Механический наддув двигателя своими руками: установка компрессора

Механический наддув двигателя своими руками: установка компрессора

Как известно, мощность любого атмосферного двигателя сильно зависит от рабочего объема, а также является в достаточной степени ограниченной физическим рабочим объемом ДВС. Если просто, атмосферный мотор «затягивает» наружный воздух благодаря разрежению, которое возникает в результате движения поршней в цилиндрах.

При этом от количества поступающего воздуха напрямую зависит и количество топлива, которое можно в дальнейшем эффективно сжечь. Другими словами, чтобы сделать атмосферный двигатель мощнее, необходимо увеличивать рабочий объем цилиндров, наращивать количество цилиндров или комбинировать то и другое.

Среди нагнетателей воздуха следует выделить турбонаддув и механический компрессор. Каждое из решений имеет как свои плюсы, так и минусы, при этом установить механический нагнетатель воздуха своими руками на практике вполне может оказаться несколько проще, чем грамотно выполнить работы по установке турбонаддува. Далее мы поговорим о том, можно ли поставить компрессор на двигатель своими руками и что нужно учитывать в рамках такой инсталляции.

Наддув двигателя механический: что нужно знать

Начнем с того, что установка любого типа нагнетателя (механический или турбонаддув) возможна как на инжекторном, так и на карбюраторном двигателе. В обоих случаях предполагается ряд доработок силового агрегата, однако установить турбину на двигатель несколько сложнее и дороже по сравнению с компрессором.

Становится понятно, что механический нагнетатель является более доступным способом повышения мощности двигателя, такое решение проще установить на мотор, причем работы можно выполнить даже самостоятельно. При этом общий принцип действия нагнетателя достаточно прост.

Устройство фактически можно сравнить с навесным оборудованием (генератор, насос ГУР или компрессор кондиционера), то есть агрегат приводится от двигателя. В результате работы механического компрессора воздух сжимается и поступает в цилиндры под давлением.

Это позволяет лучше продувать (вентилировать) цилиндры от остатков отработавших газов, в значительной степени улучшается наполнение цилиндра, количество воздуха в камере сгорания повышается, что делает возможным сжечь больше топлива и увеличить мощность двигателя.

Также компрессор имеет прямую зависимость от оборотов мотора. Чем сильнее раскручен двигатель, тем больше воздуха подается в камеры сгорания и, соответственно, увеличивается мощность. При этом нет ярко выраженного эффекта турбоямы (турболаг), который встречается на моторах с турбонаддувом. Турбояма проявляется в виде провала на низких оборотах, когда энергии выхлопа еще недостаточно для раскручивания турбины и создания необходимого давления для эффективной подачи воздуха в цилиндры.

Другими словами, все работы выполняются комплексно, что в дальнейшем позволяет форсированному силовому агрегату успешно и стабильно работать без значительного сокращения его моторесурса. Теперь давайте рассмотрим некоторые особенности такой установки.

Установка механического комперссора на двигатель: тонкости и нюансы

Начнем с того, что главной задачей является подбор механического нагнетателя, который будет соответствовать ряду требований (вес, габариты, производительность, режимы работы, особенности смазки, исполнение привода и т.д.).

Для этих целей можно приобрести компрессор от какого-либо автомобиля или же заказать готовый тюнинг-комплект для форсирования двигателя. Также отмечены случаи, когда нагнетатель изготавливался самостоятельно, однако такие самодельные решения достаточно редки, особенно на территории СНГ.

Единственным минусом можно считать относительно высокую цену проверенных предложений на рынке, тогда как более доступные по цене наборы могут иметь сомнительное качество и быстро выйти из строя.

Также не следует забывать о том, что большая мощность достигается за счет сжигания большего количества топлива. Закономерно, что выделение тепла в этом случае также сильно увеличивается, а мотор потребует более интенсивного охлаждения.

Что в итоге

Сразу отметим, что установка нагнетателя воздуха вполне возможна своими руками, особенно если речь идет об использовании готового набора под конкретный двигатель. Также с учетом вышесказанного становится понятно, что хотя увеличение мощности двигателя при помощи механического компрессора вполне можно реализовать, при этом ошибочно полагать, что достаточно будет только поставить компрессор, после чего двигатель сразу станет намного мощнее.

На самом деле, для получения ярко выраженного эффекта силовой агрегат нужно дорабатывать, причем во многих случаях достаточно серьезно (производится расточка блока для увеличения рабочего объема, затем также увеличивается ход поршня путем замены коленвала, самих поршней и шатунов, меняются клапана, распредвалы и т.д.).

Единственное, если давление наддува не выше 0.5 бара, штатную систему питания на многих авто можно не модернизировать. Также двигатель в этом случае может и вовсе не нуждаться в глубоком тюнинге. Ресурс «неподготовленного» мотора, само собой, после установки механического компрессора сократится, однако если давление наддува не будет высоким, такой двигатель вполне может нормально проработать достаточно долгий срок.

Выбор механического нагнетателя или турбокомпрессора. Конструкция, основные преимущества и недостатки решений, установка на атмосферный тюнинговый мотор.

Увеличение мощности атмосферного и турбированного двигателя. Глубокий или поверхностный тюнинг ДВС. Модификация впускной и выпускной системы. Прошивка ЭБУ.

Возможность установки турбокомпрессора на двигатель с карбюратором. Основные преимущества и недостатки турбонаддува на карбюраторном авто.

Особенности установки ГБО на мотор с турбонаддувом. Какое газобалонное оборудование лучше ставить на двигатели с турбиной. Советы и рекомендации.

Как увеличить мощность двигателя на «классических» моделях ВАЗ. Тюнинг двигателя увеличение рабочего объема, впуск, выпуск, ГБЦ. На что обратить внимание.

Форсирование двигателя. Плюсы и минусы доработки мотора без турбины. Главные способы форсирования: тюнинг ГБЦ, коленвал, степень сжатия, впуск и выпуск.

Двигатель с турбонаддувом. Плюсы и минусы

Из чего состоит

Особенностью двигателя с турбонаддувом является наличие: турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного клапана и других элементов. Турбокомпрессор — основной элемент турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе.

Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер это радиатор воздушного или жидкостного типа.

Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува — перепускной клапан. Он ограничивает энергию отработавших газов, направляя часть в обход турбинного колеса, обеспечивая оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува.

Турбонаддув двигателя не имеет жесткой связи с коленвалом и эффективность работы системы зависит от числа оборотов. Чем выше обороты мотора, тем больше отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.

Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется на мощных V-образных двигателях. Принцип работы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая. При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo и даже четыре — quad-turbo.

Что такое турбокомпаунд двигателя

Турбокомпаундный двигатель — классический пример рециркуляции. Вместо того, чтобы выбрасывать «отработанную энергию» в атмосферу, вторая турбина, установленная за турбокомпрессором, приводимая в действие выпускными газами, отбирает из них дополнительное тепло.
Турбина турбокомпаунда вращается со скоростью 55000 об/мин. Это движение передается через турбинные шестерни и гидравлическую муфту, а затем через шестерни газораспределительного механизма на коленчатый вал. Передача вращения на них создает полезную прибавку крутящего момента, что отражается и на изменении крутящего момента на маховике. Такая дополнительная тяга возникает без увеличения расхода топлива.

Схема работы

• Выхлопные газы поступают из выпускного коллектора двигателя при температуре, близкой к 700° С.
• Выхлоп используются для привода традиционного турбокомпрессора, в котором энергия используется для повышения эффективности сгорания топлива, мощности и крутящего момента двигателя. Затем газы из выхлопа, вместо того, чтобы впустую уйти в атмосферу, направляются в блок турбокомпаунда.
• На входе в блок турбокомпаунда выхлопные газы сохраняют высокую температуру (около 600°С); их энергия используется для разгона второй турбины до 55000 об/мин. На выходе из этой турбины температура газов снижается до 500°С, после чего они отводятся через обычную систему выпуска и глушитель.
• Вращательное движение турбины передается через несколько понижающих передаточных устройств — механические передачи и гидравлическую муфту.
• К моменту передачи вращательного движения на маховик, частота вращения снижается примерно до 1900 об/мин.
• Вращательный момент на маховике увеличивается, и вращение маховика становится более устойчивым и плавным.

Плюсы и минусы турбонаддува

В отличие от механических нагнетателей, приводимых от коленчатого вала и отнимающих мощность непосредственно у двигателя, турбонагнетатели используют дармовую энергию , которая в моторе выбрасывается из выхлопной трубы. Это делает турбонагнетатели более эффективными, чем механические.

Одновременно турбонаддув позволяет получить высокие мощности – свыше 250 л. с. с одного литра объема. Двигатель с турбонагнетателем имеет мощность на 40% выше, чем без него. Как ни странно, но они и более экономичны. Низкое КПД двигателя обусловливается потерями на трение и низкой тепловой эффективностью. С увеличением размеров мотора эти потери резко увеличиваются. Небольшие турбированные моторы более эффективны.

Турбонагнетатели обладают рядом проблемных мест. Самое заметное – эффект «турбоямы». Отсутствие механической связи между компрессором и двигателем приводит к несоответствию между требуемой мощностью, задаваемой водителем педалью «газа» и производительностью компрессора.

Турбокомпрессоры имеют те же недостатки, что и центробежные нагнетатели. Для эффективной работы они должны вращаться с очень высокой скоростью. Плюс высокий нагрев (порядка 1000 °С), сложности в смазке, отводе тепла. Повышенные температуры сказываются не только на смазке деталей турбонагнетателя, но и на нагнетаемом воздухе: его охлаждение оказывается острым вопросом. Для эффективного охлаждения интеркулер рассчитывается и подбирается с особой тщательностью.

Как и в любом нагнетательном устройстве, в турбонагнетателе необходим клапан, спускающий излишнее давление. С турбиной еще сложнее. Здесь нужно не только следить за давлением наддува, но и перепускать выхлопные газы, чтобы снизить избыток давления в выпускном коллекторе, и исключить чрезмерно высокую скорость вращения на высоких оборотах.

Электрический нагнетатель воздуха сделает мотор меньше, мощнее и экономичнее

10 декабря 2011

От двигателя внутреннего сгорания отказываться пока рано. По ряду причин. Поэтому многие производители работают над технологиями, которые позволят оптимизировать силовые системы, использующие углеводородное топливо. Одной из таких технологий является электрический нагнетатель воздуха. Немецкие инженеры считают, что электротурбонагнетатель в будущем вытеснит традиционный наддув, и поможет сделать ДВС компактнее, экономичнее, и в тоже время мощнее.

Для начала разберемся, что такой турбонаддув или турбонагнетатель. Как известно, двигатель внутреннего сгорания работает не на самом топливе, а на топливно-воздушной смеси. В случае с бензиновым мотором пропорции должны быть следующими: 1 часть бензина на 13-15 частей воздуха. Еще в конце 19 века знаменитый Готтлиб Даймлер понял, что нужно увеличивать не подачу топлива, а воздуха. Долгое время добиваться этого приходилось за счет увеличения объема цилиндров, из-за чего агрегаты получались большими и прожорливыми. Но в 1905 году швейцарский инженер Альфред Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетателя воздуха в цилиндры, которое для работы использовало энергию выхлопных газов.

В 90-е годы прошлого столетия инженеры стали использовать турбонаддув не только для увеличения мощности двигателя в легковом автомобиле, но и для экономии топлива и снижения выброса вредных веществ. С тех пор турбонаддув перестал быть частью тюнинга, и стал входить в базовую комплектацию дизельных машин многих брендов.

Электрический турбо-нагнетатель CPT

История электрического турбо-нагнетателя началась совсем недавно. С 2000 года его разработкой занимается британская фирма CPT (Controlled Power Technologies). Спустя 9 лет компания представила турбонаддув, способный работать от бортовой сети с напряжением 12 вольт. Инженерам удалось решить проблему механического нагнетателя – так называемой «турбоямы», то есть низкой способности работать на малых оборотах.

Электрические нагнетатели работают от небольшого электромотора, в отличие от механического турбонаддува, который задействует часть мощности (1-5%) двигателя. Кроме того, устройство CPT само может генерировать энергию: обратное давление, возникающее при сбросе выхлопных газов, крутит лопасти турбины, помогая вырабатывать электричество для зарядки аккумулятора.

Первый прототип автомобиля с электронагнетателем был разработан немецкой фирмой AVL List. Наддув CPT адаптировали для 2-литрового бензомотора с непосредственным впрыском топлива, установленного на VW Passat. Автомобиль выбрасывал в атмосферу на 20% меньше вредных веществ, чем аналоги с механическим нагнетателем.

На данном этапе Controlled Power Technologies координирует свои действия с такими крупными компаниями, как Ford, Valeo и Ricardo. На основе технологии CPT разработан электрический нагнетатель Hyboost, турбину в которой вращает микро-гибридная установка Valeo, получающая энергию от регенеративного торможения.

Ford Focus, оснащенный новым 3-цилиндровым EcoBoost с системой VTES (переменное увеличение крутящего момента) и нагнетателем Hyboost, улучшил экономичность на 30-35%, по сравнению с двигателями, демонстрирующими аналогичные показатели мощности. Стоит отметить, что мотор объемом всего 1 литр выдает 145 лошадиных сил при 240 Нм крутящего момента!

Электрический турбонагнетатель от BMW

BMW тоже работает над созданием собственного электрического турбонагнетателя. Разработка баварской компании лишена жесткой связи между нагнетателем и ротором – между ними появился дополнительный узел, который включает в себя электромотор и пару фрикционов.

На холостом ходу ротор вращается свободно от нагнетателя, уменьшая нагрузку на двигатель. Электромотор в этот момент тоже работает, подстраивая свои обороты под скорость вращения вала компрессора. При нажатии на педаль газа сцепление между электродвигателем и компрессором замыкается. В этом случае нагнетатель раскручивается только за счет электромотора, что позволяет избежать турбоям.

По слухам, первой BMW с электрическим турбонагнетателем станет M3 нового поколения.

Электро турбина на скутер

Все чаще мы натыкаемся в недрах инета или слышим от знакомых тюнинговщиков про некое чудо — электрические турбины на карбюратор. Но особая экзотика, о которой говорят скутероводы — электро турбина на скутер. В этой статье мы разберем принцип работы электрической турбины и целесообразность ее установки на карбюраторный двигатель, в особенности на скутере.

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 …

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.