Электро турбина на авто. возможно ли это? можно ли сделать своими руками. только реальная правда

Воздушный компрессор средней мощности

Из газового баллона или огнетушителя создается воздушный компрессор средней мощности. Для этого соединяют старый огнетушитель (баллон) и мощный автокомпрессор для подкачки колес. При самостоятельном изготовлении аппарата нужно соблюдать следующие правила:

• Емкость с механическими повреждениями и коррозийными отложениями нельзя использовать.
• Конструкция должна быть хорошо зафиксирована.
• Обязательно изготовляется стальная обрешетка. Это необходимо, если ресивер случайно разорвется.
• Нужно предусмотреть запас давления. Если вы планируете увеличивать давление до 5 атмосфер, то его прочность должна составлять от 10 атмосфер.
• Чтобы компрессор автоматически отключался, когда давление достигнет максимума, устанавливают датчик аварийного отключения. Либо следует установить механический клапан, который при необходимости сделает аварийный сброс давления.
• Нельзя оставлять на долгое время аппарат с высоким давлением, если он применяется в редких случаях. Чтобы поддержать герметичность, хватит 0,5 атмосфер.

Не стоит пренебрегать техникой безопасности: не забывайте про установку аварийных датчиков. Перекаченное колесо просто лопнет, а если взорвется стальной баллон, то можно получить тяжелые увечья.

Изготовить компрессор своими руками несложно. Его конструкция может быть простой или сложной, главное — для чего он предназначен и сколько вы готовы потратить средств на его изготовление. Но не стоит забывать, что аппарат должен отвечать требованиям технической безопасности.

3 Механический турбонагнетатель воздуха – своими руками совершенствуем авто!

Наиболее эффективен режим турбо на впрысковых бензиновых двигателях. Моторы карбюраторного типа также могут работать с механическим нагнетателем, однако им необходима определенная доработка своими руками, в частности, установка жиклеров с увеличенным сечением и другие меры. В случае с инжекторным двигателем все сводится к новой прошивке.

Механический нагнетатель, работающий от коленвала двигателя, имеет несомненное достоинство – он работает абсолютно синхронно с агрегатом и в режиме турбо обеспечивает равномерную подачу воздуха в соответствии с оборотами мотора. Однако такое устройство будет отбирать для своей работы часть мощности движка.

Самыми распространенными вариантами построения механических нагнетателей, которые можно установить своими руками, являются три типа:

• Центробежный аппарат – применяется как самостоятельно в виде компрессора, так и в комбинации с другими устройствами. Принцип работы достаточно прост – лопатки, вращающиеся на большой скорости, захватывают воздух и забрасывают внутрь корпуса, который имеет улиткообразную форму. На выходе из корпуса поток воздуха приобретает нужное для режима турбо давление. Невысокая стоимость устройства и возможность установки своими руками сделали его наиболее популярным. Однако в его работе хватает и сложностей, в частности, с техобслуживанием.
• Нагнетатель ROOTS – представляет собой лопатки ротора, которые помещены в замкнутый корпус. Воздух захватывается на входе, за счет высокой скорости вращения лопаток воздух приобретает более высокое давление на выходе. Главный недостаток устройства такого типа – неравномерность подачи воздушного потока, что вызывает пульсацию давления в режиме турбо. Однако относительно тихая работа, надежность и компактность заставляют автомобилистов мириться даже с таким недостатком. При определенных навыках обращения с техникой вам не составит труда установить такой наддув своими руками.
• Нагнетатель LYSHOLM – представитель винтового типа аппаратов. Принцип работы схож с предыдущим – поток воздуха создается роторами, которые вращаются на высокой скорости. Главное отличие этого типа нагнетателей – маленький зазор между винтами, что вызывает множество сложностей в проектировании и установке таких изделий. Встречаются они на автомобилях нечасто и стоят недешево. Устанавливать их своими руками не рекомендуется, лучше обращаться к специалистам по турбонаддуву.

Применение вихревых воздуходувок

Отмечается целый ряд задач, которые может выполнять данный инструмент. Вихревой центробежный промышленный вентилятор может оказаться незаменимым помощником в той ситуации, когда требуется насытить жидкость кислородом. Хорошим примером здесь являются большие аквариумы или пруды. Оборудование нередко эксплуатируют в целях очищения рабочих станков от останков и мусора, в частности, удаления опилок, кусков ткани на швейном производстве и пр. Актуальным это устройство будет и в типографии, поскольку способно предотвратить склейку бумаги. Вихревые вентиляторы задействуют в целях быстрой сушки каких-либо предметов, да и в множестве других сфер деятельности, что еще раз доказывает многозадачность и универсальность конкретного оборудования.

TEDC

TEDC представляет собой механическую турбину с дополнительным компрессором, приводимым в движение электродвигателем. Согласно расположению компрессора относительно турбины, эти системы классифицируются на варианты выше и ниже по потоку (выше и ниже турбины соответственно). В целом они характеризуются значительно лучшей отзывчивостью при переходных процессах на” днищах » за счет независимости электродвигателя от инерции турбины и вала. Более того, TEDC в нисходящем потоке в этом отношении превосходит варианты в восходящем за счет того, что последние имеют большой объем для поддержания давления. Еще одно преимущество этого типа электрических турбин-минимальные отличия от механических.

Как устроен механический наддув

В систему механического наддува входят следующие элементы: компрессор (нагнетатель), интеркулер, воздушный фильтр, дроссельная заслонка, датчика температуры воздуха, проходящего через впускной коллектор, заслонка перепускного трубопровода, датчик давления. Максимально упрощенную схему устройства компрессора вы можете видеть на изображении ниже:

Управляется компрессор при помощи дроссельной заслонки. Она полностью открывается на высоких оборотах, однако заслонка трубопровода закрывается – так весь объем воздуха подводится ко впускному коллектору. Если обороты невелики, дроссельная заслонка открывается на небольшой угол, а заслонка трубопровода, напротив, открывается полностью, возвращая часть воздуха к компрессору. Воздух от компрессора проходит через интеркулер (хоть он требуется не всем компрессором) и охлаждается примерно на 10°C, что способствует увеличению степени сжатия. Как уже было указано ранее, механический нагнетатель приводится в действие от коленчатого вала. Крутящий момент может передавать посредством:

• Прямого привода. Компрессор при этом монтируется прямо на фланцах коленвала;
• Шестеренчатого привода. Систем приводится в действие через несколько шестерней;
• Ременного привода. Крутящий момент передается от коленвала к шкиву компрессора при помощи плоского, зубчатого или клиновидного ремня;
• Цепного привода. Система привода устроена так же, как и ременная, но использует цепь.

Стоит отметить, что от типа привода будет зависеть не только качество передачи крутящего момента, но и шумность агрегата, а также его габариты. Надежный шестеренчатый привод отличается громоздкостью и шумностью. Почти настолько же надежный цепной привод сложен в обслуживании и отличается несколько меньшей шумностью. Наиболее распространенный ременной привод нуждается в частом обслуживании, но работает тихо. Для него также характерна проблема проскальзывания.

4 Турбонагнетатель – универсальный наддув своими руками

Как для бензиновых, так и для дизельных двигателей возможно применение турбонагнетателя. Это устройство представляет собой комбинацию компрессора и турбины, которая использует давление выхлопных газов для работы. Последнее устройство создает ряд проблем – турбина должна выдерживать высокие температуры и огромную скорость вращения, а значит, материалы для ее изготовления должны быть сверхпрочными. Некоторую часть нагрузки с турбины снимает компрессор, что и позволяет комплексу в целом справляться со своей задачей.

Впрочем, современные агрегаты решают и эту проблему, в основном благодаря наличию дополнительных нагнетателей. В отличие от турбонагнетателя, никакого запаздывания после нажатия на педаль в случае с электрическим компрессором вы не почувствуете – устройство, которое чаще всего комбинируют с центробежной турбиной, начинает работать уже на малых и средних оборотах, а турбина подключается на высоких. Электрический нагнетатель воздуха достаточно прост в реализации – никаких сложных систем и устройств для его установки не потребуется, так что усовершенствовать авто своими руками с его помощью вполне осуществимо.

Сегодня хочу поднять интересную тему, в принципе это логическое продолжение статьи, . Если немного забежать вперед по теме — то получается, что сейчас все турбированные двигатели используют механические компрессоры воздуха, у такого подхода есть много плюсов и много минусов. Но недавно многие компании стали задумываться над электро турбинами, которые не будут использовать отработанные газы авто, а также не будут иметь механических подключений и приводов, а нагнетать воздух будет электродвигатель, который будет «питаться» от бортовой системы …

Задумка неплохая! Ведь можно избежать многих минусов механических систем, особенно турбин которые работают от отработанных газов, такие как:

2) Охлаждение турбины

3) Смазка моторным маслом

4) Расход масла

5) НУ и конечно же ресурс

Если подвести черту, можно понять что механические системы, далеки от идеала. Конечно , будут надежнее. Однако и у них есть минусы, это тот же привод который использует для работы обычный ремень, который со временем изнашивается.

В общем, подумали разработчики и поняли, что механику можно заменить на электрику! Или нельзя?

Простейшие и самодельные механизмы

В начале десятилетия на рынке появились простые дешевые механизмы, такие как компьютерные охладители, также называемые электрическими турбинами. Они расположены на входе и работают от аккумулятора. Такие электрические турбины можно использовать как на карбюраторе, так и на инжекторе. По словам производителей, они увеличивают поток воздуха, поступающего в двигатель, ускоряя его, что дает увеличение производительности до 15%. Параметры (скорость, расход, мощность) обычно не указываются. Установить такие электрические турбины на автомобили своими руками очень просто.

Однако в реальности их электродвигатели развивают до нескольких сотен ватт, что недостаточно для увеличения объема потока, так как для этого требуется около 4 кВт. Поэтому такое устройство станет серьезным препятствием на входе, в результате чего производительность, наоборот, снизится. В лучшем случае потери от него будут небольшими, что существенно не повлияет на динамику.

Кроме того, в интернете можно найти разработки по созданию электрических турбин своими руками. В отличие от дешевых вариантов, упомянутых выше, они построены на базе центробежного компрессора и бесщеточного двигателя мощностью до 17 кВт и напряжением 50-70 в, так как только такой двигатель может обеспечить достаточный крутящий момент и скорость для вращения компрессора. Двигатель должен быть оснащен регулятором скорости вращения. Эта система не требует промежуточного охладителя — для него достаточно холодного приема. Установка такого типа электрических турбин может потребовать замены генератора (на 90-100 А) и аккумуляторной батареи (с более емкой, высокой выходной мощностью тока). Скорость вращения компрессора определяется положением дроссельной заслонки. Причем зависимость не линейная, а экспоненциальная.

Целесообразно создавать такие электрические турбины для автомобилей с маломощными двигателями объемом до 1,5 л, что обусловлено высоким энергопотреблением. Более того, чем больше объем двигателя, тем ниже давление наддува может создать нагнетатель. Так, на 0,7-литровом двигателе она составит 0,4 — 0,5 бар, на 1,5-литровом-0,2-0,3 бар. Кроме того, такой наддув не сможет долго функционировать при максимальной производительности из-за нагрева. Однако контроллер можно настроить для принудительной активации. Из-за высокой стоимости компонентов, очень дорого сделать такую электрическую турбину. Обзоры свидетельствуют о ощутимом росте производительности. С конструктивной точки зрения эти механизмы, как и дешевые варианты, упомянутые выше, называются электрическим вентилятором. Однако их часто ошибочно называют электрическими турбинами. Сейчас на рынке есть более серьезные фирменные механизмы, близкие к самодельным.

Центробежный нагнетатель

Подобные нагнетатели получили в настоящее время наибольшее распространение, как в виде отдельного приводного компрессора, так и главным образом в составе турбонаддува.

Основная деталь центробежного нагнетателя – рабочее колесо, или крыльчатка. Она имеет довольно сложную конусообразную форму. Лопатки крыльчатки играют самую главную роль. От того, насколько правильно они спроектированы и изготовлены, зависит результирующая эффективность всего нагнетателя. Итак, воздух, пройдя по сужающемуся воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти закручивают и отбрасывают его центробежной силой к периферии кожуха, где имеется диффузор. Зачастую диффузор имеет лопатки (порой с регулировкой угла атаки), призванные снизить потери давления. Далее воздух выталкивается в окружной воздушный туннель (воздухосборник), который чаще всего имеет улиткообразную форму (воздухосборник, описывая окружность, постепенно расширяется в диаметре). Такая конструкция создает необходимое давление воздушного потока на выходе из нагнетателя. Дело в том, что внутри кольца воздух поначалу движется быстро, и его давление мало. Однако в конце улитки русло расширяется, скорость воздушного потока понижается, а давление увеличивается.

В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один существенный недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не просто быстро, а очень быстро. Фактически производимое центробежным компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Скорости могут быть 40 тыс. об/мин и более, а для высоконапорных компрессоров дизелей они приближаются к 200 тыс. об/мин. И в том случае если привод осуществляется от двигателя посредством ременной передачи на шкив турбины, шум от такого устройства довольно сильный. Проблема шумности и ресурса элементов привода частично снимается введением дополнительного мультипликатора, который снижает КПД механического нагнетателя.

Высокие рабочие обороты накладывают особые требования на качество используемых материалов и точность изготовления (учитывая огромные нагрузки от центробежных сил). К минусам самого принципа нагнетания можно также отнести некоторую задержку в срабатывании. Как правило, центробежный нагнетатель дает прибавку в мощности на довольно высоких оборотах двигателя. Сначала давление нарастает медленно, но затем, с увеличением оборотов, довольно резко возрастает

Эта особенность делает центробежные нагнетатели наиболее пригодными для тех случаев, когда более важно поддержание высоких скоростей, а не интенсивность разгона

Центробежные нагнетатели очень популярны: сравнительно низкая цена и простота установки способствовали тому, что компрессоры этого типа почти вытеснили другие, более дорогие и сложные типы, особенно в сфере тюнинга. Недостатки данного типа нагнетателей известны: повышенные шум и износ, эффективная прибавка мощности только на высоких оборотах.

Можно ли сделать электро вариант своими руками

Гипотетически можно, причем многие такое устанавливают на свой автомобиль. Лично я также задумывался над установкой на свой авто, но цена меня остановила.

Вам нужно решить рад пунктов:

1) Однозначно установка мощного генератора, что на иномарку уже дорого.

2) Мощный и компактный электромотор, желательно бесколлекторный именно он отдает большие обороты при оптимальном потреблении энергии. Лично я видел такие для компактных моделей, однако мощностью от 0,5 Квт стоит также не дешево.

3) Крыльчатка и корпус. Также нужно сделать самому либо купить, для максимального нагнетания воздуха. Также непростая задача.

4) Ну и конечно стабилизатор или инверторы, для питания электромотора.

Задачи не простые, на некоторые иномарки нет мощных генераторов, так что сделать очень сложно!

Но многие умельцы, в гараж устанавливают на свои автомобили, прирост мощности действительно можно достичь до 20 – 30 %.

Причем многие ставят дополнительный датчик потребления воздуха в патрубок перед турбиной, он «видит» прокачиваемый объем и автоматически регулирует большую подачу топлива (подает значения в ЭБУ), для обогащения топливной смеси. Так что прошивка может и не понадобиться.

Выбор турбокомпрессора

Можно изготовить турбину на ВАЗ своими руками, но занятие это очень сложное, поэтому лучше немного переплатить и готовый узел приобрести хотя бы на вторичном рынке

Нужно обращать внимание на то, что маленький турбокомпрессор работает только на низких и средних оборотах

Как только частота вращения коленчатого вала увеличивается, турбина отключается. Большие турбокомпрессоры наоборот, работают только на высоких и средних оборотах, на низких же они отключаются. Можно выделить несколько популярных моделей:

1. TD05 производства Mitsubishi. Буст установлен на 3 тыс. оборотов, позволяет выжать 250-300 л. с.
2. TD04L производства Subaru, установлен буст на 3 тыс. оборотов, мощность 200-250 л. с.
3. IHI VF10 этот турбокомпрессор существенно больше субаровской, позволяет выжать 250 лошадок и больше.

Существует немало китайских турбокомпрессоров, у них очень слабенькое качество, зато цена приемлемая. Цена турбины на ВАЗ на вторичном рынке колеблется в очень широких пределах — от 5000 рублей и до нескольких десятков тысяч.

Актуальность

Несмотря на хорошую производительность, электрические турбины в настоящее время не широко используются на серийных автомобилях. Это связано с их высокой стоимостью и сложностью. Кроме того, усовершенствованные варианты механических турбин (двухвалковые и переменной геометрии) имеют аналогичные преимущества по сравнению с первоначальными модификациями (хотя и в меньшей степени) при гораздо более низкой стоимости. EST теперь использует Ferrari в двигателе Формулы 1. По данным Honeywell, массовое использование электрических турбин начнется в начале следующего десятилетия. Следует отметить, что электрические нагнетатели уже используются на некоторых серийных автомобилях, например, Honda Clarity, так как они проще.

Достоинства и недостатки

Турбинный привод электродвигателя устраняет основные недостатки механических турбокомпрессоров.

• Отсутствует лаг, так как электромотор может обеспечить очень высокую скорость раскрутки ротора.
• Отсутствует турбояма, обусловленная недостатком отработанных газов, так как в таком случае нехватку энергии компенсирует электромотор.
• Электродвигатель позволяет сохранить наддув при переходных процессах подобно антилагу без негативных эффектов последнего.
• Это обеспечивает обширный диапазон работы и равномерный крутящий момент.
• Некоторые типы данных механизмов способны генерировать электричество, снижая нагрузку на генератор и сокращая расход топлива.
• Возможна рекуперация потерянной энергии, как это реализовала Ferrari в двигателе «Формулы-1».
• Электро-турбины работают в более щадящих условиях и на меньших оборотах (100 тыс. вместо 200-300 тыс.).

Однако данная технология имеет ряд недостатков.

• Большая сложность конструкции, включающей электродвигатель и контроллеры.
• Это обуславливает высокую стоимость.
• К тому же сложность конструкции сказывается на надежности.
• Ввиду большого количества конструктивных элементов (помимо турбины сюда входит электромотор, контроллеры, батарея) такие турбокомпрессоры намного больше и тяжелее обычных.

К тому же каждый тип электротурбин характеризуется специфическими особенностями.

С точки зрения долговечности, по мнению IHI, электрические турбины будут эквивалентны механическим из-за работы в тех же условиях в более щадящем режиме с большей сложностью конструкции.

Принцип работы электро турбины

Согласно обещаниям дилеров, турбина принудительно нагнетает воздух в систему впрыска (карбюратор) и приводит к приросту мощности двигателя. Ставите турбину на ваш мотороллер, взамен штатного (или уже не штатного) воздушного фильтра (устанавливается напрямую на карбюратор), выводите кнопочку включения системы на руль (поставляется в наборе). В идеале, когда мотор вашего скутера раскрутится до средних и больше оборотов, включаете турбину и получаете увеличение мощности в движке.

Кроме того, электротурбину можно применять также в качестве вспомогательного источника энергии для зарядки аккумуляторной батареи или применения для нужд бортовой электросети в момент, когда число оборотов двигателя недостаточное для нормальной работы электрооборудования скутера.

Это в идеале то, что нам обещают продавцы …

Заряжаем турбину

Инженеры-разработчики вновь углубились в различные проектирования и эксперименты. И как-то неожиданно для себя однажды обнаружили следующую вещь (закономерность). При развитии электрических технологий в автопроизводстве и с изучением всех плюсов и минусов электрических силовых агрегатов, что используются в автомобильной индустрии, было подмечено следующее, что у автомобилей с электродвигателями, ответ на нажатие на педаль газа происходит почти мгновенно, без каких-либо задержек. И это показалось для инженеров самой разумной отправной точкой, чтобы применить данную положительную черту в использовании электрических компонентов при создании конкретной идеальной турбины. Электромобили стоят пока что дорого, и это из-за размеров самих моторов, аккумуляторов, а еще они не совсем практичны в связи с ограниченной дистанцией пробега на которую этот электромобиль может уехать на одной подзарядке.

Но зачем же тогда надо использовать крупные узлы электромобилей, когда можно взять идею и применить ее в совсем другом формате к обычному для нас двигателю ДВС? Ведь автопроизводители могут использовать для этого совсем небольшие электрические двигатели и их компоненты. Одним из таких средств, что позволил увеличить мощность двигателя не полагаясь на выхлопные газы, стал электротурбонаддув.

“Электродвигатель может среагировать мгновенно (в течение 250 миллисекунд)”, — так говорят в Valeo. Такой отклик электродвигателя может сократить потребление топлива на 10% с использованием данной и необходимой настройки. По сути говоря, так как новый вид компрессоров не приводится в движение выхлопными газами, то технически он является простым нагнетателем, которые для простоты также еще называют электрическими турбонагнетателями.

Компания (концерн) «Фольксваген» и связанные с ним автобренды вкладывают значительные средства в эти новые электрические турботехнологии.

“Концерн «Volkswagen» работает над созданием электрического турбонагнетателя для использования его с различными автобрендами в глобальном масштабе,”- сказал Марк Джилес, представитель «VW USA». “Основным преимуществом данного нагнетателя является время отклика и то, что он подает импульс от холостого хода в сравнении с выхлопными зарядными устройствами, которые требуют для себя по меньшей мере 1500 об/мин для подачи дополнительного давления”.

Может ли электро турбина увеличить мощность двигателя

Турбонаддув основательно прижился в движках с впрыском горючего, как бензиновых, так и дизельных. Крепкого союза турбонаддува с карбюраторным двигателем не вышло по обстоятельству заморочек с организацией потоков воздуха, какие гарантируют приток бензина из жиклеров во впускной коллектор. В теории турбонаддув можно поставить и на мотор с карбюраторной системой питания, но на практике зарождается бесконечно много проблем.

Во-первых, чтоб исключить переобеднение топливо-воздушной смеси, потребуется установить новые топливные жиклеры высокой производительности (с отверстием увеличенного поперечника). Не так просто выбрать жиклеры различных систем карбюратора, чтоб мотор разумно трудился на всех режимах.

Во-вторых, давление наддува на разных оборотах обязано быть различным, а то из-за переизбытка воздуха во впускном коллекторе значительно умедлится воздухопоток, проходящий через диффузоры, что может привести к сокращению либо даже остановке подачи бензина.

В заводских турбованных карбюраторных движках, каковые изготавливались в небольшом числе и совсем давненько, карбюратор первоначально рассчитанный на работу с турбиной. Обыкновенные карбюраторы для безнаддувных двигателей не подготовлены к работе с турбиной.

В-третьих, коэффициент сжатия турбированных моторов поменьше, чем у атмосферных, — к примеру, не 9-10, а 8,1-8,6. Благодаря этому уменьшено до безопасных величин давление в цилиндрах на такте сжатия и снижена возможность детонационного сгорания горючего. Следовательно, при данной реконструкции желательно убавить и степень сжатия — увеличить размер камеры сгорания, поставив под головку блока лишнюю прокладку.

Имеется и ряд других минусов, из-за каких работа карбюраторного мотора с «чужой» турбиной будет привозить массу заморочек. Да и моторесурс имеет возможность значительно уменьшиться.

Исходя из этого можно сделать вывод, что устанавливать электро турбину на карбюраторный двигатель, а тем более карбюраторный двигатель скутера, не выгодно. Не исключение и самодельные электро турбины, которые народные умельцы изготовляют своими руками.

Принцип функционирования

Приведенные типы электротурбин различаются принципом работы. Так, по-разному реализован привод, некоторые из них способны вырабатывать энергию и т. д.

В EC компрессор приводится электродвигателем. Такая система не способна генерировать энергию, но для ее накопления может быть объединена с системой рекуперативного торможения или встроенным генератором стартера.

В EAT на низких оборотах электромотор обеспечивает дополнительный крутящий момент компрессору для повышения давления наддува. На «верхах» он вырабатывает энергию, которая может передаваться на хранение. К тому же электродвигатель может предотвратить превышение турбиной предельной скорости. Однако возможно возникновение эффекта высокого противодавления, что компенсирует извлеченную из выхлопных газов энергию.

Ввиду возможности генерации электроэнергии из отработанных газов такие турбокомпрессоры называют гибридными. На легковых автомобилях в зависимости от цикла движения они могут создать от нескольких сотен Вт до кВт. Это позволяет заменять генератор, экономя топливо.

В EST энергия отработанных газов не приводит компрессор непосредственно, а преобразуется в электрическую энергию с использованием генератора. Компрессор приводится накопленной энергией.

В TEDC электродвигатель функционирует независимо от турбины, а приводимый им дополнительный компрессор служит для повышения наддува на «низах».