Турбина для дизельного двигателя своими руками

Как выбрать и установить турбонаддув на автомобиль своими руками

Среди многочисленных автомобилистов мало найдётся таких, кто хоть раз не мечтал об усовершенствовании собственной машины, улучшении разгонной динамики или ощутимой прибавке мощности мотора. Существует масса способов достигнуть этой цели, но наиболее действенный — установка турбонаддува. Благодаря развитию рынка автомобильных запчастей появилась возможность турбирования практически любой модели авто, вплоть до устаревшей «классики» ВАЗ. Причём часть работ владелец способен выполнить своими руками и на этом сэкономить средства, поскольку тюнинг двигателя — мероприятие довольно затратное.

Что важно знать о турбонаддуве

Идею с внедрением турбонаддува в обычный двигатель внутреннего сгорания нельзя назвать новой. Она появилась ещё на заре автомобилестроения, в начале прошлого века. И только в 90-е годы турбомоторы пошли в массовое производство благодаря внедрению новых технологий, позволяющих всем узлам и деталям долго служить без ремонта.

Суть турбонаддува — в принудительном нагнетании воздуха в цилиндры за счёт создания на входе во впускной тракт зоны повышенного давления. Тогда при нажатии на педаль акселератора и открытии дроссельной заслонки в коллектор попадает гораздо больше воздуха, чем при атмосферном давлении, когда двигатель всасывает его самостоятельно. Соответственно, система питания увеличивает подачу горючего и в цилиндры направляется больший объём топливовоздушной смеси, за счёт чего мощность двигателя возрастает.

Разъяснение. Размер камеры сгорания — величина постоянная, поэтому на обычном моторе в неё помещается ограниченное количество смеси топлива с воздухом. Чтобы повысить мощность, нужно «впихнуть» в пространство камеры больший объём горючего. Единственный способ это реализовать — создать высокое давление для сжатия смеси, чтобы она занимала меньше места. Что и выполняет турбонагнетатель.

Существует несколько устройств, предназначенных для нагнетания воздуха в двигатель авто:

• компрессор;
• газовая турбина;
• электрический нагнетатель.

Все перечисленные агрегаты выполняют одну задачу, но делают это настолько по-разному, что лучше их рассмотреть по отдельности.

Принцип действия турбокомпрессора

Данный тип нагнетателя представляет собой отдельный агрегат, приводимый в движение ременной передачей от коленчатого вала, с системами смазки и охлаждения двигателя он никак не связан. Для сбрасывания лишнего давления, могущего возникнуть во впускном тракте в определённых режимах работы, к воздуховодам дополнительно подключается специальный клапан. Чаще всего на автомобилях применяется 2 типа компрессоров:

1. Центробежный. По форме корпус напоминает улитку, внутри которой установлена крыльчатка.
2. Винтовой. Здесь давление создаётся за счёт взаимного вращения двух валов с лопастями, похожими по форме на шнек.

Справка. Как правило, для тюнинга машины своими руками используется первый вариант, поскольку «улитка» дешевле, меньше по размерам и проще в установке.

Из-за того, что производительность турбокомпрессора ограничена частотой вращения коленчатого вала, он способен создать давление не выше 0,7 Бар (номинальный напор — 0,5 Бар). Агрегат повышает мощность двигателя на 15—30% при максимальных оборотах собственного вала до 40 тыс. об/мин, а это довольно ощутимая прибавка. Вместе с тем компрессор обладает следующими достоинствами:

• надёжность в работе и долговечность;
• не нуждается в постоянном обслуживании;
• не зависит от состояния двигателя и моторного масла, не испытывает воздействия высоких температур;
• прост в монтаже, что делает его доступным для самостоятельного тюнинга.

При работе турбокомпрессора ощущение «подхвата» возникает примерно от 2800 об/мин коленвала и выше. Реакция на педаль газа происходит без запаздывания, то есть, нет провала под названием «турбояма», свойственной другим нагнетателям. Но при высоких оборотах коленчатого вала (примерно от 5000 об/мин) производительности агрегата не хватает и прирост мощности не столь заметен.

