Что нужно знать об установке компрессора на атмосферный двигатель

Оправдана ли установка?

Тюнинг карбюратора ваз 2107 в виде установки турбины, требует взвешенного решения. Не стоит забывать, что ВАЗ 2107 – устаревший по всем параметрам легковой автомобиль. Для адекватного владельца доработка двигателя газотурбинным нагнетателем носит исключительно теоретический характер. На практике – это ряд заморочек недостойных внимания.

Седьмая модель Жигулей сама по себе не предусматривает применение турбины как таковой. Заводом-изготовителем на стадии проектирования не было предусмотрено возможности внедрения подобного агрегата. Упорным любителям, которые все-таки установили турбину на двигатель инжекторного типа отпадает заморочка с самим инжектором.

С технической стороны подобная установка на ваз 2107 приемлема. Однако, отделаться без последствий невозможно:

• Легковой автомобиль не приспособлен выдерживать нагрузки, которые ему задаст внезапно усилившийся мотор.
• Кроме подвески могут пострадать и другие составляющие.
• Выпускной коллектор, к примеру, может просто не выдержать давления газов, которое в него подаст турбина.

Установка турбины на ВАЗ требует специальной базы. Любительская замена таит определенные риски. К примеру, выпускной коллектор может не выдержать высокого давления, создаваемого турбиной. Люди взрослые – последствия всем понятны. Подобная модернизация двигателя под силу профессиональным работникам сервисных центров.

Типы турбин

• Раздельный. Он имеет два сопла для каждой пары цилиндров и два входа для отработавших газов. Первое сопло предназначено для быстрого реагирования, второе служит для максимальной производительности. В конструкции есть разделенные выпускные каналы. Сделано это для предотвращения перекрытия каналов при выпуске выхлопных газов.
• Компрессор с переменным соплом. Также он известен, как турбина с изменяемой геометрией. Применяется на моторах с маркировкой TDI от «Фольксваген». Здесь в конструкции имеется 9 подвижных лопастей. Они могут регулировать поток выхлопных газов, что идут к турбине. Угол наклона лопастей – регулируемый, что позволяет согласовать давление нагнетаемого воздуха и скорость движения газов с оборотами ДВС.

Для большей производительности на автомобиль может быть установлено два компрессора.

Такие системы получили маркировку «Твин-турбо».

Устанавливаются данные механизмы последовательно. Первая турбина работает на низких оборотах, а вторая на высоких.

На V-образных моторах нагнетатели устанавливаются параллельно (на каждый ряд по одной турбине). Установка двух небольших компрессоров значительно эффективнее, чем применение одного, но большого.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

• регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
• перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
• и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
• выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
• герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Как работает

Во время работы ДВС вырабатываются выхлопные газы. Они поступают в корпус (горячую часть улитки), где двигаются по лопаткам турбинного колеса. Последнее раскручивается до невероятных скоростей – 100 и более тысяч оборотов в минуту.

Поскольку турбинное колесо жестко соединено с валом, крутящий момент передается на вторую холодную часть турбины.

Та, в свою очередь, начинает захватывать кислород из атмосферы. Он проникает внутрь после того, как пройдет через фильтр.

Далее воздух под давлением попадает во впускной коллектор, где смешивается с топливом и проникает в камеру сгорания.

В качестве материалов для корпуса турбины используются жаропрочные марки стали и железоникелевый сплав.

Чем больше диаметр компрессора, тем больше воздуха засасывается во впускной коллектор.

Но нельзя постоянно увеличивать размеры компрессора. Это может привести к турбозадержке. 

Типы турбин

• Раздельный. Он имеет два сопла для каждой пары цилиндров и два входа для отработавших газов. Первое сопло предназначено для быстрого реагирования, второе служит для максимальной производительности. В конструкции есть разделенные выпускные каналы. Сделано это для предотвращения перекрытия каналов при выпуске выхлопных газов.
• Компрессор с переменным соплом. Также он известен, как турбина с изменяемой геометрией. Применяется на моторах с маркировкой TDI от «Фольксваген». Здесь в конструкции имеется 9 подвижных лопастей. Они могут регулировать поток выхлопных газов, что идут к турбине. Угол наклона лопастей – регулируемый, что позволяет согласовать давление нагнетаемого воздуха и скорость движения газов с оборотами ДВС.

Для большей производительности на автомобиль может быть установлено два компрессора. Такие системы получили маркировку «Твин-турбо».

Устанавливаются данные механизмы последовательно. При этом первая турбина работает на низких оборотах, а вторая на высоких. На V-образных моторах нагнетатели устанавливаются параллельно (на каждый ряд по одной турбине). Как показывает практика, установка двух небольших компрессоров значительно эффективнее, чем применение одного, но большого.

О подключении турбин к инжектору

Ставить систему турбонаддува на инжекторный двигатель намного целесообразнее, чем на карбюраторный. Расход топлива становится ниже, характеристики двигателя улучшатся. Это в первую очередь относится к экологическим параметрам. Они улучшаются, так как примерно четверть выхлопа в окружающую среду не выбрасывается. Кроме того, вибрация мотора снизится. Последовательность подключения турбины к инжекторным двигателям уже подробно изложена выше, так что повторяться нет смысла. Но кое-что всё-таки следует добавить. Некоторые владельцы инжекторных машин стараются дополнительно повысить наддув турбины. Чтобы этого добиться, они разбирают турбину, находят в ней так называемый актуатор и ставят под него усиленную пружину взамен штатной. К соленоидам в турбине подсоединяется несколько трубок. Эти трубки глушатся, а соленоид при этом так и остаётся подключённым к своему разъёму. Все эти меры приводят к повышению давления, создаваемого турбиной, на 15–20%.

Набор для двигателей 8-клапанов

Турбо-комплект для 8-клапанного двигателя имеет следующие характеристики. Он способен генерировать давление до 0,5 Бар. С этим комплектом можно увеличить мощность до 120 лошадиных сил, а крутящий момент до 190 Нм. Установка этого набора никак не влияет на ресурс силового агрегата. Монтаж достаточно простой, а все детали из набора – навесные. Для монтажа не нужно как-нибудь дорабатывать двигатель.

В турбо-кит входит:

• Стальной коллектор.
• Турбокомпрессор.
• Прокладки.
• Шланг подачи масла.
• Система подачи охлаждающей жидкости.
• Клапана для сброса избыточного давления.
• Соединительные элементы.
• Крепеж и другие детали.

Набор для 16-клапанных агрегатов полностью аналогичный. Также аналогичны и его технические характеристики. В продаже можно найти турбо-кит на 8-клапанный мотор мощностью до 250 лошадиных сил. Здесь используется турбокомпрессор с давлением в 1 Бар.

Установка системы турбонаддува

Существует два метода установки турбин на «шестёрку»:

• подключение к коллектору;
• подключение к карбюратору;

Подавляющее большинство водителей склоняется именно ко второму варианту, так как хлопот с ним меньше. Кроме того, топливная смесь в случае карбюраторного подключения образуется напрямую, минуя коллектор. Чтобы установить это подключение, потребуются следующие вещи:

• накидные ключи в комплекте;
• плоская отвёртка;
• две пустых ёмкости для слива антифриза и смазки.

Последовательность подключения полноценной турбины

Прежде всего следует сказать, что турбина — устройство довольно крупное. Следовательно, в подкапотном пространстве для неё потребуется место. Поскольку места мало, многие владельцы «шестёрок» ставят турбины туда, где установлен аккумулятор. Сам аккумулятор при этом извлекается из-под капота и устанавливается в багажник. Здесь же следует отметить, что последовательность подключения системы турбонаддува зависит от того, какой тип двигателя установлен на «шестёрке». Если у автовладельца самая ранняя версия «шестёрки», то на неё придётся устанавливать новый впускной коллектор, поскольку стандартный работать с турбиной не сможет. Только после этих подготовительных операций можно переходить непосредственно к установке системы турбонаддува.

1. Сначала производится установка дополнительного впускного воздуховода.

2. Выпускной коллектор снимается. На его место устанавливается небольшой отрезок воздушной трубы.

3. Теперь снимается воздушный фильтр вместе с генератором.
4. Из главного радиатора сливается антифриз (перед началом слива под радиатор следует поставить пустую ёмкость).
5. Отсоединяется шланг, который соединяет мотор с системой охлаждения.
6. Производится слив смазки в заранее подготовленную ёмкость.

7. На крышке двигателя с помощью электродрели высверливается отверстие. В нём с помощью метчика нарезается резьба, после чего в это отверстие устанавливается крестообразный переходник.

8. Выкручивается масляный датчик.
9. Турбина подключается к ранее установленной воздушной трубе.

Последовательность подключения компрессора

Выше упоминалось о том, что подключение полноценной системы турбонаддува на старую «шестёрку» может быть оправдано далеко не всегда, и что более приемлемым вариантом для многих водителей может стать установка обычного компрессора. Так что имеет смысл разобрать последовательность установки и этого устройства.

1. С входящего воздушного патрубка снимается старый воздушный фильтр. На его место ставится новый, сопротивление этого фильтра должно быть нулевым.

2. Теперь берётся отрезок специального провода (он обычно идёт в комплекте с компрессором). Один конец этого провода прикручивается к штуцеру на карбюраторе, второй конец крепится на выходной воздушной трубе на компрессоре. В качестве крепежа обычно используются стальные хомуты из комплекта.

3. Сам турбокомпрессор устанавливается рядом с трамблёром (места там вполне достаточно, так что компрессор средних размеров можно поставить без проблем).
4. Практически все современные компрессоры идут в комплекте с крепёжными кронштейнами. С помощью этих кронштейнов компрессор прикрепляется к блоку цилиндров.

5. После установки компрессора поставить штатный воздушный фильтр не представляется возможным. Поэтому водители вместо фильтров в стандартных корпусах ставят специальные короба, изготовленные из пластика. Такой короб служит своеобразным переходником при нагнетании воздуха. Причём чем герметичнее короб, тем эффективнее будет работать компрессор.

6. Теперь на всасывающую трубку устанавливается новый фильтр, сопротивление которого стремится к нулю.

Эта последовательность является самой простой и при этом самой эффективной при установке турбокомпрессора на всю вазовскую «классику». Занимаясь установкой этой системы, водитель может сам поискать новые способы повысить герметичность короба и трубных соединений. Многие используют для этого обычный высокотемпературный герметик, который можно найти в любом магазине автозапчастей.

Особенности эксплуатации турбин

В сравнении с , работающим от привода коленчатого вала, достоинствами турбины является то, что она не отнимает , а использует энергию побочных продуктов его работы. Она дешевле в изготовлении и экономичнее в эксплуатации.

Хотя технически устройство турбины дизельного двигателя практически не отличается от систем для бензиновых моторов, на дизеле она встречается чаще. Основная особенность заключается в режимах работы. Так для дизеля могут применяться менее жаропрочные материалы, поскольку температура отработавших газов в среднем составляет от 700 °С в дизельных двигателях и от 1000°С в бензиновых моторах. Это значит, что устанавливать дизельную турбину на бензиновый двигатель нельзя.

С другой стороны, для этих систем характерны и разные уровни давления наддува. При этом стоит учитывать, что производительность турбины зависит от ее геометрических размеров. Давление нагнетаемого в цилиндры воздуха складывается из двух частей: 1 атмосфера давления окружающей среды плюс избыточное, создаваемое турбокомпрессором. Оно может варьироваться от 0,4 до 2,2 и более атмосфер. Если учесть, что принцип работы турбины на дизельном двигателе предусматривает поступление большего объема выхлопных газов, конструкция для бензинового мотора также не может устанавливаться на дизелях.