Турбо Нагнетатель

[masz501]

Хотелось бы почитать о принципах действия турбины. Её эффект на карбюраторы, инжекторы и дизели и т.п. В общем интересно всё что вы знаете об этом.

[danger]

Про что именно тебе хотелось бы узнать?
Есть турбонадув, а есть и псевдотурбонадув.

[masz501]

тот самый турбо надув который разгоняется от выхлопа и каким то образом нанетает воздух давая тем самым возможность увеличить подачу топлива, ну или что то в этом роде

[Rodman]

точно не знаю что это))) но знаю у брата на исузе, она открывалась (турбина) после 110 км/ч. Это что-то с чем то)))

[PIRAT]

По сеньке ли шапка?
Сама идея повысить мощность двигателя, загнав в цилиндры побольше воздуха и увеличив тем самым плотность заряда смеси, очевидна. Но вот реализовать ее грамотно — тонкая инженерная задача. Как только повышается давление и температура смеси в конце такта сжатия, немедленно во всем коварстве предстает страшный враг двигателя — детонация. Враг, сокрушивший немало попыток увеличить отдачу мотора. Враг, самый надежный способ борьбы с которым — отступление. Идя на попятный, инженерам приходится понижать давление наддува, охлаждать впускаемый воздух, уменьшать степень сжатия, экспериментировать с формой камеры сгорания — и все это долгий, трудный путь. Однако игра стоит свеч — ведь пройдя этот путь до конца, нащупав тонкую грань компромисса, можно получить до 100 процентов прибавки мощности и момента!

Помимо предотвращения детонации, перед мотористами встает и еще одна задача — доработка внутренностей двигателя с тем, чтобы обеспечить его надежность при повышенных нагрузках. Прежде всего это относится к температурному режиму поршней и клапанов, а также к герметичности стыка головки и блока цилиндров. Отличается у турбомотора и подбор фаз газораспределения. Часто их не только не расширяют, но и наоборот, сужают по сравнению с атмосферным вариантом.

Немало сложностей обнаруживается и при компоновке дополнительных узлов в подкапотном пространстве. А ведь разместить нужно не только турбину, но и интеркулер с весьма объемными патрубками, масляный радиатор, выхлоп увеличенного диаметра... Турбина становится самым горячим элементом под капотом, ей требуется хорошее охлаждение и обдув встречным воздухом, но при этом раскаленного корпуса не должна достичь холодная вода из лужи, даже если машина влетит в нее на полном ходу.

Решить все эти проблемы в комплексе совсем непросто, особенно на вазовской «восьмерке» с ее тесным подкапотным пространством. Но представившие на наш суд свои произведения конструкторы фирм Гладков Сервис и СТК Билкон приложили для этого максимум усилий.

Одинаковы с лица
Сравнение получилось на редкость корректным: автомобили-конкуренты сходятся не только цветом, но и важнейшими компонентами. У обоих восьмиклапанные двигатели рабочим объемом 1600 куб. см., стандартные распредвалы и клапаны, а турбина на обоих стоит сразу после серийного выпускного коллектора. В обеих коробках передач серийный ряд передаточных чисел, различаются только главные пары: 3,7 у автомобиля СТК Билкон против 3,9 у «восьмерки» Гладков Сервис.

В активе СТК Билкон пять лет экспериментов и сотрудничество с признанным авторитетом — лабораторией турбонаддува НАМИ. Как заявляет руководитель фирмы и идеолог этой машины Андрей Севастьянов, все примененные ими решения проверены на практике и достались, как говорится, потом и кровью. После всех опытов главные показатели выбраны такими: рабочее давление наддува — 0,9 бара, степень сжатия — 7,8. По своей философии, это — наддув высокого давления, дающий наибольшую прибавку в зоне высоких оборотов и обещающий залихватский «подхват» при наборе скорости.

Центральный узел — недорогая турбина чешского производства, адаптированная в НАМИ к установке на ВАЗ-21083. Диаметр ее ротора — 55 мм. В результате экспериментов двигатель получил также масляный радиатор, интеркулер, топливные форсунки повышенной производительности, а вот корпус турбины так и остался без водяного охлаждения. Возможно, именно это и наступило на горло ее песне... Впрочем, обо всем по порядку.

«Восьмерка» от ателье Гладков Сервис принципиально отличается по своей идеологии. Ее создатели хотели получить максимум крутящего момента на низких и средних оборотах, для чего избрали наддув низкого давления. Поэтому пиковое давление не превышает 0,45 бара, а выбранная степень сжатия — 8,3. Сама турбина немецкого производства, фирмы ККК, с диаметром ротора 40 мм. Точно такие же устанавливаются на популярный 150-сильный фольксвагеновский мотор 1,8Т, славящийся своей «тракторной» тягой.

По словам Евгения Гладкова, опыт его компании в постройке турбомашин не столь велик, но компенсировать это должен скрупулезный расчет, стоящий за каждым решением. Козырь предлагаемой системы — простота монтажа ее компонентов, что делает возможной продажу «установочных комплектов» для всех желающих. На тестовой машине также были применены два дополнительных радиатора — масляный и наддувочного воздуха, а вот производительности штатных форсунок ее создателям пока хватает.

Но разные внутри
Трогание с места на билконовской машине происходит практически как на стандартной. До 2000 об/мин мотор ничем не выдает своего «заряда», дальше разгон идет повеселей, однако настоящая работа наддува начинается только с 3000 об/мин. Причем — совершенно плавно, безо всякого подхвата. Вот тебе и высокое давление... Но динамика хороша, спору нет!

Мотор имеет смысл крутить до 6000 об/мин, дальше темп ускорения снижается, а на 6400 оборотах срабатывает ограничитель. Понравился и звук: к привычному тембру двигателя добавился скорее особый шелест выхлопа, нежели свист или всхлипы при стравливании избыточного воздуха. Никакого рыка или басов, никаких неприятных эмоций.

Однако по приезде на полигон нас ждало разочарование: веселые нотки в работе двигателя поутихли, и в процессе измерений стрелка указателя давления перестала подниматься выше 0,75 бара. Последующая разборка показала, что вышла из строя втулка ротора турбины. Замеры, результаты которых отражены в таблице, были проведены повторно, после ее восстановления.

При визуальном знакомстве ВАЗ-21083 от ателье Гладков Сервис кажется более бескомпромиссным. Злобный обвес оживляет внешний вид «восьмерки», но наверняка «крадет» несколько километров максимальной скорости. Стоит завести двигатель — картину дополняет дуэт прямоточного глушителя и двигателя, сотрясающего кузов через жесткие спортивные опоры. Шум стоит такой, что заглушает на ходу все остальные звуки, не позволяя догадаться о наличии наддува.

Впрочем, агрессивный с виду зверь на дороге оказывается вполне ласковым и вальяжным. Диапазон оборотов, в которых работает турбина, шире, чем у предыдущего автомобиля. Подхвата как такового здесь тоже нет, но по другой причине. Дело в том, что наддув работает с самых «низов». Уже с 1500 об/мин тяга ощутимо лучше, чем у стандартного мотора, а с 2000 наступает просто-таки изобилие крутящего момента. Которое, впрочем, заканчивается после 5000 оборотов, незадолго до того, как срабатывает ограничитель. Если не заниматься дрэгрейсингом, то такой характер мотора — именно то, что нужно: и в городе, и на трассе. Эластичность очень хороша, и нет задержки вступления в работу турбины. Крутящего момента столько, что при трогании трудно не сорвать колеса в пробуксовку, чем в какой-то мере объясняется худшее время разгона до 50 км/ч. Интересно, что характерная полка крутящего момента вазовского турбомотора оказалась почти такой же, как у «донора» — 150 сильного фольксвагеновского 1,8Т. Причем у «немца», во всяком случае в комплектации с электронным приводом дроссельной заслонки, пауза между нажатием на педаль газа и началом ускорения даже больше.

Правда, благоприятное впечатление от мотора, построенного фирмой Гладков Сервис, тоже оказалось немного подпорчено в процессе измерений. После нескольких километров в режиме максимальной скорости стрелка температуры двигателя поползла вправо, а детонация стала слышна невооруженным слухом. Решив не рисковать, комплекс замеров мы заканчивали с включенной «печкой»...

Заседание продолжается?
Определить на этот раз победителя теста мы не возьмемся. Несмотря на различия в характерах, оба мотора демонстрируют близкие результаты (вспомним про разницу в главных парах) и сопоставимы по цене. Динамика обеих машин производит прекрасное впечатление. Но — по-разному. Если турбомотор СТК Билкон больше похож на обычные тюнинговые атмосферные моторы, демонстрирующие существенную прибавку мощности только на высоких оборотах, то характер мотора Гладков Сервис иной. Благодаря своей отменной эластичности, он придется по душе и тем водителям, которые исповедуют спокойный стиль езды. Ведь в обычной жизни тяга мотора в диапазоне от 60 до 100 км/ч, например при обгоне, важнее способности сорваться с места на первых двух передачах и быстрее всех достичь следующей стоп-линии.

Трудно ответить и на вопрос, что лучше: традиционная форсировка атмосферного мотора или установка турбокомпрессора. Бюджет обеих операций сопоставим. В пользу турбонаддува, кроме относительной простоты монтажа, говорит тот факт, что при одинаковом режиме движения турбированный двигатель экономичнее атмосферного такой же мощности. Дело в том, что на самом деле турбина работает всего 15—20 процентов времени. В остальное время ее вал крутится «на холостом ходу», не потребляя мощность двигателя.

Но, увы, считать наддув панацеей, решением всех проблем, пока рано. На его пути лежит большой подводный камень, имя которому — ресурс. Несмотря на оптимизм создателей обеих машин, вопрос срока службы турбомотора остается открытым. Как минимум — до проведения соответствующих ресурсных испытаний. Во время первого теста, напомним, мы получили прямую поломку на одной машине и ясно слышимую детонацию на другой...

А пока работа над турбонаддувом для вазовского мотора продолжается. В том числе, по нашим сведениям, и в Тольятти. Сразу несколько фирм уже изготовили, или, как говорят спортсмены, построили наддувные варианты 16-клапанного двигателя. Поэтому музыка искусственно разогнанного во впускном тракте воздуха обязательно снова прозвучит в наших тестах.
(Автоспорт №10’2003)

ВЕК НАДДУВА
Первый патент на турбонагнетатель был получен более 100 лет назад — в 1902 году швейцарцем Альфредом Бучи. Но дальнейшее развитие запатентованная им конструкция получила лишь в 30-х годах прошлого века, в авиации. Применение турбонаддува на автомобилях сдерживалось высокой в то время стоимостью жаростойких материалов — спортивные машины чаще оснащались механическими компрессорами (вспомним легендарный Mersedes 540K). К 60—70-м годам технологические достижения сделали возможным применение турбонаддува в автомобильной промышленности. Турбомашины ограниченными сериями и с разным успехом выпускали Buick, Oldsmobile, Chevrolet, Porsche, BMW.

Первым по-настоящему серийным турбоавтомобилем стал SAAB 99 Turbo 1977 года (на фото вверху). Следующие 10—15 лет шведская фирма шла в авангарде развития этого направления. Ее идеологией, завоевавшей весь мир, было применение турбины небольшого размера, обеспечивавшей максимум крутящего момента в районе 3000—4000 об/мин, против 5000—7000 у существовавших ранее вариантов. Первый мотор при степени сжатия 7,2 уже имел усиленные поршни, наполненные натрием выпускные клапаны, измененные фазы газораспределения, масляный радиатор и более «холодный» термостат. Сначала казалось, что дальнейшее развитие турбонаддува (то есть повышение его давления) связано с системами впрыска воды. Этот метод снижает температуру в камере сгорания и помогает бороться с детонацией. Несмотря на уменьшение теплотворной способности смеси, за счет большего давления наддува можно повысить мощность. Одно время такие системы даже пошли в серийное производство. Но в итоге более правильным оказался другой путь: применение электронного регулирования давления по командам датчика детонации. Такая система, также впервые в мире, появилась на серийных СААБах в 1982 году и сняла большинство проблем с надежностью. Затем распространение получили интеркулер (впервые применный в 1984 году) и турбины с водяным охлаждением (с 1987 года). Ну, а последняя новинка в этой области — турбокомпрессоры с изменяемой геометрией.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
 
- ВАЗ-21083 Турбо Гладков Сервис ВАЗ-21083 Турбо Билкон
 
Макс. скорость, км/ч 180,9 192,9
 
Время разгона, с - -
 
0—50 км/ч 3,25 2,91
 
0—100 км/ч 9,85 10,32
 
0—150 км/ч 24,70 26,72
 
на пути 400 м 17,02 17,10
 
на пути 1000 м 31,61 32,12
 
60—100 км/ч (III передача) 5,19 6,23
 
60—100 км/ч (IV) 6,48 10,83
 
60—100 км/ч (V) 9,58 14,23
 
80—120 км/ч (III) 6,66 6,69
 
80—120 км/ч (IV) 8,31 10,87
 
80—120 км/ч (V) 8,85 16,07
 
Выбег, м - -
 
с 50 км/ч 573 457
 
130—80 км/ч 738 641

[PIRAT]

вот еще


Автомобили стояли на стоп-линии. Водитель соседней машины был молод, и в глазах его читалось желание показать возможности своего "Volvo-460". 16-клапанный, объемом 1,6 л двигатель его автомобиля придавал ему уверенность в своих силах. В общем-то, у него были на то основания, поскольку я сидел хоть и в последнем крике отечественного автомобилестроения - "ВАЗ-2110", но с двигателем, не дававшим, с его точки зрения, мне шансов на победу.

Вызов был принят. Стартовали мы одновременно. Я вдавил педаль акселератора в пол и, подобно пушечному снаряду, уже летел навстречу следующему перекрестку.

Его удивленный взгляд мне удалось поймать в зеркале заднего вида, что не могло не порадовать. Он не знал, что "восемьдесят третий" мотор моей "десятки" оборудован турбонаддувом.

 

Газотурбинный нагнетатель, или просто турбонаддув, был известен уже в начале века. Швейцарский инженер Альфред Бюхи ставил первые опыты до первой мировой войны на авиационных двигателях. Однако основной проблемой для широкого применения турбонаддува было отсутствие недорогой технологии высокоточного литья из высокопрочных материалов. Первое более широкое применение турбокомпрессоров на серийных легковых автомобилях произошло на заводах в Баварии в 1973 году. Автомобили BMW "2002 turbo" открыли глаза наиболее прозорливым фирмам. В ряду "компрессорных" машин появились Porsche 911 и SAAB-99 в 1974 и 78 годах. После 1980 г. технологические преграды рухнули, началась эра массовой "турбанизации".

Как известно, количество топлива, которое может сгореть в цилиндрах двигателя, жестко связано с объемом воздуха, засасываемого мотором внутрь при пуске. Соотношение масс, составляющее примерно 1 кг топлива на 15 кг воздуха, должно выдерживаться очень строго, дальнейшее обогащение смеси приводит к уменьшению мощности. Чтоб преодолеть эту преграду, необходимо подать в цилиндр больше воздуха, нагнетая его под избыточным давлением. В этом случае, при увеличении давления воздуха на 30%, происходит адекватный рост мощности и разгонной динамики.

 

Принцип действия газотурбинного компрессора достаточно прост (рис. 1). На выпускной коллектор крепится корпус турбины, внутри которой находится турбинное колесо, а с ним соосно крепится компрессорное колесо. Под действием потока выхлопных газов турбина раскручивается, момент с помощью вала передается на компрессорную крыльчатку, а та, засасывая воздух через воздушный фильтр, под давлением подает его в карбюратор, увеличивая наполнение цилиндров.

Таким образом, в один и тот же объем цилиндров мы закачиваем большее количество рабочей смеси. Поскольку в обычном двигателе сгорает лишь 25% от закачанного в цилиндр топлива из-за недостатка кислорода. Улучшая наполняемость воздухом, происходит пропорциональное увеличение сжигания бензиновой смеси, что приводит к росту КПД двигателя. Таким образом, за один и тот же промежуток времени по сравнению с безнаддувным двигателем мы закачиваем большее количество топлива, при этом увеличивая моментные характеристики, которые отражаются на разгонной динамике. Как это отражается на поведении машины, мы уже знаем (см. ситуацию на перекрестке).

Идея проста, но для легкового автомобиля воплотить ее в жизнь весьма сложно. Скажу только, что лишь несколько автомобильных фирм берутся за изготовление турбокомпрессоров. Название производителей можно пересчитать по пальцам одной руки.

Основная сложность установки и адаптации турбонаддува на бензиновым двигателе заключается в том, что температура выхлопных газов, которую должна выдерживать турбина, равна 900-950 С, а рабочие обороты ротора с крыльчаткой исчисляются десятками и даже сотнями тысяч оборотов в минуту. В то же время ограниченные возможности объема подкапотного пространства требуют от производителей уместить агрегат в эти рамки. Таким образом, агрегат должен обладать высокой жаропрочностью, быть компактным, тщательно отбалансированным и в то же время недорогим.

В качестве мировых лидеров можно назвать следующие фирмы: Garret (США), KKK (Германия), IHI (Япония), и, что отрадно, теперь такими возможностями обладает и отечественная промышленность. При этом по соотношению "цена-качество" ничуть не уступая зарубежным аналогам.

 

Что же конкретно дает турбонаддув? Испытания обычного 1,5-литрового карбюраторного двигателя ВАЗ-21083 с установленным на нем турбонаддувом показали следующие результаты. При качественном сцеплении и покрышках время разгона до "сотни" сокращается на 5 секунд по сравнению с исходным мотором. То же происходит и с эластичностью, т.е. время разгона на фиксированной передаче (IV) от 60 до 100 км/час уменьшается также на 5 секунд.

Мощностные характеристики, полученные при испытаниях двигателя в НАМИ, приведены в таблице 1.

таблица 1   Базовый с Т.Н.
n = 5.600 Ne = 70 л/c 90 л/с
n = 3.500 Ne = 51.5 л/c 70 л/с
n = 2.000 Ne = 20 л/c 27 л/с


И это с учетом того, что турбина настроена на экономичный вариант, т.е. давление воздуха увеличено на 0,3 кг на см2, что не отражается на моторесурсе двигателя. Такого повышения давления вполне достаточно, кроме того, оно позволяет при работе на номинальных оборотах снижать расход топлива до 20%.

Ближайшим достойным соперником "наддутого" двигателя будет 16-клапанный силовой агрегат с таким же объемом. За счет оптимизации рабочих процессов пиковая мощность у них приблизительно одинаковая, а вот по разгонной динамике последний явно уступает своему "турбо"-оппоненту. таблица 2

таблица 2   Базовый с Т.Н.
AUDI 41.000 DM 47.500 DM
SAAB 38.900 DM 51.950 DM
VOLVO-460 V=1,8 л
30.700 DM V=1,7 л
36.000 DM


 

Не вдаваясь подробно в технические характеристики, отмечу, что во всем мире "турбо" оценивается дороже в среднем на 3-4 тысячи долларов от стоимости аналогичного безнаддувного автомобиля (см. таблицу 2).

[GRID]

всё  подробно и понятно!
 :read:

[masz501]

было очень интересно, сенкс за инфу!

[PIRAT]

никто незнает в орле можно достать нагнетатель на ваз ?

[danger]

Конечно можно, только на заказ) Ну недельку подождать- это не много.
А лучше всего не морочиться, если имеются деньги- то грех не купить роторный двиган. У нас в сервисе недавно ставили на классику, впечатление просто супер.

[GRID]

а можно поподробннее о устройстве роторного движка???

[danger]

Статья очень большая и с видео роликами, поэтому рекомендую вот это http://rdk.newtransport.ru/
маленькую статейку про РПД можешь прочитать здесь

[AspeKT]

Хотелось бы почитать о принципах действия турбины. Её эффект на карбюраторы, инжекторы и дизели и т.п. В общем интересно всё что вы знаете об этом.

[snapback]8500[/snapback]

Принцип действия проще некуда!
турбина создает большое давление, в резельтете чего в отличии от обычных атмосферных двигателей повышается степень сжатия и увеличивается крутящий момент и как следствие прирост мощности двигателя. Но есть и одно отрицательное действие турбины-снижение ресурса двигателя!

[Shark]

Я слышал роторные движки в 1.5 раза больше топлива жрут..

[danger]

Для Shark так оно и есть.