Как функционирует газовая турбина

Говоря простыми словами, турбина представляет собой 2 «улитки» с крыльчатками, насаженными на общий вал. Первая, называемая горячей, встраивается в выхлопной тракт сразу после коллектора и приводится в действие отработанными газами. Вторая «холодная» улитка, вращаемая первой, нагнетает воздух для подачи в двигатель. На данный момент это наиболее распространённая конструкция, применяемая в серийном производстве машин.

Кратко про особенности турбин:

1. Скорость вращения вала с крыльчатками достигает 200 тыс. об/мин, а максимальное давление — 2 Бар.
2. Агрегат обеспечивает прирост мощности двигателя 50% и более.
3. Подшипники вала, вращающегося с огромной скоростью, постоянно омываются моторным маслом, для чего турбина подключена к системе смазки двигателя. Оно же отводит от подшипников лишнее тепло, уберегая их от перегрева.
4. Крыльчаткам требуется время, чтобы раскрутиться до положенной скорости. Поэтому ощутимый «подхват» появляется после 4 тыс. об/мин коленчатого вала. Если резко нажать на газ при низких оборотах, то напора выхлопных газов не хватит для нагнетания и вы почувствуете «провал» или так называемую турбояму.
5. В отличие от компрессора, турбина сохраняет прибавку к мощности на самых высоких оборотах.
6. В летнее время воздух, проходящий через разогретую «улитку», тоже нагревается и расширяется в объёме. Чтобы из-за этого явления давление на впуске не упало, воздушный поток необходимо предварительно охладить в интеркулере — дополнительном радиаторе.

Справка. Для устранения турбоямы на машинах применяется комбинация из двух нагнетателей — компрессора и турбины. Первый добавляет крутящего момента на низких оборотах коленвала, а вторая подхватывает на высоких.

В силу своей конструкции и принципа работы газовые турбины страдают такими недостатками:

• узел нагревается до высокой температуры;
• зависимость от технического состояния мотора и его смазки;
• низкий ресурс по сравнению с компрессором, интервал между ремонтами турбины составляет около 150 тыс. км;
• уплотнение подшипников, работающее в экстремальном режиме, понемногу пропускает масло, поэтому его расход в турбированном двигателе составляет 1—1,5 л на 100 км пробега;
• моторную смазку приходится чаще менять из-за работы нагнетателя;
• высокая стоимость агрегатов и ремонта;
• быстро растягивается цепь ГРМ, а срок службы ремня уменьшается;
• сложность самостоятельной установки и присоединения к системам двигателя.

Как и в случае с компрессором, для сброса излишков давления на впускном тракте устанавливается автоматический клапан. С его помощью развиваемое давление можно регулировать, например, уменьшить, когда на машине стоит штатный неподготовленный мотор.

Принцип работы турбонаддува — видео

Об электрических турбонагнетателях

В последнее время на рынке автозапчастей появились электрические нагнетающие устройства, декларируемые как самые дешёвые и простые агрегаты, обеспечивающие значительную прибавку к мощности. По факту это кусок трубы со встроенной крыльчаткой, вращаемый электродвигателем. Согласно инструкции, нагнетатель нужно установить на воздухозаборном патрубке и подключить к бортовой сети автомобиля через реле (идёт в комплекте).

Практическое тестирование подобных устройств с использованием стенда показало прибавку всего 1—2 л. с., что абсолютно не ощущается водителем. Причины следующие:

• скорость вращения крыльчатки составляет всего 5 тыс. об/мин, что несравнимо даже с компрессором;
• эта скорость не меняется в зависимости от оборотов коленчатого вала;
• конструктивно агрегат не способен развивать высокое давление, что является решающим фактором при турбировании.

Справка. Давление воздуха величиной 1 Бар считается очень высоким. Для сравнения: мощные вентиляционные установки, обслуживающие большие торговые центры, развивают напор около 3000 Па или всего 0,3 Бар. Компрессор турбодвигателя даёт 0,7 Бар, а турбина — до 2 Бар. Маленький электрический моторчик с крыльчаткой не обеспечит и десятой доли необходимого давления, хотя производительность у него приемлемая.

В продаже встречаются и другие типы электрических нагнетателей, внешне похожих на турбокомпрессор, но с приводом от электродвигателя. Эти устройства способны развивать требуемое давление, но при этом отбирают львиную долю энергии, вырабатываемой генератором. В то время как традиционные турбины крутятся от потока газов, чья энергия не используется на обычных машинах.

Отсюда напрашивается вывод: электрические турбонагнетатели пока не представляют интереса для любителей тюнинга, так что покупать их бессмысленно.

Разрушение мифа об электрических турбинах — видео

Плюсы и минусы турбирования ДВС своими руками

Главное достоинство, ради которого автомобилисты решаются на подобный тюнинг, — это прирост мощности силового агрегата. Никакими другими средствами вы не добьётесь такого увеличения, как при установке турбонагнетателя. Причём реализовать бюджетный вариант наддува компрессором можно своими руками, потратив деньги только на оборудование.

Примечание. Когда мотор развивает большее усилие, появляются дополнительные возможности для тюнинга авто. Например, установка колёсных дисков увеличенного диаметра не ухудшит ездовые качества машины.

Второй плюс турбирования состоит в снижении расхода топлива. Теоретически вы получаете повышенную мощность при неизменном потреблении горючего, хотя на практике дело обстоит иначе. Как говорят любители тюнинга, очень трудно ездить в прежнем спокойном режиме и не «наваливать», когда двигатель способен на большее. По факту расход бензина возрастает из-за активного стиля езды.

Теперь о недостатках:

• все детали мотора, начиная с цилиндро-поршневой группы, изнашиваются быстрее по причине повышенной нагрузки;
• то же касается элементов трансмиссии, не рассчитанных на повышенный крутящий момент;
• машину придётся заправлять только качественным бензином с октановым числом не менее 95, а в отдельных случаях — 98;
• мероприятие обойдётся вам в кругленькую сумму.

Установка турбонагнетателя имеет смысл, если вам нужно повышение мощности и скорости автомобиля. Для повседневной езды на работу или перевозки грузов такие кардинальные изменения не нужны, достаточно содержать машину в хорошем техническом состоянии. Не забывайте, что любая неосторожность в обращении с турбированным двигателем может привести к его поломке и капитальному ремонту.

Совет. Если вы владелец автомобиля ВАЗ и хотите установить нагнетатель за относительно небольшие деньги, то лучше начать с компрессора. Его инсталляция не потребует серьёзных доработок мотора и топливной системы, а с монтажом вы справитесь сами. Чтобы поставить турбину, придётся привлечь специалистов для переделки двигателя и перепрошивки контроллера.

Последний аргумент в пользу турбирования — это предусмотренный законодательством РФ налог на каждый дополнительный кВт мощности силовой установки автомобиля. Инсталляция наддувных агрегатов позволяет нарастить мощь мотора при неизменном ежегодном платеже в пользу государства.

Инструкция по установке турбокомпрессора на ВАЗ

Весь комплекс работ выполняется в несколько этапов:

1. Подготовка автомобиля к турбированию.
2. Покупка КИТ-комплекта и приготовление инструментов.
3. Инсталляция компрессора и пробный запуск.

В качестве примера предлагается рассмотреть тюнинг 16-клапанного мотора ВАЗ 2112—2114, поскольку эти автомобили достаточно распространены на территории бывшего СССР. На двигателях с 8 клапанами работы ведутся в таком же порядке, только компрессор ставится в другом месте — впереди блока цилиндров.

Подготовка ВАЗ 2112 к тюнингу

Удобное преимущество компрессора перед турбиной — минимальное количество подготовительных работ. Что должно быть сделано:

1. Проверьте пропускную способность каталитического нейтрализатора. Ведь количество газов на выпуске увеличится, а забитые сажей соты не позволят им выходить наружу, а вы не получите должного эффекта от турбирования.
2. Штатный воздушный фильтр лучше заменить на прямоточный по той же причине. Невысокая пропускная способность стокового фильтрующего элемента не даст компрессору реализовать свою производительность.
3. Замените свечи зажигания на новые, чтобы они устойчиво работали при повышенном давлении.
4. Старые воздуховоды следует поменять и проследить, чтобы внутрь не попала пыль или грязь, способная навредить нагнетателю.

Совет. Если автомобиль активно эксплуатируется более 3 лет, то катализатор наверняка находится в плачевном состоянии. Чтобы не покупать дорогостоящий элемент, поменяйте его на пламегаситель с нулевым сопротивлением потоку газов.

Чтобы добиться идеальной работы компрессора, желательно снизить степень сжатия в цилиндрах, то есть, увеличить объём камер сгорания. Тогда в них поместится больше топливной смеси и энергия от её сжигания тоже увеличится. Есть несколько способов на выбор:

• проще всего установить под головку цилиндров дополнительную металлическую прокладку;
• сделать развальцовку камер в штатной ГБЦ;
• поставить поршни с углублениями (лучше — кованые);
• заменить шатуны на короткие;
• поставить головку цилиндров с увеличенными камерами.

Если вы решитесь на кардинальные доработки мотора, то попутно поставьте облегчённые клапаны и шатуны, а также тюнинговые распределительные валы. Эти мероприятия помогут силовому агрегату стабильнее работать на высоких оборотах и продлить ему срок службы.

Закупка комплекта оборудования

На данный момент в торговой сети либо интернет-магазине несложно отыскать установочный набор (так называемый КИТ-комплект) для любой модели из семейства ВАЗ, в том числе для 2112. Один из популярных производителей, продающий элемента тюнинга на российском рынке, — бренд Autoturbo. Ориентировочная цена набора — 27 тыс. руб. Этот же турбо — комплект подходит для 16-клапанных моторов ВАЗ 2110, 2114 и ВАЗ 2170 «Приора». Он состоит из таких деталей:

• компрессор РК 23–1, рассчитанный на давление 0,5 Бар;
• натяжные ролики ременного привода — 2 шт.;
• трубы из алюминия для подачи воздуха — 2 шт.;
• патрубки из силикона — 3 шт.;
• многоручьевой приводной ремень;
• кронштейны для крепления компрессора и натяжных роликов;
• крепёжные гайки и болты;
• хомуты для патрубков.

Внимание! Тщательно выбирайте КИТ-комплект под вашу модель авто, проверяйте диаметры воздушных патрубков. Крепёжные элементы из набора ВАЗ 2112 16V отличаются от деталей для той же машины с кондиционером и ГУР.

Чтобы не пришлось менять датчик массового расхода (ДМРВ) на ДАД и ДТВ (датчики абсолютного давления и температуры воздушного потока), необходимо купить перепускной клапан Blow Off для сброса излишков воздуха обратно во впускной тракт, когда компрессор «дует» на холостых оборотах. Иначе ДМРВ зафиксирует этот поток, а контроллер станет подавать лишнее топливо в цилиндры без всякой нужды. Во время езды клапан станет сбрасывать избыточное давление в атмосферу, издавая характерный шипящий звук при резком закрывании дроссельной заслонки.

Справка. Приблизительная стоимость клапана Blow Off от известного бренда GReddy Style составляет 3600 руб.

Автолюбителям, желающим видеть на приборной панели степень наддува, рекомендуется дополнительно приобрести манометр с датчиком, чтобы поставить его перед глазами в удобном месте. Для монтажа турбокомпрессора понадобятся такие инструменты:

• набор головок стандартный;
• рожковые и накидные ключи;
• угловая шлифмашина, оснащённая кругом по металлу;
• электродрель;
• слесарные инструменты — молоток, пассатижи, отвёртка.

Хотя разбирать двигатель в процессе установки не придётся, болгарка и дрель пригодятся для подгонки крепёжных кронштейнов, которые зачастую становятся не идеально.

Порядок монтажа компрессора

Для установки нагнетателя не нужно разбирать мотор, сливать масло или антифриз. Но кое-что из навесного оборудования демонтировать придётся:

• корпус штатного воздушного фильтра вместе с воздуховодом;
• открутить со снятого патрубка датчик ДМРВ;
• верхнюю крышку газораспределительного механизма;
• отключить большой и малый патрубок вентиляции картера;
• отсоединить разъём датчика положения дросселя и убрать в сторону провода;
• штатный ремень привода генератора;
• заднюю поперечину подвески двигателя.

Суть монтажа состоит в том, чтобы прикрепить сам турбокомпрессор к задней стенке двигателя с правой стороны (по ходу движения) и организовать ременную передачу от коленчатого вала, как показано на схеме. Этот привод будет общим для генератора и нагнетателя, а устанавливается он на дополнительных кронштейнах, оснащённых роликами. Конструкция последних идентична натяжным роликам механизма ГРМ.

Распакуйте детали КИТ-комплекта и приступайте к монтажу в следующем порядке:

1. Прикрутите к корпусу турбокомпрессора стальное крепление, а кронштейн установите на задней стенке мотора.
2. Прикрепите нагнетатель к кронштейну болтами, идущими в комплекте.
3. Поставьте 2 кронштейна для натяжных роликов, первый над генератором, второй крепится к блоку цилиндров внутри механизма ГРМ.
4. Прикрутите ролики и наденьте на них ремень, натяните его.
5. Возьмите новый фильтр нулевого сопротивления, присоедините к нему датчик ДМРВ, а затем гофрированный патрубок, зафиксировав его хомутами.
6. Смонтируйте воздуховоды из алюминиевых труб и силиконовых шлангов. Первый проложите от входного штуцера компрессора сзади двигателя, а второй — от выходного штуцера до воздушного коллектора.
7. К патрубку, подключённому ко входу турбокомпрессора, присоедините гофру прямоточного фильтра. Последний прикрепите к ГБЦ с помощью самодельного кронштейна из стальной полосы.
8. К новым воздуховодам подсоедините патрубки сапунов и клапан Blow Off. Включите на место разъём датчика ДМРВ. На этом монтаж окончен.

Примечание. Если вы купили манометр с датчиком для контроля давления, то их тоже нужно установить, подключив к воздуховоду со стороны нагнетания.

После установки соберите демонтированное навесное оборудование и приступайте к запуску. Чтобы всё прошло гладко, для данной процедуры рекомендуется пригласить мастера — настройщика, поскольку у вас нет специального оборудования для работы с контроллером ВАЗ 2112. Он поможет выставить оптимальную величину давления турбонаддува и при необходимости откорректирует прошивку.

Как ставится компрессор на ВАЗ 2112 16V — фото

Видео по установке турбонагнетателя

Инсталляция турбокомпрессора — задача непростая, требующая серьёзного подхода. Не торопитесь и не жалейте времени для правильного монтажа, иначе вы не получите ожидаемого результата, а то и навредите собственному мотору. После запуска не пытайтесь сходу «выдавить» всю мощь, поездите 2–3 дня в сдержанном режиме. За этот промежуток времени раскроются все слабые места ходовой части и трансмиссии, например, может выйти из строя подгулявший ШРУС или ступичный подшипник. После удачной обкатки можно продолжать тюнинг автомобиля — ставить новые диски, высокопроизводительные форсунки и прямоточный выхлоп.

Источник