Турбонаддув своими руками


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:

  1. Что такое наддув
  2. Принцип работы турбонаддува
  3. Элементы системы турбонаддува
  4.  Установка турбонаддува на ВАЗ своими руками
  5. Турбонаддув на дизельных моторах

Что такое наддув

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.

Своеобразная система труб разного сечения

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.

Воздушный компрессор

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.

Принцип работы турбонаддува

Устройство турбонагнетателя

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%.

Наполняемость цилиндров горючей смесью увеличивается вдвое

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

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.



Обязательным компонентом турбонаддува является интеркулер

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.Турбины

 Установка турбонаддува на ВАЗ своими руками

Существует желание поднять мощность отечественных автомобилей  с использованием турбонагнетателя

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.

Потребует сумасшедшего давления в камере сгорания
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.

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 ВАЗ поставить можно

Турбонаддув на дизельных моторах

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.

В серийном автомобиле МВ 300 SD

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.

Подбирайте наддув правильно

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!

Читайте также Как выбрать компрессор автомобильный


Турбонаддув своими руками
4.1 - Оценок: 58