторых рабочих режимах, к воздушным подключен дополнительный клапан. Зачастую для тюнинга автомобилей используют два варианта компрессоров – это центробежный и винтовой. Первый сделан в форме улитки, внутри которой находится крыльчатка. В винтовом компрессоре давление получается за счет одновременного вращения двух валов, оснащенных лопастями.
Для самостоятельного тюнинга автомобилей применяют именно центробежные компрессоры. Они более доступны, имеют небольшие габаритные размеры, просты в монтаже. По причине того, что характеристики производительности ограничены частотой вращения коленвала двигателя, то он может выдавать не более 0,7 Бар давления. Компрессор может поднять мощность мотора от 15% до 30% на максимальных оборотах до 40 тысяч в минуту. Это довольно серьезный показатель. 
Среди преимуществ компрессоров можно выделить высокую долговечность и надежность, малые требования к состоянию мотора, простоту монтажа, доступность. В процессе работы турбокомпрессора подхват случается на оборотах от трех и более. Мотор сразу реагирует на нажатие педали – в этом случае нет, так называемой «турбоямы», которая бывает при установке других нагнетателей. Однако на высоких оборотах двигателя (более пяти тысяч) прирост мощности практически незаметен.
Газовая турбина
Среди особенностей турбины можно выделить скорость ее вращения. Она может достигать 200 тыс. об/мин, при этом давление может доходить до 2 Бар. Данная турбина способна увеличить мощность мотора до 50 процентов. Подшипники турбины вращаются на огромных скоростях и требуют смазки. Система подключается к смазочной системе ДВС. Турбине нужно определенное время, чтобы набрать необходимые обороты. Поэтому она начнет работать только после трех тысяч оборотов. Если попытаться резко нажать педаль акселератора на низких оборотах коленчатого вала, то напор отработанных газов будет слишком мал для работы агрегата. Можно ощутить провалы. Это явление называется не иначе, как «турбояма».
Подбираем турбокомпрессор
Если установить маленький элемент, то он будет работать на небольших и средних оборотах коленчатого вала. На высоких такой компрессор функционировать не будет. С большим агрегатом все с точностью до наоборот. Чаще всего устанавливают модели TD04L от Subaru, TD05 – Mitsubishi, турбины Garett, китайские турбины сомнительного качества – T3 и T4.
Охлаждение
С охлаждением ВАЗа турбо все просто. Устанавливают двухрядные радиаторы от ВАЗ-2110, так как они гораздо более производительны. Также можно установить интеркулер. Если он будет слишком большим, то может вызвать проблемы. 
Маленький не имеет должной производительности и просто не будет успевать охлаждать подающийся в цилиндры воздух.
Клапан Blow-off
Это важная часть конструкции. Основная задача ее – сбрасывать часть воздуха после того, как дроссельная заслонка закроется. Если этого клапана не будет, то давлением может буквально порвать все соединения. Клапанов этих на рынке достаточно много – от промышленных до сделанных своими руками.
Клапан "Вестгейт"
Этот клапан необходим, чтобы пропускать часть воздуха мимо турбины. Таким образом поддерживается заданное давление в системе.
Готовые наборы
Чтобы создать турбо-мотор, совсем не обязательно собирать комплект необходимого оборудования. Сегодня можно приобрети уже готовые наборы. Они предназначены, как для 16-клапанных двигателей, так и для 8-клапанных инжекторных моторов.
Набор для двигателей 8-клапанов
Турбо-комплект для 8-клапанного двигателя имеет следующие характеристики. Он способен генерировать давление до 0,5 Бар. С этим комплектом можно увеличить мощность до 120 лошадиных сил, а крутящий момент до 190 Нм. Установка этого набора никак не влияет на ресурс силового агрегата. Монтаж достаточно простой, а все детали из набора – навесные. Для монтажа не нужно как-нибудь дорабатывать двигатель.
В турбо-кит входит:
- Стальной коллектор.
- Турбокомпрессор.
- Прокладки.
- Шланг подачи масла.
- Система подачи охлаждающей жидкости.
- Клапана для сброса избыточного давления.
- Соединительные элементы.
- Крепеж и другие детали.
Набор для 16-клапанных агрегатов полностью аналогичный. Также аналогичны и его технические характеристики. В продаже можно найти турбо-кит на 8-клапанный мотор мощностью до 250 лошадиных сил. Здесь используется турбокомпрессор с давлением в 1 Бар.
Монтаж
Нужно помнить, что оснащение двигателя системой турбонаддува – это достаточно длительный процесс. Хоть производители наборов и говорят, что можно обойтись без модернизации двигателя, это не совсем так. С чего начать? Конечно же, с покупки необходимых запчастей и подготовки мотора. Необходимо заменить поршни, кольца, прокладку ГБЦ, топливный регулятор, дроссель, а также трубки и прочие детали. Все эти механизмы должны быть максимально надежными.
Также нужно помнить, что постройка мощного авто может существенно различаться в зависимости от модели турбины. Инструкция будет достаточно усредненной. К примеру, для того чтобы построить турбо ВАЗ-2106, сперва необходимо заменить мотор. 
Нужно установить 16-клапанный инжекторный агрегат. Первым делом нужно подготовить двигатель. Мотор разбирают, проводят проверку цилиндров, коленчатого вала, шатунов, масляного насоса. Если необходимо, выполняют шлифовку блока. Поршни следует приобретать после того, как будут подготовлены цилиндры.
Далее собирают навесное оборудование. На этом этапе устанавливают форсунки, меняют топливный насос. Затем устанавливают ресивер, выпускной коллектор и применяют турбину. Также монтируют все стальные элементы. И, наконец, последний этап – настройка. От того, как профессионально и правильно будет выполнена регулировка, будет зависеть максимальная мощность, крутящий момент и другие характеристики мотора. Если все операции по подготовке и сборке системы можно сделать своими руками, то для настройки лучше обратится к профессионалам (особенно, если ВАЗ турбо на газу). Кстати, сейчас много споров по поводу того, можно ли на "турбу" ставить ГБО. Специалисты говорят, что октановое число у такой смеси более 102. Поэтому газ работе такого силового агрегата не навредит.
fb.ru
Турбонаддув: устройство и конструктивные особенности
Постоянная гонка инженеров за увеличением мощности ДВС привела к появлению турбокомпрессоров. Данное решение оказалось самым эффективным как на бензиновых, так и на дизельных моторах.
Становится вполне очевидным, что итоговая мощность ДВС пропорциональна количеству топливовоздушной рабочей смеси, которая попадает в цилиндры двигателя. Закономерно, что двигатель с большим объемом способен пропускать больше воздуха и тем самым выдавать больше мощности сравнительно с двигателем меньшего объема. Если перед нами стоит задача добиться от малообъемного ДВС такой же мощности, которую демонстрируют моторы большего объема, тогда необходимо принудительно уместить как можно больше воздуха в цилиндрах такого двигателя.
Читайте в этой статье
Небольшой прирост или солидное увеличение мощности
Существует несколько способов форсирования силовой установки без турбонаддува. Можно произвести ряд доработок конструкции головки блока цилиндров, обеспечить установку спортивных распредвалов, поставить фильтр нулевого сопротивления, улучшить продувку и тем самым обеспечить подачу большего количество воздуха в цилиндры при езде в режиме максимально высоких оборотов.
Вполне можно и вовсе не стремится менять количество поступающего в мотор воздуха, а вместо этого увеличить степень сжатия и перейти на использование горючего с более высоким октановым числом. Доступно даже расточить цилиндры и нарастить их объем. Это также позволит увеличить КПД Вашего мотора.
Все указанные способы уместны и работают, но только тогда, когда мощность планируется увеличить всего на 15-20%.
Если речь заходит о кардинальных изменениях и значительном увеличении мощности мотора, тогда без компрессора уже не обойтись. Наиболее эффективным методом будет установка турбокомпрессора. Более того, установка турбонаддува способна увеличить мощность любого специально подготовленного для таких возросших нагрузок мотора.
В предыдущих статьях мы поверхностно перечислили основные элементы системы турбонаддува. Теперь давайте подробнее рассмотрим те главные этапы и процессы, когда сначала воздух проходит в системе с установленным турбокомпрессором, а затем отработавшие газы приводят в действие компрессор. Для примера возьмем турбокомпрессор дизельного ДВС.
- В самом начале пути воздух пропускается через воздушный фильтр и оказывается на входе в турбокомпрессор;
- Внутри турбонагнетателя попавший туда воздух проходит процесс сжатия. При этом возрастает количество необходимого для эффективного сгорания топливно-воздушной смеси кислорода на единицу объема воздуха. В этот самый момент сжатия проявляется нежелательный в данном случае эффект нагрева воздуха от сжатия и снижение его плотности;
- Для охлаждения после сжатия в турбокомпрессоре воздух попадает в интеркулер. В интеркулере температура воздуха практически полностью возвращается на начальный уровень. Благодаря охлаждению достигается как увеличение плотности воздуха, так и снижается вероятность появления детонации от использования последующей топливовоздушной смеси;
- За интеркулером охлажденный воздух минует дроссельную заслонку и оказывается во впускном коллекторе. Последним этапом становится такт впуска, когда рабочая смесь окажется в цилиндрах двигателя;
- Объем цилиндра представляет собой неизменную постоянную величину, которая зависит от его диаметра и хода поршня. Благодаря турбокомпрессору этот объем активно заполняется сжатым и охлажденным воздухом. Это означает, что количество кислорода в цилиндре сильно возрастает по сравнению с атмосферными моторами. Не трудно догадаться, что чем большее количество кислорода поступило, тем больше горючего можно сжечь за рабочий такт. Сгорание большего количества горючего в результате приводит к заметному увеличению итоговой мощности мотора;
- После эффективного сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя наступает такт выпуска. На этом такте отработавшие газы уходят в выпускной коллектор через выпускные клапаны. Весь этот поток разогретого (от 500С до 1100С зависимо от типа двигателя) газа проникает в турбину и начинает воздействовать на турбинное колесо. Колесо под давлением выхлопных газов передает энергию на вал турбины, а на другом конце вала находится компрессор.
Так и происходит процесс сжатия свежей порции воздуха для следующего рабочего такта. Одновременно происходит падение давления отработавших газов, а также снижается температура выхлопа. Это получается по причине того, что часть энергии газов уходит на обеспечение работы турбокомпрессора на другой стороне вала турбины;
Дополнительные элементы системы турбонаддува
Если говорить о конкретных модификациях мотора, а также о компоновке различных элементов в подкапотном пространстве, турбокомпрессор может иметь ряд дополнительных элементов. Мы уже упоминали такие детали системы, как Wastegate и Blow-Off. Давайте рассмотрим их более подробно.
Клапан Blow-off
Блоу-офф представляет собой перепускной клапан. Данное устройство устанавливается в воздушной системе. Местом расположения становится участок между выходом из компрессора и дроссельной заслонкой. Главной задачей блоу-офф клапана становится предотвращение выхода компрессора на характерный режим работы surge.
Под таким режимом стоит понимать момент резкого закрытия дросселя. Если описать происходящее простыми словами, то скорость воздушного потока и сам расход воздуха в системе резко понижаются, но турбина еще определенное время продолжает вращение по инерции. Инерционно турбина вращается с той скоростью, которая уже больше не соответствует новым потребностям мотора и упавшему таким образом расходу воздуха.
Последствия после циклических скачков давления воздуха за компрессором могут быть плачевны. Явным признаком скачков является характерный звук воздуха, который прорывается через компрессор. С течением времени из строя выходят опорные подшипники турбины, так как они испытывают сильные нагрузки в момент указанных скачков давления при сбросе газа и последующей работе турбины в этом переходном режиме.
Блоуофф реагирует на разницу давлений в коллекторе и срабатывает благодаря установленной внутри пружине. Это позволяет выявить момент резкого перекрытия дросселя. Если дроссель резко закрылся, тогда блоу-офф осуществляет стравливание в атмосферу внезапно появившегося в воздушном тракте избытка давления. Это позволяет существенно обезопасить турбокомпрессор и уберечь его от избытка нагрузок и последующего разрушения.
Клапан Wastegate
Данное решение представляет собой механический клапан. Вестгейт установливают на турбинной части или же на самом выпускном коллекторе. Задачей устройства является обеспечение контроля за тем давлением, которое создает турбокомпрессор.
Стоит отметить, что некоторые дизельные силовые агрегаты используют в своей конструкции турбины без вейстгейта. Для моторов, которые работают на бензине, в большинстве случаев наличие такого клапана является обязательным условием.
Главной задачей вейстгейта становится обеспечение возможности беспрепятственного выхода для выхлопных газов из системы в обход турбины. Запуск части отработавших газов в обход позволяет осуществлять контроль за необходимым количеством энергии этих газов. Взаимосвязь очевидна, ведь именно выхлоп вращает через вал колесо компрессора. Данный способ позволяет эффективно управлять давлением наддува, которое создается в компрессоре. Наиболее частым решением становится контроль вейстгейта за давлением наддува, который осуществляется при помощи противодавления встроенной пружины. Такая конструкция позволяет контролировать обходной поток выхлопных газов.
- Вейстгейт может быть как встроенным, так и внешним. Встроенный вейстгейт конструктивно имеет заслонку, которая встроена в турбинный хаузинг. Хаузинг в народе попросту называют «улитка» турбины. Дополнительно wastegate имеет пневматический актуатор и тяги от данного актуатора к дроссельной заслонке.
- Гейт внешнего типа представляет собой клапан, который установлен на выпускной коллектор перед турбиной. Необходимо заметить, что внешний гейт имеет одно неоспоримое преимущество сравнительно со встроенным. Дело в том, что сбрасываемый им обходной поток можно возвращать обратно в выхлопную систему достаточно далеко от выхода из турбины, а на спортивных авто и вовсе осуществить прямой сброс в атмосферу. Это позволяет заметно улучшить прохождение отработавших газов через турбину благодаря тому, что наблюдается отсутствие разнонаправленных потоков. Все это очень важно применительно к ограниченному компактному объему «улитки».
Выбираем турбину для мотора
Правильный подбор турбокомпрессора является главным моментом в процессе постройки качественного турбомотора. Подбирать турбину следует на основе многих данных.
Первым и основным фактором при выборе является та мощность, которую Вы хотите получить в итоге от мотора. Очень важно подходить к этому показателю разумно и реально взвешивать возможности ДВС применительно к той или иной степени наддува.
Мы знаем, что мощность силовой установки напрямую зависит от количества топливно-воздушной смеси, которая попадет в цилиндры за единицу времени. Нужно в самом начале определить желаемый показатель мощности. Только затем можно осуществлять выбор турбины, которая будет способна обеспечить достаточный поток воздуха для получения итогового показателя запланированной отдачи от построенной силовой установки.
Вторым по значимости показателем при выборе турбины становится скорость ее выхода на эффективный наддув. Более того, этот выход на наддув сопоставляется с минимальными оборотами двигателя, на которых и будет происходить нагнетание. Чем меньше турбина или меньше сам горячий хаузинг (улитка), тем больше шансов на улучшение этих показателей. Учтите, что максимальная мощность при этом однозначно будет ниже по сравнению с турбиной большего размера.
На деле все может оказаться не так плохо, ведь меньшая турбина обеспечивает больший рабочий диапазон в процессе работы двигателя. Такая турбина способна быстрее выходить на наддув при открытии дроссельной заслонки, а итоговый результат в конечном итоге может оказаться даже намного более положительным. Использование же большей турбины с большой максимальной мощностью позволит обеспечить преимущество только в достаточно узком диапазоне работы мотора на высоких оборотах.
Особенности эксплуатации турбокомпрессора
Наиболее частой причиной выхода из строя современных турбокомпрессоров является то, что масло забивает центральный картридж турбины. Закоксовка маслом происходит после быстрой остановки турбомотора после серьезных и продолжительных нагрузок. Дело в том, что усиленный теплообмен между турбиной и разогретым выпускным коллектором сопровождается отсутствием потока свежего масла и поступлений охлажденного наружного воздуха в компрессор. Возникает общий перегрев картриджа и происходит закоксовка оставшегося в турбине масла.
Свести такой негативный эффект к минимуму позволяет решение водяного охлаждения турбины. Магистрали с охлаждающей жидкостью создают теплопоглощающий эффект и снижают уровень температуры в центральном картридже. Это происходит даже после полной остановки двигателя и при отсутствии принудительной циркуляции ОЖ. С учетом этого рекомендуется обеспечить минимум неравномерностей по вертикальной линии подачи ОЖ, а также осуществить разворот центрального картриджа вокруг оси турбины (это можно сделать под углом около 25 градусов).
Дополнительно в ряде случаев потребуется установка «турботаймера». Под этим решением понимается устройство, которое не позволяет двигателю сразу остановиться после того, когда водитель выключил зажигание. Устройство позволяет вынуть ключ, выйти из автомашины, поставить автомобиль под охрану сигнализации, а затем само заглушит мотор спустя заданное количество времени. Для повседневной эксплуатации турботаймер очень удобен, прост и практичен в использовании.
Виды турбин: втулочные и шарикоподшипниковые турбины
Турбины втулочного типа были сильно распространены достаточно долгое время. Они имели ряд конструктивных недостатков, которые не позволяли в полной мере наслаждаться преимуществами турбомотора. Появление более эффективных шарикоподшипниковых турбин нового поколения постепенно вытесняет втулочные решения. Для примера можно упомянуть шарикоподшипниковые турбины Garrett, которые являются венцом инженерной мысли и используются на многих гоночных двигателях.
На сегодняшний день шарикоподшипниковые турбины являются оптимальным решением, так как требуют значительно меньшего количества масла сравнительно с втулочными аналогами. Учтите, что установка масляного рестриктора на входе в турбокомпрессор является очень желательной, особенно если давление масла в системе находится на отметке выше 4 атм. Осуществлять слив масла необходимо путем специального подвода в поддон, причем с учетом того, что слив должен быть выше уровня масла.
Всегда помните, что слив масла из турбины происходит самостоятельно и под действием силы гравитации. Знание этого диктует необходимость ориентирования центрального картриджа турбины так, чтобы слив масла был направлен вниз.
Тот показатель, который определяет реакцию турбины на нажатие педали газа, демонстрирует сильную зависимость от самой конструкции центрального картриджа турбины. Шарикоподшипниковые решения от Garrett способны на 15% быстрее выйти на наддув сравнительно с втулочными аналогами. Шарикоподшипниковые турбины снижают эффект турбо-ямы и делают использование турбомотора максимально похожим на езду с таким атмосферным двигателем, который имеет большой рабочий объем.
Шарикоподшипниковые турбины имеют еще один положительный момент. Такие турбины требуют заметно меньшего потока масла, которое проходит через картридж и осуществляет смазку подшипников. Решение ощутимо снижает вероятность возникновения утечки масла через сальники. Шарикоподшипниковые турбины не являются излишне требовательными к качеству масла, а также менее подвержены закоксовке после плановой или внезапной остановки двигателя.
Подведем итоги
Использование современных турбин от ведущих производителей позволяет говорить о получении двигателей с выдающимися динамическими показателями. Эффект турбоямы, а также жесткие требования к особенностям эксплуатации турбомоторов за последнее время заметно снизились, возросла надежность массовых систем турбонаддува. Активное использование электронных блоков управления позволило поднять турбокомпрессоры на абсолютно новый качественный уровень.
Такие характеристики позволяют данному решению уверенно опережать большеобъемные атмосферники практически всем. Сегодня автомобиль с турбонаддувом для многих автовладельцев является мощным, надежным, динамичным и практически идеальным выбором как для повседневной, так и для спортивной езды!
Для того, чтобы окончательно убедиться во всесильности турбокомпрессора, просто посмотрите следующий увлекательный видеоролик. Нам же на этой позитивной ноте пора заканчивать и остается только пожелать читателям стабильного наддува и полного отсутствия турбоям!
Читайте также
krutimotor.ru
Турбо и все что нужно знать про ЭТО! (Часть 1) / личный блог PriMer / smotra.ru
Ответ однозначен - правильно собранный турбо мотор не оставит никакого шанса самому "злому атмо". Самый мощный атмосферный двигатель на данный момент применяется в боллидах Формула-1, с одного литра объёма двигателя снимается около 300 л/с.
формула 1 турбо Для примера: правильно собранный турбо мотор выдаёт до 900 л/с с литра объёма, при наддуве 5,5 атмосфер. Такие моторы применялись на Формуле-1 во времена турбо-эры с 1977 по 1988 г, с мотора объёмом 1,5 литра снимали от 700 до 1400 л/с (на фото).Подобные моторы сейчас применяются в драг рейсинге класса "top fuel" в США, с мотора объёмом 8,2 литра снимается 7000 л/с.От куда же берутся эти лошадиные силы? Ведь обычный мотор внутреннего сгорания имеет около 60 л/с с литра.Обычный мотор расчитан на езду в городских условиях, с крутящим моментом на низких оборотах. Такая компоновка имеет свои ограничения в максимальной мощности и скорости. Цилиндры двигателя имеют огромный потенциал для увеличения мощности без увеличения объёма двигателя.
На сколько можно повысить мощность двигателя с помощью турбины? При увеличении наддува на 1 атмосферу, мощность увеличивается примерно на 100%. То есть если двигатель имел изначально 100 л/с, то при давлении турбонаддува 3 атмосферы (3 бар), его мощность возрастёт до 300 л/с. Естественно двигатель должен быть подготовлен к такой нагрузке: резко возрастает тепловой режим работы мотора - повышается температура клапанов, поршней, масла, охлаждающей жидкости, выпускной системы. Эти элементы должны быть доработаны к условиям возросшей температуры. Возрастает нагрузка на поршни, шатуны, коленвал, блок двигателя, сцепление, трансмиссию. Эти элементы автомобиля должны быть подобраны в соответствии с возросшей мощностью.
Степень сжатия на турбо моторах должна быть уменьшена в зависимости от давления наддува. На самом деле высокая степень сжатия с использованием высокооктанового топлива даёт не такую уж большую прибавку мощности, как разница в цене на топливо. При увеличении степени сжатия на единицу - мощность возрастает примерно на 1,5%. Конечно существует топливо с октановым числом 150 - метиловый спирт. Его использование на атмосферном двигателе позволяет применять степень сжатия 1:15, но прибавка мощности с высокооктановым топливом слишком несущественна. Так что не нужно скупиться на уменьшении степени сжатия на турбо моторах, и в моторах с закисью азота. На мощных турбо моторах степень сжатия находится в пределах 7-8, в зависимости от применяемого топлива. Детонация очень разрушает мотор, так что лучше меньше, чем больше.
Выбор турбины.Турбины ТКР.ТКРТурбины произведённые в России и странах СНГ имеют обозначение - ТКР. Существует несколько типов, которые отличаются размерами и производительностью, а так же КПД от 43 до 77%. Они используются на дизельных двигателях разной мощности, серийное применение на бензиновых двигателях данных турбин пока отсутствует.Возможно ли применение турбин ТКР на бензиновых двигателях?Да возможно.Не сгорят ли лопасти турбины, предназначенной для дизельных двигателей, на бензиновом моторе, ведь температура горения бензина выше чем солярки?Случаев сгорания лопастей турбины от дизеля на бензиновом двигателе в практике не обнаружено. Температура выхлопных газов прежде всего отдаётся поршням, клапанам, блоку цилинров, выпускному коллектору, и только потом - турбине.
Турбины Garrett.Широкое распространение в использовании на серийных дизельных и бензиновых двигателях получили турбины Garrett, которые производятся на 14 заводах по всему миру. Они так же активно используются в автоспорте и тюнинге. Имеются турбины Garrett не только с подшипниками скольжения (бронзовые втулки) как на ТКР, но и с шарикоподшипниками, которые имеют обозначение с буквой "R", например GT42R. Шарикоподшипники менее чувствительны к масляному голоданию, повышенным оборотам, имеют меньшее трение, и соответственно быстрее раскручиваются. Так же имеются турбины с каналом для охлаждения подшипника с помощью охлаждающей жидкости, что благоприятно сказавается на их сроке службы.
Расход воздуха турбинами и степень повышения наддува.
Каждая турбина имеет определённую производительность накачки воздуха. Максимальное давление наддува получается на оптимальных оборотах ротора, превышать которые не стоит, иначе пострадает подшипник турбины. На данной схеме показана производительность турбин ТКР. Для примера: расход воздуха 0.10 кг/с равняется 130 л/с мощности двигателя. К примеру турбина ТКР-6, которая применяется на машинах типа "Бычок", "Валдай", выдаёт максимально 150 л/с.На ТКР-6 диаметр компрессорного колеса 60 мм, а на ТКР-10 соответственно 100 мм, это видно из маркировки турбин.На данной схеме представлен расход воздуха турбин Garrett в фунтах/мин и степень повышения давления (атм). Расход воздуха 50 фунтов в минуту равняется примерно 410 л/с конечной мощности двигателя.Турбину для тюнинга стоит выбирать с запасом, что бы она работала не на пределе своей производительности. У больших турбин немного больше турболаг (провал), но у них гораздо больший потенциал конечной мощности по сравнению с маленькими турбинами. Маленькая турбина при достижении своего пика прекращает повышать мощность двигателя, и стравливает выхлопные газы в обход крыльчатки (при наличии клапана вестгейт), или разрушается, при отсутствии клапана.Клапан вестгейт (Wastegate).Обходной клапан вестгейт служит для защиты подшипника турбины и двигателя от разрушения. Поток выхлопных газов старается раскрутить крыльчатку до бесконечности, тем самым нагнетая всё больше и больше воздуха в двигатель. Соответственно воздух увеличивает количество рабочей смеси, увеличивая поток выхлопных газов. Турбина раскручивается ещё быстрее. Получается замкнутый цикл.Если этот цикл не остановить, турбина набирает обороты гораздо больше максимальных 100000 об/мин, и подшипник приходит в негодность. Получается люфт, и крыльчатка начинает задевать о корпус турбокомпрессора, мгновенно изнашиваясь. Так же от неконтролируемого повышения мощности может пострадать двигатель.Обходной клапан бывает двух видов: встроенный и внешний. Встроенный крепится прямо на турбине, и имеет заслонку, которая отводит часть выхлопных газов, при достижении определённого давления, в обход турбины, в глушитель. У него ограниченные возможности, он не может отводить слишком большой поток выхлопных газов.Внешний клапан выполняет те же функции, но крепится на выпускном коллекторе. При достиженнии заданного давления компрессора, открывается, и начинает стравливать выхлопные газы с выпускного коллектора, в обход турбины - в глушитель, не позволяя раскручиваться турбине больше положенного.
Клапан блоу-оф (Blow-Off).Его так же называют - байпас, перепускной клапан (Bypass valve). Этот клапан имеет похожее устройство с клапаном вестгейт, и тоже предназначен для того, что бы увеличить срок службы турбокомпрессора. В отличии от вестгейта этот клапан открывается не от давления турбокомпрессора, а от вакуума, который создаётся во впуске при закрытии дроссельной заслонки. Клапан блоу-оф ставится на впускной патрубок, между компрессором и дросселем. А вакуум берётся там же, где и на тормоза: во впускном коллекторе.Представьте ситуацию: вы разгоняете двигатель, турбина набирает максимальные обороты, давление воздуха во впуске 2,5 атмосферы, поток воздуха на большой скорости поступает в двигатель, и... вы бросаете газ, что бы переключить скорость. Дроссельная заслонка закрывается, но турбина крутится на тех же оборотах. Упс... кажется это был пневмоудар. Лопаткам компрессора в этот момент не позавидуешь.Вы переключили скорость, а лопатки турбины уже уменьшили своё вращение, и нужно опять их раскручивать, а это потеря времени.Для того, что бы при закрытии дросселя, воздух нашёл себе путь, и существует клапан блоу-оф. Вакуум образуемый при закрытии дроссельной заслонки мгновенно открывает перепускной клапан, и поток воздуха безпрепятственно выходит на улицу, или на вход турбокомпрессора. Крыльчатка турбины при этом не теряет своих оборотов, и готова раскручиваться вновь, на новой передаче.Кто то задастся вопросом: ведь воздух на инжекторе посчитан ДМРВ, и не попал в двигатель? При закрытии дросселя на инжекторном двигателе программой прекращается топливоподача, и расчёт подачи топлива вознобновляется, когда мотор сбавит обороты до холостых. Так что никакой "посчитанный" воздух не пропадёт с выходом на улицу.
Интеркулер.Интеркулер ( промежуточный охладитель воздуха ) является неотъемлемой частью двигателя с турбонаддувом. Он работает примерно как радиатор в автомобиле, только охлаждает не тосол, а воздух, нагретый турбиной. Турбокомпрессор имеет две части - горячую и холодную. Горячая часть раскручивается выхлопными газами, и сильно нагревается. Холодная часть закачивает атмосферный воздух в мотор, при этом тоже сильно нагревается от горячей части.Горячий воздух сильно расширен, и в нём меньше молекул кислорода, так нужного двигателю. Поэтому воздух нужно охладить, иначе весь эффект от турбонаддува не будет иметь смысла. Чем холоднее воздух, поступающий в двигатель, тем больше его мощность.
Размер интеркулера тоже нельзя увеличивать бесконечно, чем больше интеркулер, тем больше турбопровал, то есть накачанный воздух пропадает в недрах слишком большого интеркулера при прибавке "газа". Но на мощных моторах он должен быть достаточно большим, иначе маленький интеркулер будет тормозить поток воздуха от большого турбокомпрессора. К примеру на моторе мощностью 1000 л/с входное и выходное отверстие интеркулера должно быть не менее 100 мм.Интеркулер немного отличается по своему устройству от радиатора для тосола. В его каналах существуют дополнительные перегородки, для того чтобы воздух отдавал тепло как можно быстрее. Так же он выдерживает большое давление и температуру, и выполнен целиком из металла ( аллюминия ) для большей прочности.
Мал золотник, да дорог.Регулятор давления топлива (РДТ) применяется на инжекторных двигателях для поддержания постоянного давления топлива в топливной рейке, от которой питаются форсунки. Обычно давление топлива составляет 3 атмосферы, из этой цифры и расчитывается производительность форсунок у всех производителей. На новых моторах ВАЗ объёмом 1,6л (РДТ 380) давление топлива увеличено до 3,8 атм.Но у РДТ 300 есть ещё одна полезная функция - он корректирует давление топлива, в зависимости от давления во впускном коллекторе. Для этого к регулятору подходит резиновый шланг. На атмосферных двигателях при закрытии дроссельной заслонки в коллекторе создаётся вакуум, и соответственно топливо начинает поступать в двигатель интенсивнее. Обратный эффект происходит на двигателях с турбонаддувом: во впускном коллекторе образуется большое давление наддува, и топливо из форсунок поступает в меньших количествах, чем расчитывалось. Получается что производительность форсунок расчитывается на атмосферное давление. Но регулятор с функцией корректировки давления топлива помогает справиться с этой задачей.Рекомендуемая корректировка давления топлива - 1:1 к изменению давления воздуха.Для справки: при увеличении давления топлива на 100%, производительность форсунок увеличивается на 50%.
Масляный радиатор.На двигателях с турбонаддувом сильно возрастает тепловой режим работы двигателя. Количество сгоревшей рабочей смеси за единицу времени увеличивается пропорционально давлению наддува, соответственно тепло переходит не только в мощность двигателя, но и передаётся его частям. Сильно нагреваются поршни, цилиндры, выпускная система и турбина.При температуре 260`С минеральные компоненты в масле могут закоксоваться, и отложиться в масляных каналах и подшипнике турбокомпрессора. Так же масло при большом нагреве становится очень жидким и теряет смазывающие свойства. Синтетическое масло менее подвержено воздействию нагрева, почти не теряет вязкость и не коксуется, поэтому предпочтительней для двигателей.Что бы не допустить перегрева масла, для этого служит масляный радиатор. Он подсоединяется к специальному переходнику под масляным фильтром. Большинство турбин не имеют канал для охлаждающей жидкости (тосола), и поэтому единственный способ охладить подшипник турбины - смазка холодным маслом.Для отвода излишней температуры от турбо мотора все средства хороши, и поэтому иметь масляный радиатор желательно на каждой турбированной машине.
smotra.ru
Установка турбины на двигатель дизельный, бензиновый, принцип работы турбонаддува, эксплуатация
Автопромышленность развивается семимильными шагами, и для современных автовладельцев знания о различных новых автомобильных технологиях оказываются весьма полезными. Двигатели с турбинами, роботизированные коробки передач и вариаторы, системы защиты автомобиля, навигация и многое другое — становятся новой реальностью. В данной статье поговорим о том, что дает установка турбины на бензиновый и дизельный двигатель, каковы отзывы и неисправности, особенности эксплуатации и ремонта турбин, разберем плюсы и минусы, принципы работы турбонаддува.
Действительно, едва ли можно встретить человека, которой ни разу в своей жизни не заметил бы машину, по крайней мере внешне ничем не отличающуюся от обычных, с небольшим шильдиком «turbo». И только посвященному в возможности турбонаддува известно, сколько интересного и захватывающего скрыто под этой скромной надписью.
Принцип работы турбонаддува
Немного физики. Перед автомобильными конструкторами стоит извечная проблема повышения мощности двигателя. Еще со школьной скамьи мы помним, что мощность мотора находится в прямой зависимости от объема сжигаемого за рабочий цикл топлива. Иначе говоря, чем больше горючего сжигается, тем большую мощность получают. Но не все так просто на пути увеличения количества лошадиных сил под капотом – как правило, здесь конструкторов-мотористов поджидает немало проблем.
Как известно, процесс горения топлива проходит в присутствии кислорода, поэтомув цилиндрах фактически сгорает не топливо, а смешанные в определенном соотношении топливо и воздух. Особенности процесса топливного горения зависят, например, от состава горючего или режима работы мотора, и некоторых других факторов. К примеру, в случае бензиновых двигателей топливо и воздух находятся в соотношении один к 14–15, то есть воздуха требуется довольно много. Увеличить подачу топлива – не проблема, чего не скажешь о столь значительном увеличения подачи воздуха.В основе работы обычного ДВС лежит разница между давлением непосредственно в цилиндрах и атмосферным столбом, благодаря чему необходимый воздух попадает в двигатель самостоятельно. В этом случае получается прямая зависимость между объемом цилиндра и кислородом, который попадает в него на каждом цикле. По этому пути пошли американцы – выпущенные ими огромные двигатели имеют умопомрачительный расход горючего.
Как загнать в цилиндр больше воздуха? Первый способ увеличить в определенном объеме количество воздуха придумал немецкий инженер-конструктор Готлиб Вильгельм Даймлер. Это та самая светлая голова, чье имя стало частью названия знаменитой автомобильной марки Daimler Benz AG. 1885 год был ознаменован рождением нового мотора, который при своем незначительном весе и небольших размерах обеспечивал большую мощность. Воздух в него закачивался посредством специального нагнетателя, представляющего собой вентилятор (компрессор). Получив вращение напрямую от вала двигателя, он загонял сжатый воздух в цилиндры.В начале XX века швейцарскому инженеру-изобретателю Альфреду Бюхи удалось пойти еще дальше. Под его руководством в производственной фирме Sulzer Brothers проходили работы по разработке дизельных двигателей. С одной стороны ему категорически не нравились большие и тяжелые, к тому же маломощные моторы, с другой – не хотелось использовать и идею вращения приводного компрессора за счет энергии движка. Это и привело к поискам нового решения нагнетания воздуха. Так, в 1905 году впервые в мире было запатентовано новое устройство нагнетания, основанное на использовании энергии выхлопных газов в качестве движителя.
Идея турбонаддува – проста, как, впрочем, и все гениальное. Аналогично работе ветра по вращению крыльев мельницы, колесо с лопатками здесь крутят отработавшие газы. Ротор турбины, как называют маленькое колесо с большим количеством лопаток, и колесо компрессора посажены на один вал. Полученную конструкцию, турбонагнетатель или турбокомпрессор (лат. turbo – вихрь, compressio – сжатие) можно условно разделить на:
- ротор – вращается под действием выхлопных газов
- и компрессор – будучи соединенным с ротором, он выступает в роли вентилятора, нагнетающего дополнительный воздух в цилиндры.
Воздух, попадающий в цилиндры турбомотора, часто нуждается в дополнительном охлаждении. В этом случае, загнав туда больше кислорода, можно будет повысить его давление, поскольку уже в цилиндре ДВС сжать холодный воздух гораздо легче, чем горячий. При прохождении через турбину воздух за счет сжатия и разогретых выхлопными газами деталей турбонаддува нагревается. Его охлаждают с помощью промежуточного охладителя, интеркулера. Это радиатор, который установлен по ходу движения воздуха межу компрессором и цилиндрами мотора. При прохождении через интеркулер воздух отдает тепло атмосфере и охлаждается. А уже холодный, более плотный воздух можно загонять в цилиндр в большем объеме.Получается определенная цепочка – большее количество выхлопных газов, попавших в турбину, заставляет ее быстрее вращаться, а больший объем дополнительного воздуха, поступающего в цилиндры, повышает мощность.Решение это – довольно эффективное, поскольку по сравнению, допустим, с приводным нагнетателем требуется значительно меньше затрат энергии двигателя (порядка 1,5%) на самообслуживание наддува. Это легко объясняется тем, что источником энергии ротора турбины является не замедление выхлопных газов, а их охлаждение – выхлопные газы после турбины идут так же быстро, но они более холодные.Более того, на сжатие воздуха затрачивается даровая энергия, что способствует повышению КПД двигателя. К тому же, возможность получить большую мощность с рабочего объема поменьше приводит к меньшим потерям на трении, меньшей массе мотора (следственно и машины в целом).
Плюсы и минусы турбонаддува
Таким образом, автомобиль с турбонаддувом оказался значительно экономичнее своих атмосферных собратьев равной мощности. Тем не менее, оптимальным такое решение не назовешь по нескольким причинам. Начнем, к примеру, со скорости вращения турбины, которая может достигать порядка 200 тысяч оборот/мин или температуры раскаленных газов, достигающей, трудно даже представить, 1000°C. Очевидно, что создание и установка турбонаддува, способного в течение длительного времени выдерживать столь сильные нагрузки — это довольно дорого и непросто.Именно поэтому установка турбины на двигатель первоначально получила достаточно широкое распространение исключительно в годы Второй мировой войны, причем только в авиации. В последующем, в 50-е годы ХХ века, турбонаддув стали использовать в тракторах американской компании Caterpillar и первых турбодизелях для грузовиков компании Cummins. И только в 1962 году они появились на серийных легковых автомобилях, причем почти одновременно на Chevrolet Corvair Monza (Шевроле Корвэйр Монца) и Oldsmobile Jetfire (Олдсмобиле Джетфайер).
Однако сложность конструкции и ее дороговизна оказались не единственными недостатками турбонаддува. Насколько эффективно будет проходить эксплуатация двигателя с турбиной во многом определяется оборотами движка. Действительно, на малых оборотах и, соответственно, небольшом объеме выхлопных газов ротор раскручивается слабо, и компрессор, в свою очередь, почти не задувает дополнительный воздух в цилиндры. Порой даже до 3000 оборот/мин мотор вообще не тянет, и «выстреливает» только где-то после четырёх-пяти тысяч. Подобная ситуация называется турбоямой.Еще один момент — сложный и дорогой ремонт турбины в случае возникновения неисправностей турбированного двигателя, поскольку обслуживание таких агрегатов остается прерогативой сертифицированных станций фирменного техосблуживания.
Эксплуатация двигателя с турбиной
Поскольку для большей турбины необходимо больше времени на раскрутку, то турбоямы, как правило, грозят в первую очередь моторам, имеющим очень высокую удельную мощность и турбины высокого давления. Что же касается турбин с низким давлением, то у них провалов тяги, можно сказать, нет, однако мощность они способны поднять не очень сильно.От турбоямы удается почти избавиться при использовании схемы с последовательным наддувом, суть которой в следующем: на малых оборотах мотора работает малоинерционный небольшой турбокомпрессор, который на низах увеличивает тягу, а на высоких оборотах по мере роста давления на выпуске включается второй, побольше.В прошлом веке этот принцип был использован на суперкаре Порше 959. Сегодня же эта схема используется, к примеру, на турбодизелях фирм Land Rover и BMW. В бензиновых двигателях с турбинами Volkswagen в качестве маленького турбокомпрессора выступает приводной нагнетатель.В случае рядных двигателей чаще используют одиночный турбокомпрессор типа twin-scroll с двойным рабочим аппаратом. Каждую из «улиток» наполняют выхлопные газы от различных групп цилиндров, но они обе подают газы при этом на одну турбину, достаточно эффективно раскручивая ее и на малых оборотах, и на больших.Но чаще всего можно встретить пару одинаковых турбокомпрессоров, обслуживающих параллельно различные группы цилиндров. Типичной схемой для V-образных турбомоторов является следующая: каждому блоку – свой нагнетатель, хотя и не без исключений. Например, двигатель V8 от Motorsport Gmbh (дочерняя компания BMW AG), который впервые был использован на автомобилях BMW серии X5 M и X6 M, имеет перекрестный выпускной коллектор, позволяющий получать компрессору twin-scroll выхлопные газы из работающих в противофазе цилиндров различных блоков.
Эффективность двигателя с турбиной
Еще один вариант повышения эффективности работы турбокомпрессора с охватом всего диапазона оборотов – это изменение геометрии рабочей части. Специальные лопатки, поворачиваясь внутри «улитки», в зависимости от оборотов, варьируют форму сопла. В итоге получается «супертурбина», которая хорошо работает при любых оборотах. Хотя идея эта – не из новых, но реализовать ее удалось не так уж давно. Установка подобных турбин началась с дизельных двигателей, а из бензиновых первым примерил турбину с изменяемой геометрией Porsche 911 Turbo.
В последнее время популярность турбомоторов резко возросла, поскольку помимо форсирования силовых агрегатов они повышают экономичность и чистоту выхлопа. Это особенно важно для дизельных двигателей. Сегодня редко какой дизель обходится без приставки «турбо», а по отзывам, если поставить турбину на бензиновый двигатель обычного автомобиля, это превратит его в настоящую «зажигалку». Да и просто заурядные, но современные седаны, универсалы и хэтчбеки скрывают под капотом бензиновые и дизельные двигатели, оснащаемые турбинами, позволяющими уменьшить количество цилиндров, рабочий объем мотора, а соответственно не только массу, но и расход постоянно увеличивающегося в цене топлива.
povozcar.ru
Как работают двигатели Biturbo и Twin Turbo в автомобилях?
В дословном переводе с английского языка словосочетание twin-turbo обозначает "двойное турбо" или "удвоенное турбо". Правильными являются оба варианта перевода. Теперь давайте оставим лингвистический аспект и изучим подробно техническую сторону данного вида турбонаддува.
Что такое Twin-Turbo (Tвин турбо)
Для того, чтобы добиться заметного увеличения мощности двигателя в его конструкцию устанавливают турбину. Twin-Turbo является одним из видов турбосистемы автомобиля и именно на нем мы и остановим наше внимание. Твин турбо подразумевает установку сразу двух одинаковых турбин, которые многократно увеличивают производительность всей системы турбонаддува. Подобная компоновка намного эффективней турбосистемы, в работе которой используется только одна турбина.
Изначально битурбо было спроектировано для решения главной проблемы всех надувных двигателей – устранение так называемой "турбоямы". Это явление проявляется в снижении эластичности и резком падении мощности двигателя на низких оборотах. Все это происходит в момент, когда турбина двигателя под давлением выхлопных газов не успевает раскрутиться до оптимальных оборотов.
Впоследствии было замечено, что сдвоенные турбины позволяют существенным образом расширить диапазон оборотов номинального крутящего момента, повысив тем самым максимальную мощность, одновременно сократив общий расход топлива.
Знаете ли Вы? Эксклюзивный суперкар Bugatti Veyron оснащен сразу четырьмя турбинами, а такая система турбонаддува получила соответствующее название - Quad-Turbo.
Виды систем турбонаддува и их принцип работы
Существует несколько основных видов системы Twin-Turbo: параллельная, последовательная и ступенчатая. Каждый вид турбонаддува характеризуется собственной геометрией, принципом работы и выдаваемыми динамическими характеристиками.
Параллельный
Это относительно простой тип турбосистемы, конструкция которого включает симметричную пару одновременно работающих компрессоров. Благодаря такой синхронизации достигается равномерное распределение входящего воздуха.
Зачастую данная схема применяется в дизельных V-образных двигателях, где каждый компрессор отвечает за подачу воздуха во впускной коллектор своей группы цилиндров.
Уменьшение инертности достигается путем снижения массы ротора турбины, поскольку 2 небольших компрессора создают большее давление, раскручиваясь при этом значительно быстрее, чем один большой и более производительный компрессор. В итоге значительно уменьшается та турбояма, о которой говорилось выше, а двигатель выдает лучшие характеристики во всем диапазоне оборотов.
Последовательный
Данный тип подразумевает компоновку, состоящую из двух соизмеримых компрессоров, которые при этом могут иметь разные характеристики и работать в дополняющем режиме. Более легкий и быстрый нагнетатель работает в непрерывном режиме, устраняя тем самым глубокую и широкую турбояму. Второй нагнетатель по специальным сигналам электроники контролирует обороты двигателя и включается при более тяжелых режимах работы двигателя, обеспечивая таким образом максимальный показатель мощности и топливной эффективности.
На пиковых режимах работы двигателя включаются сразу 2 турбины, работая в паре. Подобная схема может применяться на двигателях с любым топливным циклом.
Ступенчатый
Самый сложный и прогрессивный тип турбонаддува, обеспечивающий самый широкий диапазон мощности. Создание необходимого наддува становится возможным благодаря установке двух разновеликих компрессоров, соединенных между собой особой системой bypass-клапанов и патрубков.
Данный тип турбонаддува называется ступенчатым из-за того, что выхлопные газы в минимальных режимах раскручивают малую турбину, а это позволяет двигателю легко набирать обороты и работать с большей эффективностью. При увеличении оборотов происходит открытие клапана, что в свою очередь приводит в движение большую турбину. Но давление, которое она создает необходимо увеличить, что и делает малая турбина.
После достижения максимальных оборотов большая турбина выдает огромное давление, которое превращает малый нагнетатель в аэродинамическое сопротивление. В этот самый момент автоматика открывает перепускной клапан, и сжатый воздух поступает в двигатель, минуя на своем пути малую турбину.
Но вся сложность данной системы в полной мере компенсируется гибкостью работы двигателя и его высочайшими характеристиками.
Какие преимущества использования Twin-Turbo и есть ли недостатки
Несомненным преимуществом системы Twin Turbo является большая мощность при сравнительно небольшом рабочем объеме двигателя. Сюда же относится высокий крутящий момент и отличная динамика автомобиля, оснащенным Twin-Turbo. Двигатель с двумя турбинами намного экологичнее, чем обычный, поскольку турбонаддув позволяет топливу намного эффективнее сгорать в системе цилиндров.
Из недостатков битурбо можно выделить сложность эксплуатации такой системы. Силовая установка становится более чувствительной к качеству топлива и моторного масла. Турбированные двигатели нуждаются в специальном масле, так как без него заметно уменьшается срок службы масляного фильтра. Высокие температуры, в которых работают турбины негативно сказываются на всем двигателе автомобиля.
Главный недостаток системы Twin-Turbo – это большой расход топлива. Для создания топливовоздушной смеси в цилиндрах необходим большой объем воздуха, что влечет увеличение подачи горючего.
Турбины довольно быстро изнашиваются, если при остановке авто сразу же глушить двигатель. Чтобы продлить срок эксплуатации Twin-Turbo следует давать двигателю поработать некоторое время на холостых оборотах, охладив таким образом турбины, а только после этого можно смело доставать ключ зажигания.
Помните! Twin-Turbo – это сложная и весьма чувствительная система турбонаддува, которая нуждается в бережном отношении и качественных комплектующих. Соблюдение этих простых правил позволяет максимально насладиться скоростью и динамикой автомобиля.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Была ли эта статья полезна?Да Нет
auto.today
Турбо ВАЗ - инструкция по турбированию
Инструкция по установке турбо на ВАЗ. Как всё это сделать правильно?
Усилиями специалистов решили написать инструкцию для новичков, о том как самостоятельно установить турбину на автомобиль ВАЗ для драга.
Самый первый и, наверное, самый главный вопрос - с чего начать?
Первым делом, купив машину (особенно если б/у), советую обратить внимание на её состояние. Если вы в этом разбираетесь или же хотите получше познакомиться с машиной и ее устройством, советую вам ее разобрать до основания. Только когда мы разберем все до кузова, мы сможем увидеть масштаб проблемы.
Самой главной проблемой, с которой мы можем столкнуться, – это ржавчина. Чаще всего сильно ржавеют днище, крылья, пороги. У «зубил» проблемным местом также является «телевизор».
Вы должны понимать, что у машины производства ВАЗ очень тонкий металл, и такой металл не предназначен для высоких нагрузок (металл просто порвет), а ржавый металл "скончается" еще раньше обычного, что очень опасно для нас и окружающих. Поэтому берем сварочный аппарат, свежее железо и заменяем весь сгнивший металл на свежий, либо отгоняем авто на СТО.
Металл моторного отсека меняем почти весь на более прочное железо.Исправили все косяки по металлу? Кузов как заводской? Молодцы! Продолжаем.
Теперь нужно привести машину в порядок и заставить ее двигаться хотя бы в стоке. Меняем проводку, приводим в порядок двигатель (или сразу меняем на «шестнарь»), коробку, тормоза.Это и есть наш отправной пункт в турбировании.
Если вы вернули свое авто в первозданное состояние, и в вас еще горит желание турбовать? Продолжаем.
Какие моторы проще в турбировании?
Самое простое это взять ВАЗ-овский 16-ти клапанный двигатель. Он прост в ремонте и тюнинге, а что самое для нас главное, он может выдать нам мощность подходящую для автоспорта без огромных затрат, усилий и переделок автомобиля. 16-ти клапанник изначально мощнее любого ВАЗ-овского двигателя.
Рассмотрим другие двигатели ВАЗа.- Старые карбюраторные моторы турбированию не поддаются. - 8-ми клапанный инжектор мог бы подойти, но мы с вами строим гоночный автомобиль и каждая лошадиная сила для нас важна. - 16-ти клапанный мотор - наш выбор для драга!
Рассматривая вариант двигателя от иномарки, вы должны понимать, что он обойдется нам в достаточно крупную сумму, так же потребует больших переделок. Ино двигатель более сложен в устройстве, нежели ВАЗ-овский и без мастера вы в нем вряд ли разберетесь.Наш выбор – "шеснарь".
Что нужно для постройки турбомотора?
Для людей желающих получить 200+ л.с. желательно добыть «калиновский» блок, так как он более высокий (+2.3мм).Сойдет и от десятки, но мы же строим машину для гонок и каждая лошадь это победа, поэтому для него нужен "калиновский" коленвал с диаметром кривошипа 75.6мм.
Поршни выбираем кованые и вытачиваем выемку для нужной степени сжатия (лучше обратиться к специалисту или купить в специализированных магазинах).
Турбокомпрессор
Маленький работает на малых и средних оборотах, а на высоких перестает, следовательно большой компрессор все наоборот.
- TD04L – Subaru. Буст на 3к оборотов. 200-250 л.с.
- TD05 – Mitsubishi. Буст на 3к оборотов. 250-300 л.с.
- IHI VF10 – турбина значительно крупнее субаровской. 250+ л.с.
- IHI VF22 – драг турбина. Самая крупная из серии.
- Так же хороши турбины фирмы «Garrett», но они дорогие и требуется ждать пока приедет ваш заказ.
- Еще на нашем рынке много китайских турбин. Качество слабое, но цена не кусается.Т3,Т4 – 300+ л.с.
Охлаждение турбомотора
Тут все просто. Нам нужен новый медный двухрядный радиатор(2110) так как он значительно производительней любого радиатора ВАЗ.
Интеркуллер.
Сильно большой интеркуллер может стать проблемой так называемого «турбо лага». Турбо лаг – это то, как долго мы должны ждать давления наддува после того, как открыли дроссельную заслонку. А маленький не будет успевать охлаждать воздух.
Клапан Blow-off
Важная часть турбомотора, его функция – это сброс части сжатого воздуха после закрытия дроссельной заслонки. Иначе избыточное давление может порвать все резиновые соединения.Вариантов на рынке огромнейшее количество, от стильных аля-ламборджини, до почти самодельных.
Клапан Вестгейт
Нужен для того чтобы часть сжатого воздуха пускать в обход турбины для поддержания заданного давления в турбосистеме.Также существует большое количество исполнений.
Топливная система для турбомотора ВАЗ.
Топливная система должна иметь обратную магистраль и установленный в рампе регулятор давления топлива. Допустимо использовать внешний регулятор давления топлива, но он обязательно должен быть подключен вакуумным шлангом к задроссельному ресиверу, т.к. для преодоления форсунками избыточного давления в задроссельном пространстве, давление в рампе должно также увеличиваться.
Топливный насос.Стоковый не подходит у него слишком маленькая производительность. Берем либо от Волги, либо Walbro - 255 л/ч.
Форсунки.Сток опять же не подойдет, нам нужны от 350сс. Нам подойдут форсунки DEKA 630сс, для моторов на 200 л.с. подойдут и BOSH.
Устанавливается все без особых проблем. Все можно сделать самому (разве что кроме прошивки и настройки). Если же вам некогда/лень/не хочется возиться - то можно все отдать в сервис. В том что мы должны получить нет никаких сложных частей и соединений, все можно сделать самому. Запчасти для крепления к двигателю обычно прилагаются к детали. А если и придется докупить, то это не будет большой сложностью.
Выпускная система для турбомотора ВАЗ.
Выпускная система осуществляет выпуск отработанных газов из двигателя. Это очень важная часть, мы же не хотим менять двигатель раньше времени?
Температура выходящих из двигателя газов огромна, около 900 градусов, при выходе из цилиндра. В случае с турбонаддувом эти выхлопные газы нужно не просто вывести, а направить на колесо турбины для раскрутки.
Все вы, наверное, слышали о «пауке». "Паук 4-2-1"- это система в которой газы поступают в четыре трубы, затем собираются в две, а затем в одну. Система имеет эффективность на средних оборотах, хороший выбор для езды по улицам и редким «пуляниям» со светофора. "Паук 4-1" – это система когда из 4-х труб газы сразу объединяются в одну. Эффективно для высоких оборотов. Наш выбор.
Подвеска для турбо ВАЗа.
Подвеска влияет на управляемость. Следовательно, для машины планирующей обгонять всех и везде нужно ее доработать. Советую дорабатывать подвеску думая о собственной безопасности, так как если на полном ходу у вас что-то отвалится из-за старости, то машина может стать неуправляемой, что может привести к аварии. Рассмотрим варианты подвески.
1) Мягкая подвеска:Плюсы: сглаживает ямки, едем мягко и комфортноМинусы: плохая маневренность, крены на поворотах, заносы.
2) Жесткая подвеска:Плюсы: входит в повороты как влитая, маневренность, моментально реагирует на поворот руля.Минусы: на кочках будет жестко!
Сцепление и трансмиссия для турбо ваза
К выбору сцепления надо подойти основательно. Сцепление нужно выбирать, учитывая мощность и крутящий момент двигателя. Стоковое сцепление рассчитано на спокойную езду! У нас есть несколько вариантов:
а) бюджет: корзина с увеличенной прижимной силой (есть разные варианты). Этот вариант жестко держит ведомый диск и увеличивает усилие на педаль (качайте ноги иначе, будете проигрывать доли секунды на старте).б) не бюджет: керамика. Она выдерживает нагрузки автоспорта. Наш выбор.
КПП для турбо ВАЗа
Сток коробка - это коробка, рассчитанная на спокойное передвижение, стояние в пробках и перемешивание грязи на даче. Сток коробка имеет очень короткую первую, всего до 40км/ч. Короткая первая – это значит, что нам придется тратить время и крутящий момент при переключении на вторую.
Для решения этой проблемы мы должны выбрать ряд передаточных чисел. Оптимальный выбор для турбомоторов 103 ряд.Главная пара – снижает обороты, передаваемые с двигателя на колеса примерно в 4 раза. Чем больше передаточное число, тем лучше разгон и тем меньше максимальная скорость. Наш выбор 3.7 или 3.9
Настройка турбомотора ВАЗ
Все это делается при помощи «вестгейта», чем меньше давления стравливается в атмосферу, тем больше давление в системе. Есть несколько способов настройки давления, самый лучший из них – буст контроллер. Нужен он, чтобы прям из салона настроить нужное вам давление. Работает он просто, не дает защитному клапану на коллекторе стравливать давление, это способствует временному росту давления.
ПрошивкаСтандартная программа блока управления требует значительной корректировки. Правильно настроенный турбомотор будет мощнее, ровнее работать и менее прожорлив в плане масла и топлива.Самый надёжный вариант - это найти специалиста в своём городе (или в соседнем), который занимается этим не "второй день" в своей жизни.Вы же не хотите перебирать мотор каждые два дня? Поэтому прошивка - ответственный момент.
Какие ещё доработки необходимы?
Сток двигатель не предназначен на гоночные нагрузки, поэтому большая часть комплектующих и запчастей заменяется на более производительные и прочные. Это касается и поршней, и колец, и пальцев и шатунов...
Также обязательным условием является доработка каналов ГБЦ, нам нужно сделать систему ГРМ эффективнее.От "головы" зависит 40% успеха.Мы должны помнить, что мы собираем из серийного автомобиля рассчитанного на 70 л.с, гоночную машину более 200л.с. Стоковые и убитые жизнью составляющие на это не рассчитаны, так что вы должны понимать, что когда проект будет готов, то в машине от стока не останется ничего, вам придется перебрать весь автомобиль до болтика.
Чем заправлять турбомотор?
Нужен бензин 95 или 98. 98 предпочтительней для любителей «газ в пол». 92 нельзя не в коем случае, угробите турбину раньше срока и не получив достойного результата от скорости, поскольку некачественный бензин увеличивает температуру горения, что отрицательно сказывается на лопастях турбины и мотора в целом.
Какое масло использовать?
В 16-ти клапанном двигателе есть гидроконпенсаторы и для их лучшей работы нужно выбирать синтетику. Да она не бюджет, но мы же требуем от авто лучшие результаты? Так для этого и надо давать ей лучшее.
Частые ошибки при турбировании.
Бракованные или низкокачественные детали, люди пытаясь экономить платят дважды.
На какую мощность можно рассчитывать с турбомотором?Мощность можно получить от 200 до 400 л.с. если грубо и на 16-клапаннике.Крутящий момент получится где-то от 250 до 400 Нм с небольшим. Все зависит от запчастей и настройки мотора.
Желаю всем успешного турбо-тюнинга!!!Не забывайте про собственную безопасность и безопасность других участников движения.
Отдельная большая благодарность Паше Фомину, за помощь в подготовке материалов.
P.S.: А вот так звучит клапан Blow-off, наверное слышали???
LADATUNING.NET
www.ladatuning.net
