Электрический турбонагнетатель, за ним будущее?

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.

Газогенераторы

Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.

Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.

Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.

К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.

По причине постоянного дрожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.

То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.

В первом элементе будет выделяться газ, который станет топливом для двигателя, а тот в свою очередь будет вращать ротор генератора, чтобы получить на выходе электроэнергию.

К достоинствам электростанций на газогенераторах относится:

  • Надежность конструкции самого газогенератора;
  • Получаемый газ можно использоваться для работы двигателя внутреннего сгорания (который станет приводом для электрогенератора), газового котла, печи;
  • В зависимости от задействованного ДВС и электрогенератора можно получить электроэнергию даже для промышленных целей.

Основным недостатком газогенератора является громоздкость конструкции, поскольку она должна включать в себя котел, где происходят все процессы для получения газа, систему его охлаждения и очистки.

И если это устройство будет использоваться для получения электроэнергии, то дополнительно в состав станции должны также входить ДВС и электрогенератор.

Как устроен механический наддув

В систему механического наддува входят следующие элементы: компрессор (нагнетатель), интеркулер, воздушный фильтр, дроссельная заслонка, датчика температуры воздуха, проходящего через впускной коллектор, заслонка перепускного трубопровода, датчик давления. Максимально упрощенную схему устройства компрессора вы можете видеть на изображении ниже:

Управляется компрессор при помощи дроссельной заслонки. Она полностью открывается на высоких оборотах, однако заслонка трубопровода закрывается – так весь объем воздуха подводится ко впускному коллектору. Если обороты невелики, дроссельная заслонка открывается на небольшой угол, а заслонка трубопровода, напротив, открывается полностью, возвращая часть воздуха к компрессору. Воздух от компрессора проходит через интеркулер (хоть он требуется не всем компрессором) и охлаждается примерно на 10°C, что способствует увеличению степени сжатия. Как уже было указано ранее, механический нагнетатель приводится в действие от коленчатого вала. Крутящий момент может передавать посредством:

  • Прямого привода. Компрессор при этом монтируется прямо на фланцах коленвала;
  • Шестеренчатого привода. Систем приводится в действие через несколько шестерней;
  • Ременного привода. Крутящий момент передается от коленвала к шкиву компрессора при помощи плоского, зубчатого или клиновидного ремня;
  • Цепного привода. Система привода устроена так же, как и ременная, но использует цепь.

Стоит отметить, что от типа привода будет зависеть не только качество передачи крутящего момента, но и шумность агрегата, а также его габариты. Надежный шестеренчатый привод отличается громоздкостью и шумностью. Почти настолько же надежный цепной привод сложен в обслуживании и отличается несколько меньшей шумностью. Наиболее распространенный ременной привод нуждается в частом обслуживании, но работает тихо. Для него также характерна проблема проскальзывания.

Воздушный самодельный компрессор из автомобильного двигателя

Итак, мы решили попробовать собрать более серьезный воздушный компрессор своими руками, в основе которого будет работать автоматизированный нагнетатель. Стоит сказать, что такой самодельный полупрофессиональный компрессор для обдувки и покраски авто будет стоить дороже по материалами, поэтому стоит подумать, часто ли вы будете его использовать. Если нет, то лучше оставить первый вариант.

Материалы для автоматизированного нагнетателя

  • ресивер – подходящая емкость;
  • двигатель;
  • манометр;
  • щит для крепления деталей;
  • фильтр, который отделяет масло и влагу от воздуха;
  • бензиновый фильтр;
  • фильтр грубой очистки;
  • реле контроля давления;
  • преобразователь ржавчины;
  • дополнительные материалы и инструменты: надфиль, аптечный шприц для заправки масла, герметик, гайки, переключатель сетевого напряжения, краска по металлу, набор инструментов.

Предварительные работы

В качестве силового агрегата можно взять любой электромотор, желательно, чтобы он имел полную готовность, чтобы каждый фильтр исправно работал, реле контроля давления выдавало нужные результаты и т.д. Перед началом работы лучше всего нагнетатель хорошенько очистить при помощи антикоррозийного раствора. Если какой-либо фильтр забился – его нужно поменять. Полезной процедурой будет и замена масла. Нагнетатель (двигатель) должен иметь выход на три трубки:

  • для замены масла;
  • для входа воздуха;
  • для выхода воздуха.

Определить, где подача воздуха, а где выход можно кратковременным включением двигателя. Одна из трубок запаянная (для замены масла). Когда её будете вскрывать, проследите, чтобы опилки не попали внутрь. Нам необходим маслоотделитель, ведь часть масла может попадать в поток в воздушные потоки, которые выдает нагнетатель. Фильтр нужно накрутить на трубу подачи воздуха, для крепления лучше всего подойдут хомуты авто (не один ремонт авто не обходится без этих элементов). Что касается ресивера для компрессора авто, то им может быть баллон, к примеру, газовый или от огнетушителя. Главное, чтобы он подходил даже для самого высокого давления

Внимание! При работе с баллоном убедитесь, что он не содержит горючих веществ

Емкость необходимо тщательно промыть и очистить от ржавчины и прочих загрязнений. Реле давления тоже хорошенько нужно очистить от ржавчины. С доской и так все понятно – используем ее для щита, на котором будут размещен мотор, нагнетатель и реле давления. Все детали конструкции необходимо прочно закрепить на подставке. Лучше всего, чтобы реле с мотором было в таком же положении, что и до этого. Если вы извлекли его из какого-то устройства – повторите схему, не забыв про реле и маслоотделитель. С помощью автоуплотнителей и переходников можно легко соединить крестовину с ресивером (баллоном). Всю конструкцию желательно покрасить для предохранения от ржавчины.

Электро турбина на авто. Возможно ли это? Можно ли сделать своими руками. Только реальная правда

Если немного забежать вперед по теме – то получается, что сейчас все турбированные двигатели используют механические компрессоры воздуха, у такого подхода есть много плюсов и много минусов.

Но недавно многие компании стали задумываться над электро турбинами, которые не будут использовать отработанные газы авто, а также не будут иметь механических подключений и приводов, а нагнетать воздух будет электродвигатель, который будет «питаться» от бортовой системы …

Задумка неплохая! Ведь можно избежать многих минусов механических систем, особенно турбин которые работают от отработанных газов, такие как:

1) «Турбоямы»

2) Охлаждение турбины

3) Смазка моторным маслом

4) Расход масла

5) НУ и конечно же ресурс

Если подвести черту, можно понять что механические системы, далеки от идеала. Конечнокомпрессоры которые работают от приводов, будут надежнее. Однако и у них есть минусы, это тот же привод который использует для работы обычный ремень, который со временем изнашивается.

В общем, подумали разработчики и поняли, что механику можно заменить на электрику! Или нельзя?

Заряжаем турбину

Инженеры-разработчики вновь углубились в различные проектирования и эксперименты. И как-то неожиданно для себя однажды обнаружили следующую вещь (закономерность). При развитии электрических технологий в автопроизводстве и с изучением всех плюсов и минусов электрических силовых агрегатов, что используются в автомобильной индустрии, было подмечено следующее, что у автомобилей с электродвигателями, ответ на нажатие на педаль газа происходит почти мгновенно, без каких-либо задержек. И это показалось для инженеров самой разумной отправной точкой, чтобы применить данную положительную черту в использовании электрических компонентов при создании конкретной идеальной турбины. Электромобили стоят пока что дорого, и это из-за размеров самих моторов, аккумуляторов, а еще они не совсем практичны в связи с ограниченной дистанцией пробега на которую этот электромобиль может уехать на одной подзарядке.

Но зачем же тогда надо использовать крупные узлы электромобилей, когда можно взять идею и применить ее в совсем другом формате к обычному для нас двигателю ДВС? Ведь автопроизводители могут использовать для этого совсем небольшие электрические двигатели и их компоненты. Одним из таких средств, что позволил увеличить мощность двигателя не полагаясь на выхлопные газы, стал электротурбонаддув.

“Электродвигатель может среагировать мгновенно (в течение 250 миллисекунд)”, — так говорят в Valeo. Такой отклик электродвигателя может сократить потребление топлива на 10% с использованием данной и необходимой настройки. По сути говоря, так как новый вид компрессоров не приводится в движение выхлопными газами, то технически он является простым нагнетателем, которые для простоты также еще называют электрическими турбонагнетателями.

Компания (концерн) «Фольксваген» и связанные с ним автобренды вкладывают значительные средства в эти новые электрические турботехнологии.

“Концерн «Volkswagen» работает над созданием электрического турбонагнетателя для использования его с различными автобрендами в глобальном масштабе,”- сказал Марк Джилес, представитель «VW USA». “Основным преимуществом данного нагнетателя является время отклика и то, что он подает импульс от холостого хода в сравнении с выхлопными зарядными устройствами, которые требуют для себя по меньшей мере 1500 об/мин для подачи дополнительного давления”.

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.

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.

Тип EC EAT EST TEDC вверх по потоку TEDC вниз по потоку
Достоинства
  • Гибкость управления;
  • гибкость компоновки;
  • отсутствие инерции вала;
  • отсутствие вестгейта;
  • отсутствие противодавления
  • Компактность;
  • малая мощность электромотора и инвертора;
  • отсутствие вестгейта
  • Гибкость управления;
  • гибкость компоновки;
  • отсутствие инерции вала;
  • отсутствие вестгейта
  • Простота установки;
  • отсутствие инерции вала;
  • малая мощность электромотора и инвертора;
  • постоянное повышение производительности
  • Лучшая отзывчивость при переходных процессах;
  • простота установки;
  • малая мощность электромотора и инвертора;
  • постоянное повышение производительности
Недостатки
  • Высокая мощность электромотора и инвертора;
  • низкая эффективность
  • Необходимость дополнительного охлаждения;
  • дополнительная инерция вала;
  • предел ускорения наддува из-за противодавления
  • Высокая мощность электромотора и инвертора;
  • потери энергии при конверсии;
  • предел ускорения наддува из-за противодавления;
  • необходимость дополнительного места для установки
  • Не очень быстрая отзывчивость при переходных процессах;
  • необходимость дополнительного места для установки;
  • низкая эффективность
  • Необходимость дополнительного места для установки;
  • низкая эффективность

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.

Плюсы и минусы турбирования ДВС своими руками

Главное достоинство, ради которого автомобилисты решаются на подобный тюнинг, — это прирост мощности силового агрегата. Никакими другими средствами вы не добьётесь такого увеличения, как при установке турбонагнетателя. Причём реализовать бюджетный вариант наддува компрессором можно своими руками, потратив деньги только на оборудование.

Второй плюс турбирования состоит в снижении расхода топлива. Теоретически вы получаете повышенную мощность при неизменном потреблении горючего, хотя на практике дело обстоит иначе. Как говорят любители тюнинга, очень трудно ездить в прежнем спокойном режиме и не «наваливать», когда двигатель способен на большее. По факту расход бензина возрастает из-за активного стиля езды.

Турбина на автомобиле Лада Приора

Теперь о недостатках:

  • все детали мотора, начиная с цилиндро-поршневой группы, изнашиваются быстрее по причине повышенной нагрузки;
  • то же касается элементов трансмиссии, не рассчитанных на повышенный крутящий момент;
  • машину придётся заправлять только качественным бензином с октановым числом не менее 95, а в отдельных случаях — 98;
  • мероприятие обойдётся вам в кругленькую сумму.

Установка турбонагнетателя имеет смысл, если вам нужно повышение мощности и скорости автомобиля. Для повседневной езды на работу или перевозки грузов такие кардинальные изменения не нужны, достаточно содержать машину в хорошем техническом состоянии

Не забывайте, что любая неосторожность в обращении с турбированным двигателем может привести к его поломке и капитальному ремонту

Для прошивки контроллера требуются знания и специальное оборудование

Последний аргумент в пользу турбирования — это предусмотренный законодательством РФ налог на каждый дополнительный кВт мощности силовой установки автомобиля. Инсталляция наддувных агрегатов позволяет нарастить мощь мотора при неизменном ежегодном платеже в пользу государства.

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.

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.

Актуальность

Несмотря на хорошую производительность, электрические турбины в настоящее время не широко используются на серийных автомобилях. Это связано с их высокой стоимостью и сложностью. Кроме того, усовершенствованные варианты механических турбин (двухвалковые и переменной геометрии) имеют аналогичные преимущества по сравнению с первоначальными модификациями (хотя и в меньшей степени) при гораздо более низкой стоимости. EST теперь использует Ferrari в двигателе Формулы 1. По данным Honeywell, массовое использование электрических турбин начнется в начале следующего десятилетия. Следует отметить, что электрические нагнетатели уже используются на некоторых серийных автомобилях, например, Honda Clarity, так как они проще.

Паровая турбина — как сделать своими руками. Жми!

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.

Принцип функционирования

Схема работы паровой турбины. (Для увеличения нажмите)

  • Дело в том, что паровая турбина по большому счету это часть специального механизма, основная задача которого преобразование энергии пара в электрическую или тепловую.
  • Технологически весь процесс выглядит следующим образом:
  1. При сжигании различных видов топлива в топке вода превращается в пар.
  2. При дальнейшем перегреве пара до 435 ºС и давлении 3.43 МПа пар по трубам передается на турбину, где при помощи особых частей происходит его равномерное распределение по соплам.
  3. С сопел пар подается на специальные лопатки изогнутой формы, что крепятся на валу, из-за этого они вращаются, в результате чего кинетическая энергия трансформируется в механическую.
  4. Вал генератора является «электродвигателем» наоборот и вращается при помощи ротора турбины, и это позволяет вырабатывать электричество.
  5. Далее пар в конденсаторе при контакте с холодной водой опять превращается в воду, которую насосы снова закачивают на разогрев.

Для этих целей будет использоваться обычная консервная банка, проволока из алюминия, кусочек жести, и крепежные материалы.

Перечисленные материалы позволят сделать задуманное дома, не применяя для этих целей специальное оборудование и инструмент. Данная турбина будет наглядно демонстрировать превращение энергии пара в электричество.

Процесс изготовления

После этого крепится полоска на другое отверстие, крыльчатка закрепляется лопастями напротив трубки.

Сооружение крепят на проволочную подставку, берут шприц с водой и ее заполняют, а снизу зажигают сухое топливо. Из трубки будет вырываться струя пара, что приведет в движение импровизированный ротор.

Правда, мощности такой турбины ни на что не хватит, поскольку кпд ее очень низкий. Она может рассматриваться только в качестве макета для того, чтобы понять принцип работы оборудования.

Изготовление небольшого генерирующего устройства электроэнергии своими руками

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.

Залив воду в чайник и поставив его на плиту замечаем, что при закипании образуется пар, энергии которого хватит для зарядки мобильного телефона или работы светодиодной лампочки.

Характерно, что в домашних условиях подобная электростанция может использоваться, как игрушка, поскольку ввиду малой мощности электричества его не хватит для работы оборудования или бытовой техники.

Стоит отметить: если вы отправляетесь в многодневный поход и возьмете с собой данное оборудование, то по достоинству сможете оценить все плюсы, которые оно дает. Например, вы сможете подзарядить аккумулятор мобильного телефона, фотоаппарата или других гаджетов.

К сожалению, дома сооружение паровой турбины, мощность которой будет порядка 500 Вт и более очень сложно и сопряжено с большими денежными затратами.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь демонстрирует возможности и устройство паровой турбины, изготовленной своими руками:

Вывод

По ходу поиска механического нагнетателя автолюбителям обычно приходится выбирать между центробежными и объемными компрессорами. Их применяемость указывается в характеристиках агрегата

Однако на всякий случай автолюбителю стоит обратить внимание на характеристику давления наддува и соотнести ее с показателями из таблицы степеней сжатия (эту информацию можно найти в сети). Правильно подобранный нагнетатель практически не влияет на эксплуатационный ресурс двигателя, однако мы все же советуем проверить систему охлаждения силового агрегата, сцепление

После установки нагнетателя рекомендована более частая проверка состояния масла и четкое соблюдение регламентов замены топливного и воздушного фильтров. Если вы планируете установку более мощного агрегата, то вам может потребоваться замена распредвала, водяной помпы, коллектора, клапанной крышки, свечей зажигания, рокеров, поршней, впускных и выпускных клапанов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий