Установка турбины на атмосферный двигатель

Как происходит установка турбины на атмосферный двигатель

В первую очередь, необходимо обеспечить присутствие некоторых элементов, которые обязательны при работе по установке турбины на автомобиль. К ним относятся: турбина, коллектор, интеркуллер охлаждения воздуха, воздушная магистраль, выполненная из алюминия или нержавеющей стали, патрубки из силикона, трубки по которым подается охлаждающая жидкость и масло, выходная труба, ведущая к глушителю, система контроля подачи топлива.

Коллектор выполняется по специальной модификации, поскольку будет исполнять роль проводника, при движении выхлопных газов в турбину. Он должен обладать следующими параметрами: высокая прочность и толстые стенки. Это необходимо, поскольку работа его будет осуществляться на высоких температурах.

Работа крыльчатки осуществляется на высоких скоростях вращения. Для предотвращения перегрева устанавливается система охлаждения, использующая моторная масло  в качестве охладителя. При возникновении избыточного давления существует клапан, который сбрасывает лишний объем охлаждающего материала обратно в полость системы охлаждения двигателя.

Что такое турбина

Рабочая масса, с помощью которой осуществляются вращательные движения элементов турбоустановки, обычно состоит из отработавших газов. Однако в других отраслях промышлености их работа может основываться на движении водяных или паровых масс.

Рабочий поток движется по направлению, от которого зависит тип турбины. Осевой тип отличен тем, что движения масс осуществляется параллельно турбинной оси. А в радиальном типе это движении происходит от периферии в направление центра.

Это наблюдается, поскольку воздушная смесь подается в цилиндры без дополнительного оборудования, которое может осуществить помощь при подаче дополнительного объема воздуха или газов. Принцип работы силовой установки, работающей по типу внутреннего сгорания: Воздушная и топливная смесь попадают в полости цилиндров, где происходит их смешивание и воспламенение от искры.

За счет этого создается энергия, которая впоследствии передается на коленчатый вал и способствует осуществлению его вращательное движения. Данную проблему необходимо решить турбине.

Атмосферный двигатель имеет следующие преимущества:

• Устойчивость к износу;
• Простота конструкции;
• Возможность осуществлять многократный ремонт.

Плюсы турбированного двигателя:

1. Существенный прирост мощностных характеристик, при равном объеме с атмосферной силовой установкой.
2. Высокий момент вращения
3. Высокие показатели экологичности и экономичности.

Отработавшие газы(ОГ), попадающие в полости турбины, создают вращательный момент на осевом валу, благодаря взаимодействию с лопастными элементами. Вследствие этого, поток ОГ развивает энергию и поступает в полость рабочих камер цилиндров не по принципу самотека, а под давлением.

Это позволяет обогатить топливно-воздушную смесь количеством кислорода. Это позволяет повысить интенсивность горения. Увеличение мощности силового агрегата, при установке турбонаддува, достигает отметки в 10% и выше.

Установка турбоагрегата также негативные моменты, возникающие при эксплуатации. Качество используемых смазочных материалов и топлива должно быть обязательно на высоком уровне, поскольку турбина очень требовательна и капризна при не надлежащем обслуживании. Также, замену масла и масляного фильтра, необходимо проводить чаще, чем в безтурбинных агрегатах. Воздушный фильтр также требует повышенного внимания, для недопущения вероятности нестабильной работы устройства.

Это возможно,  поскольку в нем не используются отработанные газы. Также, при его функционировании, наблюдается уменьшение полезной работы моторного агрегата. Установить компрессор легче, чем турбину.

К несомненным достоинствам атмосферных двигателей относят:

• Простоту конструкции, которая отработана на практике в течение многих десятилетий. Ремонт и техническое обслуживание таких силовых агрегатов обходятся владельцу намного дешевле (по сравнению с аналогичными операциями для турбированного мотора).
• Значительно больший ресурс бесперебойной работы до капитального ремонта. При правильных условиях эксплуатации и надлежащем уходе срок «жизни» у атмосферных двигателей в 2÷4 раза больше, чем у моторов с турбонаддувом: 300000÷400000 км, зачастую, не являются пределом «долголетия» таких двигателей.
• Меньший расход масла, который в зависимости от стиля езды обычно не превышает 200÷500 мл на 10000 км пробега автомобиля. Это обусловлено отсутствием дополнительных приспособлений, требующих смазки, а также меньшими нагрузками, которые испытывают вращающиеся части мотора при работе.
• Неприхоливость к качеству используемого масла. Они вполне удовлетворительно работают на полу-синтетических (и даже минеральных) моторных маслах. Однако, не стоит забывать о том, что чем лучше масло, тем дольше срок службы двигателя.
• Не столь частую, как у турбированных двигателей периодичность замены масла, которую необходимо производить после пробега в 15000÷20000 км.
• Меньшую требовательность к качеству применяемого топлива. Как правило, многие атмосферные моторы могут вполне удовлетворительно работать и на бензине марки Аи92.
• Более быстрый прогрев в зимнее время.

Зачем устанавливать турбину

Когда говорят «атмосферный двигатель», то подразумевают обычный двигатель внутреннего сгорания, в который воздух попадает естественным путем без дополнительных приспособлений. Воздух смешивается с бензином или другим топливом, попадает в цилиндр, загорается от искры, в результате чего совершается работа. За счет этой работы машина и едет.

Двигатель, к которому подсоединена турбина, называется турбированным. Впервые автомобили с турбированными моторами появились в середине прошлого века.

Турбина работает за счет выхлопных газов, которые на нее попадают. Вращаясь, она создает давление воздуха, подаваемого в цилиндры, то есть воздух поступает уже не самотеком. Топливная смесь становится более насыщенная воздухом, интенсивнее горит. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 10%, а в некоторых случаях и больше.

К недостаткам турбированного мотора относят большую требовательность к качеству масла и топлива. Моторное масло и масляные фильтры надо менять в 2 раза чаще, потому что турбокомпрессор работает при высокой температуре. Для стабильного функционирования устройства надо постоянно следить за воздушным фильтром.

Помимо турбины, для увеличения мощности мотора на него можно устанавливать компрессор, который будет нагнетать воздух. Привод компрессора подключают к коленвалу. Компрессор не повышает температуру, поскольку не использует отработанный газ, но он уменьшает полезную работу мотора.

В целом установка компрессора считается более простой задачей, чем монтаж турбины. Ставя перед собой вопрос, выбирать ли компрессор или турбину, зачастую владельцы авто склоняются к первому варианту.

Как компрессор и турбина улучшают мощность двигателя авто

Сама по себе установка турбины на атмосферный двигатель показывает плюсы в парадигме «выиграл-выиграл». Компрессор и турбина, установка, выполненная подготовленным человеком, благотворно влияют на характеристики и работу двигателя авто:

• с сохранением надёжности атмосферного двигателя появляется мощность без увеличения объёма;
• установка турбины на атмосферный двигатель не усложняет его, не меняет параметры, но увеличивает крутящий момент;
• двигатель авто остаётся столь же ремонтопригодным, по прибавка компрессора позволяет заставить приносить пользу и выхлопные газы.

Цена замены деталей новой конструкции под капотом не ввергает в значительные издержки и позволяет обслуживать более мощный мотор и компрессор без увеличения затрат.

Установка турбины

Можно ли поставить турбину на автомобиль, зависит от конкретной модели авто. В некоторых случаях проще приобрести новую машину, чем подбирать запчасти. Если же вы решили это сделать, то найдите хорошего мастера, потому что самостоятельно справиться с установкой довольно сложно.

Процесс переоборудования начинается с того, что все детали в автомобиле, связанный со впуском и выпуском воздуха, снимают. Новый турбоколлектор соединяют с турбиной, которую разворачивают так, чтобы работа с присоединением патрубков была максимально упрощена.

