Тюнинг автомобиля: настройка двигателя. Часть 1

Тюнинг автомобиля: настройка двигателя. Часть 1

Почти каждый человек хочет чем-то выделяться среди других. Автолюбитель имеет возможность оказаться замеченным среди массы стандартизированных авто тюнингом своего личного транспорта. Тем более что сейчас «прокачаться» стало намного доступнее, чем раньше. Тюнинг кузова, салона и, конечно же, двигателя. Что только не делают автомобилисты, чтобы удовлетворить свое желание более быстро и динамично передвигаться.

Как устроена турбина и как она работает

Турбина с измененной геометрией отличается от классических турбокомпрессоров тем, что имеет в своей конструкции кольцо и специальные лопасти с аэродинамической формой, которая способствует увеличению эффективности наддува. В автомобилях с двигателями небольшой мощности сечение регулируется посредством изменения ориентации этих лопастей. В двигателях большой мощности лопасти не вращаются, а покрываются специальным кожухом или перемещаются вдоль оси камеры.

Особенностью VNT турбины являются поворотные лопасти, механизм управления и вакуумный привод. Принцип работы основывается на регулировке потока отработавших газов, которые направляются на колесо турбины. Точная регулировка позволяет настроить проходное сечение для потока газов под режим работы двигателя. Если автомобиль двигается на небольшой скорости, то и турбина крутится медленнее, но при этом лепестки устанавливаются в такое положение, чтобы расстояние между ними было минимальным. Газу в малом объеме сложно преодолеть небольшое отверстие, поэтому он будет передвигаться с большей скоростью, за счет чего обороты турбины увеличиваются, увеличивая при этом давление наддува.

При помощи данных лопастей можно существенно увеличить скорость вращения турбины, не меняя объемы поступающих газов. На большой скорости компрессор раздвигает лопасти – это обеспечивает поддержание безопасного давления внутри системы и исключает перегревы. Принцип изменяемой геометрии позволяет не использовать перепускной клапан, так как весь объём выхлопных газов выходит через горячую часть крыльчатки. Изменение положения поворотных предотвращает избыточный наддув.

Преимущества турбины с изменяемой геометрией

• Автомобили с такими турбинами развивают большую скорость с самых низких оборотов.
• Существенно снижается объем необходимого топлива, а также количество вредных выбросов в атмосферу.
• Улучшается прохождение газов через турбину из-за отсутствия клапана Wastegate и уменьшения количества разнонаправленных потоков газа.
• Улучшается эластичность двигателя.

Возможные неисправности

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией представляет собой сложный механизм, поэтому он больше подвержен различным поломкам. Однако, такие турбины сталкиваются лишь с несколькими проблемами:

• Подклинивание лопастей в движении. Такая ситуация может сложиться из-за сильного износа трущихся пар и образовании нагара. Масляные, а также углеродистые отложения мешают плавному движению регулировочного кольца.
• Заклинивание лопаток в одном положении. Это может происходить по причине критического нагарообразования, когда силы вакуума не хватает для движения регулировочного кольца.
• Поломки вакуумного привода поворотных лопастей или клапана управления давлением.

Симптомами поломок считаются подергивание при разгонах, потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива, а также срабатывание индикатора на приборной панели Check Engine.

Как работает турбонаддув дизельного двигателя

Ротор турбины и крыльчатка компрессора жестко закреплены на одном валу. Таким образом, скорость вращения ротора передается крыльчатке. Круг замыкается:

• Через компрессор воздух из атмосферы, смешиваясь с топливом, подается в цилиндры двигателя;
• Смесь сгорает, приводя в движение поршни, и образовавшиеся в результате газы поступают в выпускной коллектор;
• Здесь они принимаются в корпус турбины, разгоняются в канале и на выходе взаимодействуют с ротором, заставляя его вращаться;
• Ротор через вал передает вращение крыльчатке компрессора, которая всасывает в корпус атмосферный воздух.

Получается взаимосвязанная схема работы, когда количество всасываемого воздуха зависит от скорости вращения крыльчатки и, наоборот, крыльчатка вращается быстрее при большем количестве забираемого воздуха.

Принцип работы турбонаддува имеет два момента, называемые турбоямой и турбоподхватом.

Первый момент характеризуется задержкой в работе турбины после увеличения подачи топлива нажатием на педаль газа, так как для разгона ротора выхлопными газами требуется время.

Вслед за турбоямой наступает момент турбоподхвата, когда разогнавшийся ротор резко увеличивает подачу воздуха в цилиндры, повышая мощность двигателя.

Что вызывает перегоревший турбо?

Есть также несколько причин, вызывающих симптомы плохого турбо. Выдувание турбины обычно является результатом проблем со смазкой двигателя или попадания посторонних предметов.

1. Возраст или нормальный износ

Как и у большинства автомобильных запчастей, у всего есть срок службы. Турбокомпрессор обычно может работать от 160 000 до 250 000 километров. Это число сильно различается в зависимости от водителя и его стиля вождения. Однако они могут со временем изнашиваться, в зависимости от того, как агрессивно вы водите машину, и от исходного качества сборки турбонагнетателя.

2. Моторное масло

Моторное масло, которое, вероятно, является кровью в человеческом теле, по сути, находится в автомобиле, чтобы убедиться, что турбонаддув работает нормально. Он служит для смазки основных движущихся частей, защиты их от коррозии и охлаждения во время использования. Поэтому для этого требуется постоянный поток чистого качественного масла. Низкое качество или неправильный сорт масла приведет к накоплению загрязняющих веществ в двигателе. Это может вызвать абразивное повреждение внутренней части турбины. В этом вам поможет регулярная проверка и замена масляного фильтра.

Низкое качество или неправильный сорт масла приведет к накоплению загрязняющих веществ в двигателе.

3. Посторонние предметы

Турбина состоит из двух основных компонентов: компрессора спереди и турбины сзади. Странные предметы, такие как пыль, грязь, листья или другие мелкие предметы, могут попасть внутрь турбонагнетателя и вызвать проблемы. Тем самым эффективность турбонаддува будет снижена, если эти объекты попадут в воздушный фильтр. Чтобы этого не произошло, ваш воздушный фильтр следует регулярно обслуживать и заменять. Также следует проверить турбину на предмет мусора.

4. Плохое уплотнение

Уплотнение — важная деталь, соединяющая компрессор и двигатель. Если он начнет изнашиваться или трескаться, масло вытечет в выхлопную систему. В результате, турбокомпрессор должен работать усерднее и быстрее, эффективность турбонагнетателя снизится и вызовет плохие симптомы турбо. Поэтому как можно быстрее отвезите свою машину к механику, чтобы он точно диагностировал, что происходит с турбонаддувом, и сразу же исправлял это.

Если автомобильное уплотнение начнет изнашиваться или трескаться, масло потечет в выхлопную систему.

3 Механический турбонагнетатель воздуха – своими руками совершенствуем авто!

Наиболее эффективен режим турбо на впрысковых бензиновых двигателях. Моторы карбюраторного типа также могут работать с механическим нагнетателем, однако им необходима определенная доработка своими руками, в частности, установка жиклеров с увеличенным сечением и другие меры. В случае с инжекторным двигателем все сводится к новой прошивке.

Механический нагнетатель, работающий от коленвала двигателя, имеет несомненное достоинство – он работает абсолютно синхронно с агрегатом и в режиме турбо обеспечивает равномерную подачу воздуха в соответствии с оборотами мотора. Однако такое устройство будет отбирать для своей работы часть мощности движка.

Самыми распространенными вариантами построения механических нагнетателей, которые можно установить своими руками, являются три типа:

• Центробежный аппарат – применяется как самостоятельно в виде компрессора, так и в комбинации с другими устройствами. Принцип работы достаточно прост – лопатки, вращающиеся на большой скорости, захватывают воздух и забрасывают внутрь корпуса, который имеет улиткообразную форму. На выходе из корпуса поток воздуха приобретает нужное для режима турбо давление. Невысокая стоимость устройства и возможность установки своими руками сделали его наиболее популярным. Однако в его работе хватает и сложностей, в частности, с техобслуживанием.
• Нагнетатель ROOTS – представляет собой лопатки ротора, которые помещены в замкнутый корпус. Воздух захватывается на входе, за счет высокой скорости вращения лопаток воздух приобретает более высокое давление на выходе. Главный недостаток устройства такого типа – неравномерность подачи воздушного потока, что вызывает пульсацию давления в режиме турбо. Однако относительно тихая работа, надежность и компактность заставляют автомобилистов мириться даже с таким недостатком. При определенных навыках обращения с техникой вам не составит труда установить такой наддув своими руками.
• Нагнетатель LYSHOLM – представитель винтового типа аппаратов. Принцип работы схож с предыдущим – поток воздуха создается роторами, которые вращаются на высокой скорости. Главное отличие этого типа нагнетателей – маленький зазор между винтами, что вызывает множество сложностей в проектировании и установке таких изделий. Встречаются они на автомобилях нечасто и стоят недешево. Устанавливать их своими руками не рекомендуется, лучше обращаться к специалистам по турбонаддуву.

Что такое турбокомпаунд двигателя

Турбокомпаундный двигатель — классический пример рециркуляции. Вместо того, чтобы выбрасывать «отработанную энергию» в атмосферу, вторая турбина, установленная за турбокомпрессором, приводимая в действие выпускными газами, отбирает из них дополнительное тепло.
Турбина турбокомпаунда вращается со скоростью 55000 об/мин. Это движение передается через турбинные шестерни и гидравлическую муфту, а затем через шестерни газораспределительного механизма на коленчатый вал. Передача вращения на них создает полезную прибавку крутящего момента, что отражается и на изменении крутящего момента на маховике. Такая дополнительная тяга возникает без увеличения расхода топлива.

Схема работы

• Выхлопные газы поступают из выпускного коллектора двигателя при температуре, близкой к 700° С.
• Выхлоп используются для привода традиционного турбокомпрессора, в котором энергия используется для повышения эффективности сгорания топлива, мощности и крутящего момента двигателя. Затем газы из выхлопа, вместо того, чтобы впустую уйти в атмосферу, направляются в блок турбокомпаунда.
• На входе в блок турбокомпаунда выхлопные газы сохраняют высокую температуру (около 600°С); их энергия используется для разгона второй турбины до 55000 об/мин. На выходе из этой турбины температура газов снижается до 500°С, после чего они отводятся через обычную систему выпуска и глушитель.
• Вращательное движение турбины передается через несколько понижающих передаточных устройств — механические передачи и гидравлическую муфту.
• К моменту передачи вращательного движения на маховик, частота вращения снижается примерно до 1900 об/мин.
• Вращательный момент на маховике увеличивается, и вращение маховика становится более устойчивым и плавным.

Как работает турбонаддув в машине

Двигатель с турбонаддувом состоит из двух частей – выпускного коллектора и турбокомпрессора. Первый отвечает за сбор газов из каждого цилиндра, которые будут поступать в выхлопную систему и выбрасываться в атмосферу.

Турбина собирает воздух, который, в свою очередь, приводит в движение винт, производя прохладный, чистый воздух. Этот воздух передается в компрессор, который уплотняет его и направляет в радиатор промежуточного охладителя, тем самым, охлаждая воздух. Таким образом, большее количество воздуха проходит через цилиндры и попадает в зону сгорания.

Схема работы турбонаддува

Двигатель работает на взрыве, а это значит, что ему нужен огонь, верно? То есть: тепло + топливо + кислород (газы, собираемые из выхлопных газов). Чем больше воздуха в системе, тем больше возможностей сжигать бензин и вырабатывать больше энергии. Прелесть в том, что он создает действенный круг, в котором тот самый газ, генерируемый двигателем (посредством взрывов), становится силой, приводящей в движение турбо систему.

Главные отличия между двигателем с турбонаддувом и компрессором

Многие автопроизводители постепенно отказываются от обычных атмосферных моторов и переходят на турбированные или компрессорные двигатели. Но вот в чём между ними разница, и какой из них лучше?

Зачем нужны нагнетатели?

Компрессоры или турбины устанавливают на двигатели для увеличения их мощности. При помощи этих агрегатов можно добиться хороших мощностных и динамических показателей при минимальном литраже мотора.

Рост мощности происходит за счёт нагнетания в цилиндры большого объема воздуха. Практически все современные моторы идут по пути установки турбины, а вот компрессорные нагнетатели, наоборот, уходят в прошлое.

Компрессорные моторы

Механические компрессорные нагнетатели начали устанавливать на машины очень давно, ещё в 60-х годах прошлого века. Компрессоры имеют цепной привод от коленвала и начинают работать сразу же, как только запускается двигатель.

Поэтому компрессорные двигатели имеют ровную тягу во всём диапазоне оборотов, таким образом, машина разгоняется без всяких провалов и падений мощности. К недостаткам компрессоров можно отнести их сложность и дороговизну при обслуживании, а также невысокий коэффициент увеличения мощности.

Турбированные моторы

Турбина так же, как и компрессор накачивает воздух в двигатель, но устанавливается на выпускной систем. Лопатки турбины приводятся в движение выхлопными газами. При этом она работает не постоянно, а только после набора 3000 об/мин, что и создаёт так называемую турбояму. Крыльчатка в турбине раскручивается до 10 000 об/мин, что позволяет получить хорошее давление воздуха подаваемого в цилиндры и ощутимый прирост мощности.

К основным преимуществам турбированных моторов можно отнести то, что с большим ростом мощности они сохраняют низкие экологические показатели, именно поэтому они стали так популярны. Самый большой недостаток турбин — это их невысокая надёжность и требовательность к хорошему охлаждению.