Электрическая турбина: технические характеристики, достоинства и недостатки

Что необходимо для установки турбины

Помимо самой турбины, в системе присутствуют еще некоторые компоненты, которые не обходимы для её работы. Такими компонентами являются:

Выпускной коллектор турбины.

Так как турбина работает на отработавших газах, её нужно врезать в магистраль выхода выхлопных газов из двигателя. Поможет на в этом так называемый специальный выпускной коллектор. Вот так вот она выглядет в сборе с турбиной.

Пайп для вывода отработавших газов

Еще одним необходимым элементом системы с установленным турбокомпрессором является специальный пайп для вывода отработавших газов наружу.

Кстати говоря в него нужно встраивать датчик лямбда зонда. Вот так это выглядит.

Магистраль подачи воздуха

Следующий необходимый элемент это сооружение магистрали подачи воздуха. Тут используются алюминиевые трубки и силиконовые патрубки для их соединения.

Прежде чем попасть воздух в мотор, для его более эффективного использования его нужно охладить. Для этого применяется интеркуллер. Вот так вот он выглядит.

На картинки он уже вместе с необходимыми патрубками. Следует отметить, что так как в турбину поступают отработанные газы, то она очень сильно нагревается, и просто необходимо подвести к ней канал с охлаждающей жидкостью.

Так – же обороты крыльчатки турбины очень высокие, и для обеспечения её долгой и надежной работы, необходимо подвести к ней масло канал из двигателя.

Электроника

Если вы решили установить турбину на свой автомобиль, то необходимо позаботится о форсунках. Форсунки нужно приобреси с более высокой производительностью, так мощность двигателя возрастет и стандартных форсунок просто напросто не хватит. У народных тюнеров пользуются спросом форсунки от субару, ну или более дешевый вариант — поставить волговские.

Так же стоит уделить внимание и на ЭБУ. Так как стандартная программа больше не подойдет, ее нужно будет менять и откатывать онлайн

Для этого нужно будет воспользоваться услугами настройщиков у которых есть специальное оборудование для этого.

Дефекты вала

Среди признаков неисправности водяной помпы нужно отметить наличие деформации на валу. Он может оказаться при осмотре изогнутым или полностью разрушенным. Если он переломлен, значит, перегрузка была внезапной. Также к подобным последствиям приводит нарушение равновесия.

Если материал, из которого сделан вал, поменял цвет (чаще всего приобретает синий оттенок), это говорит о постепенном разрушении вала. Это происходит из-за чрезмерного нагрева. Причина такой поломки заключается в несоосности ремня привода. Это ведет к деформации вала или даже его перелому. Из-за недостаточно качественного обслуживания в системе появляются значительные вибрации.

В этом случае меняется помпа, а также проверяется ременный привод. Все элементы его системы нужно осмотреть. Также нужно оценить состояние вентилятора, который находится на насосе (если он предусмотрен в системе двигателя). Если он изогнулся, на нем видны иные деформации, это может разрушить вал. Также к подобному исходу приводят износ муфты вентилятора, распорного кольца.

Минусы электрического варианта

Многие мои читатели думают — что сделать такую систему очень просто, нужно взять какой-нибудь кулер и вставить его в патрубок забора воздуха и вот оно счастье! Такие «чудо-кулеры» продаются, как правило в китайских интернет магазинах, про такие типы поговорим ниже.

Однако ребята тут не все так просто. В нормальном (на холостых) режиме, атмосферный двигатель 1,6 литра потребляет примерно 300 – 400 литров воздуха за час работы. А на больших оборотах скажем в 4000 – 5000 умножаем эту цифру на 4 – 5, то есть 1200 – 1600 литров. Просто представите этот объем! Если вычислить минутное потребление 300/60 = 5 литров в минуту, или 20 при больших оборотах.

Так вот – электро турбина должна увеличивать эту цифру, а не тормозить ее! Если вы поставите слабый двигатель, он не будет нагнетать нужное давление, а создаст эффект «воздушной пробки», то есть он своими лопастями будет тормозить приток воздуха в двигатель – мешать нормальному проходу.

А теперь представьте, какой нужен электрический вариант двигателя для нагнетания такого объема! Повторюсь для повышения производительности нужно хотя бы 6 – 7 литров воздуха на холостых, и 25 на высоких и это для 1,6 литрового варианта, для больших объемов нужно больше.

Если провести аналогию с немецкими производителями, то там применяется как минимум бесколлекторный 0,5 КВт электромотор, который вращается с бешенными оборотами, может достигать до 20 000 и его способности к давлению составляют от 1 до 5 атмосфер.

Для более мощных автомобилей, применяются более мощные двигатели до 0,7 КВт.

Как становится понятно штатный генератор может и не потянуть такое потребление электричества, поэтому его заменяют на более мощный, либо ставят дополнительный.

А как известно высокое потребление энергии просто тормозит генераторы, а значит и увеличивает торможение двигателя, что скажется на его отдаче, понижается КПД.

Однако, проведенные эксперименты выявили рост производительности, примерно на 20 – 30% это существенно. Но из-за сложности и дороговизны устройств, применение на автомобилях пока не имеет массового производства.

Например, механические компрессоры намного дешевле и производительнее. Иногда разница в цене может достигать 5 – 7 раз.

Охлаждение

Конструктивные и функциональные отличия

Принципиальные отличия рассмотренных электрических систем принудительной индукции объединены исследователями Висконсинского университета в Мадисоне в графическом и табличном виде. На рисунке, размещенном ниже, представлены схемы их устройства (a — EAT, b — EC, c — EST, d — TEDC вверх по потоку, e — TEDC вниз по потоку).

Таблица отражает основные положения устройства. К ним относятся источник энергии, привод компрессора, мощность электрических компонентов. К тому же важны такие качества, как габариты и температурный эффект.

Таким образом, к электротурбинам относятся технологии EAT и EST. EC, как было отмечено — отдельный механизм, TEDC — оснащенная им обычная система турбонаддува.

Что такое турбокомпрессор и из чего он состоит

Механический турбокомпрессор для легкового автомобиля

Если коротко, турбокомпрессор — это устройство для нагнетания сжатого воздуха в цилиндры двигателя.

Схема стандартного механического компрессора для легковых автомобилей

А теперь разберёмся с этим устройством подробнее.

Схема движения воздуха и выхлопных газов в механическом компрессоре

Мотор работает, потому что в нём постоянно горит топливно-воздушная смесь, подаваемая в цилиндры. Оптимальное соотношение топлива и воздуха в этой смеси зависит от типа двигателя. Размеры цилиндров тоже важны: именно они ограничивают объём подаваемой смеси. Турбокомпрессор устраняет это ограничение. Во время такта впуска он подаёт в цилиндры больше воздуха, дополнительно обогащая смесь. Сгорая, она выделяет гораздо больше энергии, увеличивая мощность двигателя на 20–40%. Турбокомпрессоры бывают двух типов:

Механический турбокомпрессор использует энергию выхлопных газов: они подаются на крыльчатку турбины, заставляя её вращаться. На том же валу располагаются лопасти компрессора, которые и создают необходимый поток воздуха, нагнетаемого в цилиндры.

Электрические турбокомпрессоры появились относительно недавно. Они не используют в работе выхлопные газы. Давление эти устройства нагнетают с помощью отдельных компактных электрических компрессоров.

23 факта для общего развития (на тему «век живи — век учись»)

Строение коробки передач

Можно ли сделать электро вариант своими руками

Гипотетически можно, причем многие такое устанавливают на свой автомобиль. Лично я также задумывался над установкой на свой авто, но цена меня остановила.

Вам нужно решить рад пунктов:

1) Однозначно установка мощного генератора, что на иномарку уже дорого.

2) Мощный и компактный электромотор, желательно бесколлекторный именно он отдает большие обороты при оптимальном потреблении энергии. Лично я видел такие для компактных моделей, однако мощностью от 0,5 Квт стоит также не дешево.

3) Крыльчатка и корпус. Также нужно сделать самому либо купить, для максимального нагнетания воздуха. Также непростая задача.

4) Ну и конечно стабилизатор или инверторы, для питания электромотора.

Задачи не простые, на некоторые иномарки нет мощных генераторов, так что сделать очень сложно!

Но многие умельцы, в гараж устанавливают на свои автомобили, прирост мощности действительно можно достичь до 20 – 30 %.

Причем многие ставят дополнительный датчик потребления воздуха в патрубок перед турбиной, он «видит» прокачиваемый объем и автоматически регулирует большую подачу топлива (подает значения в ЭБУ), для обогащения топливной смеси. Так что прошивка может и не понадобиться.

Если подвести итог, получается – электро турбина на авто, это возможно, даже скажу больше ее можно сделать своими руками, однако не все так просто и часто «игра не стоит свеч». Ведь вам нужно переделать не только электро систему автомобиля, но и систему подачи топлива, возможно нужна прошивка ЭБУ.

Применение пара на практике довольно известно в промышленных целях, поскольку паровые турбины уже давно используют данный принцип.

Именно такое оборудование работает на ТЭЦ и электростанциях. Правда, для некоторых мастеровых людей не составляет особой трудности сделать их аналоги скромных размеров в домашних условиях.

Изготовление небольшого генерирующего устройства электроэнергии своими руками

Для этих целей вполне подойдет компьютерный кулер, из которого для изготовления крыльчатки будет сооружена маломощная турбина.

С кулера следует снять электрический двигатель и установить на одной оси с крыльчаткой.

Полученное устройство следует монтировать в круглом алюминиевом корпусе. За основу берется крышка чайника, а точнее ее диаметр.

В его дне проделывают отверстие, куда при помощи паяльника монтируется трубка, из которой делают змеевик. Противоположный конец трубки следует подвести к лопаткам крыльчатки, благодаря чему конструкция и работает.

Змеевик – это наиболее важная часть всего устройства.

Для его изготовления лучше использовать проволоку из меди, правда с учетом малой толщины и постоянным перегревом она имеет небольшой срок эксплуатации. Поэтому, оптимально в устройство ставить нержавеющую трубку.

МЕХАНИЧЕСКИЙ НАГНЕТАТЕЛЬ НА ВАЗ – ЗА И ПРОТИВ

Чем больше мотор и чем больше в нем цилиндров – тем выше его мощность. Таков самый первый вывод при наблюдении за моторами и машинами. Но это не всегда именно так. Чем больше топлива сгорает в цилиндрах двигателя, тем большую мощность он способен показать. Но объем цилиндров конечен, а мощность хочется иметь повышенную. Вот в этих случаях на помощь приходит механический нагнетатель воздуха.

Принцип его действия чрезвычайно прост и работает на любых автомобилях, в том числе семейства ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112 – он обеспечивает подачу дополнительного воздуха в мотор, в результате чего:

• увеличивается продувка цилиндров, и они лучше освобождаются от остатков сгоревшего топлива;
• в цилиндры мотора попадает больше топлива, что обеспечивает получение большей мощности;
• повышается степень сжатия, что также дает прирост мощности.

Такой подход практически похож на режим турбо, применяемый на дизелях. Только там для этих целей используется турбонагнетатель, приводимый в действие выхлопными газами, а в этом случае – механический нагнетатель воздуха, который ремнем связан с коленвалом двигателя. Такой подход гораздо проще, подача воздуха зависит от оборотов двигателя, чем они выше, тем его поступает больше; а также не требует обеспечения режимов работы турбины и может быть выполнен своими руками на любом автомобиле ВАЗ.

Стоит учесть, что если механический нагнетатель ставится на инжекторную машину ВАЗ, то потребуется изменение прошивки. Однако подобную доработку можно сделать и для карбюраторного авто, только в этом случае, скорее всего, придется менять жиклеры в карбюраторе и регулировать угол опережения зажигания.

Не стоит забывать, что вами производится форсирование двигателя ВАЗ, будь то любая его модель 2107, 2106, 2114, 2112, работа должна выполняться комплексно, и только тогда возможно получение ожидаемого результата. Однако это не такая уж и большая плата за прирост мощности.

Выбор турбокомпрессора

Можно изготовить турбину на ВАЗ своими руками, но занятие это очень сложное, поэтому лучше немного переплатить и готовый узел приобрести хотя бы на вторичном рынке

Нужно обращать внимание на то, что маленький турбокомпрессор работает только на низких и средних оборотах

Как только частота вращения коленчатого вала увеличивается, турбина отключается. Большие турбокомпрессоры наоборот, работают только на высоких и средних оборотах, на низких же они отключаются. Можно выделить несколько популярных моделей:

1. TD05 производства Mitsubishi. Буст установлен на 3 тыс. оборотов, позволяет выжать 250-300 л. с.
2. TD04L производства Subaru, установлен буст на 3 тыс. оборотов, мощность 200-250 л. с.
3. IHI VF10 этот турбокомпрессор существенно больше субаровской, позволяет выжать 250 лошадок и больше.

Существует немало китайских турбокомпрессоров, у них очень слабенькое качество, зато цена приемлемая. Цена турбины на ВАЗ на вторичном рынке колеблется в очень широких пределах — от 5000 рублей и до нескольких десятков тысяч.

Принцип строения

Нужно отметить, что сейчас некоторые немецкие производители имеют в строении своих моторов такие нагнетатели. И ставятся они как вы поняли, в системе забора воздуха. Первыми применили такие нагнетатели компании Mercedes, BMW и AUDI.

Принцип здесь прост – ставится мощный «вентилятор», который создает давление примерно от 0,5 атмосферы (а возможно и более). Запитан от электро системы автомобиля, он нагнетает в двигатель дополнительный кислород необходимый для увеличения мощности. С настройками подачи топлива, можно добиться существенного прироста – около 20 – 30 %.

Электро турбину стоит настраивать и на определенные обороты, например на холостых она должна работать медленнее, а на высоких оборотах соответственно быстрее. Получается чуть ли не идеальная система! Но в чем же подвох, где минусы? И знаете, они есть.

Настройка работы турбины

Простенькая электротурбина на ВАЗе сможет повысить мощность, но незначительно. Намного эффективнее окажется использование механических турбокомпрессоров. Настройка турбодвигателя производится при помощи вестгейта. Давление в топливной системе будет тем больше, чем меньше его стравится в атмосферу. Желательно использовать для настройки уровня давления специальные конструкции boost-контроллеров.

При помощи этого простого устройства можно непосредственно из салона автомобиля выставить необходимое давление. С его помощью защитный клапан, установленный на коллекторе, не стравливает давление. Поэтому оно постепенно растет.

Обязательно необходимо «перепрошивать» электронный блок управления, так как режимы работы двигателя существенно изменятся. Желательно доверить эту работу опытным специалистам, иначе неправильная работа двигателя будет сказываться не только на мощности, но и на расходе бензина, масла. Кроме того, все узлы двигателя могут изнашиваться в сотни раз быстрее, нежели при нормальных настройках.

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.

Общие особенности

Неэлектрические системы принудительной индукции по источнику энергии классифицируют на турбокомпрессоры и нагнетатели. Электрические системы основаны на них и нацелены на улучшение производительности при переходных процессах и минимизацию лагов.

Электронагнетатель, согласно Honeywell, представляет собой приводимый электродвигателем компрессор, который устанавливают на оснащенный наддувом мотор. То есть это дополнительное устройство для турбодвигателя. Электротурбина — аналог механической турбины. Привод в данном случае может быть реализован по-разному.

Согласно классификации исследователей Висконсинского университета в Мадисоне, электрические системы принудительной индукции по конструкции и принципу функционирования дифференцируют на следующие виды:

• электрические нагнетатели (EC/ET/ES);
• турбины с электроассистентом (EAT);
• электрически разделенные турбины (EST);
• турбины с дополнительным компрессором с электроприводом (TEDC).

Проблемы с кузовом

На автомобилях 8-го и 9-го семейства ВАЗ телевизор также является проблемным местом. На отечественных автомобилях, особенно на «Жигулях», используется довольно тонкий металл. Если, конечно, это не шестёрка первых выпусков. Поэтому если увеличить мощность двигателя, на кузов будут воздействовать высокие нагрузки и металл начнёт разрываться.

Причём не имеет значения, в хорошем или плохом состоянии находится кузов. Поэтому перед проведением тюнинга необходимо установить новое кузовное железо. И весь металл, который находится в моторном отсеке, заменить на более прочный. Только после проведения всех работ по улучшению кузова можно приступать к дальнейшим усовершенствованиям.

Общие особенности

Неэлектрические системы принудительной индукции по источнику энергии классифицируют на турбокомпрессоры и нагнетатели. Электрические системы основаны на них и нацелены на улучшение производительности при переходных процессах и минимизацию лагов.

Электронагнетатель, согласно Honeywell, представляет собой приводимый электродвигателем компрессор, который устанавливают на оснащенный наддувом мотор. То есть это дополнительное устройство для турбодвигателя. Электротурбина — аналог механической турбины. Привод в данном случае может быть реализован по-разному.

Согласно классификации исследователей Висконсинского университета в Мадисоне, электрические системы принудительной индукции по конструкции и принципу функционирования дифференцируют на следующие виды:

• электрические нагнетатели (EC/ET/ES) ;
• турбины с электроассистентом (EAT) ;
• электрически разделенные турбины (EST) ;
• турбины с дополнительным компрессором с электроприводом (TEDC).

Достоинства и недостатки

Турбинный привод электродвигателя устраняет основные недостатки механических турбокомпрессоров.

• Отсутствует лаг, так как электромотор может обеспечить очень высокую скорость раскрутки ротора.
• Отсутствует турбояма, обусловленная недостатком отработанных газов, так как в таком случае нехватку энергии компенсирует электромотор.
• Электродвигатель позволяет сохранить наддув при переходных процессах подобно антилагу без негативных эффектов последнего.
• Это обеспечивает обширный диапазон работы и равномерный крутящий момент.
• Некоторые типы данных механизмов способны генерировать электричество, снижая нагрузку на генератор и сокращая расход топлива.
• Возможна рекуперация потерянной энергии, как это реализовала Ferrari в двигателе «Формулы-1».
• Электро-турбины работают в более щадящих условиях и на меньших оборотах (100 тыс. вместо 200-300 тыс.).

Однако данная технология имеет ряд недостатков.

• Большая сложность конструкции, включающей электродвигатель и контроллеры.
• Это обуславливает высокую стоимость.
• К тому же сложность конструкции сказывается на надежности.
• Ввиду большого количества конструктивных элементов (помимо турбины сюда входит электромотор, контроллеры, батарея) такие турбокомпрессоры намного больше и тяжелее обычных.

К тому же каждый тип электротурбин характеризуется специфическими особенностями.

С точки зрения долговечности, по мнению IHI, электрические турбины будут эквивалентны механическим из-за работы в тех же условиях в более щадящем режиме с большей сложностью конструкции.

Какие двигатели проще турбировать

Даже если вы планируете усовершенствовать автомобиль «классической» серии, лучше не полениться и купить 16-клапанный приоровский мотор. Благо сейчас нет необходимости оформлять установку нового двигателя через ГИБДД, так как этот элемент является запасной частью. Преимущество установки 16-клапанного мотора в том, что его намного проще ремонтировать, тюнинг осуществляется тоже без сложностей. Но самое главное — это то, что у него изначально очень большая мощность, намного выше, нежели на любом другом автомобиле «Лада».

Да и лезть в конструкцию двигателя, проводить корректировку зазоров в клапанном механизме, регулировать УОЗ вам больше не нужно

Обратите внимание, что карбюраторные двигатели нельзя турбировать, кто бы что ни говорил. Суть работы турбины заключается в том, что ею нагнетается давление во впускной коллектор и создается напор воздуха, который поступает в камеры сгорания с топливом

Если поставить турбину на карбюраторный двигатель, то он просто перестанет работать. Могут подойти восьмиклапанные инжекторные моторы, но у них намного меньше мощность, а если вы дорожите каждой лошадиной силой, то это существенный минус.

Настройка работы турбины

Простенькая электротурбина на ВАЗе сможет повысить мощность, но незначительно. Намного эффективнее окажется использование механических турбокомпрессоров. Настройка турбодвигателя производится при помощи вестгейта. Давление в топливной системе будет тем больше, чем меньше его стравится в атмосферу. Желательно использовать для настройки уровня давления специальные конструкции boost-контроллеров.

При помощи этого простого устройства можно непосредственно из салона автомобиля выставить необходимое давление. С его помощью защитный клапан, установленный на коллекторе, не стравливает давление. Поэтому оно постепенно растет.

Обязательно необходимо «перепрошивать» электронный блок управления, так как режимы работы двигателя существенно изменятся. Желательно доверить эту работу опытным специалистам, иначе неправильная работа двигателя будет сказываться не только на мощности, но и на расходе бензина, масла. Кроме того, все узлы двигателя могут изнашиваться в сотни раз быстрее, нежели при нормальных настройках.

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.