Меню Рубрики

Установка турбины на двигатель змз 409

УАЗ Patriot › Бортжурнал › Установка турбокомпрессора на ЗМЗ 409

Описываю свой путь установки турбокомпрессора на УАЗ Патриот. Расчет и заказ деталей занимает весьма небольшое время, а вот процесс сборки может затянуться весьма надолго. Много мелкой работы, которая занимает больше половины всего времени. Время простоя машины где-то 2-3 недели, при условии выполнения работ по вечерам и в выходные дни.

Выпускной коллектор.
Был взят б/у выпускной коллектор от дизеля ЗМЗ 514. Для установки на ЗМЗ 409 требуется заменить 2 нижних шпильки на более короткие или установить проставки под гайки. Перед установкой коллектор был слегка доработан – убраны ступеньки и наплывы в каналах и сделана подгонка под мою пиленую ГБЦ, а также был врезан датчика температуры выхлопных газов от Субару.

Подача масла на турбину.
Подача масла на турбину осуществляется через штатный выход на датчик давления масла в ГБЦ с использованием медной трубки. Предварительно был установлен тройник датчиков масла ЗМЗ. В один из выходов я ввернул датчик аварийного давления масла, в оставшийся — цанговый фитинг для медной трубки. Подача масла на турбину также через модернизированный банджо фитинг с выходом на медную трубку.

Слив масла с турбины.
Слив масла с турбины выполнен классическим способом – резиновым термостойким шлангом. Сперва планировал вывести медной трубкой, но места под турбиной ограничено, да и перегиб для меди весьма сильный. Фланец турбины самодельный, штуцер слива в поддон тоже эксклюзивного исполнения. На фото первые примерки, впоследствии были приварены штуцеры под шланг. Прилив в поддоне заводской и симметричен штатному сливу масла с масляного радиатора.

Подача ОЖ на турбину.
Для подачи ОЖ на турбину было использовано отверстие в блоке для слива ОЖ. В отверстие был ввернут тройник датчиков масла ЗМЗ. В один из выходов я ввернул кран слива, в оставшийся — цанговый фитинг для медной трубки. На самой турбине также используется цанговый фитинг, который я приварил к банджо фитингу.

Слив ОЖ с турбины.
Слив ОЖ организован с противоположной стороны от подачи путем вкручивания штуцера под шланг 10 мм. Сам шланг выведен в расширительный бачок, чем исключается возможность завоздушивания турбины. После запуска мотора напор более чем достаточный.

Даунпайп.
Отвод выхлопных газов от турбины сделан из нержавейки AISI 304 (как и все остальные трубы в этом проекте). Толщина стенки 2 мм. Выбор материала может и не самый лучший, но, что было, то и использовал. Фланец турбины самодельный с приваренным переходом на трубу 70 мм, после отводов идет гибкая вставка 63х250 мм, далее труба 60,2 мм как и на всем протяжении выхлопной трубы. Резьба для датчика кислорода вварена сразу после гибкой вставки, длины проводов вполне хватает.

Забор воздуха до турбины.
Для подвода воздуха на впуск турбины был выточен фланец под зажимной хомут. К фланцу приварен отвод, на который впоследствии был одет впускной резиновый патрубок турбины от Патриота с двигателем Ивеко. Далее из трубы 70 мм по месту подгонялся впуск от фильтра. Для жесткости крепления и снятия нагрузки от веса трубы впоследствии был сделан крепеж к крышке ГБЦ.

Подача воздуха на интеркулер.
На выход турбины был одет кусок шланга с внутренним диаметром 50 мм. Далее через отвод все тем же шлангом был осуществлен подвод к интеркулеру. Интеркулер штатный от дизельного УАЗа.

Подача воздуха на впускной коллектор.
Подвод воздуха к впускному коллектору также выполнен с использованием шланга и нержавеющих труб диаметром от 50 до 70 мм. Плавные переходы закончились, поэтому пришлось делать ступенчато. В качестве резьбы под датчик температуры воздуха была использована гайка крепления колеса. Клапан сброса воздуха идеально подошел вместо трубки рециркуляции картерных газов. Ввиду повышения давления перед заслонкой в момент резкого закрытия дросселя родной гофрированный отвод раздувается. Временно стянул его стяжками по складкам гофры, но впоследствии он потребует замены на усиленный.