Подшипники турбины, которая вращается с большой скоростью, постоянно нуждаются в смазке. Трубку подачи масла подключают к месту в двигателе, где масло идет под давлением.

Для подключения можно также использовать тройник датчика давления масла. Другой конец трубки подсоединяют к верхней части картриджа турбины. Сливаться масло будет уже под низким давлением в поддон через специальный сосок. Система охлаждения будет подключаться с другой стороны от водяной помпы.

Поскольку в двигатель будет поступать больше воздуха, ему потребуется больше топлива. Чтобы увеличить его подачу, устанавливают более производительные форсунки. Не помешает также установка нового топливного насоса, соответствующего форсункам. Но делать ли это, решают в каждом конкретном случае.

Избыточное давление воздуха в двигателе будет контролировать электроника. К ней подключают датчики температуры охлаждающей жидкости и воздуха. Контроллер должен быть откалиброван так, чтобы топливо впрыскивалось ровно в необходимый момент времени, связанный с состоянием двигателя.

Прошивкой мотора должен заниматься специалист с большим опытом за плечами. В противном случае, сбив заводские настройки, можно привести двигатель в нерабочее состояние, и затем тратить деньги на его ремонт.

Если на автомобиль будет установлен компрессор, то настройка пройдет значительно проще. Не потребуется такое количество дополнительных деталей. Он сможет работать на низких и на высоких оборотах.

В целом процесс переоборудования довольно трудоемкий и требует навыков. Соответственно и цена вопроса будет высокой. Нужно ли вам это, решайте сами. Зато при успешном монтаже турбины динамические характеристики автомобиля значительно улучшаются.

Необходимые элементы для установки турбины

На установку турбины решаются водители, которым не хватает мощности на своем авто. Благодаря турбированию атмосферного двигателя автомобиль становится более экономичным, поскольку мощность мотора возрастает, а объем остается неизменным. Так, после установки турбины на двигатель мощностью 1,4 литра, автомобиль ведет себя, как если бы у него стоял мотор 1,8 литра.

Однако к вопросу надо подходить с осторожностью, поскольку при техническом усовершенствовании автомобиля затрагиваются многие его важные части, применяются дополнительные запчасти. Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:

Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:

• непосредственно сама турбина;
• выпускной коллектор;
• интеркулер, чтобы охлаждать воздух;
• магистраль подачи воздуха, которую делают из алюминиевых трубок или нержавейки;
• силиконовые патрубки для соединения трубок;
• трубки под подачу охлаждающей жидкости и масла;
• труба от выхода турбины до глушителя (называется пайп или даун-пайп);
• форсунки высокой продуктивности;
• электроника, которая будет контролировать подачу топлива.

Вместо обычного коллектора, нужен турбоколлектор, через который будут проходить выхлопные газы и направляться в турбину.

Чтобы турбина не перегревалась, устанавливают охлаждающую систему. В пайп надо будет встроить датчик лямбда-зонда (датчик кислорода).

Обороты крыльчатки турбины очень высокие. Чтобы она не вышла из строя, надо подвести масло, которое будет поступать из двигателя. Для сбрасывания лишнего давления нужен специальный клапан (блоу-офф).

Устройство турбины

Турбина и компрессор выглядят как сдвоенная улитка с разнонаправленными отверстиями. В средней части улитки установлен вал с крыльчатками на концах. Одна крыльчатка заставляет вращаться и работать компрессор, который нагнетает воздух в двигатель. Усиленная подача воздуха вкупе с увеличенной порцией впрыска топлива в камеру сгорания заставляет двигатель авто работать эффективнее, выдавая больше мощности при незначительном увеличении расхода топлива.

Установка турбины на атмосферный двигатель – это возможность самостоятельно разогнать мощность автомобиля. Компрессор и турбина, установка которой своими руками по силам автолюбителю с базовыми навыками механика, полностью изменят характеристики двигателя железного коня.

Автомобиль с каким двигателем лучше выбрать

Обе разновидности моторов имеют как свои достоинства, так и недостатки. Поэтому нельзя однозначно сказать какой из них лучше. Если вы поклонник агрессивной езды, быстрого старта с места, любите драйв и готовы к значительным затратам на обслуживание, то выбор однозначен – автомобиль с турбированным двигателем. Однако, склоняясь к такому выбору, надо помнить о том, что мотор вашего транспортного средства (а особенно турбина) «проживет» значительно меньше, чем атмосферный аналог. К тому же вы должны быть уверены, что в своем регионе вы без труда сможете приобрести топливо высокого качества, а также специальные синтетические масла.

Если для вашего стиля езды характерны спокойствие, предусмотрительность и осторожность, и к тому же вы практичный и бережливый человек, то излишки мощности турбированного двигателя вам просто не нежны. А вот надежность, простота в обслуживании и долговечность атмосферного мотора, позволят значительно сэкономить затраты на его повседневную эксплуатацию

Не забываем!

Всё ремонтируется, вопрос остается только в выборе СТО. Этот выбор только за Вами!

Зачем устанавливать турбину

Чтобы разобраться в этом, сначала необходимо обратить внимание на принцип работы атмосферного мотора. Он функционирует таким образом: воздух попадает в него естественным путем, затем смешивается с топливом, переходит в цилиндр и воспламеняется от искры, в результате выделяется энергия, которая приводит в движение автомобиль

Установка турбины делает двигатель более мощным и износостойким, увеличивает крутящий момент и снижает уровень вредности выхлопных газов.

Благодаря турбине топливная смесь становится более насыщенной воздухом, интенсивнее горит. Мощность двигателя увеличивается на 10%, а то и более. Кроме того, он экономичнее расходует топливо.

Работает эта деталь так: в ее корпус попадают выхлопные газы, которые вращают крыльчатку. На одном валу располагается рабочее колесо компрессора. На вход устройства поступает отработавший в двигателе атмосферный воздух, а на выходе получается «надувочный». Поэтому эта процедура известна под названием «турбонаддув». Таким образом, КПД двигателя объемом 1.4 литра, оснащенного системой турбонаддува, вполне сравним с мощностью агрегатов с полезным объемом 1.8 литра. При этом, разумеется, что менее объемный двигатель расходует значительно меньше топлива. Особой популярностью данная технология пользуется у производителей японских и немецких автомобилей. Тем не менее, нередко турбину устанавливают и в постсоветских странах, даже на старые машины.

Установка турбины на КАМАЗ

Удаление защитных колпачков и материалов с устанавливаемого компрессора — Установка турбины на место, отделенное ей в двигателе. Залив шприцом масла в полость входного отверстия — Ручная прокрутка крыльчатки, для попадания смазочного материала на поверхность подшипников. Соединение с компрессором с помощью трубок — Проверка подачи масла к турбокомпрессору.

Запуск двигателя, проверка герметичности магистралей движения, на вход и выход, смазочных материалов — Работа двигателя на холостых оборотах в течении пяти минут. Повторная проверка герметичности всех систем — Проверка работы двигателя на различных частотах вращения коленчатого вала.

Как работает турбина

Турбина состоит из двух частей:

1. Холодная – всасывает и раскручивает впускной воздух,
2. Горячая – раскручивается воздух посредством движения выхлопных газов.

В турбине установлен картридж с лопастями, которые от движения воздуха раскручиваются вплоть до 150 000 оборотов в минуту, создавая давление. Вращаются лопасти на подшипниках, а за смазывание и охлаждение отвечает подача масла с двигателя.

Так как при резком повышении давления воздух сильно нагревается, был изобретен интеркуллер, охлаждающий воздух до нужной температуры.

Во впускной магистрали установлен клапан, отвечающий за сброс избыточного давления впускного воздуха (Blow off), а также вестгейт, ограничивающий количество отработанных газов, попадающих в турбину, что позволяет избежать резкого роста повышения оборотов крыльчатки (простыми словами-ограничитель).

Работа турбины крайне проста: в горячую часть турбины попадают отработанные газы и раскручивают крыльчатку. В холодной части раскрученная крыльчатка всасывает большое количество воздуха, который проходит через интеркулер, и в охлажденном состоянии попадает в цилиндры. После того, как отработанные газы раскрутили турбину, они идут далее по выпускной магистрали.

Преимущества и недостатки современного турбомотора

Перед тем, как мы приступим к анализу плюсов и минусов турбодвигателя, хотелось бы еще раз обратить ваше внимание на один нюанс. Как утверждают маркетологи, доля реализуемых новых автомобилей с турбонаддувом сегодня существенно увеличилась

Более того, многочисленные источники делают акцент на том, что турбодвигатели все больше и больше теснят «атмосферники», автолюбители зачастую выбирают именно «турбо», так как считают атмосферные двигатели безнадежно устаревшим типом ДВС и т.п. Давайте разбираться, так ли хорош турбомотр на самом деле.

Плюсы турбодвигателя

1. Начнем с явных плюсов. Действительно, турбодвигатель легче по весу, меньше по рабочему объему, но при этом выдает высокую максимальную мощность. Также моторы с турбиной обеспечивают высокий крутящий момент, который доступен на низких оборотах и является стабильным в широком диапазоне. Другими словами, турбомоторы имеют ровную полку крутящего момента, доступную с самых «низов» и до относительно высоких оборотов.
2. В атмосферном двигателе такой ровной полки нет, так как тяга напрямую зависит от оборотов двигателя. На низки оборотах атмомотор  обычно выдает меньший крутящий момент, то есть его нужно раскручивать для получения приемлемой динамики.  На высоких оборотах мотор выходит на максимум мощности, но крутящий момент снижается в результате возникающих естественных потерь.

3. Теперь несколько слов об экономичности турбодвигателей.  Такие моторы и правда расходуют меньше топлива по сравнению с атмосферными агрегатами в определенных условиях. Дело в том, что процесс наполнения цилиндров воздухом и топливом полностью контролируется электроникой.

   Получается, ЭБУ следит за тем, чтобы соотношение компонентов смеси было оптимальным на любых режимах работы турбированного ДВС, благодаря чему достигается полноценное сгорание заряда и происходит отдача максимума полезной энергии. В случае с атмосферными двигателями наполнение зависит как от оборотов коленвала, так и от температуры наружного воздуха, атмосферного давления и ряда других факторов.

4. Если учесть небольшой вес самого агрегата с турбиной, доступную тягу на низких оборотах и отсутствие зависимости от внешних факторов, турбомотор закономерно расходует в штатных режимах эксплуатации меньше топлива. При этом следует помнить, что данное преимущество полностью исчезает в том случае, если постоянно ездить в режиме «газ в пол». Тогда расход топлива на турбодвигателе может оказаться даже большим, чем у атмосферных аналогов.

Минусы турбированного ДВС

Итак, с основными плюсами разобрались. Что касается минусов, они также присутствуют. Вполне очевидно, что турбомотор сложнее как в плане электроники и исполнительных устройств, так и в плане реализации самой схемы турбонаддува. Повышенные требования к качеству топлива и моторного масла тоже никуда не делись.

Дело в том, что небольшой по размерам и объему агрегат работает в условиях высоких механических и тепловых нагрузок. Давление наддува и температура в цилиндрах намного выше по сравнению с атмосферными двигателями, что означает ускоренный износ турбомотора.

Производители учитывают разные нюансы, закладывая больший запас прочности в агрегат, но во время ремонта турбодвигателя стоимость усиленных деталей получается ощутимо выше. Также двигатель с турбиной имеет большое количество датчиков и магистралей, а также дополнительных систем, что усложняет диагностику в случае возникновения неисправностей.

1. Очень важным моментом является ресурс самой турбины. Турбонагнетатель повсеместно устанавливается на современные ДВС, окончательно вытеснив механический компрессор. При этом турбина на бензиновом двигателе обычно «ходит» всего около 150 тыс. км, на дизеле этот показатель в среднем составляет до 250 тыс. км. Затем турбокомпрессор нуждается в дорогом ремонте или полной замене.
2. Что касается известной проблемы в виде «турбоямы» или «турболага», на современных двигателях этот недостаток практически устранен посредством установки турбин с изменяемой геометрией, путем использования технологий «би-турбо» и т.д. Почему практически, а не до конца? Дело в том, что идеальной остроты отклика во время дозирования тяги в процессе дросселирования, которая свойственна атмосферным моторам, все равно нет. Параллельно с этим более сложные системы турбонаддува требуют повышенных затрат, создают определенные затруднения, которые связаны с обслуживанием и ремонтом.

Надежны ли турбированные двигатели?

Как мы кратко коснулись выше, двигатели с турбонаддувом сложнее и имеют больше деталей, чем моторы без турбонаддува. В то время как большинство современных двигателей с турбонаддувом довольно надежны, более сложная конструкция может повысить затраты на ремонт, если у вас возникнут проблемы или произойдет столкновение на дороге. Турбина может также увеличить износ некоторых компонентов из-за повышенной нагрузки, что может сократить жизнь двигателя с течением времени. Плюс не стоит забывать, под какими нагрузками трудится сама турбина. Скорости вращения лопаток гигантские, нагрев большой – выйти из строя на 100-150 тыс. км может легко! Плюс многое зависит от смазочных материалов, качества самой турбины, качества топлива и т. д. А стоимость турбокомпрессоров может «кусаться».

По общепринятому правилу чем проще мотор, тем он надежнее. Атмосферный двигатель без турбины проще, значит, и надежнее.

Более высокая степень сжатия

Это один из тех способов, который не только увеличивает нужный нам показатель и крутящий момент двигателя во всем диапазоне, но также и уменьшает расход топлива автомобиля, но при этом придется перейти на бензин с более высоким октановым числом, то есть с 95-го на 98-ой.

Когда поршень в цилиндре доходит вверху до мертвой точки, то вместо находится выше него называется камерой сгорания и чем больше ее объем, тем выше ваша степной сжатия, а в соответствии и мощность. Сразу следует пояснить, что степень сжатия и компрессия это разные вещи, стерео сжатия является геометрической величиной, а компрессия динамической.

Для того чтобы повысить степень сжатия можно воспользоваться двумя способами, первый из них это приобретение поршней с большим диаметром и соответственно расточение под них цилиндров. В итоге вы получаете более высокий объем и степень сжатия тем самым получая плюс благодаря двум способам тюнинга.

Второй вариант – установка более тонкой прокладки ГБЦ. Этот способ даст результат, но с ним больше проблем, так как под такое изменение необходимо будет отрегулировать многие детали.

Вот такой результат вы можете получить:

• с 8 до 9 = 2.0 %;
• с 9 до 10 = 1.7 %;
• с 10 до 11 = 1.5 %;
• с 11 до 12 = 1.3 %;
• с 12 до 13 = 1.2 %;
• с 13 до 14 = 1.1 %;
• с 14 до 15 = 1.0 %;
• с 15 до 16 = 0.9 %;
• с 16 до 17 = 0.8 %.

Также если вы сильно повышаете степень сжатия, эти результаты суммируются, то есть подняв с 8-ми до 17-ти даст 11.5%. Также не забывайте, что от степени сжатия равной 12 уже необходим 98-ой бензин, а от 13.5 уже 102-ой, от 15-ти 105-й, который очень редкий и дорогой. Некоторым моторам смена топлива не требуется.