Электро турбина на авто. возможно ли это? можно ли сделать своими руками. только реальная правда

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.

Прибавление мощности от электро-турбины, миф или реальность

В погоне за прибавкой мощности за минимальные вложения многие водители стараются придумать что-то новое причем из стандартных деталей.

Но быстрее с этим вопросом помогли ребята из Китая и если Вы увлекаетесь тюнингом автомобиля то пару лет назад Вас просто преследовала реклама различных электронных турбин которые обещали прибавку в мощности до 15 — 20 % при этом заявленные показатели были представлены на коллекторных моторчиках, что уже не есть наилучшим показателем. Ведь в немецком аналоге используются исключительно бесколлекторные системы с мощностью не менее . 5 кВт чтобы создать хоть минимально полезное давления для повышения мощности двс .

А китайские же аналоги наоборот создавали воздушную пробку и тем самым замедляли необходимое количество воздуха для двигателя и естественно двигатель даже не прибавлял, а даже уменьшал свои показатели. Поэтому китайские варианты оказались очередной » безделушкой » и в интернете достаточно видео на тему этого » чудо техники «.

Поэтому если даже очень хочется установить такое устройство стоит несколько раз просчитать рентабельность, ведь качественный и при этом очень энергоэффективный моторчик стоит хороших денег, также для него потребуется хорошее питание и на выходе может получиться сумма значительно выше, если бы водитель согласился на установку механического компрессора или даже бюджетного кит-набора ( по установке турбины ).

Источник

Актуальность

Несмотря на хорошие показатели, электротурбины в настоящее время массово не используются на серийных автомобилях. Это обусловлено их высокой стоимостью и сложностью. К тому же усовершенствованные варианты механических турбин (твинскрольные и с изменяемой геометрией) обладают сходными преимуществами перед начальными модификациями (хотя и в меньшей степени) при значительно меньшей стоимости. Сейчас EST использует Ferrari в двигателе «Формулы-1». По мнению Honeywell, массовое применение электротурбин начнется в начале следующего десятилетия. Следует отметить, что электрические нагнетатели уже используются на некоторых серийных автомобилях, например Honda Clarity, так как они проще.

Электрический турбонагнетатель и принципы его работы.

Чтобы сделать автомашины как можно более производительными, многие автокомпании прибегают к турбированию двигателей автомобилей и делается это уже многие десятки лет. Лучшего способа, чтоб снять с одного и того же объема двигателя наиболее большую мощность, в мире пока что еще не придумали. Но вот переосмыслить всю суть данной работы турбины в компании «Audi» уже пытаются. По всей видимости и благодаря трудам инженеров Ингольштадта, очень скоро мы с вами сможем увидеть совсем иной вид турбокомпрессоров, которые могут изменить всю игру на мировом автомобильном рынке.

“Уменьшение объёмов двигателей является одним из ключевых решений, которое используется автопроизводителями для снижения потребления топлива автотранспортным средством”, — так поясняет сотрудник поставщика автокомплектующих Valeo в своем заявлении. Однако, для поддержания высокой производительности у уменьшающихся в своем объеме двигателей автопроизводители обычно используют в машинах турбонагнетатели, разгоняемые исходящими выхлопными газами, которые проходят через выхлопной коллектор машин. Все было бы ничего, если бы не один неприятный момент. В результате использования данной схемы привода турбины в автомобиле происходит задержка отклика нагнетаемого давления, известного многим, как турболаг (турбо яма).

Эта замедленная реакция преследует многих автовладельцев турбированных машин в течение уже многих лет и является очень частой жалобой к производителям. Попытки сделать улучшенную схему турбонаддува ни как не приводят к идеальному результату. Такие например доработки, как турбокомпрессоры с двойной улиткой или специальные небольшие турбокомпрессоры, что используются в качестве средства борьбы с турбо-ямой, делают ситуацию немного лучше, но все-равно до нужного идеала им еще далеко. Проще говоря можно сказать так, что очень пока трудно сделать двигатель с турбонаддувом, который непосредственно будет работать от выхлопных газов и будет обеспечивать немедленный отклик.

Сложности установки турбины на карбюраторный двигатель

• Сам процесс установки турбины во многом напоминает процедуру на инжекторном ДВС (установка интеркулера, турбокомпрессора, элементов управления турбиной и т.д.). Главные трудности связаны с карбюратором.
• Из-за того, что в цилиндры топливная смесь подается через жиклеры, когда устанавливается турбина на карбюраторный двигатель, приходится менять их на другие, большего диаметра, чтобы смесь не переобеднялась. А подобрать неродные жиклеры на карбюратор и обеспечить нормальную его работу во всех режимах очень непросто.

Большинство карбюраторов не предназначены для работы в паре с турбиной. Хотя, некоторые заводы выпускали в небольшом количестве карбюраторные двигатели, изначально оборудованные турбокомпрессорами.

• За счет того, что у турбодвигателей другая степень сжатия, чем у атмосферных, необходимо помнить о детонации и способах ее устранения. Как правило, проверенным способом является решение увеличить объем камеры сгорания. Это достигается путем установки дополнительных прокладок под головку блока цилиндров.
• Также придется отрегулировать работу системы так, что при разных оборотах двигателя давление воздуха из турбины тоже было соответствующим. В противном случае проявятся излишки или нехватка воздуха во впускном коллекторе по отношению к объему подаваемого топлива.

Это основные проблемы, с которыми придется столкнуться, устанавливая компрессор на карбюраторный мотор. Но кроме этого возможны дополнительные трудности, которые будут зависеть от модели авто, а также от режимов его эксплуатации.

Из самых главных преимуществ такой установки стоит выделить следующие:

• Уменьшение расхода топлива при грамотной эксплуатации ТС при повседневной езде. Речь идет о возможности поднять крутящий момент, что, в свою очередь, существенно снизит частоту переключения передач на пониженные в условиях городских загруженных дорог в плотном потоке. Опять-таки, это приведет к снижению расхода топлива.
• Снижение шума во время работы двигателя, так как нет необходимости крутить агрегат до высоких оборотов. Также при комплексном тюнинге имеется возможность дополнительно и весьма значительно улучшить отдачу от мотора;

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).

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.

Важные моменты работы с турбированным двигателем

• чтобы турбированный двигатель служил долго, его перед каждой поездкой следует тщательно прогревать на низких оборотах как минимум в течение 2 минут;
• масло, заливаемое в турбокомпрессор, должно быть качественным. Да, оно стоит дорого, однако экономия в этом случае ни к чему хорошему не приведёт;
• необходимо регулярно контролировать состояние как воздушных, так и масляных фильтров автомобиля, так как даже незначительное загрязнение этих элементов может нанести двигателю непоправимый ущерб;
• следует помнить, что турбированный двигатель нуждается в обкатке. Его нельзя подвергать серьёзным нагрузкам до тех пор, пока он не пройдёт как минимум 2 тыс. километров. Всё это время давление в компрессоре не должно превышать отметку в 0.6 бар;
• мотор с компрессором не стоит глушить сразу. Лучше дать ему возможность поработать на холостых оборотах как минимум одну минуту. Это остудит турбину;

Несмотря на ряд минусов, после установки турбокомпрессора водителя ждут перемены к лучшему. У мотора не только увеличится мощность, но и серьёзно снизится «прожорливость», так как в турбированной машине около 30% несгоревшего бензина не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно

Так что при соблюдении вышеперечисленных мер предосторожности водитель не только сможет ездить быстрее, но ещё и неплохо сэкономит

Установка турбины своими руками – это один из самых эффективных способов улучшить динамические и скоростные показатели вашего автомобиля. Благодаря установке турбокомпрессора (турбонаддува) вы сможете увеличить мощность своего транспортного средства, что будет чувствоваться практически сразу. Не существует таких водителей, которые не хотели бы хоть немного улучшить характеристики своего железного товарища.

Подобные желания и заставляют автомобилистов проводить установку нагнетателя на машину. Своими руками или нет – это зависит от вашего финансового положения и наличия свободного времени. Данная процедура не из дешевых, поэтому единственное, на чем вы сможете сэкономить, не подвергнув свое здоровье риску из-за покупки дешевых деталей, это услуги автомехаников. О том, как провести установку турбокомпрессора на ВАЗ, Шевроле или любой другой автомобиль, пойдет речь в нашей статье.

Исходя из вышеуказанного, вы, наверное, уже успели догадаться, что турбонаддув или турбина – это неплохой способ увеличить мощность двигателя вашего автомобиля, не увеличивая при этом его «аппетит». Теперь давайте разберемся с устройством турбины.

Так выглядит конструкция турбины автомобиля

Хотелось бы отметить, что используя турбину, вы окажете пользу для окружающей среды. Эта польза состоит в том, что работа механизма основывается на использовании выхлопных газов, из которых турбина потребляет энергию.

Попадая на крыльчатку турбины, отработанные газы заставляют ее раскручиваться. Это и приводит в движение располагающиеся на том же валу лопасти компрессора.

К преимуществам турбокомпрессора стоит отнести:

• возможность увеличения мощности двигателя от 25 до 40 процентов;
• оказание пользы для окружающей среды;
• установить агрегат можно практически на любой автомобиль;
• выполнять данную операцию можно без помощи специалистов.

Благодаря вращательным движениям лопастей в цилиндрах двигателя начинает нагнетаться воздух. Это и обогащает топливную смесь под искусственным наддувом. В результате сгорания обогащенного топлива мощность двигателя увеличивается.

Единственным минусом данной системы, кроме ее стоимости, является сильное нагревание, что происходит в результате сгорания большого количества топлива и нагнетаемого кислорода. Результатом такого перегрева может стать и взрыв турбины, но разработчики сумели решить данную проблему. Все оказалось довольно просто – установка интеркуллера на турбокомпрессор, который играет роль обычного радиатора.

Достоинства и недостатки компрессора в автомобиле

На первый взгляд может показаться, что никаких проблем из-за установки турбонаддува возникнуть не должно. Но это не так. Это устройство имеет несколько минусов, а в особо тяжёлых случаях может представлять реальную опасность для водителя. Достоинства турбины очевидны:

• мощность двигателя увеличивается на 20–45% (степень увеличения мощности зависит как от объёма и типа двигателя, так и от модели компрессора);
• механический компрессор повторно использует выхлопные газы, а следовательно, приносит пользу окружающей среде;

А теперь переходим к минусам.

• так как топливно-воздушная смесь становится более обогащённой, температура её горения увеличивается. Двигатель нагревается сильнее, в результате чего быстрее прогорают поршни и клапаны, быстрее изнашивается система охлаждения;
• двигатель с перегревшимся компрессором может взорваться. В буквальном смысле слова;
• даже если ничего из перечисленного выше не случилось, использование турбокомпрессора значительно сокращает срок службы любого двигателя;

«Ауди» демонстрирует свою Е-Турбо

Компания «Ауди» продемонстрировала недавно свои новейшие разработки в мире электрической турбины на своем автомобиле Clubsport TT Turbo Concept, т.е. на полноприводном автомобиле, который выдает 600 л. с. и 648 Нм максимально крутящего момента, и все это благодаря паре турбонагнетателей стоящих на его 2,5-литровом пятицилиндровом двигателе. Одна из турбин, а именно традиционного типа, управляется выхлопными газами, а вторая является уже электрическим агрегатом.

Компания «Ауди» создала данный концепткар для того, чтобы показать возможности работы этих электрических турбонагнетателей, сказав и показав всему автомиру, что такая технология почти что готова к запуску на всех серийных автомобилях. В багажнике в автоомобиле размещена вторая 48-вольтная электрическая система, которая как-раз и питает этот электрический компрессор, увеличивая тем самым давление самого двигателя по запросу электрических датчиков, и это вместо долгого ожидания того самого момента, когда до простой обычной турбины дойдет волна выхлопных газов и раскрутит лопасти самой турбины. Все эти технологии безусловно улучшают само поведение автомобиля, который может теперь достигнуть скорости в 100 км/ч всего за 3,6 секунды.

“Компрессор с электрическим приводом обеспечивает значительные преимущества,”- сказал Брэд Штретц, сотрудник подразделения «Audi» в США. “Он набирает обороты до максимальных значений очень быстро и без каких-либо ощутимых задержек, и все это начинается еще до начала работы стандартного турбонагнетателя и при слишком маленьком давлении выхлопных газов”- продолжил Брэд Штретц.

“Такой принцип работы нагнетателя делает возможным установку обычного турбонагнетателя для конкретного создания высокого заряда давления и, следовательно, для достаточно высокой мощности двигателя,– ну а модель Е-турбо гарантирует быстроту отклика и мощные спринты с самых низких оборотов двигателя на всем своем диапазоне”, — еще добавил Брэд Штретц.

Это не первый уже раз компания «Ауди» показывает свой опыт в экспериментах с электрическими турбинами. В прошлом году этот Немецкий автопроизводитель добавил авто-модели E-Turbo свой твинтурбовый 3.0-литровый дизельный двигатель V6 и поставил тем самым все это под капот модели RS5. В результате этого получилось достаточно стремительное и быстрое авто-купе, которые могло достигнуть скорости в 100 км/ч примерно за 4 секунды, и это при расходе топлива каких-то 5 л / на 100 км. Все это сделало автомобиль намного быстрее, чем ее обычный собрат модель RS5 и, он стал более чем в два раза экономичнее по своему расходу топлива.

Пару слов о китайских электро турбинах

Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно – что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.

Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.

Простейшие и самодельные механизмы

В начале десятилетия на рынке появились простые дешевые механизмы, такие как компьютерные охладители, также называемые электрическими турбинами. Они расположены на входе и работают от аккумулятора. Такие электрические турбины можно использовать как на карбюраторе, так и на инжекторе. По словам производителей, они увеличивают поток воздуха, поступающего в двигатель, ускоряя его, что дает увеличение производительности до 15%. Параметры (скорость, расход, мощность) обычно не указываются. Установить такие электрические турбины на автомобили своими руками очень просто.

Однако в реальности их электродвигатели развивают до нескольких сотен ватт, что недостаточно для увеличения объема потока, так как для этого требуется около 4 кВт. Поэтому такое устройство станет серьезным препятствием на входе, в результате чего производительность, наоборот, снизится. В лучшем случае потери от него будут небольшими, что существенно не повлияет на динамику.

Кроме того, в интернете можно найти разработки по созданию электрических турбин своими руками. В отличие от дешевых вариантов, упомянутых выше, они построены на базе центробежного компрессора и бесщеточного двигателя мощностью до 17 кВт и напряжением 50-70 в, так как только такой двигатель может обеспечить достаточный крутящий момент и скорость для вращения компрессора. Двигатель должен быть оснащен регулятором скорости вращения. Эта система не требует промежуточного охладителя — для него достаточно холодного приема. Установка такого типа электрических турбин может потребовать замены генератора (на 90-100 А) и аккумуляторной батареи (с более емкой, высокой выходной мощностью тока). Скорость вращения компрессора определяется положением дроссельной заслонки. Причем зависимость не линейная, а экспоненциальная.

Целесообразно создавать такие электрические турбины для автомобилей с маломощными двигателями объемом до 1,5 л, что обусловлено высоким энергопотреблением. Более того, чем больше объем двигателя, тем ниже давление наддува может создать нагнетатель. Так, на 0,7-литровом двигателе она составит 0,4 — 0,5 бар, на 1,5-литровом-0,2-0,3 бар. Кроме того, такой наддув не сможет долго функционировать при максимальной производительности из-за нагрева. Однако контроллер можно настроить для принудительной активации. Из-за высокой стоимости компонентов, очень дорого сделать такую электрическую турбину. Обзоры свидетельствуют о ощутимом росте производительности. С конструктивной точки зрения эти механизмы, как и дешевые варианты, упомянутые выше, называются электрическим вентилятором. Однако их часто ошибочно называют электрическими турбинами. Сейчас на рынке есть более серьезные фирменные механизмы, близкие к самодельным.

Установка турбины на ВАЗ

Обычно турбины ставят только на инжекторные двигатели, но при некоторых стараниях возможна установка турбонаддува на карбюратор. Конечно, карбюратор не отвечает всем требованиям подачи топлива для турбины. Причин тут две: недостаточная величина расхода воздуха для взаимодействия карбюратора и турбины и несочетаемость работы турбонаддува с промежуточным охладителем.

Турбина на машине

Возможны два варианта установки турбокомпрессора на карбюратор.

1. Поместить систему протяжки воздуха перед турбонагнетателяем и пропустить топливовоздушную смесь сквозь всю цепь.
2. Установить систему продавливания воздуха, разместив карбюратор после нагнетателя.

Оба варианта установки турбины на карбюратор обладают своими плюсами и минусами. Причем при монтаже системы, продавливающей воздух, нужно учитывать, что двигатель будет эффективным только в теплую погоду.

В отличие от обычного механического тюнинга деталей, турбонаддув на ВАЗ 2106 изменяет силовой агрегат достаточно кардинально. Следует учесть, что любое вмешательство в конструкцию и работу двигателя может сократить срок его службы. Турбина на ВАЗ устанавливается в комплекте с дополнительными деталями, без которых ее работа будет просто некачественной. Так, вместе с турбиной рекомендуется устанавливать кулер, который будет охлаждать воздух.

Установка турбины является достаточно серьезным и нелегким делом, лучше его доверить профессионалам или хотя бы руководствоваться советами специалистов. Некоторые детали могут не подходить по размерам и требовать подгона, даже если производитель обещает полное соответствие. Например, частенько приходится подгонять воздуховод. По завершении установки турбины на ВАЗ 2106 необходимо настроить двигатель для работы в новых условиях.

Особенности топливной системы при работе с турбиной

Даже если вы устанавливаете самодельную турбину на ВАЗ, необходимо полностью пересмотреть всю топливную систему. Обязательно наличие обратной магистрали и регулятора давления топливной смеси. Можно применить внешний регулятор, но его обязательно нужно подключить при помощи вакуумного шланга к ресиверу, установленному за дросселем.

Стандартный бензонасос явно не подойдет, так как у него очень низкая производительность. Желательно использовать бензонасос от автомобилей «Волга», «Газель» либо же производства Walbro — у него производительность свыше 255 л/ч.

Форсунки, которые устанавливаются на двигателях, тоже нужно убрать. Старайтесь применять только экземпляры, которые рассчитаны на работу в двигателях с мощностью более 200 лошадиных сил. Прекрасный вариант — это электромагнитные форсунки производства DEKA-630СС. Всё работы можно выполнять самостоятельно, но если нет желания это делать, то любой сервис окажет вам посильную помощь.