Компоненты для турбонаддува

В этой статье мы расскажем о том, что необходимо приобрести и какие доработки необходимы при сборке турбонаддувного двигателя.
Существует распространенное заблуждение, что для того, чтобы двигатель стал турбонаддувным – достаточно просто приобрести турбокомпрессор, прикрутить его к двигателю, и он тут же готов к полноценной эксплуатации. Само собой разумеется – это далеко не так. Нужно понимать, что турбокомпрессор – это всего лишь часть звена, хоть и достаточно важная. Для того, чтобы понять, что вообще нужно сделать, чтобы в двигатель начал поступать воздух под давлением, необходимо хотя бы поверхностно вникнуть в суть того, как это работает.

Выпускной коллектор

Турбокомпрессор состоит из холодной части, горячей части, картриджа, вала и крыльчаток. Воздух нагнетается непосредственно внутри холодной части крыльчаткой, которая приводится в движение за счет того, что в горячей части другую крыльчатку раскручивают под давлением выхлопные газы. Т.е., исходя из этого, нам нужно подводить выхлопные газы к турбокомпрессору, из чего следует – нам нужен как минимум специальный коллектор под турбокомпрессор. Т.к. турбокомпрессоров существует великое множество – существует очень много разных “посадочных мест” турбокомпрессора, так называемых “фланцев”, и необходимо понимать, что выпускной коллектор под одну турбину запросто может полностью быть несовместимым с какой-то другой. Поэтому при выборе выпускного коллектора обязательно убедитесь, что он совместим с выбранным турбокомпрессором. 

Даунпайп

Мы уже разобрались с тем, что для работы турбокомпрессору необходим коллектор, по которому в него под давлением поступают выхлопные газы. Но совершив полезную работу и раскрутив вал турбокомпрессора, эти выхлопные газы должны идти дальше в выхлопную магистраль, и для этого нам понадобится т.н. даунпайп (downpipe – англ.). По сути даунпайп – это фланец выхода с турбокомпрессора, к которому приварена часть магистрали различной формы (в зависимости от индивидуальной компоновки на конкретном автомобиле). Для дальнейшей калибровки двигателя в даунпайп необходимо вварить гайку под лямбда-зонд (подходит ступичная гайка от классики) на расстоянии 90 миллиметров от выпускных клапанов (порядка 30-40 сантиметров от турбокомпрессора), хотя этот момент и не так критичен – допустима практически любая удаленность лямбда-зонда от турбокомпрессора, главное условие – не менее полутора метров до окончания выхлопа. Также во избежание нагрузок на излом во время перемещения двигателя настоятельно рекомендуется вварить в даунпайп гофру.

Прокладки

Для более эффективного уплотнения мест соединений турбокомпрессора с выпускным коллектором и даунпайпом применяются специальные прокладки. Не стоит экономить на этом казалось бы пустяковом пункте при постройке двигателя, используйте только оригинальные прокладки для вашего турбокомпрессора – это избавит от постоянных прогораний и вечных поисков решения проблемы, которой изначально не было, если бы не было желания немного сэкономить.

Воздушная магистраль

Мы отлично знаем о том, что вся суть турбонаддува заключается в том, что сжатый турбокомпрессором воздух под давлением подается в двигатель, но для того, чтобы он туда попал – необходима воздушная магистраль, которая включает в себя алюминиевые (или стальные) трубы, соединенные силиконовыми патрубками. Схема движения сжатого воздуха обычно выглядит так: турбокомпрессор – интеркулер – впускной коллектор – двигатель. Т.е., для того, чтобы обеспечить правильную работу – необходимо проложить магистраль от турбокомпрессора до интеркулера и от интеркулера до впускного коллектора. Помимо того, что трубы должны быть соединены силиконовыми патрубками, их необходимо жестко зафиксировать, чтобы воздух под давлением не скидывал эти самые силиконовые патрубки с труб, для этого используются специальные силовые хомуты. Можно воспользоваться обычными хомутами “под отвертку”, которые продаются в магазинах, подобрав нужный диаметр, но их усилия зачастую не достаточно для надежной и безотказной работы.

Обвязка турбокомпрессора

Для того, чтобы турбокомпрессор мог работать продолжительное время, ему необходимы смазка и охлаждение. В качестве смазки используется моторное масло, которое подается под давлением из системы смазки самого двигателя. Но для того, чтобы обеспечить турбокомпрессор смазкой, необходима масляная магистраль, так называемая маслоподача. Помимо смазывающей функции, масло еще и охлаждает турбокомпрессор, но зачастую на бензиновых двигателях, где температура работы турбокомпрессора может быть очень высокой, этого охлаждения недостаточно. Чтобы еще больше увеличить охлаждение турбокомпрессора к нему подводится охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя, и для обеспечения магистрали подачи также необходима так называемая тосольная подача.Масло и охлаждающую жидкость после турбокомпрессора необходимо отводить для возвращения в системы, из которых они были взяты, для чего на турбокомпрессор необходимо подвести также маслослив и магистраль отвода охлаждающей жидкости. Очень не рекомендуем экономить на этих пунктах, потому что самодельные маслоподача и тосольные магистрали очень часто выходят из строя, что приводит к действительно серьезным последствиям – выходу из строя турбокомпрессора, понижению давления масла в системе смазки двигателя и как следствие выходу его из строя, и даже пожару в подкапотном пространстве.

Клапан сброса

Есть еще один немаловажный компонент воздушной магистрали, который стоит вынести в отдельный пункт. Во время работы турбокомпрессора создается избыточное давление в воздушной магистрали, когда открыта дроссельная заслонка – все отлично, воздух под давлением поступает в двигатель, и он работает с повышенной мощностью. Но как только дроссельная заслонка закрывается – избыточное давление в воздушной магистрали не способно также резко исчезнуть, ведь турбинный вал все еще вращается на очень больших оборотах, и воздух все еще нагнетается. Для того, чтобы сбросить избыточное давление в магистрали, устанавливается клапан сброса, т.н. байпас. Он представляет собой клапан, который открывается создавшимся во впускном коллекторе разрежением вследствие закрытия дросселя и сбрасывает весь лишний воздух обратно на вход турбокомпрессора. Блоуофф – это одна из разновидностей байпасного клапана, отличающаяся тем, что лишний воздух сбрасывается не на вход турбокомпрессора, а наружу, создавая при этом различные шипящие/свистящие звуки, в зависимости от модели блоуоффа.

Форсунки

Увеличив количество поступающего в мотор воздуха путем поднятия давления, мы естественно подняли и его потребность в количестве топлива. Так как стандартные топливные форсунки не способны обеспечить топливоподачу даже при минимальном наддуве – их обязательно нужно заменить на более производительные. Стоить помнить о том, что производительность форсунок не стоит брать с потолка, равно как и не стоит выбирать форсунки по принципу “из того, что было”. Выбор форсунок всегда нужно обговаривать с человеком, который будет настраивать мотор после его окончательной сборки.

Топливный насос

Помимо увеличения производительности топливных форсунок, необходимо позаботиться и о производительности топливного насоса – стандартный топливный насос способен обеспечить лишь небольшой прирост мощности, порог которого перешагивается в большинстве случаев при установке и дальнейшей доработке турбонаддувного двигателя.

Поршневая

Это очень объемный пункт, который стоит осветить более подробно. Увеличивая количество топливно-воздушной смеси, мы увеличиваем также динамическую степень сжатия, что приводит к увеличивающейся вероятности возникновения детонации, которая губительна для мотора. Есть много способов борьбы с этим эффектом:
а) Увеличение октанового числа топлива, что снижает вероятность возникновения детонации, но является достаточно дорогостоящим и мало-приемлемым мероприятием в случае каждодневного использования автомобиля, ведь нам не нужны лишние траты на разницу в стоимостях бензинов;
б) Обогащение топливно-воздушной смеси – достаточно распространенный, но в действительности недостаточно эффективный и разумный способ снижения вероятности детонации, ведь увеличивая количество топлива на единицу воздуха, мы снижаем КПД двигателя, увеличиваем расход топлива и уменьшаем его ресурс. Кроме того, сильно обогащенные составы вредны для выпускного коллектора и турбонагнетателя – не сгоревшее топливо начинает догорать уже за пределами цилиндров, сильно нагревая выпускной коллектор, турбокомпрессор и весь выпускной тракт.
в) Уменьшение угла опережения зажигания – более эффективный метод борьбы с детонацией, но требующий более тщательной настройки и так или иначе снижающий эффективность работы двигателя.
г) Снижение степени сжатия – наиболее приемлемый способ, так как он в высшей степени эффективен, хоть и требует механического вмешательства в двигатель. Есть несколько способов снижения степени сжатия, но наиболее удачный и разумный из них – установка специальных поршней. В виду их малой цены и очень большой устойчивости к повышенным мощностям (до 400 л.с. - гарантировано) – этот способ является фактически единственным верным при постройке турбонаддувного двигателя для повседневного использования.

Система управления

Для того, чтобы двигатель с установленным турбонаддувом работал правильно – им необходимо правильно управлять. При установке турбонагнетателя индивидуальная калибровка (настройка) программного обеспечения должна проводиться в обязательном порядке. Более того, программа должна быть очень тщательно настроена под конкретный двигатель, ибо вероятность разрушения двигателя вследствие неправильной настройки – гораздо выше, чем на атмосферных двигателях. Существует великое множество систем управления и программ для управления турбонаддувными двигателями, и забота правильного выбора и соответственно правильной настройки – ложится на плечи человека, который будет настраивать двигатель.

Доработка системы охлаждения двигателя

При увеличении мощности двигателя возрастает его температурная нагруженность, что делает эксплуатацию достаточно мощного двигателя менее комфортным (а в некоторых случаях даже нереальным) при каждодневном использовании в условиях города. Существует несколько мер, которые очень желательно принять при увеличении мощности двигателя. Более подробно они описаны в нашей статье.

Бустконтроллер

Для того, чтобы эффективно управлять давлением наддува, необходим бустконтроллер. Бустконтроллеры могут быть механическими и электронными. Механические бустконтроллеры более просты в принципе своей работы и более дешевы, но приносят достаточно много дискомфорта, если давлением наддува нужно оперативно управлять.
Электрические бустконтроллеры более продвинуты – многие модели способны управлять наддувам как по выбранной передаче, так и по положению дросселя и оборотам двигателя. Настройка этой функции полезна и даже неизбежно необходима в большинстве случаев для достижения максимального результата на каких-либо спортивных мероприятиях.