Фазы ГРМ.
Установку фаз ГРМ на первое время решил не менять, оставив заводские установки

20/19. Теоретически перепуск в ВМТ нужно сводить к минимуму, уменьшив с 1 мм до 0,5…0,4 мм (а может и меньше). Уверен, на предстоящей отладке разберемся.

ЭБУ и топливоподача.
Блок управления пока штатный. Прошивка «Перцовка» без каких-либо доработок. На данный момент машина ожидает замены блока на Пакман и настройки. Топливный насос и форсунки штатные.

Читайте также:  Установка ремней на двигатель 1jz

ВУТ и тормоза.
Все осталось без изменений. Вакуума хватает, тормозное усилие на педали вроде не изменилось. Торможение и раньше не было эталоном, так что разницы я не заметил.

Вентиляция картера.
Весьма важный вопрос. По незнанию проехал пару десятков км без отключения короткого шланга от коллектора к крышке ГБЦ (длинную трубку с обратным клапаном вывел в атмосферу сразу). Это привело к увеличению давления внутри ДВС и выбросу масла через передний сальник КВ и на впуск турбины. Соответственно вентиляцию отключил полностью, выведя оба шланга в атмосферу. Отверстие в корпусе ресивера заглушил. Сальник КВ пришлось срочно менять, а вот на работе турбины впоследствии это не отразилось.

Первые впечатления.
После доработок машина завелась и, в принципе, без проблем пробежала уже больше 1000 км, так как не было возможности отдать на настройку ЭБУ. На холостых оборотах при снятии впускного патрубка турбина уже дает ощутимый поток воздуха. По ШДК при малом открытии дросселя до 2000 об/мин смесь находится в допустимых пределах 14,5…15,0, соответственно до этих оборотов 99% времени и езжу. При плавном увеличении оборотов двигателя свыше 2000 об/мин смесь беднеет до 17,0 и ниже. ЭБУ пытается разобраться в чем дело, и смесь начинает скакать от 12,0 до 18,0, машина дергается, ехать нельзя, соответственно, убираем ногу с педали. При резком нажатии газа, видимо из-за перехода в мощностной режим прошивки, двигатель можно раскрутить до 3000…3500 об/мин без обеднения смеси ниже 15,0…15,5, но так пробовал всего пару раз.
Ощущения от вождения даже при ненастроенном ЭБУ положительные. Старт с ХХ стал гораздо бодрее. Нет намеков на провалы и дерганье на низких оборотах под нагрузкой. Работа турбины практически не слышна с улицы. Легкий свист появляется при повышении оборотов ближе к 1800 об/мин. Расход топлива в городе снизился на 3 л со средних 18 л до 15 л. По трассе, при пробегах более 100 км в одну сторону, также упал с 16 до 12,5. Но авто пока не настроено и быстрее 80-85 км/ч я не езджу. Видимо параллельно сказывается изменение стиля вождения.

источник

Выбор турбокомпрессора для УАЗ Патриот

УАЗ Патриот с двигателем ЗМЗ-409, в отличии от своего собрата с дизельным ЗМЗ-514 не турбирован. Отсюда довольно скромные показатели мощности и крутящего момента.
Можно ли на УАЗ Патриот установить турбину? Да, можно, но с оговорками, которые озвучены в FAQ

Чтобы подобрать нужную турбину для УАЗ надо вначале определить необходимые для этого параметры.

Исходим из того, что у нас есть бензиновый ЗМЗ-409 и мы не хотим его кардинально переделывать: не будем подводить охлаждение к поршням, не будем менять коленвал, увеличивать объем камеры сгорания и т.д. То есть делаем турбирование с минимальными вмешательствами в двигатель.

Для начала надо понять насколько сильно, в вышеназванных условиях мы можем «наддуть» мотор.
Существует общепринятая классификация величины давления наддува: до 0,5 бар – малое давление, до 0,8 бар – среднее давление, свыше 0,8 бар – высокое давление наддува (буста). При высоких значениях буста все-таки придется подвергать двигатель модернизации, значит надо ориентироваться на средние величины, допустим 0,7 бар
Но это в относительных величинах. Абсолютное PR будет равно 1,7 (см. описание параметров турбокарт)
Здесь не учтены потери в интеркулере и в воздуховодах, которые составляют около 10%, если их включить, то необходимое PR = (1+0,7)/0,95=1.79

Теперь посчитаем расход воздуха.

