Сейчас турбирование двигателей авто — наиболее распространенный и универсальный вариант форсировки.
Изучено немало конструкций и принципов работы различных опробованных схем. Решил вот поделиться опытом и теоретическими знаниями с теми, кто задумался турбировать атмосферный двигатель или же форсировать имеющийся уже турбированный.
1.Во-первых нужен новый выпускной коллектор, на который можно будет установить турбокомпрессор. Если ваша модель двигателя популярна для тюнинга, то скорее всего можно купить готовый коллектор с фланцем под турбину. Также его можно изготовить самостоятельно при наличии навыков работы со сваркой, трубами и так далее. Ещё можно подобрать похожий и подогнать или же изготовить из стандартного. Отличие выпускного коллектора к турбине от обычного в том, что он направляет выхлопные газы не в приёмную трубу глушителя, а в турбину, чтобы привести её в движение, а только потом из турбины выхлопные газы попадут в выпускную систему. Так же немало внимания уделяется равнодлинности каналов коллектора.
2.Так как воздуха машина с турбиной должна "вдыхать" побольше, можно подобрать новый воздушный фильтр больших размеров(подобрать его несложно) после чего либо переделать стандартную коробку воздушного фильтра под новый, или подобрать готовую коробку с фильтром от более прожорливой тачки. Другой вариант-нулевик конечно же. А необходима замена фильтра по нескольким причинам: во-первых при увеличении расхода воздуха стандартный воздушный фильтр будет загрязняться намного быстрее, во-вторых пропускной способности малообъёмного фильтра будет не хватать. Кроме фильтра и корпуса фильтра желательно заменить впускной воздуховод к фильтру на более крупный по диаметру.
3.В зависимости от модели выбранной турбины помимо четырех больших отверстий для впуска/выпуска воздуха и впуска/выпуска выхлопных газов вы обнаружите на ней два или четыре(четыре встречается реже) места для крепления патрубков. Если у вас их два — это впускное отверстие для масла(верхнее) и сливное(соответственно нижнее). Масло выполняет одновременно и смазывающую и охлаждающую функцию, в приёмное отверстие нужно подключить патрубок( на входное можно поставить армированный) от двигателя, по которому масло будет поступать в турбину. Для этого можно например приобрести проставку под масляный фильтр с входным и выходным фланцами(такие проставки активно используются и найти их можно под любой двигатель). Сливное отверстие нужно патрубком соединить с двигателем так, чтобы масло вернулось в его поддон. Для этого можно вварить фланец прямо в поддон, можно подсоединить к той же проставке. Масло турбине нужно в больших количествах потому как у неё очень высокая скорость вращения, высокий диапазон рабочих температур и используются подшипники скольжения на масляной подушке, хотя встречаются и шариковоподшипниковые. Если же отверстия четыре, то другие два из них нужны под охлаждающую жидкость, откуда её подвести я думаю любой найдет без проблем.
4. Переходим к впуску. Ко впускному отверстию турбины нужно подсоединить патрубок воздухозаборника(тот, на котором смонтирован воздушный фильтр). Но в отличие от атмосферного двигателя, у которого есть только один впускной пайпинг до дросселя, на турбодвигателе путь воздуха от фильтра к дросселю намного длиннее: Выходной патрубок турбины сначала подает сжатый нагретый воздух в интеркулер, для его охлаждения, что снизит нагрев двигателя и увеличит плотность воздуха, подаваемого в цилиндр, а только потом уже в дроссель. Поэтому нужно придумать схему расположения новых впускных трубопроводов в вашем капоте с минимумом поворотов — следовательно, минимальным сопротивлением. Также важно, чтобы сечение впускного тракта не варьировалось по его длине, чтобы не создавались лишние препятствия воздушному потоку. Другое отличие от впуска атмосферника — нужна большая прочность пайпингов, так как нагрузка на трубы и патрубки, создаваемое давлением турбины, намного больше, чем нагрузка, создаваемая разрежением обычного мотора. Поэтому применяются прочные силиконовые патрубки, а так же алюминиевые трубы, соединённые силиконовыми манжетами. Соединения скрепляются хомутами увеличенных размеров, чтобы давлением не сорвало тот или иной патрубок. У алюминиевых воздуховодов есть и еще плюсы — они рассеивают тепло сжатого воздуха — что только на пользу, а также не раздуваются, как резиновые, тем самым они не поглощают часть давления на преодоление упругости. Поэтому лучший вариант — выварить весь пайпинг из алюминиевой трубы, будет крепче, холоднее, однороднее.
5. следующий важный элемент блоу-офф(Blow-off). Это клапан сброса избыточного давления. Когда вы отпускаете педаль газа обороты двигателя падают, расход воздуха падает, но вал турбины благодаря инерции совсем не сразу снижает свою скорость. Из-за того давление в воздуховоде возрастает, так как мотор не справляется с объёмом подаваемого в него воздуха. Это даёт большую нагрузку на двигатель(детонация, температура), воздуховоды, крыльчатку турбины и ухудшает качество смеси. Блоу-офф это клапан, который открывается при возрастании давления в воздушной системе издавая при этом характерный свистящий "пшик" например при сбросе газа при переключении передач или просто когда вы отпускаете акселератор. Ставится клапан в разрез между компрессором и интеркулером, но возможны варианты: вварить в впускной воздуховод фланец под блоу-офф, вварить его прямо в воздуховод, вварить во впускной коллектор, в интеркулер, или иначе. Есть и другой вариант-байпасс(Bypass) клапан. он выпускает лишний воздух не в атмосферу а во впускной канал компрессора по трубке(в общем как бы избавляя двигатель от необходимости засасывать уже "обработанный" объем воздуха через воздушный фильтр). Байпасс-клапаны обычно стоят с заводана турбо-автомобилях, так как они менее шумные в отличие от блоу-оффов, а так же не загрязняют воздух, так как на выходе турбины воздух может содержать масло и другие продукты, а для повседневных автомобилей это считается неприемлемым. Также проблемой лишнего давления занимается встроенный в горячую часть турбины механизм(если есть). при превышении давления в холодной улитке он перемещает специальную заслонку внутри турбины, которая отправляет выхлопные газы в обход лопаток турбины в глушитель( или же изменяет геометрию наклона лопаток), тем самым сбрасывая обороты вала компрессора, сопротивление выпускной системы и понижая давление на впуске. Если давление на выходе турбины наоборот недостаточно, он наоборот повышает количество энергии выхлопных газов, направленных на вращение турбины, повышая частоту её вращения. Это приспособление называется Вестгейт, он бывает встроен в турбину, смонтирован на ней, а может быть вообще выносным, отдельным. Это единственный орган управления турбиной кроме изменения мощности потока газов.
6.Степень сжатия — отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Для эффекта от использования турбины нужно понизить степень сжатия в цилиндрах двигателя. Для этого можно использовать поршни со сниженной степенью(с выточками-"лужами"), можно расточить камеры сгорания, использовать короткие шатуны, коленвал с уменьшеным подъемом. В общем нужно каким-либо способом увеличить объем камеры сгорания, так как в рабочий объем цилиндра будет нагнетаться количество воздуха, в разы превышающее обычное, а форсунки подадут большее количество топлива. То есть в цилиндр попадет намного больше смеси, поэтому после сжатия в не увеличенной камере сгорания эта смесь приобретет чрезмерно высокую компрессию, что может повлечь детонацию и повреждение двигателя, а так же создаст большее сопротивление вращению коленчатого вала. Поэтому снижение степени сжатия призвано сделать так, чтобы большее, чем раньше кол-во смеси после сжатия приобрело компрессию, не превышающую необходимую для полного сгорания топлива величину и не создающую лишнего сопротивления валу, не меняя при этом рабочий объем. Можно даже использовать толстую стальную "прокладку" под ГБЦ, что немного её приподнимет, главное учесть длину и тепловое расширение болтов крепления головы, соответственный момент затяжки, угол доворота и прочность — таковы требования. Конечно же поверхности проставки, гбц и бц должны быть идеально подогнаны и в проставке должны быть каналы подачи масла, антифриза и т.д. Также при установке турбины стоит подумать о кованной поршневой(чтобы выдержать возросшие нагрузки), усиленных шпильках гбц(для того же), более злых клапанных пружинах и прочем, причем чем больше узлов будет затронуто, тем больше будет рабочий диапазон форсированного двигателя и его надежность, отсюда и срок службы.
7. Отстройка — скорректировать фазы газораспределения(посредством установки разрезных шестерен, модифицированных распредвалов, или программно на автомобилях, оснащенных муфтой смещения фаз газораспределения или регулировки подъема клапанов, такие как VVT или VTEC ) отрегулировать ХХ, количество подаваемого топлива(путем изменения времени открытия форсунок, использования форсунок большей производительности), чтобы оптимизировать двигатель под новый диапазон оборотов и для получения пиковых мощности и момента ну других оборотах. Сделать это можно, внеся изменения в прошивку мозгов, в формулу смеси, если мозг подлежит перепрошивке, если же нет — используется вспомогательный мозг, получающий сигналы от штатного эбу, подменяющим нужные величины на нужные значения и отправляющий их дальше(такой как HKS f-con, например). Так же возможна установка гоночных управляемых мозгов вместо заводских. Какой вариант придется использовать — зависит от совместимости устройств и конкретной конфигурации.
Установив буст-контроллер(такой как Blitz sbc i-D) вы сможете задать давление, которое будет создавать ваша турбина. Вестгейт управляет частотой вращения крыльчатки и расчитан на определенное давление, когда оно достигается, частота снижается, когда до него далеко, вестгейт наращивает обороты турбины. Но если вы хотите управлять этим давлением, то устанавливаете в разрез трубки от выходи турбины к вестгейту специальный соленоид, который будет заменять давление на вест-гейт желаемым вами, таким образом позволяя "надуть" больше, а так же продлить пиковый буст при ослабевании потока выхлопных газов при сбросе оборотов.
Двигатель нужно опробовать в различных диапазонах оборотов, привести в соответствие возросшие объемы воздуха и топлива, время выхода на буст, возможно сдвинуть отсечку по оборотам, подобрать размер дросселя, на который будет более оптимальная реакция, изменить параметры холостого хода, учитывая, что на холостом ходу турбина не работает, а мощность турбодвигателя до включения наддува ниже, чем мощность на атмосферном, а поэтому для поддержания ровной работы на хх нужно снизить объем подаваемый форсунками относительно объема на рабочих оборотах, а так же увеличить обороты холостого хода.
Ну и конечно другие важные факторы:
маслорадиатор. — необходим чтобы компенсировать дополнительный нагрев масла в связи с контактом масла и турбины. Может быть установлен вразрез выходного патрубка с турбины, может быть подсоединен к проставке под масляный фильтр, можно и иначе.
так же Важное место имеет геометрия выпускного коллектора, или паука, считается, что лучшая геометрия — равнодлинный коллектор с минимальным сопротивлением потоку и большей надежности чем оригинальный. Поэтому используют выпускные коллекторы, сваренные из гнутых труб таким образом, чтобы несмотря на разные расстояния от цилиндров до турбины поток газов проходил их за одно и то же время. Таким образом обеспечивается наиболее ровный и стабильный поток газов и давление в выпускном коллекторе. Использование нержавеющей стали вместо чугуна ускоряет охлаждение выпускного коллектора, а так же снижает его вес.
Топливный насос повышенной производительности — его установка необходима, так как пропускная способность родного насоса расчитана на поддержание давления с учетом более слабых форсунок и режимов эксплуатации.
Увеличенный радиатор охлаждения-так же логично, чтобы радиатор справлялся с большей жарой большей мощности.
Свечи учитывая, что количество смеси, воспламеняемое свечой за раз возрастает, возрастает и нагрузка на свечу, причем чем больше смеси воспламеняет свеча за раз, тем больше заметна будет эффективность свечей. На двигателе 1.6 атмо мы почти не замечаем разницы от использования гоночных свечек, но когда чем выше общие показатели двигателя, тем более ощутим даже небольшой прирост в процентах от них.
