*

Dance-R

  • Танцор
  • *****
  • 4673
    • Просмотр профиля
    • http://www.racewars.ru/
Турбонаддув и степень сжатия.
« : 21 Ноября 2004, 00:36:48 »
Оговорюсь сразу, я не являюсь специалистом в газодинамике и теории постройки ДВС, но общие принципы в общих чертах понимаю, поэтому задумался над некоторыми вопросами турбирования атмосферных двигателей.

Скажу сразу, что сподвигло меня на это статья в последнем номере журнала "Автоспорт" про турбированный Nissan 350Z.
Для тех,кто не читал - на атмосферный V-образный 6-цилиндровый двигатель 3500 куб.см со степенью сжатия 10,3 в атмосферном варианте 287 л.с. установлен двойной турбонаддув, 2 одинаковых турбины (по одной на каждый ряд цилиндров), при этом нигде не указано,что при установке данного турбокита проводились доработки с целью снижения степени сжатия. Указанное избыточное давление  составляет 0,5- 0,7 бар, при этом оговаривается,что можно сделать и больше, но АКПП не позволяет, а не конструктивные особенности двигателя.

НО...
Общепринятые тенденции построения современных турбодвигателей предполагают степень сжатия порядка 8.0-9.5, при этом чем выше степень сжатия , тем меньше давление наддува и меньше конечные показатели.Например, самый популярный 150-сильный Фольксвагеновский 1,8Т имеет степень сжатия 9.5, при этом без доработок низа обычно чипуют его до 180 л.с. или примерно до 230 при установке увеличенной турбины, более производительных форсунок и увеличенного интеркулера.

Как известно, основная проблема при увеличении мощности турбодвигателя - детонация.
Перечисленные меры в некоторой степени позволяют бороться с этим явлением:
обогащение смеси(форсунки)
снижение температуры воздуха на впуске(интеркулер).

Всё это призвано снизить температуру в камере сгорания, например, при турбировании двигателей ГАЗ устанавливают масляные форсунки для охлаждения днища поршней, хотя в атмосферном варианте подобное не предусмотрено, но при этом ГАЗовцы снижают степень сжатия с 9.3 до 8.0, хотя давление наддува у них в пределах 0.7 бар.
Надо отметить ,что практически все современные атмосферники имеют масляные форсунки и степень сжатия порядка 10.5.При этом некоторые позволяют использовать 92-й бензин.

Есть и новые варианты выхода из положения, например современный TFSI от VW имеет 2.0 литра объема , турбонаддув и степень сжатия 10.5, но здесь в дело вступает непосредственный впрыск топлива.Распыленное прямо в цилиндр топливо отбирает теплоту необходимую на собственное испарение, у находящегося там воздуха, понижая температуру в камере сгоранияи , следовательно, склонность к детонации.

Но я позволю себе вернуться к началу и задать наконец-то вопрос , который меня мучает.
Насколько безопасна установка на двигатель современной конструкции со степенью сжатия порядка 10 турбонаддува с планируемым избыточным давлением 0.7-1.0 бар.
Какие меры кроме перепрошивки мозгов,установки больших форсунок и интеркулера могут помешать развитию детонации?
Усиление искры, переход на высокооктановое топливо - насколько это необходимо?
:cool:

*

Dance-R

  • Танцор
  • *****
  • 4673
    • Просмотр профиля
    • http://www.racewars.ru/
Турбонаддув и степень сжатия.
« Ответ #1 : 21 Ноября 2004, 02:24:07 »
Я вот это к чему - ведь, когда делают 500 л.с. из 2-литрового турбодвигателя , который в стоке имеет 250 л.с. и степень сжатия 8.0., то дорабатывают двигатель на предмет усиления всех деталей низа, да и верха тоже(порншня, шатуны, вкладыши, клапана и пр. подвергаются замене на более прочные крепкие, а вот степень сжатия особо не изменяют.

Отсюда вопрос - так может имеет смысл сделать из 2-литрового 130-сильного атмосферника 200-сильный турбодвигун без доработки низа?
:cool:

*

Etty

  • Rally Service
  • *****
  • 1128
    • Просмотр профиля
    • http://www.rally-service.spb.ru
Турбонаддув и степень сжатия.
« Ответ #2 : 21 Ноября 2004, 04:29:06 »
Установка турбины качающей 0,7-1,0 бар на двигатель со степенью около 10 и выше приведет к аварии двигателя.Необходимо разжимать мотор и делать степень под такое давление от 7,5 до 8,5 в зависимости от вариантов.Вообще если просто привесить турбину (желательно дующюю 0,2-0,3 и не больше) на атмосферник без подготовки низа-то машина поедет и неплохо (правда недолго и совсем не так как могла-бы если все сделать правильно ) Придется  решать вопросы с детонацией и температурой (можно углом опережения зажигания  и топливом в разумных пределах ).Такие-же проблемы встают если существенно увеличить давление наддува на турбо авто без дополнительных мероприятий (установка прокладки увеличенной толщины,выборки в поршнях,доработка головок.обеспечение недохода поршня,увеличение давления топлива,большие форсунки,перепись программ и т д.).

*

Dance-R

  • Танцор
  • *****
  • 4673
    • Просмотр профиля
    • http://www.racewars.ru/
Турбонаддув и степень сжатия.
« Ответ #3 : 21 Ноября 2004, 22:03:18 »
Цитата: Etty
Установка турбины качающей 0,7-1,0 бар на двигатель со степенью около 10 и выше приведет к аварии двигателя.Необходимо разжимать мотор и делать степень под такое давление от 7,5 до 8,5 в зависимости от вариантов.Вообще если просто привесить турбину (желательно дующюю 0,2-0,3 и не больше) на атмосферник без подготовки низа-то машина поедет и неплохо (правда недолго и совсем не так как могла-бы если все сделать правильно ) Придется  решать вопросы с детонацией и температурой (можно углом опережения зажигания  и топливом в разумных пределах ).Такие-же проблемы встают если существенно увеличить давление наддува на турбо авто без дополнительных мероприятий (установка прокладки увеличенной толщины,выборки в поршнях,доработка головок.обеспечение недохода поршня,увеличение давления топлива,большие форсунки,перепись программ и т д.).

 Всё это я понимаю, но объясни мне тогда - почему американцы продают турбокиты для 30% увеличения мощности без рекомендаций существенной доработки низа и разжимания головок. На некоторые пепелацы предлагают медные толстые прокладки, а на некоторые даже этого нет. При этом не стоит забывать .что закон о защите прав потребителей там получше нашего работает и продавать "сырые" варианты никто не решится.
При этом стандартные комплекты для 2-литрового двигателя выглядят так.
Stage1 - турбина, вейстгейт,выпускной коллектор, бензонасос, патрубки, блок управления. фиттинги до 200 л.с. 5-7 psi(0.3-0.5 бар)
Stage2 - Stage1+ интеркулер свыше 200 л.с.8-10 psi(0,5-0.7 бар)
Комплекты "bolt on", т.е. только прикрутить, снимать голову и пр. не требуют.
и только для Stage 3,4 etc. уже предлагается усиленный низ, новые поршня и пр.

Вот отсюда и вопрос, имеет смысл покупать готовый кит из США, прни том,что он получается дешевле, чем предлагают наши Кулибины.
:cool:

*

SAR

  • *
  • 14
    • Просмотр профиля
    • http://www.fasstcarclub.ru
ИМХО все несколько сложнее.+
« Ответ #4 : 02 Декабря 2004, 09:45:05 »
Ты прав, главной проблемой тут является детонация.
Что касаемо Ниссана 350, про который была статья в автоспорте, я тоже обратил внимание на то, что степень сжатия не снижали.
В статье прямо не указан производитель кита, но, например, киты на него выпускает power enterprise : http://www.power-enterprise.co.jp/main/products/main/turbo/nissan/z33/Z33--01.jpg - в ките не видно никаких "ингридиентов" для снижения степени сжатия.
Однако, сам производитель указывает на 350 л.с. и 40кг*м при  избытке 0.3 и 420 л.с. и 56кг*м при избытке 0.5, никаких 0,7, а тем более 1.0 избытка нет и в помине. И это для страны Японии с доступным высокооктановым бензином.
Если сравнить прирост мощности и момента по сравнению с атмосферным мотором (280 сил 35 кг*м) то получится:
0.3 избыток - мощность +25%, момент +14%
0.5 избыток - мощность +50%, момент +60%
то, что во втором случае прирост момента больше прироста мощности, наталкивает меня на мысль, что 0.5 наддува имеется в зоне средних оборотов, а на высоких наддув снижается системой управления, т.к. суммарной производительности двух турбин РЕ1420 хватит и на 600-сильный мотор.
К тому же детонационная стойкость мотора зависит не только от степени сжатия, но и от геометрии камеры сгорания (чем больше диаметр цилиндра, тем выше склонность к детонации), от фаз газораспределения (вернее от коэффициента наполнения) и т.п.
Узкие фазы газорспределения могут обуславливать как раз снижение коэффициента наполнения в зоне высоких оборотов тем самым "предохраняя" мотор от детонации.
По поводу ВАГовских 1.8Т, а также 5-цилиндрового 2.2турбо и 6-цилиндрового 2.7 битурбо со степенью сжатия больше 9.
В свое время я, будучи впечатленным моментом с низов у 2.2т сперва, и потом 2.7бт на Аудях S4, стал сравинвать их с моторами Субару ЕJ20.
Общее, что мне тогда удалось понять: у Субару - низкая степень сжатия 8, довольно широкие фазы, мотор "верховой", ниже 3000 об/мин не едет, зато весело крутится до отсечки, у Ауди - высокая степень сжатия 9.2-9.3, узкие фазы, мотор бодро подхватывает с низов, но выше 5000 киснет.

Цифра максимального давления наддува сама по себе не значит вообще ничего, ни для мощности, ни для детонации. Значение имеет мгновенный расход воздуха. Пример: Ауди S4 2.7 битурбо, турбины К04 от RS4, перепрошитые мозги. Давление наддува 1.6 избытка машина не едет, детонации нет.
Удаляем забитые катализаторы, давление наддува падает до 1.1 избытка машина валит как умалишенная. Просто удалив забитые каты мы увеличили, и резко, объемный КПД мотора - volumetric efficency, Ve, система впуск-турбина-мотор-выпуск стала способна пропускать через себя гораздо больше воздуха в единицу времени.
Этот Ve изменяется от оборотов и зависит в том числе и от фаз газораспределения, собственно фазы изменяют как раз ради изменения мгновенного Ve - это еще один способ регулирования наполнения наряду с дроссельной заслонкой.
Я это все рассказываю к тому, что давление наддува само по себе ничего не значит, если мы рассуждаем на тему задетонит мотор или нет.
По поводу степени сжатия еще хотелось бы добавить, что высокая степень сжатия на турбомоторах позволяет получить бОльший крутящий момент до выхода турбины на наддув, тем самым сделав характер моментной характеристики более удобной, правда ценой потери момента на верхах.

*

Dance-R

  • Танцор
  • *****
  • 4673
    • Просмотр профиля
    • http://www.racewars.ru/
Турбонаддув и степень сжатия.
« Ответ #5 : 06 Декабря 2004, 01:54:22 »
Спасибо, я примерно всё так и представляю. Просто мой интерес носит прикладной характер. Меня интересует конкретно двигатель Chrysler 420 A. Два литра 87.5х83 , блок-чугун, 16 кл. DOHC и SOHC, устанавливался на  Eclipse/Talon/Laser в версиях RS. Dodge Neon/ Sebring /Avenger.
При степени сжатия 9,8 америкосы предлагаю увеличение с 133-152 л.с. до 25-275 л.с. без хтрургического вмешательства,только навесными элементами.
Пример тут. http://www.hahnracecraft.com/auto/neon/neon.htm
:cool:

*

Telo

  • *****
  • 898
    • Просмотр профиля
Турбонаддув и степень сжатия.
« Ответ #6 : 06 Декабря 2004, 09:09:55 »
Цитата: Dance-R
Спасибо, я примерно всё так и представляю. Просто мой интерес носит прикладной характер. Меня интересует конкретно двигатель Chrysler 420 A. Два литра 87.5х83 , блок-чугун, 16 кл. DOHC и SOHC, устанавливался на  Eclipse/Talon/Laser в версиях RS. Dodge Neon/ Sebring /Avenger.
При степени сжатия 9,8 америкосы предлагаю увеличение с 133-152 л.с. до 25-275 л.с. без хтрургического вмешательства,только навесными элементами.
Пример тут. http://www.hahnracecraft.com/auto/neon/neon.htm

про неоны очень интересные вопрос т к МОй друг имеено такой и купил НО!!! с завода есть 215сильные неоны где ход колена на таком моторе 100 соответственно там обьем 2.4л и Вань Этот саит он действеннен?
"An Racing"
photofile.ru/users/auto-classics    - my car
2l 16v 4др :drooling:

*

Dance-R

  • Танцор
  • *****
  • 4673
    • Просмотр профиля
    • http://www.racewars.ru/
Турбонаддув и степень сжатия.
« Ответ #7 : 06 Декабря 2004, 17:08:11 »
Цитата: Telo на работе
про неоны очень интересные вопрос т к МОй друг имеено такой и купил НО!!! с завода есть 215сильные неоны где ход колена на таком моторе 100 соответственно там обьем 2.4л и Вань Этот саит он действеннен?

 Начнем с того, что на Неоны ставят в основном одновальный 16-кл. движок, а двигатель о котором ты говоришь двухвальный , с более высоким блоком и пр.

Модель 215 сил 2.4 л.( SRT-4 называется) есть, но выпускается только с 2003 года , поэтому ,чтоб ее за разумные бабосы пригнать надо еще годик подождать,чтоб трехлеткой стала. Америкосы из них 300-сил легко делают.
:cool:

*

Dance-R

  • Танцор
  • *****
  • 4673
    • Просмотр профиля
    • http://www.racewars.ru/
Турбонаддув и степень сжатия.
« Ответ #8 : 10 Декабря 2004, 01:12:35 »
Цитата: SAR
Ты прав, главной проблемой тут является детонация.

Однако, сам производитель указывает на 350 л.с. и 40кг*м при  избытке 0.3 и 420 л.с. и 56кг*м при избытке 0.5, никаких 0,7, а тем более 1.0 избытка нет и в помине. И это для страны Японии с доступным высокооктановым бензином.
Если сравнить прирост мощности и момента по сравнению с атмосферным мотором (280 сил 35 кг*м) то получится:
0.3 избыток - мощность +25%, момент +14%
0.5 избыток - мощность +50%, момент +60%
то, что во втором случае прирост момента больше прироста мощности, наталкивает меня на мысль, что 0.5 наддува имеется в зоне средних оборотов, а на высоких наддув снижается системой управления, т.к. суммарной производительности двух турбин РЕ1420 хватит и на 600-сильный мотор.

Всё правильно, учитывая тот факт,что максимальный крутящий момент достигается в среднем на 2000 об/мин раньше,чем максимальная мощность , когда нагрузки воздействующие на двигатель еще не велики и риск детонации невысок. При этом наддув 0.3 бара , мягко выражаясь, довольно щадящ для двигателя-соответсвенно детонации на высоких оборотах практически не возникает, в результате топливная система и зажигание работают в полную силу.
 А в варианте с более высоким давлением детонация на высоких оборотах уже имеет место быть, соотвественно в дело вступает датчик детонации, давая команду открутить зажигание, отсюда относительное падение мощности.



.
:cool: