Воздушная турбина своими руками

6 августа 2019 0 Автор

На заре автомобилестроения инженеры решали вопрос увеличения мощности двигателей внутреннего сгорания, что называется, в лоб – увеличивали количество и размеры цилиндров. Однако практичность таких разработок даже во времена дешевой нефти была под большим вопросом. Нагнетатель воздуха позволил решить эту проблему своими руками.

1 Турбонагнетатели – с чем столкнулись инженеры?

Сложно это представить, но еще в 1909 году автомобиль с двигателем внутреннего сгорания установил рекорд скорости в 200 км/ч – достижение для тех времен невероятное. Еще сложнее представить объем двигателя, благодаря которому удалось разогнать авто до такой скорости – 28 литров! Даже речи быть не могло, чтобы запустить такие агрегаты в массовое производство, ведь их обслуживание своими руками было практически невозможным, ввиду огромных габаритов двигателя.

К счастью, дальнейшие разработки автомобильных инженеров велись в сторону уменьшения объема при сохранении мощностей, а также упрощения конструкции. Чтобы автомобиль стал массовым, следует дать возможность ремонтировать его своими руками – так размышляли первые автомобилестроители и были совершенно правы.

Благодаря появлению нагнетателя, удалось при сохранении всех параметров сходу увеличить мощность на целых 50 %! Сегодня опытному автомобилисту не составит труда своими руками установить одну из популярных систем турборежима.

Представить принцип работы такого устройства совершенно не сложно даже школьнику младших классов. Работу мотора обеспечивает постоянное сгорание топливно-воздушной смеси, которая поступает в цилиндры двигателя. В зависимости от возможностей двигателя и режимов его работы устанавливается оптимальное соотношение воздуха и топлива. В обычных условиях объем ТВС ограничен размерами цилиндра – внутрь камеры смесь попадает благодаря разрежению на такте впуска.

Нагнетатель воздуха позволяет подать внутрь цилиндра на впуске больше топливно-воздушной смеси. Больше ТВС – больше энергии при сгорании, больше мощность агрегата. Казалось бы, все просто, как дважды два, однако без нюансов не обошлось. Увеличение мощности двигателя таким способом повлекло целый ряд проблем. Главная из них – возрастание количества тепловой энергии при сгорании смеси, что в свою очередь влечет быстрое прогорание поршней, клапанов, поломку системы охлаждения. И далеко не всегда последствия удается ликвидировать своими руками.

Кроме того, с увеличением объема ТВС увеличивается и шанс детонации двигателя в буквальном смысле этого слова. Даже без детонации преждевременный износ агрегата гарантирован. Чтобы уменьшить негативные последствия для автомобиля (избежать их полностью не удается), принято использовать высокооктановое топливо, а также декомпрессию. В первом случае приходится своими руками платить немалые деньги, а во втором существенно снижается мощность.

2 Нагнетатель воздуха – как влить силы в двигатель?

С развитием автомобилестроения возникали и различные способы компрессии воздуха. Многие разработки уверенно дошли и до наших дней. Итак, разберемся, какие способы наддува существуют:

  1. Механический – "отец" нагнетателей, возникший практически сразу же после появления ДВЗ. В действие такой наддув приводится коленвалом мотора.
  2. Электрический – более современный вариант турбонаддува, в котором излишнее давление в цилиндрах создает электрический компрессор.
  3. Турбонаддув – нагнетатель в такой системе работает от давления выхлопных газов и компрессора.
  4. Комбинированный наддув – совмещение различных систем, чаще всего механической и турбо.


Как правило, такие системы серийно на автомобили не устанавливаются, что дает автолюбителям множество возможностей для тюнинга своими руками.

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.
Читайте также:  Переделка урала на один карбюратор

4 Турбонагнетатель – универсальный наддув своими руками

Как для бензиновых, так и для дизельных двигателей возможно применение турбонагнетателя. Это устройство представляет собой комбинацию компрессора и турбины, которая использует давление выхлопных газов для работы. Последнее устройство создает ряд проблем – турбина должна выдерживать высокие температуры и огромную скорость вращения, а значит, материалы для ее изготовления должны быть сверхпрочными. Некоторую часть нагрузки с турбины снимает компрессор, что и позволяет комплексу в целом справляться со своей задачей.

Недостаток устройства заключается в некотором запаздывании режима турбо – необходимо время, чтобы после нажатия на педаль турбина раскрутилась до нужного количества оборотов.

Впрочем, современные агрегаты решают и эту проблему, в основном благодаря наличию дополнительных нагнетателей. В отличие от турбонагнетателя, никакого запаздывания после нажатия на педаль в случае с электрическим компрессором вы не почувствуете – устройство, которое чаще всего комбинируют с центробежной турбиной, начинает работать уже на малых и средних оборотах, а турбина подключается на высоких. Электрический нагнетатель воздуха достаточно прост в реализации – никаких сложных систем и устройств для его установки не потребуется, так что усовершенствовать авто своими руками с его помощью вполне осуществимо.

Навеяно недавней записью про вентилятор вентиляции салона которым тут кто-то догадался сделать наддув мотора. Давайте раз и навсегда покончим с этой ересью.

НЕ МОГУТ ВЕНТИЛЯТОРЫ СОЗДАВАТЬ ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ! Это не их предназначение. Врослые мужики блин, а в сказки верите. ЗАбудьте про ветродуйки от печек, фенов, листодувов и прочее барахло — они не создают наддув.

Давление создают ТОЛЬКО КОМПРЕССОРЫ! Такова их конструкция — сжимать воздух. Объём зависит уже от размера компрессора.

Теперь к делу. Электро наддув — вещь реальная. Но условие одно — чтобы именно компрессор создавал давление, приводимый в действие электро мотором. Но это всё связано с огромным потреблением тока.

Вот пример грамотного и правильного электро нагнетателя

Кит построен на полноценном центробежном компрессоре. Мотор бесколлекторный. К слову, поверьте мне — только бесколлекторный мотор может создать достаточный крутящий момент и обороты чтобы вращать компрессор. Он требует специального контроллера скорости вращения, мотор 3х фазный.

Обороты компрессора в зависимости от положения дросселя. Там сигнал 0-5В. Зависимость к скорости вращения. 0в — нет вращения крыльчатки. 5в — полная скорость вращения крыльчатки. Рост по экспоненте, не линейный.

В силу огромного электро потребления надуть хоть какой-то избыток можно только в очень малолитражном моторе. от 0.7л до 1.5л. Чем больше объём тем меньше буст. На 1.5л предел наддува на подобном ките будет не более 0.2-0.3 избытка. На 0.7л можно рассчитывать на 0.4-0.5
Интеркулер для такого сетапа не требуется, будет достаточно холодного впуска.

У меня кей-кар, тойота ярис 1л. мощности в нём мало, турбо и компрессоры ставить туда не хочется, это не стоит того. Поэтому были идеи чисто из исследовательского интереса запихнуть электро наддув, настоящий, на турбо компрессоре с приводом от бесколлекторника. Я даже уже всё посчитал (спасибо авиамодельному хобби), но выводы неутешительные. Генератор нужен 90-100А. Аккумулятор тоже ёмкий и с огромными токами отдачи. Все элементы системы — не могут работать продолжительное время на максимальной мощности — нагрев достигает значительных величин. Греется мотор и его регулятор скорости.

Кстати контроллер можно настроить чтобы включение выключение было по требованию, БК-моторы раскручиваются моментально о турбо лаге можно не думать.

Так что если у кого малолитражный карманный мотор до 1.5л — у вас есть реальный шанс установить работающий электро наддув на сток машину. Но с нынешним курсом $ это будет очень и очень дорого. Отдача заметна, но JZ-ом мотор не станет)

Кстати идея уже опробована многими энтузиастами

Наткнулся на такой рецепт: взять мощный вентилятор для компьютера 12×12 см и поставить в воздушный фильтр, подключив к сети. Это совсем чепуха, или все же есть какая то польза? С одной стороны, давление воздуха такого вентилятора невелико. С другой стороны, оно все же есть за копеечную цену вентилятора. Кто как думает по этому поводу?

Польза есть: нахрен ненужный кулер пристроить куда нито. Его еще можно покрыть серебряным лаком. А заодно в красный цвет тормозные суппорта/барабаны. Собстно все.

Читайте также:  Проставки для динамиков лада веста

Ну тогда уж лучше вентилятор от радиатора.
Вот тот накачает.
Но это из серии Стритрейсеров- самоварной трубы под жопой и "Спарко" на заднем стекле.

А чего? Они же теперь бывают с подсветкой, синие писалки отдыхают

Вот вы тут прикалываетесь, а у нас в автозапчастях комплект продается для зубила. Там в роли нагнеталя выступает зубильный-же вентилятор отопителя. Жгут паддончеги.

А между тем ЛЮБОЙ вентилятор с ЛЮБОЙ производительностью будет увеличивать давление воздуха во впускном коллекторе и соответственно мощность двигателя.

Единственное условие: производительность вентилятора и давление наддува должно ПРЕВЫШАТЬ количество потребляемого воздуха на момент измерения.

2-х литровый двигатель нуждается в 2-х литрах воздуха за один оборот коленвала. Далее всё просто — умножаем 2 на количество оборотов в минуту ( 600 на холостых, например ) и получаем 1200 литров воздушной смеси на холостых оборотах.

Соответственно, вентилятор должен выдавать не менее 1200 и ещё немножко литров для увеличения мощности двигателя на ХОЛОСТЫХ оборотах.

Сравниваем полученное число с заявленным производителем вентиляторов — и ВУАЛЯ — путь открыт к успехам!

Это не турбина будет, а компрессор.

quote: Originally posted by Aldan:
Это не турбина будет, а компрессор.

quote: Originally posted by Alex S:

А какая разница между турбиной и компрессором?Только в системе привода.Выхлоп или ремень.Роль они выполняют одинаковую.

На самом деле не всегда можно однозначно отделить одно от другого .

Тогда уж лучше пользоваться термином "нагнетатель"

quote: Originally posted by Alex S:

А какая разница между турбиной и компрессором?Только в системе привода.Выхлоп или ремень.Роль они выполняют одинаковую.

Разница разумеется есть, причем не только между компрессором и турбиной, но и внутри этих понятий, т.е. бывают разные турбины, и компрессоры не все одинаковые. Назначение у них одно, это да.
Использовании вентилятора от компа, в качестве наддувного устройства , у меня лично больше асоциируется с компрессором , без турбоям, и к сожалению без какого либо положительного эффекта.

Вообще-то задачи у компрессора и турбины противоположные: у компрессора нагнетать воздух, а у турбины — вращать вал.
Очень часто одно без другого не существует.
По большому счёту термнины:
— турбированный двигатель,
— двигатель с турбокомпрессором
— двигатель с нагнетателем
одно и то же.

Выходящие газы крутят турбину, а та в свою очередь — компрессор, который в свою очередь увеличивает давление воздуха на входе в двигатель.

Вариант битурбо сочитает вышеприведённую схему с наличием отдельного электрического компрессора.

quote: Originally posted by mdw75:
Вообще-то задачи у компрессора и турбины противоположные:
Вариант битурбо сочитает вышеприведённую схему с наличием отдельного электрического компрессора.

Давайте определимся с терминами:
Нагнетатели бывают двух видов: турбина и компрессор. Первая приводится в действие энергией выхлопных газов, второй механически от коленчатого вала. Разница в том, что турбина имеет некоторую инертность, т.е. ее обороты изменяются не вместе с оборотами двигателя, а с некоторым запаздыванием, чего не наблюдается у компрессора. Именно это и обуславливает т.н. турбо-яму. Для снижения этого эффекта придуман битурбо — комбинация двух турбин, одна из которых работает эффективно на малых оборотах (за счет малой инерции), но имеет невысокую производительность, а вторая раскручивается на высоких. По-моему так. Если я не прав — поправьте.

Никогда турбина не выполняла фукнции нагнетания!

(БСЭ)Турбина
(французское turbine, от лат. turbo, родительный падеж turbinis — вихрь, вращение с большой скоростью), первичный двигатель с чисто вращательным движением рабочего органа — ротора и непрерывным рабочим процессом, преобразующий в механическую работу кинетическую энергию подводимого рабочего тела — пара, газа или воды. Стационарные паровые и газовые Т. применяют для привода генераторов электрического тока (турбогенераторы), центробежных компрессоров и воздуходувок (турбокомпрессоры, турбовоз духодувки), питательных, топливных и масляных насосов (турбонасосы).

А вот компрессоры бывают разные: осевые, центробежные, поршневые.

quote: Originally posted by mdw75:
Никогда турбина не выполняла фукнции нагнетания!

Под турбиной мы понимаем весь узел нагнетателя. Он состоит из крыльчатки, расположенной в выпускном коллекторе и приводимой в движение выхлопными газами (турбины) и крыльчатки нагнетателя во впускном коллекторе. Обе крыльчатки жестко связаны валом. Т.к. узел практически неразборен и неремонтопригоден, то он называется одним словом.

ТЕма очень глубокая(про турбины ) и к теме топика имеют малое отношение.

Ну вас понесло.Человек написал про вентилятор и назвал это нагнетателем.А вы так углубились,что сейчас наверное картинки турбин и компрессоров пойдут,в разрезе.

Может, разница таки в назначении девайсов? имхо, турбина — это устройство для прокачки объёмов воздуха (ну или чего там), а компрессор — судя хотя бы по названию — для создания давления.

Турбина сама ничего не качает, наоборот, она сама крутиться под действием потока газов. К ней подсоединен компрессор, он то и гонит воздух. Вообще, матчасть можно изучить тут: http://www.auto-most.ru/site/ency/engine/139html

Читайте также:  Качество бензина на заправках киева

"Компрессор" может быть и поршневым. Для подкачки колес, например.
"Наддув", "турбонаддув", "компрессор", "нагнетатель" — это лишь термины для обозначения устройств, создающих избыточное давление воздуха в впускном тракте. Разница между ними, грубо говоря, в использовании разной энергии привода и разной производительности. У турбонаддува производительность выше.

Может тогда сразу пылесос под капот установить,уж там-то давление правильное будет.

Как прикинуть расход воздуха, уже написали.
Избыточное давление — примерно в районе 0,5-0,9 кгсм2. Довольно серьезный вентилятор получится, не один киловатт мощности, однако.))
Далее уменьшаем примерно до 8-8,5 степень сжатия и пишем новую программу управления впрыском. Если управление шло по разрежению во впускном коллекторе — меняем датчик на датчик с другим диапазоном. Устанавливаем систему зажигания с большей энергетикой. Доводим конструкцию "до ума" — годик-другой, немного смазываем деньгами регулярно. Катаемся с турбонаддувом.

С уважением — Doktor77

В клаксоне за данный месяц статья по поводу автомобилей с наддувом.
Существует всего 2 варианта:
— турбокомпрессор
— приводной нагнетатель
Впрочем возможна их комбинация.
Больше никаких вариантов.

Турбокомпрессоры
плюсы: просты, недороги, обладают высоким КПД
минусы: турбояма из-за большой инертности. Чтобы устранить её проявление иногда применяют малую турбину небольшого размера с малой инертностью, которая работает на малых оборотах, затем вступает в работу большая турбина. Второй способ борьбы с ямой — компрессоры с изменяемой геометрией, обеспечивающие работу турбины на оптимальных оборотах.
особенности: чем больше обороты коленвала, тем сильнее раскручивается турбина, тем больше давление создаёт компрессор, поэтому рост давление ограничивают перепускным клапаном.

Приводные нагнетатели:
плюсы: производительность наддува прямо пропорциональна частоте вращения коленвала
минусы: малый КПД, шумная работа, сильный нагрев, большие размеры, отбор дополнительной мощности от двигателя, что проявляется в увеличении расхода топлива.

Будущее за гибридами: на малых оборотах работает приводной нагнетатель, затем отключается и в работу вступает турбина, вращающая лопатки компрессора.

. с чем "Клаксон" и поздравляем.
Немало устройств динамического наддува, на разнообразных резонансных явлениях. Также аналогичное явление используется в системах с изменяемыми фазами газораспределения (например, VTEC от Honda). Так что не только эти два решения.
Эти два решения (турбокомпрессор и механический нагнетатель с внешним приводом))- просто лежат на поверхности, поэтому и очевидны.
С "турбоямой" борются также и турбинами с управляемым направляющим аппаратом. Одной турбины достаточно.

С уважением — Doktor77

В одном из давних выпусков "За рулем" (если не ошибаюсь) были чертежи как из турбины от пылесоса сделать наддув для машины. Серъезно, сам хотел сделать, потом решил этим гимором не заниматься.

Лет 15 назад продавали активно "гомогенизаторы", по словам продавцов, сулившие дивное улучшение всех характеристик двигателя.
Запомнилась одна из конструкций: под карбюратор устанавливается некая проставка с крылчаточками, вращающимися от потока.
Продавцы ее иногда даже турбонаддувом величали..)))

Во что ставить надо.Еле допер наверное.)))))

По теме. Фирма K&N выпускает конический воздушный фильтр нулевого сопротивления со встроенным вентилятором, питающимся от бортовой сети. Сам видел в продаже. Крыльчатка действительно размером с кулер компа, цель — обеспечить постоянный приток воздуха. Как видим, о турбонаддуве и речи нет.

quote: Originally posted by Gladiator:

2-х литровый двигатель нуждается в 2-х литрах воздуха за один оборот коленвала. Далее всё просто — умножаем 2 на количество оборотов в минуту ( 600 на холостых, например ) и получаем 1200 литров воздушной смеси на холостых оборотах.

ДвоешнеГ — не за один оборот, а за два — мотор четырёхтактный.

quote: Originally posted by mdw75:
Вариант битурбо сочитает вышеприведённую схему с наличием отдельного электрического компрессора.

В последнем "Полном Приводе" очень полезная статья по поводу нагнетателей. Много картинок. Рекомендую.

А никто такой системы не предлагал: поставить обычный поршневой компрессор с ресивером и постоянным приводом от коленвала? При резком нажатии на газ сжатый заранее воздух из ресивера дует в цилиндры.

Думаю ресивер потребуется нереальных размеров, да и компрессор тоже. На чём это усё возить? В прицепе.

Короче, ну чё ставить вентили или нет?

у меня на компе их целых два 120мм

Может ещё и один 80мм в выхлопную на "высос" поставить?

Не годится.
Тогда уж промышленный центобежный через инвертер.

Чепухой не занимайтесь — померяйте давление, которое гонит вентилятор манометром и задумайтесь. Что это даст мотору ? НИЧЕГО.

Я думаю, что какой-то эффект будет, но столь незначительный, что говорить о нем бессмысленно. А вот какой будет эффект когда в режиме резкого открытия дроссельной заслонки не хватит производительности вентилятора и он начет перекрывать поток воздуха? Турбокомпьютерная яма?