Проектирование, установка и испытание систем турбонаддува, книга Корки Белла "Maximum Boost" (Турбонаддув). Все главы.

Корки Белл - Турбонадув

Предисловие

Теория,  мой  друг,  суха,

Но зеленеет жизни древо

Гёте И.В. "Фауст”. Трагедия

Турбонаддув всегда привлекал к себе внимание автомобильных инженеров и энтузиастов как способ значительного повышения мощности автомобильного двигателя. Появившись почти сто лет назад, он и сегодня с успехом используется для форсирования двигателей внутреннего сгорания, будь то дизельный двигатель для трактора или мотор для полноприводного автомобиля WRC.

Будучи признанным во всем мире как рецепт высокой мощности, турбонаддув позволяет успешно модернизировать существующие двигатели. Установив систему турбонаддува на серийный мотор, при грамотном подходе, можно добиться увеличения мощности в 1,5 - 2 раза. При соответствующей подготовке возможно получение невообразимой для серийного двигателя отдачи. Вы когда-нибудь выдели на дороге Ford Focus с двигателем развивающим мощность 300 л.с.

Эта книга не пошаговая инструкция по расчету элементов системы турбонаддува. Она скорее является популярным объяснением базовых принципов, являющихся основой функционирования турбонаддува. Не нужно ждать от нее инструкций по постройке двигателя объемом 1,5 литра, развивающего мощность 400 л.с.

В книге приведены иллюстрации и графики, которые поясняют те или иные стороны работы элементов системы. Они, конечно, не являются ни чертежами ни номограммами для точного определения каких-либо параметров системы.

Скорее они иллюстрируют те или иные принципы и тенденции, работающие в турбонагнетателе и других элементах системы.

Спасибо за неоценимую помощь и поддержку Садчпкову Антону, Поскотину Олегу, Кистеру Даниле, Дмитриеву Константину, Кловачу Евгению, Долгополову Петру, Семенову Роману, Шилову Максиму. Хочется поблагодарить за доверие Абсаликова Тимура, Азарова Дениса, Афанасьева Аркадия, Ащеулова Константина, Бекина Евгения, Богданова Ивана, Борисевича Ивана, Бровкина Дмитрия, Бруштейна Вадима, Гаврева Владимира, Галимова Ильдара, Гнездова Евгения, Горлатова Дмитрия, Гулева Максима, Гуменного Владимира, Дрибенца Александра, Дулебова Антона, Еремина Аркадия, Ермилова Илью, Ермошкина Юрия, Жевнерова Василия, Жучкова Александра, Забудько Алексея, Иванова Дениса, Иванова Игоря, Иванова Павла, Исаева Дмитрия, Исайченко Дмитрия, Калашникова Александра, Калмыкову Анну, Карташова Павла, Келье Андрея, Кирякова Егора, Королёва Ивана, Коханенко Евгения, Краснобаева Валентина, Кудрявцева Дмитрия, Кузина Алексея, Кучина Владимира, Мартакова Андрея, Мартьянова Игоря, Матвеева Алексея, Миклина Владимира, Муленко Андрея, Мыкиту Андрея, Огнёва Александра, Огнева Константина, Осипова Виталия, Ошихмина Вадима, Панкина Олега, Пахаря Дмитрия, Перелыгина Леонида, Петрова Алексея, Пецко Юрия, Подрядчикова Степана, Пономарева Дениса, Рогожкина Владимира, Рябец Андрея, Сабурова Александра, Самойлова Виталия, Сердюкова Андрея, Серова Максима, Смоляра Александра, Теплоухова Дмитрия, Титченко Андрея, Ткаченко Артема, Токарева Валерия, Требенкова Дениса, Тужик Михаила, У манен; Андрея, упорова Ивана, Уракова Евгения, Федорова Михаила, Филяюшкина Александра, Фроленкова Игоря, Фролова Сергея, Чубарова Александра, Чурова Михаила, Шешина Юрия, Шуваровй Дениса, Ювкина Дмитрия, а так же энтузиастов "Celica Club - www.celica.su", Приятного чтения.

Содержание

Введение 

Приобретение автомобиля с турбодвигателем 

Выбор турбонагнетателя 

Смазка турбонагнетателя 

Промежуточное охлаждение 

Впускной коллектор 

Система впрыска топлива

Карбюратор 

События в камере сгорания 

Выхлопной коллектор 

Система выпуска 

Регулирование давления 

Подготовка двигателя

Испытание системы 

Неисправности 

Будущее турбонаддува 

Глоссарий 

 

Принцип действия турбонагнетателя прост. По сути, это нагнетатель воздуха, который приводится энергией, остающейся в выхлопных газах после их выхода из цилиндров двигателя. Из энергии, выработанной в процессе сгорания топлива, приблизительно треть отдается в систему охлаждения, треть производит работу на коленчатом валу, и треть выбрасывается из выхлопной трубы в виде тепла. Именно эту последнюю, третью часть мы можем использовать для привода турбонагнетателя. Заметьте, что 200-сильные машины выбрасывают приблизительно 70 л.с. в виде теплоты прямо в выхлопную трубу. Это огромное количество энергии, которая могла бы быть использована. Вам доводилось видеть вентилятор, приводимый в действие 70-ю лошадиными силами?

Задача этой книги, если попытаться её определить, состоит в том, чтобы снабдить энтузиаста форсирования автомобилей, интересующегося турбонаддувом, пакетом информации, которая может быть использована для оценки системы, будь то заводская турбосистема или гурбокит стороннего производителя. Эта книга также предназначена быть информационной базой проекта для любителя, который хочет построить свою собственную систему турбонадцува.

Размер турбонагнетателя, выбранного для проекта, значительно влияет на степень успеха, который будет иметь система. Это никоим образом не значит, что нагнетатель только этого размера будет работать при заданных условиях, прежде всего это означает, что данный будет работать лучше всего. Компромиссы между задержкой, порогом наддува, тепловыделением, моментом на низких оборотах и мощностью - это переменные оптимизационной модели в процессе определения соответствия турбонагнетателя предъявляемым требованиям. Эти требования могут быть уточнены путем внесения в список обязательных рабочих характеристик для данного транспортного средства.

Задача смазки вала, вращающегося внутри втулки подшипника скольжения, была решена много лет назад. Никаких принципиально новых знаний не потребовалось с появлением турбонагнетателя, даже с учётом того, что при этом появилась пара нюансов, а конкретно - огромная температура в турбине и тепловой удар по маслу при передаче этого тепла в корпус подшипника. Высокая температура ухудшает свойства масла и быстро делает его непригодным для использования. Методы решения этих проблем с давних времён были известны и понятны, но осуществлены были лишь недавно. Предположительно, причины такой задержки - экономические и маркетинговые. Экономическая причина этого кроется в нежелании производителей увеличить цену на величину, необходимую для установки жидкостного охлаждения корпуса подшипника. Маркетинговые причины связаны с нежеланием отделов продаж сообщать потребителю, что он должен менять моторное масло с большей частотой. При том, что большинство потребителей не стало бы неправильно обслуживать дорогостоящую технику. Налицо очередной грустный пример того, как приоритетный упор на рост продаж и требования бухгалтерского учета тормозят нормальное техническое развитие. Хотелось бы закончить рассказ на мажорной ноте, поскольку фактически все серийные автомобили с турбонагнетателем сегодня имеет подшипники с водяным охлаждением и рекомендацию частой замены масла. Но если бы таким состояние дел было в начале серийного производства турбин, в нашем языке отсутствовала бы фраза "коксующиеся подшипники турбонагнетателя". К сожалению, историю не изменить... Каковы причины коксования подшипников?

Промежуточный охладитель (интеркулер) медленно, но уверенно признается как неотъемлемая составная часть системы турбонаддува. Его использование должно рассматриваться не просто как добавление льда к нашему лакомству. Правильный промежуточный охладитель означает большее количество этого лакомства.

Направление воздушного потока в головку блока цилиндров - задача впускного коллектора. Управление количеством воздуха - функция дроссельной заслонки. В двигателе, оснащенном системой впрыска топлива, топливовоздушная смесь обычно проходит по короткой части впускного коллектора, в то время как в карбюраторном двигателе топливовоздушная смесь проходит через весь коллектор. Эти особенности обуславливают различия в конструкции впускных коллекторов.

Процесс распыления топлива в воздушный поток чрезвычайно важен для работы двигателя внутреннего сгорания. Если какой-либо пункт характеристики двигателя может быть назван "наиболее важный", то управление топливоподачей - самый первый кандидат на это. Электронная система впрыска топлива, в частности, выполняет эту задачу лучше, чем любой другой вид системы впрыска топлива или какое-либо топливосмешивающее устройство.

На первый взгляд, идея о современном двигателе с турбонаддувом и карбюратором в одном флаконе, кажется противоречивой. При внимательном рассмотрении оказывается, что это действительно так. Но прежде чем отвергнуть эти старинные устройства, в этой главе мы попытаемся описать принципы действия систем турбонаддува с карбюратором.

Настоящие испытания двигателя с турбонадцувом и его способность развивать огромную мощность (и при этом не оставлять облако синее - серого дыма и/или алюминиево-стальной шрапнели) сводятся к тому, то происходит в камере сгорания. Воспламенение смеси, составленной в правильной пропорции в нужное время - кульминация всех конструкторских усилий, вложенных в систему. Когда это событие происходит правильно, начинается веселье.

Выпускной коллектор играет важную роль в характеристиках системы турбонаддува. Выпускной коллектор турбонагнетателя должен выполнять много различных задач.

Современный автомобиль с турбодвигателем дал новый смысл термину "система выпуска с низким сопротивлением", подразумевающий низкое обратное давление. Современная система выпуска также неизменно имеет каталитический конвертер, с его высоким значением обратного давления. На первый взгляд, эти два пункта имеют некоторые разногласия друг с другом. Однако ситуация немного лучше чем может показаться.

Потребность в эффективных регуляторах давления в системе турбонадцува вызвана тем, что в соответствии с характеристикой турбонагнетателя его расход воздуха растет быстрее чем возможность двигателя принять это количество воздуха. Если не препятствовать этому, турбонагнетатель может быстро создать разрушительно высокое давление наддува, которое приведет к детонации. Методы и устройства, при помощи которых можно управлять давлением наддува - одна из важных составляющих системы турбонаддува.

Конечно одна из замечательных сторон турбонаддува то, что турбонагнетатель может сочетать мощность с "хорошим, серийным" двигателем и давать при этом потрясающие результаты. Некоторые не предполагают, что тщательная подготовка двигателя может не дать результата, соразмерного потраченным усилиям. Делать работу правильно означает подготовку двигателя только до такой степени, которой требуют желаемые рабочие характеристики.

Ничто не может дать лучшее понимание взаимодействия турбонагнетателя и двигателя чем всесторонние испытания и оценка параметров всей системы. Что проверять, как это делать, какие потребуются приборы, и как оценивать их показания будет рассказано в следующих параграфах.

При исследовании проблем в работе двигателя с турбонагнетателем, Вы должны помнить, что имеются две возможных категории . Первая категория включает те проблемы, которые могут случаться с любым двигателем, с турбонагнетателем или без него. Двигатели с турбонаддувом могут иметь проблемы со свечами зажигания, высоковольтными проводами, катушками, блоками управления зажиганием, блоками управления двигателем, механизмами газораспределения, водяными насосами, приводными ремнями навесных агрегатов, генераторами переменного тока, вышедшими из строя подшипниками, и... продолжать можно долго.

При помощи турбонаддува, эффективный, отвечающий требованиям к выхлопу автомобиль сегодняшних дней улучшил свои характеристики больше чем любой другой класс транспортных средств за все время.

Мы в соцсетях