Как увеличить подачу воздуха в двигатель?

Впуск и выпуск (как повысить мощность малой кровью)

Сразу хочу сказать, что это не инструкция по повышению мощности, а лишь мои мысли откуда по крошкам можно получить дополнительную мощность. Сами понимаете – чудес не бывает.
Общий смысл в том, чтобы повысить наполняемость цилиндров воздухом. Наполняемость современных двигателей порядка 80-85%, т.е. получается на Спектре двигатель работает на 80% от теоретической мощности. Равносильно тому, что у нас стоял бы двигатель 1,3л со 100% наполняемостью.

Начнем по порядку.

Потери в воздухозаборнике составляют до 0,07bar. Это равно примерно 7% мощности. Т.е. если убрать воздухозаборник, то можно получить до +7% к мощности.

2) Далее идет воздушный фильтр.

Но на нем потери минимальны. При стандартных характеристиках установка “нулевика” не даст ничего.

Тут я имею ввиду не то, что все привыкли понимать под ресивером (объем между дроссельной заслонкой и впускным коллектором). Тут ресивер это объем над фильтром (между фильтром и дроссельной заслонкой). Возможно обращали внимание при замене фильтра, что он имеет определенный объем. Этот объем сделали не просто так. Он оказывает влияние в переходных режимах на средних и высоких оборотах.
Например, двигаетесь вы на 5й передаче и 3000 об/мин, и резко нажимаете «газ». Тут двигатель начинает реветь, а ускорение начинает ощущаться только через пару секунд (наверное, обращали внимание). Или каждый раз при переходе на повышенную передачу двигатель как бы подтупливает.
Для сведения время этой тупки к минимуму, необходимо чтобы этот объем был в идеале в 10раз больше рабочего объема двигателя. На Спектре получается 16л, а у нас от силы литра 3.
В общем мощности это не прибавит, но отзывчивости добавит.

4) Впускной патрубок.

Мало того, что он гофрированный, так еще имеет изгибы 90гр. Каждый изгиб 90гр – это потеря 1% воздушного заряда. Выход тут в использовании прямых труб и более плавных изгибов, например, замена 90гр изгиба на 2 по 45гр.

5) Дроссельная заслонка.

Здесь потери составляют до 0,03bar (т.е. 3% к мощности). Эти потери, собственно, из-за самой конструкции заслонки. От них не избавиться. Но могу сказать, что диаметра 55мм хватит до 150лс, 60 мм до 200лс. У Спектры где-то в этом интервале (как выяснил позже всего 50мм).

6) Впускной ресивер.

Его я касаться здесь не буду, т.к. это уже более серьезная доработка. Но тут хочу отметить такой момент:
Если объем равен 60% рабочего объема – моментальная реакция на «газ», меньше мощность;
Если 150% – хуже реакция, больше мощность.
Это 2 наилучших соотношения объемов ресиверов по отношению к рабочему объему. Получены опытным путем.

Следующие пункты не относятся к конструкции впуска.

Если понизить температуру на впуске на 20грС, то это даст до 5% к мощности. Например, температура впуска стандартного двигателя порядка 65грС. (все, я думаю, слышали про холодный впуск – cold air intake).
Замечали, как херово тянет движок в жару? Плюс с меньшей температурой на впуске, меньше возможность детонации.

Это хоть и не относится к впуску/выпуску, но имеет значение при повышении мощности. Их установка даст до 2% к мощности. Плюс обладают рядом преимуществ: им необходим меньший ток для искры, больше срок службы и меньше температура свечи, опять же меньше возможность детонации.

9) Выпускной коллектор.

Тут сказать в 2х словах очень сложно. Но общий смысл в том, что паук и прямоток имеют значение, если они правильно рассчитаны. Это не просто понты или звук. Противодавление на выпуске стандартной выпускной системы составляет до 0,07bar. Можно, конечно, его снизить до 0bar, путем выпуска газов после паука сразу в атмосферу. Но можно сойти с ума, если ездить на таком авто, да и люди вас не поймут.
Наиболее гуманный будет установка прямоточной системы, в ней противодавление ниже в 1,5-2 раза.
При конструировании паук нужно учитывать ряд параметров. Но мы учтем лишь часть моментов:

#схема 4-1 всегда лучше 4-2-1
#если не знаете диаметр трубы, то лучше выбрать меньший
#объем первичной трубы каждого цилиндра должен быть равен 1,8-2,5 рабочего объема цилиндра (на спектре около 400см2, при d=38мм, L должна быть 63-88см)
#чем короче труба, тем на более высоких оборотах она даст эффект.

Паук улучшает продувку цилиндров в момент перекрытия клапанов. А, следовательно, чем больше он вытянет отработавших газов, тем больше войдет свежего заряда и тем выше будет мощность.

В итоге мы имеем:

Воздухозаборник, т.е. его отсутствие (до 7%)+холодный впуск (до 5%) + иридиевые свечи (до 2%) + другие патрубки (до 1%) = до 15% и это не считая выпуска.

Еще хотел бы затронуть пару интересных фактов:

1)Двигатель убивают 2 вещи: высокие обороты и детонация
2)Давление наддува в 1bar (это до 100% к мощности) дает нагрузку на двигатель всего 20%
Зато увеличение оборотов в 2 раза, увеличивает нагрузку в 4 раза. Т.е. если мы увеличим обороты максимальной мощности с 6000 об/мин до 7000 об/мин, то нагрузка увеличится на 36%.
Это я к тому, что атмо не надежнее турбо. Лучше(безопаснее) увеличить мощность наддувом при тех же оборотах, чем увеличение оборотов за счет широких распредвалов с большим подъемом.
Но это чисто мое мнение.
Так то еще много чего хотел сказать, но не хочу загружать никого:)
Часть этих пунктов я хочу попробовать воплотить – посмотрим, что получится 🙂

Мой же пост, но с активными обсуждениями в группах:

Нагнетатель воздуха – оптимальный способ увеличить мощность!

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.

Похожие статьи

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.

Читайте также  Как шумоизолировать машину?

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.

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.

5 Электрический нагнетатель воздуха — поднять мощность автомобиля за копейки

Увеличение мощности атмосферного двигателя

Эксплуатируя своё автотранспортное средство, некоторые владельцы задаются вопросом: «Как увеличить мощность атмосферного двигателя?», не всех устраивают те характеристики, которые присущи их стандартным заводским агрегатам, причин, почему так происходит, может быть много. В основном, это владельцы, планирующие использовать своё транспортное средство в спортивных целях, либо любители, желающие сделать эксклюзив своими силами и средствами.

Проводя мероприятия, по улучшению настроек, необходимо подходить к этому вопросу с точки зрения комплексных мер. Только в этом случае тюнинг атмосферного двигателя будет иметь ощутимые результаты и сможет полностью оправдать ожидания. Под улучшением показателей мотора, подразумевается увеличение его мощности и разгонных характеристик, это вплотную подводит автомобиль к показателям спортивных агрегатов.

Только правильно проведенные работы смогут раскрыть весь потенциал двигателя, снизить затраты на выполнение вредной работы по преодолению сил трения, повысить коэффициент полезного действия и мощность установки в целом. При неправильном подходе к решению вопроса модернизации, можно нанести непоправимый урон агрегату. В этом случае, двигатель будет выдавать характеристики хуже, чем они были, либо вообще перестанет работать.

Решения по повышению мощности

К основным методам увеличение мощности атмосферного двигателя можно отнести:

  • Замена коленчатого вала, расточка цилиндров;
  • Установка облегчённых шатунов и поршней;
  • Изменение фаз газораспределения путём установки специального коленчатого вала;
  • Улучшение и доработка системы впуска;
  • Улучшение и доработка системы выпуска;
  • Чип тюнинг мотора;
  • Установка турбинного наддува.

Доработка силовой установки частичная либо комплексная

Любой силовой агрегат, не зависимо от того, на каком топливе он эксплуатируется, либо в каких целях используется, подлежит улучшению. При массовом производстве в заводских условиях невозможно идеально подогнать и настроить мотор.

Корректируя недоработки и правильно устраняя заводские дефекты, можно добиться того, что агрегат будет выдавать на 10, а то и 20% больше мощности по сравнению с исходным результатом.

Конечно, простой подгонкой узлов и агрегатов друг к другу желаемого результата не достичь, для этих целей требуются денежные вливания, которые будут потрачены на покупку некоторых улучшенных механизмов, которые можно использовать в более агрессивных условиях. Именно этот фактор является недостатком доработки двигателя.

«Железная» доработка

Такой вид модернизации силовой установки относится к сложным методам, поскольку требует от мастера, проводящего работы определённого опыта и сноровки, кроме того, потребуется понести большие затраты по времени, труду и деньгам. Предполагается выполнение следующих видов работ:

  • Замена коленчатого вала;
  • Расточка цилиндров силовой установки;
  • Замена поршней и шатунов;
  • Доработка головки блока цилиндров.

При условии правильного выполнения всех перечисленных работ, метод позволит добиться снижения потерь мощности в процессе работы мотора, увеличить коэффициент полезного действия. За счет расточки блока цилиндров произойдет физическое увеличение объёма двигателя, улучшится наполнение цилиндров рабочей смесью, повысится степень сжатия, повысится эффективность процесса газораспределения при различных условиях работы мотора.

Положительным моментом реализации метода является то, что его проведение может быть частичным, то есть замене подлежат не все детали, а только некоторые узлы агрегата. Однако есть и недостатки, так, прирост мощности напрямую зависит от количества проведенных изменений и доработок. Например, замена одних только поршней не даст ощутимого эффекта.

В то же время, проведение масштабных изменений потребует существенных вложений при непропорциональной отдаче. С этой точки зрения, разумней будет применить комплексный подход, при котором соотношение цена-качество будет соизмеримо.

Применение такого подхода повлияет и на дальнейшую эксплуатацию силовой установки. Агрегат будет более капризным, требовать использования качественного топлива и дорогого моторного масла, значительно снизится ресурс и увеличится детонация.

Турбинный наддув

Этот вид увеличения мощности так же является достаточно сложным и затратным. Однако, стоит отметить, что установка турбинного наддува на атмосферный движок является более эффективным методом, в сравнении с «железной» доработкой. Если же применить эти два подхода в комплексе, то есть, установить усиленные детали и механизмы параллельно с турбинным наддувом, то полученные результаты будут значительными.

К недостаткам метода можно отнести значительные финансовые расходы, сложность с выбором и подгонкой деталей и механизмов, а так же последующей тонкой настройкой всех систем друг под друга и силового агрегата в целом. В связи с тяжелым характером такого рода работ, сложно найти мастера для их выполнения. Специалист такого уровня должен обладать высокой квалификацией и богатым опытом в данной сфере.

Малый тюнинг атмосферного мотора

Способы увеличения мощности, описанные ранее, подходят не всем. Очевидно, что такие манипуляции со своим автомобилем позволит себе сделать не каждый, в виду сложности работ и дороговизны проектов. Поэтому, обычные автолюбители, желающие усовершенствовать свой агрегат, очень часто прибегают к простым и дешёвым методам повышения мощности. Эти способы пользуются большой популярностью и доступностью.

Одним из способов модернизации силовой установки, является применение на агрегате воздушного фильтра нулевого сопротивления, который за счет улучшенных свойств, имеет меньшее аэродинамическое сопротивление и даст мотору получить больше воздуха. Заметить сильные изменения рядовому авто владельцу будет сложно, поскольку прирост в данном случае минимален, всего от 0,5 до 2,5%, тем не менее, выполнить такие манипуляции можно.

Недостатком такого способа является некачественное выполнение фильтром своих функций. Таким образом, обратной стороной является попадание грязного воздуха в силовой агрегат и загрязнение его, стоит ли применять новшество на практике, решать хозяину авто.

На этом фоне более целесообразным будет применение модернизации выхлопа, она подразумевает: ликвидацию катализатора, изменение геометрии выпускных труб, монтаж специального глушителя с прямым током. Задача манипуляций, устранение как можно большего количества препятствий на пути отработанных газов. За счет этого, движение выхлопа происходит без преодоления дополнительного сопротивления, на которое так же необходимо тратить энергию.

Разница будет заметна, поскольку прирост мощности такие изменения дают существенный, в районе 5%. По итогу, тюнинговый двигатель будет давать лучшую разгонную динамику по сравнению с периодом до внесения изменений, набор оборотов будет проходить быстрей и резвей. Безусловно, способ требует вложений, но в сравнении с полной доработкой мотора и установкой турбины, детали, которые должны стоять на системе выхлопа, намного дешевле.

Чип тюнинг

Наиболее популярным, самым простым и доступным способом повышения мощности силового агрегата можно считать чип тюнинг. Простота этого метода заключается в том, что на уровне железа ничего менять не придется. При проведении мероприятий по усовершенствованию, вносятся изменения только на уровне программной части в прошивке электронного блока управления, который в настоящее время есть у всех современных моторов.

Читайте также  Фильтр топливный с подогревом дизельного топлива

Нужно отметить, что чипуются атмосферные, силовые установки с турбиной, бензиновые и дизельные агрегаты.

Положительной стороной внесения изменений можно считать:

  • Увеличение мощности и крутящего момента на программном уровне;
  • Отклик на нажатие педали газа со стороны мотора происходит быстрей;
  • На моторах с установленным турбинным наддувом уменьшается эффект провала;
  • Стабильная работа агрегата на холостом ходу;
  • Мощность не пропадет, если подключать сторонних потребителей, таких как обогрев зеркал, кондиционер, обогрев сидений и т.п.;
  • При проведении «гражданского тюнинга» нет потерь ресурса у силовой установки;
  • Нет проблем при прохождении технического осмотра автомобиля;
  • По соотношению цена-качество является самым оптимальным способом увеличить мощность;
  • Всегда можно вернуться к стоковым настройкам.

Минусами проведения изменений можно считать:

  • Рост требований к качеству топлива, в частности к октановому числу бензинового горючего и цетановому числу дизельного топлива;
  • Уменьшение ресурса силовой установки;
  • Опасность появления сбоев в электронном блоке управления и двигателе при некачественном выполнении работ. По этой причине, не рекомендуется выполнять чип тюнинг самостоятельно, правильней будет обратиться в профессиональные мастерские с опытом выполнения подобных работ;
  • Удаление катализатора и фильтра сажи требует перехода на нормы Евро-2, что существенно увеличивает выбросы СО в атмосферу.

Стоит ли чиповать свою силовую установку, каждый решает для себя сам. Еще один вопрос, который интересует потенциального клиента: «Какой же прирост мощности он получит после выполнения всех работ?». Конечно, все зависит от того, какая силовая установка стоит под капотом авто и в каком техническом состоянии она находилась до начала работ по модернизации.

В среднем, при условии качественного внесения изменений, цифры по приросту мощности следующие:

  • Бензиновая атмосферная силовая установка от 7 до 10%;
  • Бензиновая силовая установка с турбиной от 7 до 15%;
  • Дизельный силовой агрегат без турбины до 19%;
  • Дизельный силовой агрегат с турбиной до 30%.

Закись азота

Этот способ увеличения мощности можно отнести к экстремальному методу, поскольку его применение резко уменьшает ресурс мотора и зависит от состояния силовой установки. Суть заключается в том, что закись азота используется как дополнительный окислитель топлива. Попадая в камеру сгорания силовой установки, закись азота под воздействием тепла распадается в ней на кислород и азот.

Кислород повышает содержание кислорода, поступившего из воздуха, а азот не даёт возникнуть детонации в моторе. Впрыск азота ни в коем случае нельзя осуществлять на постоянной основе. Его применение ограничено коротким промежутком времени. Существует несколько систем впрыска: сухая, мокрая, система прямого впрыска.

Повысить мощность таким способом можно значительно, от 25 до 150 лошадиных сил и более в зависимости от силовой установки. Однако с целью сохранения мотора не рекомендуют превышать эту величину более, чем на 50 лошадиных сил.

Завихритель воздуха на инжектор своими руками

В этой статье Вы узнаете как сделать завихритель воздуха на инжектор своими руками. Все результаты начальный промежуточный и конечный были измерены на автомобиле Holden VL Turbo при разгоне от 0 до 100км/ч. Конечный результат уменьшение время разгона до 100 км/ч на 0.55 секунды. Затраты 30%, в России можно обойтись и 300 рублями.

Статья была написана иностранным другом по тюнингу, чем Мы ему и благодарны!

Начнём, автомобиль для тюнинга Holden VL Turbo 6-ти цилиндровый двигатель объёмом 3-и литра с турбиной. Цель данного тюнинга заключалось в увеличении мощности двигателя при минимальных затратах и путём доработки системы впуска двигателя. А так же возможность сделать тюнинг своими руками.

Для тюнинга воздухозаборника вполне достаточно купить фильтр нулевого сопротивления, но цель немножко другая и конечный результат должен быть более эффективным, чем от фильтра нулевого сопротивления. Для измерения давления был сделан очень простой, но функциональный манометр, схема которого изображена на рисунке. Датчик должен быть подключён последовательно в разные точки системы подачи воздуха в камеру сгорания для получения данных о точках снижения давления.

Рассмотрим простую схему….если давление в самом конце системы подачи воздуха больше, чем в начале, значит поток воздуха не может пройти спокойна какой то узел системы. В результате получается дефицит воздуха в камере сгорания, а ещё в школе нас учили, что чем больше воздуха, тем быстрее и объёмнее протекает процесс горения, а это, в нашем случае, увеличение мощности двигателя. Ещё одним не мало важным параметром является температура подаваемого воздуха в камеру сгорания. Чем больше температура тем воздух менее плотнее, а значит и содержит меньше кислорода и опять же по предыдущей схеме уменьшается мощность двигателя. В итоге нужно подать как можно прохладнее воздух, для увеличения количество кислорода в нём.

Стоковая система Holden VL Turbo

Воздух подаётся с начало в впускной патрубок, потом в коробку воздушного фильтра, далее через фильтр тщательной очистки проходит кислородный датчик и через гофру в турбо компрессор.

Тестируем

Теперь задача убрать все места которые мешают прямой подачи воздуха. Замеры собранным манометром показали вот такие данные:

  1. Впускной патрубок: 3.5
  2. Нижняя часть коробки воздушного фильтр: 4
  3. Фильтр: 1
  4. Верхняя часть коробки воздушного фильтр: 2
  5. Датчик воздуха: 14.5
  6. Гофра: 4.5
  7. Непосредственно возле турбины: 29.5

Единица измерения- изменение столбика жидкости в сосуде.

А ещё была замерена температура воздуха с помощью цифрового температурного датчика. В нижней части коробки воздушного фильтр температура 30 градусов. Но спустя некоторое время она возросла до 50, что ни есть хорошо и это при температуре окружающей среды 15 градусов.

И так исходные данные:

Пиковое давление: 29.5
Пиковая температура: 50°C
Разгон 0-100 км/ч: 8.0 сек

Доработка

1. Удаление 2-го из 3-го фильтра грубой очистки( от камней, листьев и т.д.) Результат: снижение общего давления в системе на 32% вполне не плохо, не потратив не копейки. Если фильтр нулевого сопротивления в среднем даёт всего 3% снижения давления, а за него нужно отдать кругленькую сумму, да ещё обслуживать каждые 3000 км. Разгон от 0 до 100км/ч уменьшился до 7.7 секунд.

2. В результате повторного замера, задача в снижении сопротивления в верхней чати коробки воздушного фильтра пропала. 7 единиц давления мы имеем в низу коробки. Выход нашёлся один, в нижней части коробки воздушного фильтра было сделано отверстие диаметром 100мм. вставлен патрубок такого же диаметра, загнутый под 90 градусов и выведен в колёсную арку. В переднюю часть авто воздухозаборник не был выведен в связи с опасностью попадание инородных предметов, тем более две из трёх перегородок грубой очистки были сняты. А разместив в арке получаем неплохой приток воздуха на скорости и более-менее неплохую защиту от попадания грязи. Начало воздухозаборного патрубка был увеличен путём нагрева и растягивания конусным предметом. Результат: давление уменьшилось с начальных 4 до 1 единицы, а температура воздуха уменьшилась с 50°C до 20°C. Разгон от 0 до 100км/ч уменьшился до 7.6 секунд. Затраты 150 рублей за патрубок.

3. Замена гофрированного патрубка от датчика кислорода к турбине, потери 4.5 единиц. Как раз в гофре идёт сильные завихрения потока воздуха, в чём и проявляется увеличения сопротивления на 26%. Цена обычного патрубка, такого же диаметра 150 рублей. Результат: давление уменьшилось на 4 единицы. Разгон от 0 до 100км/ч уменьшился до 7.45 секунд. Затраты на новый патрубок так же 150 рублей.

Подведение итогов:

Бюджет 300 рублей

Уменьшение сопротивления на половину. Уменьшение температуры воздуха.

выигрышное время 0.55 секунды при разгоне от 0 до 100км/ч. Показание теста на стенде выросли на всех участках кривой одинаково, а значит прирост как на малых, так и на больших оборотах, при минимальных затратах.

Турбонаддув. Подача дополнительного воздуха в цилиндры двигателя

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если нужно увеличить мощность дви­гателя, следует увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя и повышенной токсичности отработавших газов.

Увеличение мощности двигателя может быть достигнуто путем увеличения либо его рабочего объема, либо частоты вращения коленчатого вала. Увеличение рабочего объема увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном итоге, его стоимость. Увеличение частоты вращения коленчатого вала проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно для двигателей с большим рабочим объемом.

Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подающийся в двигатель воздух сжимают перед его впуском в камеру сгорания.

Другими словами, компрессор обеспечивает подачу необходимого количества воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и той же частоте вращения коленчатого вала мы получаем большую мощность.

Основные системы наддува. Их работа

Существует две основные системы наддува:

  • с механическим приводом
  • «турбо» (использующие энергию отработавших газов)

Кроме того, существуют также комбинированные системы, например, турбокомпаундная.

Рис. Системы наддува двигателей:
1 ­– нагнетательное колесо; 2 – привод компрессора; 3 – коленчатый вал; 4 – приводное колесо

В случае компрессора с механическим приводом необходимое давление воздуха получают благодаря механической связи между коленчатым валом двигателя и нагнетательным колесом или компрессором. В турбоком­прессоре давление воздуха получают благодаря вращению турбины потоком отработавших газов.

Читайте также  Как ездить экономично на механике?

Турбокомпрессор состоит из двух турбин, состоящих из нагнетательного колеса 2 и приводного 9, связанных между собой при помощи вала. Вал установлен на двух опорах 11 и 12, на которые постоянно подается масло, охлаждающее и смазывающее опоры.

Обе турбины вращаются в одном направле­нии и с одинаковой скоростью. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление. Они разгоняются до большой скорости (около 10 000 об/мин) и вступают в контакт с лопатками приводного колеса 9, и преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). С такой же скорость вращается и нагнетательное колесо турбины 2, которое подает сжатый воздух к двигателю. Нагнетательное колесо 2 выполнено таким образом, что уже при небольшом потоке отработавших газов достигается достаточное давление нагнетаемого воздуха. В режиме полной нагрузки двигателя достигается максимальное избыточное давление (1,1…1,6 кгс/см2) при частоте вращения коленчатого вала около 2000 об/мин и поддерживается постоянным при дальнейшем наборе частоты вращения вплоть до максимальной.

1 – трубопровод для подачи сжатого воздуха от турбины к диафрагме; 2 – нагнетательное колесо турбины; 3 – корпус нагнетательного колеса; 4 – промежуточный корпус; 5 – сбрасывающий клапан; 6 – диафрагма; 7 – пружина; 8 – диафрагменная камера; 9 – приводное колесо; 10 – корпус турбонагнетателя; 11,12 – опоры; А – подача воздуха от воздушного фильтра; B – подача воздуха к впускным клапаном; C – обводной канал сбрасывающего клапана для ограничения давления нагнетания; D – подача отработавших газов от двигателя; E – подача отработавших газов к выпускной системе; H – подача смазки; J – отвод смазки; K – подача сжатого воздуха для открытия сбрасывающего клапана

Между двигателем и турбокомпрессором существует связь только через поток отработавших газов. Частота вращения турбин напрямую не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и характери­зуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива, увеличивается энергия потока отработавших газов, а затем уже увеличивается частота вращения турбины и давление нагнетания, и в цилиндры двигателя поступает еще больше воздуха, что дает возможность увеличить подачу топлива. Этим объясняется повышенная дымность отработавших газов дизельных двигателей с наддувом.

Для предотвращения повышения давления больше необходимого при высоких частотах вращения предусмотрено специальное устройство состоящее из сбрасывающего клапана 5 и диафрагмы 6 с пружиной. Полость перед диафрагмой связана с давлением потока входящего воздуха через трубопровод 1. При увеличении давления, которое происходит с ростом частоты вращении коленчатого вала, диафрагма прогибается сжимая пружины и сбрасывающий клапан открывается. Отработавшие газы при этом проходят через дополнительный обводной канал С, что уменьшает частоту вращения приводного колеса турбины, а значит и нагнетательного колеса. Давление наддува при этом становится постоянным.

Для двигателей, работающих в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала (к примеру, в легковом автомобиле), высокое давление наддува желательно даже на низких частотах. Именно поэтому будущее принадлежит турбокомпрессорам с регулируемым давлением. Небольшой диаметр современных турбин и специальные сечения газовых каналов способствуют уменьшению инерционности, т.е. турбина очень быстро разгоняется, и давление воздуха очень быстро достигает требуемого значения.

Для удовлетворения постоянно возрастающих требований, которые сегодня предъявляются к автомобильной технике в области расхода топлива, токсичности отработавших газов и уровня шума, разрабатываются электронные системы управлением наддувом, одна из которых представлена на рисунке.

На первом этапе, на основании определенного числа параметров, таких как температура охлаждающей жидкости, масла, впускаемого воздуха и отработавших газов, анализируется состояние двигателя. Измеряются также частота вращения коленчатого вала, положение педали акселератора и другие параметры. Все эти данные анализируются электронным блоком управления и используются для определения идеального в данных условиях давления наддува для двигателя.

На втором этапе это значение давления передается на исполнительные устройства, которые регулируют давление во впускной системе. При определении этого давления учитываются также критические условия работы двигателя, в частности, детонация. Аку­стические датчики позволяют распознать самовоспламенение, насколько малым бы оно ни было. Давление наддува в этом случае понижается. Эта операция повторяется до тех пор, пока детонация не исчезнет. Когда детонация прекращается, давление наддува снова возрастает до первоначального значения. Электронный блок управления также определяет идеальное давление наддува в случае повторяющейся детонации, во­зникающей, например, из-за использования низкокачественного топлива.

Электромагнитный клапан получает электрический сигнал, который определяет время его открывания, и работает, соответственно, как регулятор давления наддува.

Таким образом, на мембрану воздействует не все давление над­дува, а только его большая или меньшая часть, которая зависит от положения электромагнитного клапана.

При нажатой педали акселератора электронный блок управления подает команду на закрытие клапана, и все отработавшие газы направляются в турбину, из-за чего давление наддува возрастает и двигатель развивает зна­чительную мощность, что делает возможным резкое ускорение автомобиля. Как только желаемая скорость движения достигнута сбрасывающий клапан открывается, и давление наддува становится обычным.

Рис. Электронное управление турбонаддувом:
1 ­– информация о температуре всасываемого сжатого воздуха; 2 — информация о режиме работы двигателя; 3 — информация о температуре охлаждающей жидкости; 4 — информация о давлении во впускном трубопроводе: 5 — информация от датчика детонации; 6 –датчик детонации; 7 – двигатель; 8 – воздух, находящийся под давлением; 9 – заслонка моторного тормоза; 10 – электромагнитный клапан; 11 – воздушный фильтр; 12 — нагнетательное колесо; 13 – приводное колесо; 14 – сбрасывающий клапан; 15 – электронный блок управления

Волновой нагнетатель воздуха Comprex

Вариантом системы наддува для двигателей легковых автомобилей является волновой нагнетатель воздуха, известный также под названием Comprex. Приводимый от двигателя через зубчатый ремень 2, разделенный на секции ротор 7 вращается в цилиндрическом корпусе, имеющем с торцов щелевые окна для прохода свежего воздуха и выхода отработавших газов. Система окон и полостей выполнена особым образом, что позволяет волны давления потока 5 отработавших газов преобразовывать в повышенное давление потока 1 свежего воздуха.

Рис. Волновой нагнетатель:
1 – поток свежего воздуха под высоким давлением; 2 – зубчатый ремень; 3 – поток свежего воздуха под низким давлением; 4 – поршень двигателя; 5 – поток отработавших газов под высоким давлением; 6 – поток отработавших газов низкого давлением; 7 – ротор; 8 – щелевые окна

Существенным достоинством волнового нагнетателя является непосредственный газодинамический энергообмен между отработавшими газами и свежим воздухом без участия каких-либо промежуточных механизмов. Такой энергообмен происходит со звуковой и сверхзвуковой скоростью. Волновой обменник, как и механический нагнета­тель, автоматически реагирует на изменения нагрузки изменением давления наддува. При постоянном передаточном отноше­нии между двигателем и волновым нагнетателем энергооб­мен оптимален только для одного рабочего режима. Для устране­ния этого недостатка на торцах корпуса имеется ряд воздуш­ных «карманов» раз­ной формы и размера, благодаря которым диапазон оптималь­ной работы нагнетате­ля расширяется. Кро­ме того, это позволяет достичь благоприят­ного протекания кри­вой крутящего момен­та, чего невозможно осуществить с помо­щью других методов наддува.

Волновой, нагнета­тель, по сравнению с другими способами наддува, требует мно­го места для ремен­ной передачи и систе­мы трубопроводов. Это усложняет возможность его установки в условиях огра­ниченного объема подкапотного про­странства автомобиля.

Нагнетатель с изменяемой геометрией турбины для дизельных двигателей

Для дизельных двигателей находит применение нагнетатель с изменяемой геометрией турбины, позволяющий ограничивать поток отработавших газов через турбину при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Рис. Турбонагнетатель с изменяющейся геометрией турбины:
а – положение направляющих лопаток при высокой скорости потока отработавших газов; б – положение направляющих лопаток при низкой скорости потока отработавших газов; 1 – крыльчатка турбины; 2 – управляющее кольцо; 3 – подвижные направляющие лопатки соплового аппарата; 4 – управляющий рычаг; 5 – управляющий пневматический цилиндр; 6 – поток отработавших газов

Подвижные направляющие лопатки 3 соплового аппарата изменяют попе­речное сечение каналов, через которые отработавшие газы устремляются на крыльчатку турбины. Этим они согласовывают возникаю­щее в турбине давление газа с требуе­мым давлением наддува. При низкой на­грузке на двигатель подвижные лопатки открывают небольшое поперечное сече­ние каналов так, что увеличивается про­тиводавление отработавших газов. Поток газов развивает в турбине высокую скорость, обеспечи­вая высокую частоту вращения вала на­гнетателя. При этом поток отработавших газов дейст­вует на более удаленную от оси вала об­ласть лопаток крыльчатки турбины. Та­ким образом, возникает большее плечо силы, которое дополнительно увеличи­вает крутящий момент. При высокой на­грузке направляющие лопатки открыва­ют большее поперечное сечение кана­лов, что уменьшает скорость течения потока отработавших газов. Вследствие этого турбо­нагнетатель при равном количестве отработавших газов меньше ускоряется и работает с мень­шей частотой при большем количестве газов. Этим способом ограничивается давление наддува. Поворотом управляющего кольца 2 изменяется угол направления лопаток, которые устанавливаются на желаемый угол либо непосредственно отдельным управляющим рычагом 4, укрепленным на лопатках, либо поворотными кулачка­ми. Поворот кольца осуществляется при помощи управляющего пневматического цилиндра 5 под действием разрежения или давления воздуха либо, как вариант, при помощи электродвигателя с обрат­ной связью по положению лопаток (дат­чик положения). Нагнетатель с из­меняемой геометрией в положении покоя открыт и поэтому безопасен, т. е. при от­казе управления ни он сам, ни двигатель не повреждаются. Происходит лишь по­теря производительности на низких час­тотах вращения коленчатого вала.