Турбонаддув (последнее обновление: 2001-01-29 09:48:13)

    Идея турбонаддува не новая, здесь описывается простая конструкция для двигателей ЛуАЗ и “Запорожец”, которую автолюбитель сможет изготовить своими силами из доступных материалов, имея в наличии главное-желание. Если Вы не имеете специальности токаря, газоэлектросварщика, то в настоящее время многие предприятия и кооперативы в порядке оказания услуг населению выполнят Вам эти работы.
     О мощности двигателя и результатах испытаний.
     Описанный нагнетатель способствует сжиганию в цилиндрах двигателя в 1,5 - 1,6 раза больше горючей смеси, следовательно с такой же кратностью увеличивается мощность. Если Вы после установки нагнетателя будете эксплуатировать свой автомобиль в тех же режимах нагрузки (масса, скорость), то увеличения расхода бензина не произойдет. Наоборот, с улучшением динамики разгона и преодоления подъемов будет некоторая экономия (из технической литературы). А увеличение расхода будет с возрастанием нагрузки по сравнению с прежними условиями эксплуатации. То же самое относится к износу деталей. Нагрев двигателя уменьшается на 7 -10 градусов.
     С применением нагнетателя воздуха Ваш автомобиль приобретает следующие преимущества:
     а) сокращается время разгона,
     б) улучшается маневренность,
     в) увеличивается грузоперемещение, что позволит, например, буксировать автоприцеп,
     г) улучшаются условия эксплуатации автомобиля по горным дорогам, как у нас на Сахалине,
     д) увеличивается скорость.
     Нагнетатель испытан на автомобиле ЛуАз-969М с металлическим семиместным кузовом, двигателем МеМЗ-969А, карбюратором К-133. В настоящее время испытательный пробег составил около 20 тыс. км. Простота конструкции обеспечивает ее максимальную надежность. Нагнетатель безинерционный, бесшумный, вес его вместе с кронштейном составляет 5,5 кг.
     После изготовления и установки нагнетателя методом анализа выхлопных газов на всех режимах я установил, что при диаметре главного топливного жиклера 1,5 мм (увеличенного в 1,6 раза проходного сечения) оптимальной пропускной способностью обладает главный воздушный диффузор диаметром 26 мм. Но при индивидуальном изготовлении конструкции возникнут нарушения соотношения горючей смеси из-за различия воздухонагнетателей, двигателей, соединительных патрубков и т.п.
     Регулировка оптимальной рабочей смеси путем подбора главного топливного жиклера долга и утомительна, поэтому в описании предлагается более точный и надежный метод.
     При ходовых испытаниях и регулировке я пользовался анализатором выхлопных газов AST-75 ( производства ПНР) с питанием 12 вольт постоянного тока, при окончательной регулировке горючей смеси содержание окиси углерода в выхлопных газах равно 1,5% на холостых оборотах двигателя и 2% на повышенных (60% от максимальных) в соответствии с ГОСТ 17.2.2.03.87г. Внесение изменений в конструкцию двигателя или установка устройств и оборудования без изменения вида топлива не противоречит пункту 6.5 приложения 3 Правил дорожного движения.
     Нагнетатель воздуха.
     В качестве нагнетателя воздуха я применил пылесосный агрегат АП-699 (АП-600М) без электродвигателя. Эти агрегаты в большом количестве валяются на заднем дворе предприятия “Рембыттехника”. Вал крыльчатки вращается в двух шарикоподшипниках №204 с числом оборотов от 0 до 15-16 тыс. об.мин. Корпус подшипников уплотняется резиновыми самоподжимными сальниками 20х40х9. Для смазки подшипников применил хладоновое (фреоновое) масло ХФ-12-18 с температурой застывания -40 градусов и температурой вспышки 160 градусов. Уровень масла должен быть на 2-4 мм. Ниже вала подшипников, контроль масла осуществляется масломерным стеклом в металлической гильзе. На стекле нанесите риски верхнего и нижнего уровня масла. Масломерное стекло сделано из плексигласа и уплотняется двумя прокладками из маслостойкой резины с помощью прижимного болта с контргайкой. В верхней части гильзы расположена заливная пробка с боковым отверстием (сапуном), а в нижней-сливная трубка. Трубки, соединяющие масломерное устройство с корпусом , использованы от стального конденсатора бытового холодильника. Кожух нагнетателя воздуха крепится за кромку корпуса подшипников двумя болтами М% и может поворачиваться вокруг оси для удобства подгонки соединения к воздушному фильтру.
     Кронштейн воздушного фильтра (изготавливается из прежднего) рис. 1191.

     Всасывающий патрубок изготовлен из чугунного угольника Ду40 водопроводной арматуры. Зажав в патрон токарного станка обрезок трубы Ду40 (1 1/2’’) с резьбой на конце и навинтив на нее угольник, Вы можете проточить посадочное место диаметром 52 мм. Для резинового соединительного патрубка, укоротить угольник согласно чертежу и снять бортики. Затем с помощью круглого напильника снимите внутри угольника резьбу и литейные неровности. Всасывающий патрубок припаивается латунью к крышке кожуха воздухонагнетателя, а после пайки плоскость кожуха надо отрихтовать на краю ровной плиты.
     см. рис. 1192,рис. 1193,рис. 1194,рис. 1195.

     Нагнетательный патрубок турбины изготавливается из стандартной тонкостенной трубы Ду50. Придать ему нужную форму нетрудно, нагревая его паяльной лампой или газовой горелкой. От также припаивается латунью к корпусу камеры. Нагнетательный патрубок соединяется с карбюратором в автомобиле ЛуАЗ фасонным патрубком типа “утка”, а в “Запорожце” - типа “калач”.
     Предлагаю исходные материалы для их изготовления:
     а)пластмассовая канализационная арматура Ду50,
     б)чугунные угольники Ду40, в которых надо предварительно снять внутреннюю резьбу и спаять латунью,
     в)готовые резиновые соединительные патрубки Ду50 со списанной техники.
     Все эти соединительные патрубки должны иметь плавные изгибы, гладкие внутренние поверхности. Не применяйте гофрированные шланги, патрубки с диаметром отверстия менее 50 мм., т.к. нагнетатель теряет скоростное давление и вследствие этого двигатель потеряет прирост мощности.
     Привод нагнетателя и генератора осуществляется одним клиновым ремнем А-1400. Профиль ремня увеличен в целях избежания скольжения (инерции). Поэтому Вам придется проточить ручей шкива коленчатого вала под соответствующий профиль ремня.
собранный нагнетатель с залитым маслом должен проворачиваться без задеваний с небольшим усилием, создаваемым трением сальников. После небольшой приработки на двигателе он будет проворачиваться от руки с инерцией.
     Кронштейн нагнетателя.
     Конструкция кронштейна является примерной, т.к. в данном исполнении подходит не на все двигатели из-за различия расположения маслозаливной трубы. Готовый кронштейн крепится сверху к направляющему аппарату вентилятора двигателя болтом М:, а снизу к маслозаливной трубе хомутом с резьбой М* на конце. Просверлив отверстие в обечайке направляющего аппарата, заведите изнутри болт с помощью накрученной на него медной проволоки. Перед затяжкой гайки, потянув, удалите проволоку.На кронштейне установлен на оси клиновый ролик для натяжения ремня и успокаивания его длинного участка. Ремень натягивается с усилием, указанным в руководстве по эксплуатации автомобиля. Слабое натяжение вызывает пробуксовку, а сильный - перегрев подшипников. Подшипник натяжного устройства смазывается литолом.
     см. рис. 1196,рис. 1197,рис. 1198,

     Детали соединить сваркой по контуры прилигания.Корпус нагнетателя (см. рис. 1199,рис. 1200,рис. 1201,рис. 1201,рис. 1202,рис. 1203, рис. 1204)

     Крышка, Сталь 45
     Картер маслянный
     Ребро жесткости, Ст 3, Лист 5 мм
     Ребро жесткости, Ст 3, Лист 3 мм

Воздушный фильтр.
     Так как нагнетатель чувствителен к различным препятствиям потока воздуха, удалите из фильтра клапан и его пружину. Эффективность очистки воздуха от этого ничуть не изменится, и уноса масла тоже не будет. Корпус фильтра крепится стяжной лентой к кронштейну, изготовленного из прежнего. Кронштейн устанавливается на шпильке крепления уголков с отверстиями /рымов/, предназначенных для подъема двигателя тельфером. Фильтр соединяется со всасывающим патрубком нагнетателя заводским резиновым патрубком и соединение уплотняется хомутами. В автомобиле ЛуАЗ резиновый патрубок ставится целым, а в ЗАЗ обрезается по размеру.
     Система зажигания.
     Для избежания доискрового (калильного) зажигания применяются свечи А23. Угол опережения зажигания уменьшить на величину, обеспечивающую бездетонационную работу двигателя на высоких оборотах.

Карбюратор.
     Карбюраторы К-127, К-133, К-133А, К-133Б, устанавливаемые в последнее время на автомобилях ЛуАЗ и ЗАЗ, по конструкции незначительно отличаются друг от друга, так что переделки в карбюраторе будут идентичными. Большой диффузор изготавливается из конструкционной стали с обязательной полировкой внутренней поверхности до зеркального блеска. При испытаниях мною установлено, что заводской диффузор с грубо обработанной поверхностью снижает скоростное давление турбины.
     Главный топливный жиклер рассверливается сверлом диаметром 1,7-1,8 мм. и его отверстие полируется толстой шерстяной ниткой с пастой ГОИ. Соблюдение точного диаметра отверстия жиклера не обязательно. Регулировка подачи бензина производится игольчатым клапаном, который устанавливается на месте сливной пробки поплавковой камеры. Игольчатый клапан вводится в отверстие жиклера при открытой крышке поплавковой камеры, чтобы визуально убедиться в нормальной центровке иглы. Клапан уплотняется и фиксируется сальниковой гайкой с прокладками из бензостойкой резины.
     Жиклер экономайзера я рассверлил сверлом диаметром 1,35 мм. Но когда испытывался автомобиль на скорости, превышающей максимальную, мне не приходилось нажимать педаль привода дроссельной заслонки до открытия клапана экономайзера. Это значит, что Ваш автомобиль будет иметь значительный резерв скорости.
     Герметизация карбюратора.
     Герметизация карбюратора необходима для нормальной эксплуатации двигателя с наддувом и способствует увеличению срока службы двигателя, так как через зазоры пыль не будет проникать в карбюратор.
     Шток привода ускорительного насоса внутри карбюратора обязательно уплотните прокладкой из бензостойкой резины, пробив ее внутреннее отверстие гильзой от малокалиберного патрона диаметром 5,6 мм. Сверху резины положите стальную шайбу. Пружину штока соответственно укоротите или подберите другую, покороче. Можно также, зажав корпус карбюратора в тиски сверлильного или фрезерного станка, на малых оборотах срезать направляющий выступ пружины, тогда пружина ставится прежняя. Это делается для предотвращения выброса бензина через зазор между штоком насоса-ускорителя и его отверстием в корпусе, так как нагнетатель создает положительное давление в поплавковой камере.
     Для герметизации валика дроссельной заслонки надо снять корпус смесительной камеры, аккуратно спилить ножовкой или высверлить крепежные винты дроссельной заслонки и вытащить валик. Рассверлить отверстия с обеих сторон корпуса смесительной камеры сверлом диаметром 10,5 мм. на глубину 4-5мм. Вставить валик, закрепить дроссельную заслонку винтами (винты закрепить), соблюдая плотное перекрывание отверстия корпуса смесительной камеры. В качестве сальниковой набивки использовать толстую шерстяную нитку, пропитанную моторным маслом. После окончательной сборки проверить легкость вращения валика.
     На автомобиле ЛуАЗ поверх щелевого фильтра-отстойника наденьте мешочек, сшитый из обрезков технической фильтровальной ткани, которая применяется на предприятиях для улавливания технологической пыли(сажи, цемента и т.п.). Неплохо установить такой фильтр и на “Запорожце”.
     После этих переделок Вы навсегда избавитесь от главных источников пыли и грязи, убедитесь, что даже после длительной эксплуатации поплавковая камера остается чистой, естественно, уменьшается износ двигателя.
     Монтаж нагнетателя и регулировка карбюратора.
     Перед установкой нагнетателя обязательно произведите профилактику, необходимый ремонт и регулировку систем питания, зажигания, газораспределения, почистите и отрегулируйте свечи, контакты, промойте воздушный фильтр, карбюратор и отрегулируйте на станции техобслуживания содержание окиси углерода анализатором выхлопных газов.
     После установки нагнетателя возникнут другие проблемы, и всякого рода накладки усложнят регулировку карбюратора и вызовут нарекания в адрес автора конструкции.
     Закрепите кронштейн на двигателе, установите на него нагнетатель. Отрегулируйте соосность шкивов и натяжение ремня. Установите воздушный фильтр, патрубки, соединяющие нагнетатель с фильтром и карбюратором и уплотните места соединения резиновыми манжетами и стяжными хомутами. В кожухе вентиляции двигателя “Запорожца” сделайте отверстия для прохода шкива и ремня или немного измените его конструкцию.
     Запустите мотор и прогрейте его до 70-80 град. Температура подшипников нагнетателя должна быть примерно одинакова с двигателем.
     Затем, постепенно выводя иглу из отверстия главного топливного жиклера, отрегулируйте его требуемое сечение, проверяя мощность двигателя обязательно на ходу автомобиля короткими пробежками.
     Если двигатель во время разгона автомобиля не развивает оборотов, а при уменьшении подачи воздуха частичным прикрытием воздушной заслонки тяга возрастает, горючая смесь бедная. Продолжайте регулировать таким образом до тех пор, пока после прикрытия воздушной заслонки будет получаться обратное- падение тяги двигателя за счет переобогащения горючей смеси.
     Окончательную регулировку соотношения горючей смеси нужно произвести с помощью анализатора выхлопных газов. Так как на станциях автотехобслуживания не знают особенностей регулировки двигателя с наддувом, многие регулировщики просто стремятся “зажать” подачу бензина, добиваясь чистого выхлопа и не заботясь об оптимальном соотношении смеси, лучше было бы вам заполучить на время газоанализатор и сделать регулировку самому. Ну, а если нет, то внимательно следите за работой регулировщика и показаниями анализатора.
     После окончательной регулировки Ваш 40-сильный автомобиль будет иметь двигатель мощность 60-64 л.с. и никаких побочных отрицательных явлений. Для двигателя мощностью 27-30 л.с. все переделки идентичны, но советую ставить главный воздушный диффузор диаметром 25-25,5 мм. При эксплуатации нагнетатель особого ухода не требует, следите за уровнем масла, натяжением ремня (особенно в первое время), проверяйте затяжку крепления.
     В тексте сохранена редакция автора. Он похоже откуда-то с Сахалина.

----------

Я тут подумал на счёт турбонаддува и решил, что не стоит с этим связываться. 1.\tВ материалах про турбонаддув вычетал , что обычная турбина не способна дать Прирост мощности более чем на 45%. Крутящий момент увеличиться в узком дапозоне оборотов , на холостых оборотах из-за низких оборотов она не способна создать достаточного давления, на средних она работает нормально , а на оборотах выше средних скорость потока воздуха выше чем обеспечивает турбина(она просто “месит” воздух, бесполезно его нагревая), по этому и стали придумывать турбины с изменяемой геометрией нагнетающей крыльчатки. 2.\tДавление турбины в современных двигателях 2-4 атм. При этом устанавливают редукционный клапан ,переускающий лишнее давление ,чтобы уменьшить потери мощности при вращении турбины. Высоким давлением можно изуродовать поплавок в карбюраторе , возможны глюки , у кого есть рециркуляция топлива. 3.\t В турбированых двигателях поршни имеют усиленную конструкцию 4.\tТретий шкив на ремне привода вентилятора уменьшит площадь контакта, увеличится проскальзывание , на оборотах выше среднего, на врашение вентилятора затрачивается примерно 3лс. 5.\tУвеличение мощности ,я пологаю , произошло из-за увеличения проходного сечения диффузора и главного топливного жиклера. 6.\tВ турбированых двигателях изменяют фазы газораспределения тк изменяются условия работы двигателя. 7.\tА вот герметизацию карбюратора надо сделать всем. Подсос в оси дросельной заслонки это большая проблема старых карбюраторов. (комментарий добавлен: 07-12-2002)

-----------

1. При применении турбонаддува необходимо обеспечить степень сжатия двигателя порядка 7-8 единиц (поэтому при установке турбонаддува на ВАЗах растачивают головку - по материалам Рижского авторемонтного завода по подготовке раллийных авто)). У ЗАЗика уже столько от рождения :)
2. При применении турбонаддува с давлением наддува более 2 атм, необходимо обеспечить бОльшую детонационную стойкость бензина. Так как самодельный компрессор не сможет создать давление выше 2 атм, то это условие можно игнорировать и не переходить на бензин А92.
3. Установка компрессора ведет к увеличению расхода топлива за счет: а - вылетания части топлива в выхлопную трубу при продувке цилиндра на такте выпуска/впуска, б - увеличении механических потерь на привод компрессора. А вот теперь НО для двигателя ЗАЗ и самодельного компрессора - так как у двигателя ЗАЗ действительно плохо с продувкой, то топливо-воздушная смесь "не успеет" вылететь в трубу, как на других двигателях (например ВАЗовсих), а просто выдавит из цилиндра отработанные газы; механические потери у самодельного компрессора весьма низки за счет того, что он не создает избыточное давление выше 2 атм, а посему ими можно пренебречь. Следовательно расход топлива у двигателя может возрасти но весьма незначительно, но в тоже время за счет улучшенного наполнения цилиндров топливо-воздушной смесью возрастет и мощность и станут ниже обороты на которых двигатель выдает максимальный крутящий момент (можно ехать на более высокой передаче экономя тем самым топливо и неного экономить на бензине).
4. Максимальные обороты двигателя могут возрасти, но незначительно, так как они в основном определяються не давлением в цилиндре во время рабочего такта, а логикой работы ГРМ и качеством исполнения трактов впуска/выпуска.

Так, теперь про переделку под ВАЗовские поршни от ВАЗ 21011 диаметом 79мм.
У меня такие стоят уже около года. Сам процесс переделки и стоимость работ/"компонентов" был описан в конфе весьма детально.
Расчет проводил по справочнику Автотехника за 1978 год.
У двигателя возросла компрессия (до 9 - 9,5 кгс/см2 против 8 - 8, 5 кгс/см2 до переделки),но это скорее всего следствие притирки клапанов к седлам. Степень сжатия по расчетам возросла до 9 - 9,5 единиц против моих 8-8,5 (у меня двигатель от рождения 50 л.с.).Мощность рассчетная порядка 65 л.с. при обьеме 1300см3, на самом деле около 60-62 при разных замерах/подсчетах.
Из неприятностей произошедших с двигателем после этого - замена 6 шпилек (из 16) на ремонтные с диаметром резьбовой части 12 мм вместо 10 мм штатных (штатные скорее всего не выдержали увеличение степени сжатия). Замена выпускного клапана 3 цилиндра в связи с обломившейся частью тарелки клапана ( заводской брак в клапане - каверна в отливке). Состояние зеркал цилиндров после пробега 10 тысяч - отличное до сих пор видно хонингование по всей высоте цилиндра. Поршни и поршневые кольца в отличном состоянии (тьфу, тьфу, тьфу...). По субьективным ощущениям моим и моих знакомых - динамика не хуже чем у машин гольф класса с карб. двигателем около 2 литров. При активной езде по городу и трассе легко делаю любые ВАЗы, кроме впрысковых коротких Нив с двигом 1,8 литра ( КПП знаетели у них грузовая, а скорости более 70 по городу не рекомендуються :)))) Максимальная скорость без насилия на 92 бензине 150 км/час, на 95 - 160 км/час. Экономичная 85-90 км/час (расход от 7 до 8,5 литров), "шустрая" - 105-120 (расход 9 - 10 литров). Самая экономичная "когда некуда больше спешить" (С)60-75 км/час (порядка 5.5-6 литров). Проверялось неоднократно.

Теперь про карб и расход топлива. С точки зрения наполнения цилиндров топливо-воздушной смесью лучшее решение - карб ДААЗ 21073 с увиличенным диаметром диффузоров обоих камер (кстати наследник ДААЗ 2105). Но это вызовет повышенный расход топлива около 10 -13 литров при не очень активной езде.
С точки зрения экономии топлива лучше ДААЗ 21083 не найти, но весьма капризен к качеству топлива и требует доводки перед установкой на авто (качество исполнения хромает впрочем у всех карбов). У меня стоит именно он. Кстати про расход и тягу: один раз ошибся и поставил топливный жиклер с проходным сечением около 110 в первичную камеру вместо 95. Двигатель работал как дизель - тянул на четвертой с 25 без детонаций и стуков, причем мог активно разгоняться уже с 25! Правда расход топлива в 17 литров меня огорчил :)))
На мой взгляд наиболее приемлемые результаты по параметрам -экономичность/динамика/сложность установки и эксплуатации - это карб ДААЗ 2105 с МЕХАНИЧЕСКИМ приводом дросельной заслонки второй камеры.
Теперь про ресурс: я уже неоднократно говорил, что двигатель ЗАЗа штука весьма слабо форсированная и с невысоким качеством исполнения, так вот при надлежащем уходе и без всяких переделок ресурс у него лежит за границей 250 тысяч и примеров тому немало (только не надо лить нигрол или олифу с соляркой в двигатель). Если же почти сразу после покупки авто двигатель привести в порядок, как это делают западные фирмы (правда еще при сборке на заводе :)) то ресурс его может отодвинуться тысяч до 400.Только меняй шестерню привода ГРМ и регулируй клапана и заменяй масло.
Если вести форсировку двигателя путем повышения степени сжатия, без приведения в порядок самого двига, то ресурс будет порядка 150 тысяч (что кстати тоже весьма неплохо). А при простой замене карба, зажигания, установке слабенького компрессора, так не стоит вообще задумываться о падении ресурса, это будет не заметно и свои 150-200 тысяч до капиталки вы откатаете спокойно ( но при условии проведения регламентных работ предписанных заводом).

Так, а теперь про температуру двигателя которая падает при применении карба от ВАЗа, установке поршней от ВАЗа и применении турбонаддува.
Это легко обьсяняеться:
1. При замене карба - карь готовит более оптимальную смесь, не переобогащенную, как родной К-1ХХ. Вследствие этого снижение температуры рабочего процесса и меньшее влияние плохой продувки цилиндра (так как снизилась температура смеси после рабочего цикла).
2. Поршни ВАЗовские улучшают продувку цилиндра, следовательно снижают температуру в нем после рабочего цикла (частично за счет бОльшего количества новой порции топливо-воздушной смеси поступившей в цилиндр).
3. Турбонаддув так же улучшит продувку. Смотри пункт 2.

Да, у меня после установки карба 21083 на родных поршнях, температура упала до 80-85 С вместо 90-100С . После установки еще и ВАЗовских поршней - вообще до 65-80. Зимой ( менее -5С) стало проблемой прогреть двигатель хотя бы до 60С даже при длительном движении и теплоизоляции моторного отсека.

Тимофей Пыльник