Меню Рубрики

Модификация двигателя для установки турбины

Модификации двигателей при применении наддува

При наддуве двигателя модификация его конструкции не ограничивается только установкой турбокомпрессора. Очевидно, что в той или иной степени требуется изменение систем топливоподачи, охлаждения, смазки, впуска и выпуска отработавших газов, камеры сгорания, клапанов, фаз газообмена, системы пуска.

Как отмечено выше, возможны принципиально две разные цели применения наддува. Если он применяется для повышения экономичности и улучшения экологических показателей, т. е. не происходит повышения мощности, то не требуется модификация системы топливоподачи, да и большинства других систем. Если же происходит повышение мощности двигателя, то приходится проводить модернизацию, модифицировать разные системы. Прежде всего, при повышенном наддуве штатный топливный насос, как правило, не может обеспечить необходимой производительности, поэтому приходится заменять штатный ТНВД насосом с большей производительностью. Как правило, при наддуве дизеля требуется уменьшать (на 1 — 2 градуса) угол опережения впрыскивания топлива для снижения жёсткости сгорания.

Установка турбокомпрессора приводит к росту температурной напряжённости всего двигателя, сам ТК имеет повышенные температуры, смазка ТК требует более тонкой очистки масла. В результате этого необходимо изменять систему смазки, необходимо устанавливать дополнительные фильтры тонкой очистки масла, повышать производительность масляного насоса (с целью увеличения скорости смены масла), выполнять дополнительные отстойники или холодильники масла.

Наибольших изменений при применении наддува требуют впускные и выпускные трубопроводы двигателя.

Рис. Силовая установка, с дизелем с газотурбинным наддувом:
ТК — турбокомпрессор,
М — подвод масла к турбокомпрессору,
ТМ — трубопровод слива масла из турбокомпрессора в картер двигателя.

На рисунке ниже показано сравнение внешнего вида выпускных коллекторов двигателя без наддува и с наддувом. В последнем случае выпускной коллектор становится сложнее. Выпуск из первых трёх цилиндров и остальных разделён на два канала. Это делается для сохранения энергии выпускных газов, т. е. для повышения мощности, развиваемой турбиной. Для рассмотренного 6-цилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1-5-3-6-2-4 такое разделение коллектора позволяет организовать поступление волн давления выпускных газов в коллектор из цилиндров через 240 градусов поворота коленчатого вала.

Рис. Шестицилиндровый дизель до модернизации (1) и после модернизации (2) установкой турбонаддува:
А — выпускной коллектор,
ВХ — вход сжатого воздуха,
Ф — фильтр масляный,
Охл — вход воды охлаждения головки цилиндров.

В результате волны давления (импульсы) не накладываются на соответствующие волны снижения давления, не усредняются, энергия газов сохраняется высокой.

Для сохранения импульса давления в этом случае объём коллектора должен быть достаточно мал. Газовая турбина получается импульсной, наддув называют импульсным. Если же коллектор не разделяют, специально повышают его объём, то давление газов в коллекторе усредняется, становится практически постоянным, наддув называют наддувом при постоянном давлении. Система становится проще, но эффективность газовой турбины снижается.

Впускные коллекторы также претерпевают определённые изменения, поскольку по ним теперь приходится подавать большее количество воздуха. В коллекторах приходится устанавливать холодильники воздуха и т. д. Выпускные системы могут включать в себя также элементы преобразования импульсов давления выпускных газов (преобразователи импульсов, рисунок ниже), позволяющие сохранить высокую импульсность газов и поднять мощность газовой турбины.

Рис. Схема преобразователя импульсов:
А — каналы выпуска отработавших газов из головки цилиндров,
В — зона повышения скорости газов,
С — вход газов в газовую турбину,
D — компенсатор термических расширений.

Камера сгорания дизеля при применении наддува низкого уровня может и не изменяться. Однако при достаточно высоком наддуве, когда при исходной степени сжатия чрезмерно повышается максимальное давление в цилиндре, приходится идти на уменьшение конструктивной степени сжатия (е). Чрезмерное повышение максимального давления (Pz) в цилиндре приводит к росту нагрузок на подшипники, на сам коленчатый вал. А значит, нужно практически полностью менять конструкцию дизеля. Чтобы этого избежать, приходится увеличивать объём сжатия Vc для уменьшения степени сжатия и снижения максимального давления. Несмотря на снижение степени сжатия в поршневой части машины, что в соответствии с термодинамикой должно привести к потере экономичности, к. п. д. дизеля с таким наддувом возрастает, т. к. можно сохранить суммарную степень сжатия, т. е. в турбокомпрессоре, а затем в поршневой части. Кроме того, благодаря сжиганию в цилиндре большего количества топлива сохраняется достаточно высоким максимальное давление, т. е. возрастает степень повышения давления при сгорании и растёт экономичность двигателя. Увеличение камеры сгорания приводит к увеличению «мёртвого» пространства над поршнем, увеличивается количество остаточных газов, ухудшается очистка цилиндра, снижается его наполнение. Необходимо оптимизировать фазы газообмена.

Читайте также:  Установка 402 гбц на 417 двигатель

Поскольку в двигателе с наддувом в цилиндрах сжигается повышенное количество топлива, то термонапряжённость двигателя возрастает, возрастают температуры клапанов, особенно выпускного. Повышенный расход воздуха и газа требует большего времени на очистку, продувку, наполнение цилиндра. Необходимо увеличивать время перекрытия клапанов для лучшего охлаждения выпускного клапана, а также для лучшей продувки камеры сгорания, на что, конечно, затрачивается дополнительное количество воздуха. Фазы перекрытия клапанов должны быть согласованы с давлениями перед клапанами, чтобы избежать возможного выброса выпускных газов во впускной коллектор. Как правило, у двигателей с наддувом открытие впускных клапанов надо проводить раньше, а закрытие выпускных — позже, чем у двигателя без наддува. При этом закрытие впускных клапанов надо делать более поздним, а открытие выпускных — существенно более ранним. Всё это требует изменения профилей кулачков механизма привода клапанов. Аналогичные изменения надо проводить и в фазах газообмена двухтактных двигателей, что требует существенного изменения конструкции дизеля.

Система охлаждения двигателя с наддувом при низком уровне наддува может сохраняться без изменения. Но при повышенном наддуве, при необходимости охлаждения турбокомпрессоров, необходимости отвода большего количества тепла приходится увеличивать производительность системы.

Понижение степени сжатия приводит к проблемам с запуском дизеля, особенно при низких температурах окружающего воздуха. При пуске в камеру сгорания поступает воздух при параметрах, характерных для двигателя без наддува, а значит, давление и температуры сжатия оказываются чрезмерно низкими, не обеспечивающими самовоспламенение смеси при пуске. Для повышения температуры воздуха применяют специальные пусковые нагреватели во впускном коллекторе двигателя. Это усложняет двигатель, ухудшает наполнение цилиндра при нормальной работе. Существуют и другие методы повышения эффективности пуска двигателей с пониженными степенями сжатия.

источник

Basilmoderator › Блог › FAQ по установке турбины на не предназначенный для этого двигатель

Часто задают вопросы, буду стараться ответить реальными примерами, а не копипастами разных теоретиков. Если у кого есть вопросы — задавайте.

Не буду разжовывать что это и зачем надо, про это много воды написано на каждом шагу, только обычно от этого не легче.

1. Откуда берется мощность?
Турбину крутят выхлопные газы, быстро выталкиваемые из двигателя. Компрессор турбины нагнетает воздух в мотор. Больше воздуха — больше топлива можно сжечь, больше мощность.

2. Ой расход наверное конский?
Конечно, если выше максимальная мощность, то и расход воздуха/бензина выше. НО. Не всегда же вы будете ездить на максимальных режимах. Практика показывает, что грамотно построенный и настроенный эффективный турбомотор потребляет не больше обычного, а иногда (например на трассе) и меньше, причем что едет заметно лучше. К примеру уже настроил не один 16кл переднеприводник «обычный» (сток мотор, голова, только поршни нива с лужей, СЖ 7.8), расход по трассе 6-7л. 95-го, по городу 11-12л. Запуск в любой мороз. И пробег не 5 тыщ до ремонта, один мотор уже отбегал 70 тыщ, развозит СУШИ 🙂

3. Какие проблемы чаще всего возникают после постройки турбомотора?
а. перегревы, мотор сильно греется, нужен хороший обдув, большой радиатор и надежные вентиляторы
б. давит масло, тосол, откручиваются болты, нагрузка на двигатель то возросла, все что может проканать на обычном двигателе, на турбо моторе вылазит, причем постоянная череда этих косяков иногда доводит строителей до отказа или продажи проекта, были случаи, мотор нужно собирать очень надежным
в. слабое сцепление, крутящий значительно, зачастую в 2 раза больше, поэтому родная сцепа быстро сдается, особенно при наваливании на 3 и 4 передачах
г. кпп резко укорачивается, первые 2 передачи не информативны становятся, сложно контроллировать букс
д. ломает трансмиссию (шестрени) и привода
е. дует (поднимает) прокладку ГБЦ, нужно усиливать болты ГБЦ и применять надежные прокладки (например мет. приоропрокладку для 16кл ваза).

4. Пацаны сказали надо дуть 1.5 бара, типа меньше смысла нет?
На самом деле мотор с давлением выше 1.0 уже очень серьезное произведение, если он не сыпется каждый день. 0.5-0.6 давление вполне щедящее, можно без проблем ездить долгое время, а потом задуть под 1 бар и поломки полезут одна за одной. Основные проблемы это прокладка гбц, сцепление, привода, кпп. Так что мощный мотор выше 1 бара потянет за собой усиленное (возможно керамику, зависит от стиля езды) сцепление, хороший дорогой бенз, прочие усиленные моменты в кпп и приводах.
Опять же само по себе давление не показатель. То что в двигатель задули 1.5 бара и он не развалился еще не значит что он мощный. Мощность зависит от наполнения цилиндров и оборотов. Можно поставить маленькую турбину (как на многих сайтах советуют GT17) и иметь пик момента чуть ли не с холостых, зато на середине двигатель уже умрет, выпускные газы упрутся в маленькую горячу турбины и двигатель перестанет дышать. Да пинать будет знатно в спину, но после пинка нужно будет сразу перелючаться.
Я считаю, что нужно турбину подбирать по стилю езды в первую очередь. Не бывает с низов и до верхов. Да и конский момент с низов он не нужен, ездить будет не удобно, постоянные подрывы и переключения.
Лучше пусть принимает с 3000, но чтоб до 5000-6000 ехала. Будет эффективный диапазон с запасом на разгон. И тошнить до 3000 по городу можно.
К тому же не каждая турбина рассчитана на большое давление. Чем выше давление, тем сильнее давление на крыльчатки, быстрее изнашиваются подшипники, упорные кольца, масло давит наружу. Проще говоря турбина быстрее умрет, даже если двигатель не развалится.

Читайте также:  Установка электроподогревателя двигателя самостоятельно

5. Хочу поставить турбину на стоковый двигатель, что нужно сделать?
а. определиться с диапазоном работы двигателя
б. понять какое давление надо, выбрать турбину
в. возможно расжать двигатель, для большой мозщность разобрать, продефектовать, собрать надежный и с правильными зазорами, СЖ.
г. определиться с настройками блока управления, лучше это делать на доступных деталях и у опытных людей, т.е. сначала ищем кто будет все настраивать, а не наоборот, самый доступный вариант настраивать все на ЭБУ Январь в онлайне, если это возможно, карбюратор сразу в печь
д. найти откуда взять масло и тосол на турбину, врезать слив в поддон или блок выше уровня масла
е. установить форсунки и насос соответствующих мощности
ж. все установить, завести, обкатать, настроить

6. У меня впрыск, хочу поставить турбину, что-то нужно переделать?
Хорошо если такой вопрос возник. Бывали случаи, что сначала ставят, ломают, потом спрашивают. В чем собственно проблема? А проблема в выходе за рамки расчетной заводом мощности, поэтому многие компоненты мотора на это не рассчитаны. Если с железом более менее понятно, то на электронике остановимся подробнее.
Устаревшие системы типа моновпрыска рассматривать не будем.
Основная проблема при установке жутко не стандартного железа — как этим всем управлять?
У двигателя есть центральный процессор (ЭБУ, мозг, проц и пр.). Который смотрит в датчики, считает режимы, воздух и подает нужное количество топлива и вычисляет нужный момент зажигания.
Атмосферный двигатель изначально настроен на среднюю смесь между бедно и вроде едет. Т.е. в обычных режимах это в районе 14-15 (воздух/топливо), на переходных и экономичных может быть 15-17 или даже 18, что достаточно бедно. В нагрузочных режимах судя по таблицам может быть и даже 12.5, но на самом верху. У хонды например очень богатые смеси в режиме валилова. Для турбо же в режиме буста необходимо укладываться в рамки 10-12.5, т.е. штатный лямбда-зонд для этого не подходит однозначно, он настроен на 14.7. Для настройки понадобится использовать специальный прибор с широкополосной лямбдой.
И тут вырисовывается основная проблема — как настроить программу? Обычно в штатный мозг залеть или сложно или невозможно. Можно использовать полумеры-обманки, отдельные процессоры заменяющие сигналы основному процессору и таким образом заставляющие его выдавать что надо. В этом случае невозможно настроить все таблицы, запуск, прогрев, переходные какие-то режимы, отсечку и прочее. Да и стоят такие системы порядочно. Популярны для тюнинга иномарок, например при буст-апе или замене валов в ГБЦ.
Но мы то строим двигатель можно сказать с нуля. Поэтому лучше сразу продумать как это все будет управляться.
В России популярным, доступным и достаточно изученным методом является установка Января или Корвета. Эти мозги позволяют рулить многими параметрами, причем прошивка настраивается полностью под конкретный двигатель во всех режимах, все настройки открытые. Есть конечно и другие направления, но они не так распространены, банально можно много времени на их изучение убить недостроив проект, а спросить не у кого.
Для подсчета воздуха у процессора есть 2 направления:
а. ДМРВ считает напрямую пролетевший воздух через трубу, по кол-ву воздуха вычисляется сколько нужно топлива. Часто используется, позволяет точно посчитать воздух. Не надежный часто ломается, забивается, врет. При разрыве патрубков мотор работать не будет. Не любит хлопков и большого давления. При настройке придется по отдельным приборам смотреть давление, чтобы выставить смеси/зажигание на бусте. К тому же предела штатного ДМРВ может не хватить.
б. ДАД показывает давление во впускном коллекторе, кол-во воздуха вычисляется эмпирически через наполнение, объем и поправки по оборотам и пр. Очень удобный для турбо и надежный прибор. Стоит не дорого. Но требует переделки проводки и специального спортивного ПО, штатное с ним работать не будет.

Читайте также:  Защита картера двигателя киа рио установка

Турбомощность затягивает, приравниваю к тяжелым наркотикам, деньги тратятся очень даже. Начать нужно со стабильного заработка.

источник

Honda Civic Hatchback EK D16 VTEC TURBO JTlab › Бортжурнал › Установка турбины

Установка турбины на атмосферный двигатель подразумевает собой вмешательство практически во все системы автомобиля, а так же установку множества дополнительных компонентов.

В данном случае Мы пошли по пути бюджетного ТУРБО, да и требования были весьма четкие — получить динамичный городской автомобиль с хорошим крутящим моментом с низких оборотов и до отсечки.
Главной статьей экономии было решение дуть «в сток», т.е. оставить родной двигатель без изменений.

Работу начали с установки расточенного впуска и ДЗ, диаметр компонентов был подогнан таким образом, чтобы он совпадал с внутренним диаметром труб пайпинга.

Затем приступили к установке интеркулера. Спроектировав места крепления и положение интеркулера, приварили уголки крепления непосредственно к корпусу радиатора, а затем закрепили его на кузове.
Положение интеркулера было выбрано таким образом, чтобы в разрез бампера попадала максимальная площадь радиатора.

Клиент предоставил нам китайский выпускной ТУРБО коллектор, фланец и геометрия которого не подходили к приобретенной новой турбине Garrett GT17. Мы изготовили новый фланец из 12мм стали, который был вырезан лазером.

Доработали коллектор и приварили новый фланец, после чего обработали внутреннюю поверхность коллектора шарошкой, для оптимального течения газов.

Установили коллектор и турбину на двигатель.

Слив масла из турбины, через максимально короткую магистраль, организован прямо в картер двигателя.

Теперь все основные узлы нашего турбо комплекта заняли свои места и Мы приступили к проектированию и изготовлению пайпинга от турбины к интеркулеру и от кулера к двигателю. Процесс это не простой и достаточно сложный, т.к. необходимо было изготовить максимально прямой пайпинг, который не должен мешать стандартным деталям подкапотного пространства.
Пайпинг был изготовлен разборным для быстрого и удобного демонтажа, состоит он из 3х частей, остальные соединения были сварены аргоном. На концах труб пайпинга были изготовлены «хампы» для того, чтобы силиконовые соединители надежно держались и не срывались.

Затем Мы приступили с созданию даун пайпа — части выпускной системы, которая направляет выхлопные газы из турбины в глушитель. Даун-пайп был изготовлен из нержавеющей трубы, диаметром 76мм. Для оптимизации температуры, большая часть даунпайпа Мы замотали термолентой. После чего установили деталь.

На фото ниже показано взаимное расположение труб пайпинга и даунпайпа.

Для оптимизации температуры масла и дольшего сохранения его смазочных свойств необходимо было установить охладитель моторного масла — маслокулер.
Нам пришлось переделывать и устанавливать китайский комплект, купленный владельцем.
На армированные шланги маслянных магистралей были установлены промышленные фиттинги, которые выдерживают высокое давление и не текут.
Нам пришлось установить пакет из 2х шайб под маслянный фильтр, в первой находились датчики доп. приборов температуры и давления масла, вторая направляла масло в радиатор. Иного решения не нашлось, т.к. датчик давления масла был очень большим.

Сам радиаторы Мы установили под радиаторную решетку, это позволяло сократить длину магистралей, а так же получить максимальный эффект от радиатора.
Стилистическая составляющая в данном сетапе так же была. 🙂

После изготовления впускного патрубка турбины и финишной сборки всей системы, Мы запустили двигатель, — все работает, проблем нет.
Сразу же после сборки блок управления ДВС был настроен для оптимальной работы, а мощность ДВС была измеряна. На давлении 0.45 бар, с ДВС объмом 1.6л. получили 204.5 л.с. и максимальный крутящий момент 270 Нм.

С длинной МКПП S40 автомобиль получился безумно эластичным и динамичным. Крутящий момент есть всегда, на любых оборотах и любой передаче. Такое ощущение, что тепловоз уперся в задний бампер и бесконечно толкает автомобиль. При этом никаких пробуксовок колес и прочих неприятностей.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector