Турбина
Статья взята из сайта www.Orencars.ru/:Турбонаддув: Установка на ВАЗ.
Итак, вы решили установить турбонаддув на свой ВАЗ. Для примера будем использовать двигатель 21083. Специалисты рекомендуют начинать с расчетов. Так и поступим.
Какова степень сжатия исходного мотора? Правильно, около 10. А что будет, если мы сюда еще и турбину «прикрутим»? ВАЗовский мотор просто развалится, причем сразу и быстро.
Почему развалится, тоже понятно – давление в цилиндре в конце сжатия (его только условно можно назвать компрессией) станет нереально высоким. У атмосферного двигателя давление в цилиндре в начале сжатия (в конце впуска приблизительно равно давлению окружающей среды (при полностью открытом дросселе). У мотора с наддувом это давление больше на величину степени повышения давления в компрессоре. В итоге давление в конце сжатия резко возрастает.
Представим, что у исходного двигателя компрессия 12 кг/см2, а турбокомпрессор отрегулирован (с помощью байпасного клапана турбины) на давление наддува 1,5 кг/см2 (абсолютное). Тогда, давление в конце сжатия возрастет до 18 кг/см2!
Если бы этот мотор был без наддува, то для достижения такого давления, степень сжатия пришлось бы увеличить до 13 – 14, если не больше! Теперь ясно, что случится с мотором, если заставить его заработать, - перемычек между канавками колец на поршнях не будет после нескольких нажатий на газ. Детонация сделает здесь свое «черное дело», даже если поставить прочные кованые поршни. А следующая на очереди будет головка блока…
Чтобы такого не случилось, необходимо уменьшать степень сжатия. Для невысокого наддува (до 1,8 кг/см2) степень сжатия необходимо снизить на 1,5 – 2 единицы. А чем снижать? Способов два - увеличивать объем камеры в ГБЦ или делать выборку в поршне.
Первый способ неудачен, т.к. ослабляет конструкцию, которая и так слаба для форсирования. Поэтому смело выбираем второй способ. Но и это не так просто – нужны специальные поршни.
К поршням в турбомоторе вообще отношение должно быть особым. Нет смысла пытаться использовать какие-либо, даже самые замечательные, атмосферные варианты. В любом случае у них 2 очень серьезных недостатка – слишком слабые для больших давлений в цилиндре перемычки между кольцами и слишком слабое (тонкое) днище.
По практике, поршень для турбомотора должен иметь огневой пояс высотой не менее 8 мм, перемычку между компрессионными кольцами 4,2 – 4,5 мм и перемычку между средним компрессионным и маслосъемным кольцом 3,2 – 3,7 мм, а днище не менее 9 мм.
Где такие поршни найти? Да нигде, их только делать, т.е. изготавливать. Что мы и видим в kit-комплектах для многих иномарочных моторов. И ВАЗ здесь не исключение – не работают атмосферные поршни и нечего даже их пробовать использовать, себе выйдет дороже, что бы не говорили фирмы, практикующие «бюджетный турботюнинг»
Разрушенный поршень
Итак, значит, делаем. Тогда и выборка не проблема, изготовить можно любую. Главное же – не ошибиться в расчетах объемов, чтобы потом не переделывать дорогостоящие детали. Для этого необходимо использовать известную формулу для степени сжатия:
Когда степень сжатия выбрана, можно найти объем камеры сгорания:
Этот объем, очевидно, складывается из 3-х составляющих. Первая – объем камеры в ГБЦ, нетрудно найти проливкой. Вторая – это объем выборки в поршне. Третья учитывает толщину прокладки б, она равна:
Где Dок – диаметр окантовки прокладки ГБЦ.
Теперь несложно найти искомый объем выборки:
Когда с поршнями дело прояснилось, следует уделить внимание поршневым пальцам - стандартные ВАЗовские, мягко говоря, не слишком удачный вариант, особенно при высокой степени форсирования. Поэтому лучше подобрать пальцы от какой-нибудь иномарки. Только не следует забывать, что, скорее всего, это будут «нулевые» пальцы с размером D=22 – 0,004, а не «минусовые» (D=21,985 – 0,005), как у ВАЗа.
Таким же стандартным оставляем распредвал, хотя бы на начальный период эксплуатации. Для двигателя с наддувом не нужны бешеные фазы и подъемы, иначе топливовоздушную смесь будет просто выдувать из цилиндров на выпуск в момент перекрытия клапанов.
Дальше необходимо все собрать и поставить «голый» мотор в машину. «Голый», потому что коллекторный узел надо делать под турбокомпрессор, который будет использован. Кстати, довольно просто приобрести популярный недорогой агрегат от Audi – VW 1,8 Т, но следует помнить, что на высоких оборотах его пропускной способности не хватит, и двигатель не сможет развить всего, на что он способен.
Другой «бюджетный» вариант – турбокомпрессор от дизельной ГАЗели. Почти по всем параметрам он лучше, кроме одного – температура выхлопных газов у дизеля меньше, поэтому на бензиновом двигателе этот агрегат долго вряд ли прослужит.
Третий вариант – приобрести оригинальный турбокомпрессор, благо сейчас появились фирмы, часто базирующиеся на бывших оборонных предприятиях или НИИ, которые предлагают турбокомпрессоры для отечественных моторов.
Изготовление выхлопного коллектора - задача не самая сложная, но времени на подгонку и сварку требует немало. Впускной же ресивер вполне подойдет штатный. Далее перед радиатором снизу необходимо установить интеркулер (можно использовать этот узел от подходящей иностранной техники) и соединить все воздуховодами.
Особое внимание – на маслопроводы турбокомпрессора. Основные правила здесь – маслопроводы не должны быть слишком малого сечения. Так, подводящая трубка должна иметь сечение с размером отверстия не менее 5-6 мм, в противном случае масло на морозе по ней течь не захочет.
Слив также не надо уменьшать, чтобы не создать сопротивления, из-за которого масло начнет выдавливать через уплотнения впуска или выпуска турбины. Поэтому сливной трубопровод должен быть как можно короче и заканчиваться патрубком, приваренным к поддону картера выше уровня масла в нем.
Забирать масло для турбины можно из разных мест. Например, с помощью специальной проставки под масляным фильтром или через отверстие, просверленное в корпусе маслонасоса. Последнее позволяет под фильтр установить теплообменник (от того же Audi – VW), который будет хоть немного охлаждать масло.
Кстати, об охлаждении. Поршни в хорошем турбомоторе в обязательном порядке должны охлаждаться. Поэтому в блок цилиндров необходимо установить форсунки масляного охлаждения поршней. Подойдут для этого форсунки от дизелей VW. Отверстия для них надо сделать снизу блока, просверлив их до попадания в главный масляный канал блока. Как вариант, используют масляные форсунки на специальной рампе. Такие устройства также часто встречаются на дизельных моторах.
Система управления мотором остается стандартная, ее надстройка под готовый двигатель специальных пояснений не требует, однако не следует забывать, что для инжекторного мотора потребуются топливные форсунки увеличенной производительности, производительность которых необходимо заложить в новой прошивке контроллера.
Теперь о характеристиках наддувных двигателей.
Мощностные характеристики, полученные при испытаниях двигателя в НАМИ:
Обороты Базовый ВАЗ 21083 ВАЗ 21083 Турбо
n=5.600 Ne=70 л/с Ne=90 л/с
n=3.500 Ne=51.5 л/с Ne=70 л/с
n=2.000 Ne=20 л/с Ne=27 л/с
Мощность, кВт/л. с. при об/мин
78/106 при 5600 (51,5/70 при 5600)
Максимальный крутящий момент, Н.м при об/мин
144 при 4000 (107 при 3500)
Максимальная скорость, км/ч
190 (155)
Разгон с места до 100 км/ч, с
10,6 (13,8)
Расход топлива, л/100 км: при 90 км/ч
7,7 (5,5)
Расход топлива, л/100 км: при 120 км/ч
7,9 (5,5)
Как видно, восьмиклапанный 21083 турбо, превосходит шестнадцатиклапанный атмосферный 2112 по ряду параметров. Кроме того, регулируя давление наддува, можно «играть» с моментно-мощностными характеристиками двигателя, отдавая приоритет либо максимальному крутящему моменту, либо максимальной мощности. Далее, естественно у читателей возникнет закономерный вопрос о ресурсе такого мотора. Отвечу, что при умеренной (до 30%) форсировке мотора, как в двух вышеперечисленных случаях, ресурс мотора сохраняется на прежнем уровне, но при условии выполнения всех работ по адаптации мотора к использованию турбокомпрессора. Основные ошибки при установке турбонаддува: неправильное регулирование давления наддува, топливной смеси и карты зажигания, установка широкофазных распредвалов, несоблюдение норм зазоров в поршневой группе. Эти ошибки стоят дорого – ВАЗовские моторы разрушаются через 5000-8000 км, иномарочные – через 30000-40000 км.
Эксплуатация и ремонт.
Эксплуатация турбомотора – дело ответственное и сводится не только к наслаждению пушечной динамикой автомобиля. Прежде всего – турбина, работающая на бешеных оборотах – механизм нежный. Теперь уже ни для кого не секрет, что нельзя трогаться, не дав предварительно турбине прогреться и нельзя сразу глушить турбомотор, не дав турбине остынуть (достаточно 30-45 секунд холостого хода). Но про это можно забыть, рынок предложил новое устройство – турботаймер, который сам заглушит мотор в нужное время после остановки.
Кроме того – турбомотор требует более частого и грамотного обслуживания, повышаются требования к маслу и топливу – о 92-м бензине можно смело забыть, да и 95-й - не лучший выбор, для турбомотора все же предпочтительнее 98-й, хотя относительно качественный 98-й в глубинке днем с огнем не сыщешь.
Аккуратнее следует рассекать лужи – турбина, находящаяся в районе выпускного коллектора, раскаляется выхлопными газами, и попадание на ее корпус воды может привести к деформации вплоть до разрушения.
Если система смазки турбины выполнена отдельной от системы смазки двигателя (такие образцы иногда встречаются) то ее необходимо заправлять специальным авиационным маслом для турбин.
Также особое внимание следует уделять чистоте масла и воздуха в турбине – недопустимо попадание в масло инородных частиц в виде отколовшихся кусочков с сильно закоксованных магистралей, выкрашивающихся металлических деталей, кусков герметика (которые строжайше запрещено использовать при монтаже турбокомпрессора), вместе с воздухом могут попадать частицы воздушного фильтра. Теперь вспомним, что турбина крутится до 300 тысяч оборотов в минуту и попадание даже мелких частиц в крыльчатку или систему смазки такой сверхбыстроходной детали может привести к плачевным последствиям.
Теперь о не самом приятном – ремонте. Современные турбокомпрессоры способны пройти 100-150 тысяч км, однако часто «смерть» их наступает гораздо раньше, в 90% случаев по вине владельца, не соблюдавшего вышеуказанные правила эксплуатации турбомотора.
Хотя турбокомпрессор узел сложный, но вполне ремонтопригодный, но следует учитывать то, что агрегат прецизионный и ремонт можно проводить в специализированных мастерских с необходимым оборудованием. Обычный ремонт состоит в восстановлении посадочных мест (зачастую сильно деформированных), вала (с его непременной балансировкой). Если крыльчатка не пострадала, то используется упрощенный вариант – замена т.н. «картриджа», т.е. средней части компрессора, где находятся трущиеся и изнашивающиеся детали.
И последняя заметка, для тех, кто хочет приобрести подержанную машину с турбомотором. Достаточно трудно определить, на сколько еще хватит компрессора, но основные признаки неисправностей: потеря мощности двигателя, высокий расход масла, свист, исходящий от турбокомпрессора.
Статью подготовили: Эдгар, MIGHTY C@T
Извините меня но, ложь, пиз*ежь и провокация. вам придется мозги шить. Вы законы горения топлива в цилиндре учили? В каком соотношении топливо\окислитель они работают? от 1\12 до 1\14. Меньше... будет просто "вшшшш" топливо медленно будет гореть. а если больше 1\14 то детонация будет, разобъете нахер блок. Кто форсунке прикажет больше топлива лить? ЕСМ, блок управления зажиганием, а сколько лить горючки? Программа скажет, а это работа с топливными картами, а это дифференциальные уравнения, а это вам не 2 пальца обоссать. В механике нет простых путей.
"Коэффицент избытка воздуха - отношение количества воздуха, содержащегося в топливнрврздушной смеси, к стехиометрическому количеству, которое потребуется для полного сгорания всего находящегося в ней топлива".Это раз.
12 кг воздуха\1 л топлива - очень мало воздуха, смесь получается богатая, идет неполное сгорание топлива,что плохо.Почти идеальное соотношение 14.9 кг\ 1 л. Это два.