Расход воздуха = (Объем двигателя * Обороты * 0,5 * Ev) / 1000000
Объем двигателя = 2693 см3
Обороты = 5000 об/мин
Ev — объемная эффективность = 0,85 для 16-ти клапанного мотора
0,5 — означает, что у четырехтактного двигателя воздух в цилиндр поступает только во время одного оборота из двух
1000000 — служит для перевода см3 в м3

Расход воздуха = (2693 * 5000 * 0,5 * 0,85) / 1000000 = 5,723 м3/мин

Температура воздуха.
Один из важных параметров, это температура воздуха. От температуры напрямую зависит объем, чем он холоднее, тем больший объем воздуха попадет в цилиндры. Но в турбокомпрессоре за счет сжатия воздуха происходит его нагрев. Рассмотрим как же повысится температура воздуха на выходе из турбины при входящей температуре 20°С и сжатии 1,79. Для этого воспользуемся формулой:

Tout = Tin * ( Tin * ( -1 + (Pout/Pin)^0,263) / Efficiency;
Efficiency — это эффективность турбокомпрессора. Её можно узнать из турбокарты. Считаем, что она равна 72%
Pin и Pout — давление на входе и выходе компрессора;
Tin и Tout — температура на входе и выходе компрессора. Температура в формуле в градусах Ранкина, поэтому надо перевести градусы Цельсия в градусы Ранкина.

Читайте также:  Установка на квадроцикл другой двигатель

Tout = 528 * ( 528 * ( -1 * 1,766)^0,263 ) / 0.72 = 646,3°R = 86°C

На выходе из турбины воздух достаточно горячий, при такой температуре эффективность наддува будет низкой, именно поэтому в системе применяют интеркулер. Стандартно у интеркулера КПД около 70%, следовательно воздух на входе в двигатель после охлаждения в интеркулере будет:

КПД = (Tin — Tout) / (Tin — Ta), где Tin, Tout, Ta — температуры на входе, выходе интеркуллера и температура окружающей среды.

Tout = Tin — КПД * (Tin — Ta) = 86 — 0,7 * (86 — 20) = 40°C

Плотность воздуха зависит от температуры, а она повысилась при сжатии. (Плюс, дополнительно разогревается от выхлопных газов)
На входе у нас 20 С, на выходе интеркулера 40 С. Тогда отношение плотности воздуха (Density ratio)
DR = 1,79 * (20 + 238) / (40 + 238) = 1,66

Действительный расход воздуха через мотор при наддуве 1,79 бара равен: 5,723*1,66 = 9,51 м3/мин.

Чтобы преобразовать м3/мин к более правильному термину кг/мин, надо м3/мин умножить на плотность воздуха на высоте географического места.

Высота над уровнем моря
(м)
Атмосферное давление
(кг\см3)
Температура
(оС )
Относительная
плотность
1.03 15 1.0
200 1.0 13.7 0.98
400 0.98 12.6 0.96
600 0.96 11.1 0.94
800 0.93 9.8 0.93
1000 0.91 8.5 0.91
Температура, t°C Плотность, кг/м3
-15 1,3673
-10 1,3413
1,2920
10 1,2466
15 1,2250
20 1,2041
25 1,1839
30 1,1644

В средней полосе России относительная плотность = 0,98, значит
Расход воздуха через мотор при наддуве 1,79 бара равен: 9,51 м3/мин. * 1,2041 * 0,98 = 11,22 кг/мин

Смотрим для начала один из первых примеров реализации турбомотора, сделанного фирмой ТД Моторс. Они, после нескольких попыток, задействовали продукцию компании Garrett. Поскольку Garrett расход воздуха указывает в фунтах в минуту, то переведем величины, зная, что 1 кг/мин = 2.2046 lb/min

Расход воздуха при 5000 об/мин = 11,22 кг/мин * 2.2046 = 24,73 lb/min
Рассчитаем расход воздуха для разных оборотов двигателя:

источник

УАЗ Patriot › Бортжурнал › Список запчастей для турбирования ЗМЗ 409

Перечень основных используемых материалов для установки турбокомпрессора.

1 Турбокомпрессор Mitsubishi TH04hl-15t #4918901800
2 Коллектор выпускной ЗМЗ 514 #514.1008025-01
3 Прокладка выпускного коллектора ЗМЗ 409 #40624-1008027
4 Монтажный комплект турбокомпрессора #Elring 715.720
5 Прокладка клапана рециркуляции ЗМЗ 514 #51432.1213050
6 Прокладка турбокомпрессора впускная ЗМЗ 514 #4064.1118037

7 Фланец турбокомпрессора на входе холодной части – самодельный, но, вероятно, можно найти на клубтурбо или аналогичных сайтах, а также по каталогам автомобилей с которых снимаем турбину
8 V-образный зажим или хомут турбины TD04 – заказан с Ali (ссылки меняются в поиске нужно искать: «Турбокомпрессоры V-Band зажим набор 73 мм для Saab Turbo CT2 CT9 ct TD04 td04hl af-hfq730»)
9 Фланец турбокомпрессора на выходе горячей части – самодельный, но, также вероятно, можно найти на клубтурбо или аналогичных сайтах
10 Банджо-болты – подбираются под конкретную турбину. Можно найти в конторах, изготавливающих рукава высокого давления. Они же смогут сделать в размер шланги и можно сэкономить на медных трубках и фитингах при подводе масла и ОЖ.
11 Прокладка фланца слива масла турбокомпрессора #51432.1118034. Есть в монтажном комплекте.
12 Фланец турбокомпрессора с патрубком для слива масла #51432.1118030. В моем случае он самодельный.

13 Штуцер датчиков давления масла ЗМЗ 406 #53382942001
14 Резьба нерж. М18х1,5 для установки датчика кислорода – заказал с Ali.
15 ДАД BOSCH #0281002437 (работает с избыточным давлением)
16 Датчик температуры воздуха #82046
17 Датчик температуры выхлопных газов Subaru EGT-sensor #22629-AA012

18 Патрубок турбокомпрессора УАЗ Патриот Iveco #31631-1109404
19 3-х портовый соленойд управления давлением наддува #55 354 158 или #7.00326.03.0
20 Разъем для 3-х портового соленойда от датчика детонации КР2110ДС (*в магазине не нашел, но пишут, что подходит)
21 Клапан сброса избыточного воздуха Saab 900,9000,93 #21341157

PS Шланги бензо-маслостойкие, шланги под избыточное давление, хомуты, нержавеющие трубы с переходами и отводами, медные трубки с цанговыми зажимами, болты с гайками, провода и различные разъемы в ассортименте. Также потребуется сварка, болгарка, рулетка, фломастер и прочее вспомогательное оборудование гаража.

источник

Выбор турбокомпрессора для УАЗ Патриот

УАЗ Патриот с двигателем ЗМЗ-409, в отличии от своего собрата с дизельным ЗМЗ-514 не турбирован. Отсюда довольно скромные показатели мощности и крутящего момента.
Можно ли на УАЗ Патриот установить турбину? Да, можно, но с оговорками, которые озвучены в FAQ

Читайте также:  Установка электроподогревателя двигателя на калину

Чтобы подобрать нужную турбину для УАЗ надо вначале определить необходимые для этого параметры.

Исходим из того, что у нас есть бензиновый ЗМЗ-409 и мы не хотим его кардинально переделывать: не будем подводить охлаждение к поршням, не будем менять коленвал, увеличивать объем камеры сгорания и т.д. То есть делаем турбирование с минимальными вмешательствами в двигатель.

Для начала надо понять насколько сильно, в вышеназванных условиях мы можем «наддуть» мотор.
Существует общепринятая классификация величины давления наддува: до 0,5 бар – малое давление, до 0,8 бар – среднее давление, свыше 0,8 бар – высокое давление наддува (буста). При высоких значениях буста все-таки придется подвергать двигатель модернизации, значит надо ориентироваться на средние величины, допустим 0,7 бар
Но это в относительных величинах. Абсолютное PR будет равно 1,7 (см. описание параметров турбокарт)
Здесь не учтены потери в интеркулере и в воздуховодах, которые составляют около 10%, если их включить, то необходимое PR = (1+0,7)/0,95=1.79

Теперь посчитаем расход воздуха.

Расход воздуха = (Объем двигателя * Обороты * 0,5 * Ev) / 1000000
Объем двигателя = 2693 см3
Обороты = 5000 об/мин
Ev — объемная эффективность = 0,85 для 16-ти клапанного мотора
0,5 — означает, что у четырехтактного двигателя воздух в цилиндр поступает только во время одного оборота из двух
1000000 — служит для перевода см3 в м3

Расход воздуха = (2693 * 5000 * 0,5 * 0,85) / 1000000 = 5,723 м3/мин

Температура воздуха.
Один из важных параметров, это температура воздуха. От температуры напрямую зависит объем, чем он холоднее, тем больший объем воздуха попадет в цилиндры. Но в турбокомпрессоре за счет сжатия воздуха происходит его нагрев. Рассмотрим как же повысится температура воздуха на выходе из турбины при входящей температуре 20°С и сжатии 1,79. Для этого воспользуемся формулой:

Tout = Tin * ( Tin * ( -1 + (Pout/Pin)^0,263) / Efficiency;
Efficiency — это эффективность турбокомпрессора. Её можно узнать из турбокарты. Считаем, что она равна 72%
Pin и Pout — давление на входе и выходе компрессора;
Tin и Tout — температура на входе и выходе компрессора. Температура в формуле в градусах Ранкина, поэтому надо перевести градусы Цельсия в градусы Ранкина.

Tout = 528 * ( 528 * ( -1 * 1,766)^0,263 ) / 0.72 = 646,3°R = 86°C

На выходе из турбины воздух достаточно горячий, при такой температуре эффективность наддува будет низкой, именно поэтому в системе применяют интеркулер. Стандартно у интеркулера КПД около 70%, следовательно воздух на входе в двигатель после охлаждения в интеркулере будет:

КПД = (Tin — Tout) / (Tin — Ta), где Tin, Tout, Ta — температуры на входе, выходе интеркуллера и температура окружающей среды.

Tout = Tin — КПД * (Tin — Ta) = 86 — 0,7 * (86 — 20) = 40°C

Плотность воздуха зависит от температуры, а она повысилась при сжатии. (Плюс, дополнительно разогревается от выхлопных газов)
На входе у нас 20 С, на выходе интеркулера 40 С. Тогда отношение плотности воздуха (Density ratio)
DR = 1,79 * (20 + 238) / (40 + 238) = 1,66

Действительный расход воздуха через мотор при наддуве 1,79 бара равен: 5,723*1,66 = 9,51 м3/мин.

Чтобы преобразовать м3/мин к более правильному термину кг/мин, надо м3/мин умножить на плотность воздуха на высоте географического места.

Высота над уровнем моря
(м)
Атмосферное давление
(кг\см3)
Температура
(оС )
Относительная
плотность
1.03 15 1.0
200 1.0 13.7 0.98
400 0.98 12.6 0.96
600 0.96 11.1 0.94
800 0.93 9.8 0.93
1000 0.91 8.5 0.91
Температура, t°C Плотность, кг/м3
-15 1,3673
-10 1,3413
1,2920
10 1,2466
15 1,2250
20 1,2041
25 1,1839
30 1,1644

В средней полосе России относительная плотность = 0,98, значит
Расход воздуха через мотор при наддуве 1,79 бара равен: 9,51 м3/мин. * 1,2041 * 0,98 = 11,22 кг/мин

Смотрим для начала один из первых примеров реализации турбомотора, сделанного фирмой ТД Моторс. Они, после нескольких попыток, задействовали продукцию компании Garrett. Поскольку Garrett расход воздуха указывает в фунтах в минуту, то переведем величины, зная, что 1 кг/мин = 2.2046 lb/min

Расход воздуха при 5000 об/мин = 11,22 кг/мин * 2.2046 = 24,73 lb/min
Рассчитаем расход воздуха для разных оборотов двигателя:

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector