Как турбина увеличивает мощность двигателя?

Мощность турбонаддува

Способность турбонагнетателя увеличивать мощность наиболее наглядно демонстрировалась гоночными автомобилями Гран-при Формулы 1 эпохи 1977-1988 годов.

Рис. Двигатель Renault EF15B Formula 1, 1985 — 1986 г.г., V6. объем 1492 куб. см., давление наддува до 4 бар, мощность до 900 л.с.

Сравнение мощности драгстеров с мощностью болидов Формулы 1 показывает абсолютное превосходство двигателей с турбонаддувом. Реальная мощность драгстера с 8-ми литровым двигателем находится в диапазоне 5000-6000 л.с., что означает 0,62 — 0,75 л.с. с 1 куб. см. Эти цифры выглядят блекло в сравнении с 1300-1400 л.с. 1500 кубовых двигателей автомобилей Формулы 1 1981 года, что означает отдачу от 0,86 до 0,93 л.с. с одного кубического сантиметра рабочего объема. Однако у потенциального пользователя турбонаддува остается много вопросов, ответы на которые покажут, почему турбонадцув в равной степени полезен автомобильному энтузиасту, который использует автомобиль для повседневной езды, спортсмену, и даже уличному гонщику.

Почему турбонаддув дает больший прирост мощности, чем другие способы модернизации двигателя?

Потенциал повышения мощности двигателя от применения любого компрессора измеряется количеством воздуха, нагнетаемого устройством с учётом потерь мощности, затрачиваемой на привод, а так же на нагрев воздуха в процессе сжатия. Хотя может показаться, что турбонагнетатель не использует мощность двигателя, так как энергия выхлопа так или иначе будет потеряна, это далеко не так. Поток горячих выхлопных газов приводит во вращение турбину. Уменьшенные проходные сечения, свойственные ее конструкции, создают этим газам противодавление. Это вызывает некоторые потери мощности двигателя, которые не возникли бы, если бы турбонагнетатель получал энергию от другого её источника, а не от двигателя, который в нашем случае выступает в роли насоса. Потеря мощности увеличивается при уменьшении размера турбонагнетателя, потому что турбина меньшего размера создает большее противодавление. Напротив, большие турбины создают намного меньшее противодавление, и поэтому потери мощности меньше.

И всё же затраты мощности на привод нагнетателя, свойственные двигателю с турбиной, существенно меньше, чем потери, возникающие при использовании приводного компрессора с ремнем или другим механическим приводом.

То, что нагнетатель всегда нагревает сжимаемый воздух, является термодинамическим фактом, от которого мы не можем отмахнуться. Различные виды нагнетателей нагревают воздух в разной степени при одинаковых расходах газа и степенях сжатия. В значительной степени это зависит от КПД различных типов насосов. Классический компрессор типа Рутс обычно имеет КПД приблизительно 50 % при том, что турбонагнетатель имеет КПД в районе 70%. Чем выше эффективность (КПД), тем меньше нагрев воздуха. Эффективность имеет первостепенное значение для настоящих энтузиастов мощности, так как повышенная температура воздуха на впуске — враг для высоких характеристик двигателя. При высокой температуре плотность воздуха меньше, таким образом, двигатель фактически потребляет меньшее количество воздуха при более высокой температуре, даже при неизменном давлении. Второй проблемой является то, что более высокие температуры способствуют разрушительно воздействующей на двигатель детонации топливовоздушной смеси.

Турбирование атмосферного двигателя своими руками

Турбирование атмосферного двигателя

В этой статье узнаем, что такое турбирование, рассмотрим как турбирование влияет на атмосферный двигатель и также поговорим о приемуществах данного тюнинга. Стоит отметить, что данную статью не стоит принимать как точное руководство для каждого отдельного случая, так как все индивидуально.

Турбирование на современный день это один из самых эффективных способов увеличить мощность двигателя под капотом. Прирост мощности от турбины может достигать 50% и более. При этом рабочий объем двигателя остается таким же.Кроме того турбированные двигатели являются более экологичными, так как часть выхлопных газов забирает турбина. Не даром большинство автомобильных концернов в серьез увлеклись разработкой турбированных двигателей которые постоянно совершенствуют.

Турбирование атмосферного двигателя достаточно серьезный процесс который потребует знаний и умений. Давайте вначале рассмотрим плюсы и минусы данного вида тюнинга, а затем кратко рассмотрим принцип работы турбины.

Плюсы и минусы

1) Мощность двигателя увеличивается на 50% и более( в зависимости от силы наддува).

2) Расход топлива при обычном режиме не увеличивается, что нельзя сказать о более объемных атмосферных моторах.

3) Польза для экологии так как турбина утилизирует часть выхлопных газов используя их как энергию для движения крыльчатки.

4)Есть будущий потенциал для увеличения мощности.

1) Необходимо доработать двигатель и другие комплектующие, для грамотной работы. Что может выльется в копеечку. Если делать самостоятельно ,то можно значительно сэкономить.

2) Ресурс двигателя понижается так как, возрастает нагрузка на него.

3)Турбированные двигатели очень требовательны к качеству бензина требуется минимум 95-й, а лучше 98 бензин. Температура горения низко октанового бензина выше, а высокая температура быстрее изнашивает турбину и ее компоненты.

Принцип работы турбины

Обычно турбина крепится к выпускному коллектору используя энергию выхлопных газов крыльчатка турбины ( горячая часть турбины) раскачивается и через вал передает энергию вращения на крыльчатку компрессора( холодную часть турбины). Затем воздух проходя по трубам проходит через интеркулер тем самым охлаждаясь подается во впускной коллектор для образования топливно воздушной смеси.

Соответственно чем больше топливно воздушной смеси будет преобразовано в энергию тем больше мощности выдает двигатель. Интеркулер используется для охлаждения воздуха. Крыльчатка турбины может развивать скорость в 100 тыс.оборотов и более. Турбина нуждается в охлаждении и смазке. Это одна из причин почему этот вид тюнинга сложнее чем установка простого центробежного компрессора о нем Вы можете прочитать здесь.

Теперь давайте поговорим о работах которые необходимо произвести на примере автомобиля ваз.

Комплекс работ

1) Приобрести турбину для автомобилей ваз многие приобретают турбины TD04L от Subaru, либо TD05 от Mitsubishi. Кто-то приобретает мощных улитки Garrett которые дороже. Есть еще вариант покупки готовых турбо китов от ClubTurbo. Приблизительную цену на турбины узнаем чуть ниже.

2)Необходимо приобрести выпускной коллектор с которым можно будет состыковать турбину и установить ее. Потребуется еще и впускной коллектор, так как стандартный попросту может не выдержать давления.

3)Будет оправдано приобретение более производительных форсунок и насоса типа Вальбро либо можно взять от Волги.

4)Пайпинг. Нужно приобрести хорошие прочные трубы они будут служить магистралью для подачи воздуха от турбины до впускного коллектора. Также потребуются различные хомуты и соединители.

5)Понижение степени сжатия. Турбирование на ваз 2110 требует понижение степени сжатия. Избыточное давление попросту разорвет мотор в клочья. Для этого можно воспользоваться толстой прокладкой ГБЦ либо сделать углубление в кованых поршнях.

6)Интеркулер. Интеркулер будет являться промежуточным охладителем воздуха. Обычно устанавливается возле радиатора. Пренебрегать им нельзя особенно если давление в турбине серьезное 1 бар и более.

7)Охлаждение. Турбине требуется подвод охлаждения, требуется и отводка антифриза.

8)Подвод масла. Подвод масла к турбине осуществляется от датчика давления масла с тройником от классики.

9) Также необходимо подвести обратку масла от турбины к масленному поддону.

10)Установка клапана Blow off. Он необходим для того, что бы чрезмерное давление выхлопных газов не привело к быстрому износу турбины для этого он выпускает излишки выхлопных газов обратно в выпускной коллектор. Этот клапан и издает всеми любимый пшик.

11)Фильтр нулевик. Нулевик будет способствовать более хорошей пропускаемости воздуха. Турбирование это тот случай когда фильтр нулевик здесь не просто для красоты. Подробней о фильтре нулевике и зачем он нужен можно узнать перейдя по ссылке.

12)Чип-тюнинг. После всех мероприятий необходимо грамотно настроить параметры двигателя. Штатные параметры после турбирования не подойдут, двигатель будет работать неправильно. Для автомобилей ваз есть хорошее решение это замена ЭБУ на инженерный Январь который имеет возможность более точной онлайн прошивки.

13)Если давление более 1 бара, а мощности более 200 л.с. В таком случае необходимо менять штатный ДМРВ ( датчик массового расхода воздуха) на ДАД( датчик абсолютного давления) и ДТВ( датчик температуры воздуха). Так как стандартный ДМРВ не может считывать правильно такое количество воздуха и соответственно отправляет не правильные данные в ЭБУ. О том, что такое ЭБУ Вы можете узнать здесь.

Частые вопросы:

Можно ли турбировать карбюраторный двигатель ?

Ответ да, есть умельцы которые турбируют карбюраторный мотор, но большинство все же решают менять на инжектор.Настройка ЭБУ, более мощные форсунки и насос будет достаточным для обеспечения правильной топливно-воздушной смеси. В отличие от карбюратора которому обеспечить такую топливно-воздушную смесь не так , то просто.

Сколько стоит турбина ?

1)Турбина TD04L от subaru б/у будет стоить от 15 000 рублей и выше.

2)Новые турбины Garrett стоят от 50 тыс и более.

3)Комплект ClubTurbo для 8 клапанного двигателя с комплектующими с давлением в 0,5 бар будет стоить около 40 тыс.руб. Для 16 клапанного двигателя ваз 2110 турбо кит будет стоить в районе 70 тыс.рублей давление у этой турбины 1 бар.

Вот и все надеюсь информация была полезной ставьте лайки и если я что-то забыл упомянуть обязательно оставляйте комментарии. На сайте будет еще много всего интересного.

Установка турбокомпрессора: плюсы и минусы

Сегодня автомобилисты стараются по максимуму усовершенствовать свое транспортное средство. В ход идут все способы увеличить мощность, развить скорость, создать уникальный дизайн. Установкой турбокомпрессора для двигателя никого нельзя удивить. Турбина встречается достаточно часто, поскольку для некоторых моделей двигателей является необходимостью.

Что такое турбокомпрессор, его составляющие

В погоне за лошадиными силами производители пришли к двум вариантам: либо увеличить объем потребляемой горючей смеси, либо давление поступающего воздуха. Подключение газотурбинного нагнетателя – один из двух основных способов увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания.

Говоря простым языком, центробежный нагнетатель ­– сложная конструкция, которая преобразовывает потенциальную энергию выхлопа для усиления давления воздуха в мотор.

Чаще всего, в механизм турбонаддува входят:

1. Улитки турбины и компрессора;
2. Крыльчатки турбины и компрессора;
3. Подшипники.

Кольцо компрессора нагнетает воздушный поток в систему впуска, а улитка турбины проводит выхлоп и приводит в движение колесо турбины. Газы выходят через выхлопной тракт из крыльчаток турбины и компрессора. Вся конструкция помещается в корпус, который вмещает шарикоподшипниковый картридж и охлаждающий контур. Охлаждение – одна из основных частей турбонаддува, поскольку в процессе работы каждая составляющая подвергается сильным термодинамическим нагрузкам.

Температура выхлопа достигает 800-1100°С.

Из-за высоких температурных нагрузок тело турбины отливают из специфического чугуна, а в связи с высокой скоростью вращения вала компрессора смазочные материалы имеют уникальные характеристики.

Принцип работы турбокомпрессора

Основа работы турбокомпрессора – преобразование энергии выхлопных газов. Отработанный поток попадает на лопасти крыльчатки, установленной на валу. Одновременно запускаются лопасти компрессора, которые нагнетают воздух к цилиндрам мотора.

При использовании турбонагнетателя к цилиндрам попадает большее количество воздуха для генерации топливо-воздушной смеси. В итоге во время сгорания объем горючей смеси увеличивается, за счет смешивания с воздухом и сила, которая давит на поршень, становится больше.

Увеличение мощности двигателя, без увеличения оборотов дает меньший удельный расход топлива и высокая литровая мощность. В итоге после изменения объемов воздуха в цилиндрах повышается риск детонации. Из-за этого в конструкции турбодвигателей заранее предусмотрен меньший уровень сжатия и рекомендуется использование исключительно высокооктанового топлива.

Отдельным элементом системы турбонаддува является промежуточный охладитель – интеркулер. По сути, это просто радиатор. Однако благодаря ему удается сохранить плотность воздуха, чтобы не снижать КПД турбины.

Прямая необходимость в турбокомпрессоре есть у грузовиков и тяжелых автомобилей. Он способен повысить мощность и крутящий момент, не увеличивая при этом расход.

Преимущества и недостатки установки турбонаддува

Прежде чем бездумно устанавливать под капот турбину, уповая на повышение мощности лучше детально проанализировать преимущества и недостатки нагнетателя.

Благодаря турбокомпрессору можно получить:

• Увеличение мощности до 80%.
• При повышении производительности, не увеличивается объем камеры сгорания.
• Улучшение качества сгорания топлива.
• Увеличение концентрации воздуха при лучшем сгорании уменьшает выброс химических реагентов в атмосферу.

С другой стороны, установка турбины имеет ряд недостатков:

• Стоимость. Помимо дорогостоящей установки, быстрый износ конструкции «выльется» в «круглую» сумму.
• На низких оборотах двигатель может не выдавать необходимую мощность. В первую очередь – это связано с низким исходящим потоком газов. Их силы не хватает, чтобы разогнать лопасти крыльчатки до нужной скорости – эффект «турбоямы».
• Усиленные требования к моторному маслу, поскольку детали двигателя и турбины смазываются одним типом масла.
• Быстрый износ деталей цилиндропоршневой группы, за счет возрастания концентрации картерных газов.

Материалы и технология установки турбокомпрессора

Прежде чем начать работу, необходимо уточнить, что категорически запрещено использовать герметик для фиксации материалов. Под влиянием температуры выхлопа, структура герметика будет плавиться и, рано или поздно, частицы попадут в компрессор и приведут к нарушению работы двигателя.

Во время монтажа очень важно следить, чтобы на детали механизма не попали инородные жидкости и вещества.

Для начала под капотом проверяют исправность всех соединяющих шлангов и трубопроводов. Обязательно подлежат замене все масляные, топливные и воздушные фильтры. После чего досконально очищается маслопровод от инородных предметов. Удаляются все неисправные, поврежденные маслопроводы и патрубки.

Перед началом следующего этапа необходимо зачистить сапун мотора и промыть все подающие магистрали. Обязательно после этого слить все масло.

Монтаж центробежного нагнетателя происходит относительно конструкции маслопровода, без перегибов и вертикалей. Моторным маслом обрабатывают все места стыков и соединения турбины.

Увеличение мощности двигателя: опасность, охлаждение

Основное условие правильной работы нагнетателя – грамотное охлаждение. Чаще всего можно встретить масляное и комплексное охлаждение (антифриз + масло).

Первый способ появился вместе с понятием турбонаддува. Однако физико-химические свойства материала очень быстро поглощали температуру, провоцируя кипение. В результате происходит коксование, и проводящие каналы быстро забиваются.

Несмотря на то, что такая турбина проста по конструкции и сравнительно дешевая, требовательность к качеству маслу существенно возрастает. При несвоевременной замене или низком качестве смазывающего вещества сразу же проявятся все неисправности масляной системы.

При комплексном охлаждении устанавливается отдельный масляный контур и система с антифризом. Это значительно улучшает качество работы турбины, но усложняет ее конструкцию.

Масло, как и в первом случае, служит для охлаждения и смазки элементов нагнетателя, а антифриз предотвращает перегрев масла и подается из общей цепи охлаждения мотора.

Дополнительным элементом системы охлаждения является интеркулер. После некоторого времени непрерывной работы, турбина начинает нагонять горячий воздух. Как известно, чем выше температура воздуха, тем меньше в нем содержания кислорода. Чтобы не снижать из-за этого производительность турбонаддува, в конструкцию начали интегрировать вспомогательный охладитель – интеркулер.

Прежде чем заниматься выбором и установкой турбонагнетателя лучше ознакомиться с принципом ее работы наглядно:

Тюнинг автомобиля при помощи центробежного нагнетателя – распространенный способ увеличить мощность двигателя. На сегодняшний день автомобильные производители преодолели массу проблем на пути к безопасному повышению КПД мотора – турбина работает постоянно и наиболее эффективно при определенном значении оборотов. Специалисты всячески дополняют конструкцию турбины для достижения максимально продуктивного результата.