Вот наконец я сделал то, о чём давно мечтал и писал в конце своей статьи Ремонт и тюнинг двигателя 2106, а именно поставил турбокомпрессор от Toyota Levin на свою Ниву.

Наддув я брал б/у, но он в идеальном состоянии; вместе с наддувом шли все фланцы для присоединения труб, также шли патрубки и интеркулер.

Весь этот турбо-кит я купил всего за 5000 рублей, специально искал наддув от двигателя по объёму максимально приближенному к объёму двигателя 2106. Как писал ранее, наддув от Toyota Levin 1,6L двигатель 4AGE. 

Также можно купить через Интернет новый китайский наддув, вот сайт.

Если вы выбираете наддув, нужно понимать, что они бывают разные по исполнению и разных производителей. Что касательно моего выбора, то я выбрал именно турбокомпрессор, который работает за счёт энергии отработавших газов. Плюсы этого наддува в том, что он не отнимает мощности от двигателя, увеличивает КПД двигателя, при правильной настройке уменьшает расход топлива. Ну, если вы ещё и заботитесь о санитарных нормах, то турбокомпрессор уменьшает шумность выхлопа и токсичность отработавших газов. Эта информация была случайно найдена в Интернете! Минусы тоже есть: у меня после установки наддува он начинает давать избыточное давление с 3000-3200 об/мин.

Преимущества механического наддува в том, что он начинает работать сразу же при нажатии педели газа, но он увеличивает расход топлива и отнимает мощность от двигателя, да и стоимость сильно высокая.

Но прежде чем рассказывать про установку наддува я пожалуй расскажу про расчёты, ибо ставить что-либо, надеясь на авось, я не умею :)

1.1. Требуемое массовое количество воздуха для двигателя определяется из выражения:

где - коэффициент избытка воздуха (1,6 - 2,2) для дизеля, для бензиновых двигателей мы берём = 1,1; L₀ - теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива (15 кг); g_e - удельный расход топлива в кг/(кВт ч) (0,18 - 0,22), в нашем случае нужно брать g_e = 0,27; N_e - мощность двигателя в кВт; - коэффициент продувки (1,1-1,2), берём =1,1.

В итоге получаем:

Рассчитанное выше значение понадобится для дальнейших расчётов только тогда, когда вы, например, захотите узнать температуру воздуха на выходе из компрессора. Если же вы не ищете температуру, тогда формулу 1.1 можно и не учитывать! При высоких давлениях наддува воздух может нагреться до 120^оС, а это уменьшает плотность топливовоздушной смеси, и в цилиндры ее поступит меньше. Дальше вы, наверное, знаете, что при этом получится! Вообще, по рекомендации доцента СибАДИ, если воздух нагревается более 60^о С, нужно ставить интеркулер! Для наддува менее 0,7 бар интеркулер не нужен, так как температура воздуха на выходе из компрессора будет примерно 45^о С.

1.2. С учетом выбранного числа компрессоров (i_k), необходимая подача воздуха одним компрессором находится по формуле:

Для рядных двигателей обычно устанавливают один компрессор, для V- образных - два, в нашем случае получается так:

1.3. Определяется среднее эффективное давление Р_е. Для четырехтактного двигателя эффективная мощность определяется выражением:

где V_h - рабочий объем цилиндра в литрах; i - число цилиндров; n - частота вращения коленчатого вала в мин^-1, обороты двигателя ставим максимальные, я поставил (7000 мин^-1); те, кто поставил распредвал (с измененными фазами), который обеспечивает работу двигателя на больших оборотах, ставит максимальные обороты, те, которые развивает двигатель с данным распредвалом. Сразу оговариваю: формулу 1.3 нужно использовать после того, как вы определились с давлением наддува, чтобы найти итоговую мощность в зависимости от давления! В место V_h*i  можно просто поставить рабочий объём двигателя и не парится, я подставлю свой объём (1,570 л). Подставьте свой объем и пересчитайте Р_е.

После преобразования выражения 1.3 получим:

Подставив все значения получаем:

1.4. Величину давления воздуха на выходе из компрессора для четырехтактных двигателей определяем из соотношения:

Здесь нужно выбрать такое значение из интервала (0,15 - 0,18), чтобы Р_к было равно примерно 0,1 МПа, то есть получившееся Р_е*0,164 (это число входит в диапазон 0,15 - 0,18):

Степень повышения давления в компрессоре 

где Р_о - давление на входе в компрессор (атмосферное давление, оно равно 0,0981 МПа). 

Если подставим имеющееся значение Р_к в это выражение, то получим:

		1 Атм 0,1 МПа 1 Бар.

то есть двигатель атмосферный, без наддува.

Зная все исходные данные, мы теперь можем, подбирая давление наддува, видеть, как меняется мощность.

Делаем так. Например, мы хотим "слегка форсировать двигатель". Берём давление наддува 0,3 Бар, для этого нам нужно сложить:

Преобразуем формулу (1.4.1) так, чтобы мы могли найти Р_к:

Далее нужно преобразовать Р_к в Р_е, преобразуя формулу (1.4), получаем:

Подставляя это значение Р_е в формулу (1.3), мы можем найти мощность при наддуве в 0,3 Бар:

Умножив полученные киловатты на 1,36, мы получим мощность в лошадиных силах:

Также с повышением давления на впуске повышается и степень сжатия! Чтобы не гадать, надо ли лить более высокооктановое топливо или нет, вот вам формула:

Где - итоговая степень сжатия, - геометрическая степень сжатия, P_{наддува} - давление наддува.

Возьму, пожалуй, самый яркий пример, чтобы сразу было понятно, а потом касательно наддува в 0,3 Бар. Например, у нас  = 9,5;  P_{наддува} = 2 Бар, тогда получается:

При  = 13,5 детонирует даже 98 бензин! 

Мощность при таком давлении 227,6 л.с. (напоминаю, расчёт ведётся на двигателе со стандартной комплектацией, просто подняли давление на впуске с помощью наддува) - завел такой двигатель, газанул, раз, а потом собираешь после взрыва его останки по всей округе!

Касательно нашего примера получается так: для Нивы на 92 бензине = 8,5; если берём P_{наддува} = 0,3 Бар, то получается так:

Радуемся и прыгаем до потолка, потому что бензин можно не менять и ездить на 92-м, хвастаясь, что у вас не 76 л.с., а 98,6 л.с.

Более того, скажу, что для 92-го бензина нужна степень сжатия 9-9,2; для 80-го 7,2-7,5. Заводом для Нивы, работающей на 92-ом бензине, заложена степень сжатия 8,5 не потому, что они не знали, при какой степени сжатия детонирует 92-ой бензин, а просто тогда, когда проектировался двигатель, не было бензина приемлемого качества, то есть залил чего то там в бак - и " пых-пых" поехали.

В принципе, давление наддува можно повышать до 0,7 Бар, с таким наддувом = 8,99 - как раз под 92-ой бензин! Но, мощность при этом достигает 129 л.с.!  Выдержит ли двигатель - интересный, конечно, вопрос. Я думаю, выдержит, вот только на сколько трансмиссии хватит - это действительно актуальный вопрос!!!???

Теперь, подкрепив своё желание установить наддув мат частью, можно приступить собственно к установки наддува.

Как говорилось ранее, движок у меня доработанный.Кроме того, со стандартным коллектором, который плавно переходит в штаны, я бы намучился при подводе выхлопа к наддуву. Единственное, что я посоветую, это купить коллектор выпускной PASSIK SPORT. Он идёт сразу со съёмной приёмной трубой, что упрощает монтаж и демонтаж элементов выхлопной системы. Помимо паука и собственно наддува, я купил трубу без резонатора для классики диаметром 51 мм. Также был приобретён гусь, огибающий мост и прямоточная банка с гусем в сборе.

Также поговорим немного о теории рабочего процесса. Существуют несколько видов подвода энергии к наддуву: адиабатный, импульсный и комбинированный. Адиабатный - это когда выхлопные газы выходят в общую полость наподобие ресивера, но только для выпускного тракта, эта система позволяет наддуву работать как бы плавно, но имеет КПД ниже, чем у импульсной системы. Импульсная система - это когда, например, если бы мы оставили штатную выхлопную систему и штаны разъединили и подавали бы в наддув выхлопные газы от этих труб в определённые сечения наддува под определённым углом. Тогда мы бы получили бы более высокий КПД, но наддув работал бы постоянными рывками, потому это и называется импульсной системой. Комбинированная - это в первую очередь использование адиабатной системы с эжекционными возможностями выпускного коллектора, в отличии адиабатной и импульсной системы имеет самую наилучшую производительность и КПД. В моём случае используется комбинированная система: посмотрите Видео10 в моей статье Установка двух коллекторов, доводка и полировка каналов в ГБЦ. Объяснение, конечно, не идеальное, но не судите строго, мне об этом говорили очень давно, и я с трудом вспомнил даже это.

Итак, приступим, собственно, к монтажу выпускного тракта под наддув. Может, кто заметил или нет, но нивовский двигатель сдвинут немного вправо относительно центра машины, что в свою очередь освобождает место слева от двигателя и уменьшает доступ справа. Покупая коллектор PASSIK SPORT, я не знал, как он встанет на нивовский блок из-за того самого смещения блока вправо. Но на самом деле всё вполне сносно получилось:

Единственная проблема для тех, кто, например, будет ставить такой коллектор, без наддува труба упирается в стабилизатор, но переварить трубу несложно.

Как видно из выше представленных фото, при полностью вывернутом руле вправо расстояние от рулевой тяги до трубы где-то 10 мм, так что места хватает. Говоря про смещение блока, я также хочу подчеркнуть тот факт, что устанавливать наддув справа от двигателя было бы очень проблематичным, да и к тому же у меня два карбюратора там стоять будут, места и так мало, поэтому мною было решено поставить наддув с левой стороны от двигателя!

Далее от приёмной трубы нужно было отпилить колено, оно пойдёт в другом месте. Труба режется там, где идёт прямой участок:

Есть один очень хороший способ для того, чтобы ровно прочертить линию вокруг трубы. Для этого берётся листок бумаги и оборачивается вокруг трубы так, чтобы оба его конца соединились - тогда линия будет абсолютно ровной:

Далее я примерил наддув к двигателю, чтобы понять, как пойдут трубы дальше, и не делать лишних движений:

Затем я взял то самое колено, которое было отпилено от приёмной трубы, подставив его к переднему мосту так, чтобы оно огибало мост, давая возможность встать на своё место кардану. Также к нему был приварен кронштейн, крепящийся на болту поддона переднего моста:

Благодаря тому, что кронштейн немного поворачивается на болту, можно немного скорректировать положение трубы относительно деталей, находящихся рядом. Например, при полностью повёрнутом руле влево можно выставить трубу максимально удаленно от рулевой тяги:

Далее я произвёл примерку наддува. Но прежде, чем это сделать, было необходимо приварить трубу к фланцу, идущему к наддуву. При предварительной примерке выяснилось, что наддув расположен под очень хитрым наклоном, поэтому для правильного его монтажа понадобился фланец с конца трубы MG-RACE:

Также я отпилил фланец от выпускного коллектора, который стоял на тойоте:

Приварил я его к трубе слегка - буквально на одну точку сварки, это было сделано для того, чтобы можно было выгнуть немного фланец относительно трубы когда фланец будет прикручен к наддуву:

После аккуратного демонтажа наддува, так, чтобы не произошло ни каких смещений положения фланца относительно трубы, я основательно приварил фланец к трубе:

Также нужно понимать такой момент, что наддув весит 8 кГ и висеть на одном болту на 6 мм эта конструкция долго не будет, к тому же движок немного качается из стороны в сторону, да и если ехать по кочкам, всё это отвалится сразу. Было решено сделать дополнительные кронштейны жесткости, которые будут привариваться к кронштейну подушек двигателя:

Труба это получилась съемной, поскольку она имеет сложный наклон, то при повороте её против часовой стрелки она полностью отходит от кронштейна и её можно вытащить:

Также в процессе некоторых рассуждений было принято решение приварить ещё дополнительный кронштейн:

Чтобы вся эта конструкция была ещё прочнее и более жесткой, была приварена перекладина между двумя этими кронштейнами:

Видео0001 (будет выложено позже)

Следующим шагом была окончательно доделана приёмная труба. Для этого я взял гуся прикинул его к фланцу приёмной трубы, который был прикручен к коллектору и к колену, которое было повёрнуто на необходимый угол:

Труба режется вот в этом месте:

После приварки части гуся к фланцу приёмной трубы из-за особенностей взаимного положения концов труб получился гигантский зазор в 15 мм которой уменьшался при приближению к месту сварки:

Эту проблему я решил с помощью вставки, которую вырезал из конца трубы MG-RACE:

Далее была произведена примерка данной конструкции к выпускному коллектору и колену, которое уже было повёрнуто на нужный угол:

Труба была установлена на максимальном удалении от рулевой тяги:

Конец трубы, который торчит внутрь колена, я очертил и отрезал:

Здесь уже зазор получился не то, чтобы гигантский, вообще, взаимное расположение труб вначале вызывало опасение в плане дальнейшего соединения и сваривания:

Фото0726

Но тут я увидел похожий изгиб у трубы MG-RACE:

Этот изгиб я вырезал и примерил к приёмной трубе:

Было решено полностью не заменять этот участок, а по максимуму вырезать лишние части:

Далее была изготовлена специальная заплатка для участка, вырезанного болгаркой:

После полной подгонки заплатки она была приварена на участке изгиба:

После монтажа получилось так:

При этом все зазоры между рулевыми тягами остались допустимыми:

Далее я решил немного развеяться от сварки всех этих труб и заняться системой смазки, а именно: к наддуву подводится масло, соответственно, сливаться оно тоже куда-то должно. На наддуве есть специальный штуцер для постоянного слива масла, прошедшего через подшипники наддува. Сливаться масло должно обратно в двигатель. Я долго думал, как организовать этот процесс, и додумался взять штуцер, который подцепляется к задней части головки и от которого идёт горячий поток ОЖ на печку, и присоединить его к передней части головки:

Перед сверлением, чтобы сверло не ушло в сторону, центры, намеченные под сверление, лучше всего накернить. Сверлить отверстия нужно сверлом на 5,7 мм:

При сверлении, когда уже показалась маленькая дырка внутрь головки, чтобы стружка не сыпалась в блок, сверло нужно намазать солидолом либо литолом, либо любой другой пластичной смазкой:

При сверлении стружка выходит наружу и прилипает к пластичной смазке, не падая в двигатель.

После сверления нарезается резьба М6 однопроходным метчиком, который тоже смазывается пластичной смазкой для облегчения нарезания и предотвращения осыпания стружки в двигатель:

Для точного определения положения отверстия под слив масла прикручиваем прокладку болтами на 6 мм:

Кстати, данная операция требует обязательного снятия радиатора и вентилятора.

Далее, после сверления отверстия на 16 мм, берётся прокладка и сам штуцер прикручивается к головке, а с другой стороны головки смотрим, не торчат ли сильно болты при полной затяжке. Если торчат сильно, как у меня, то их нужно обрезать:

Готовая конструкция выглядит так:

Затем я произвёл установку на наддув своего нового изобретения: оно служит в качестве глушителя переменной тональности, то есть, когда надо, устройство ведёт себя как прямоток, а если перевести ручку в другое положение, выхлоп становится по шумности, как со стандартным глушителем. Статью про варианты подобных устройств постараюсь сделать в течении недели, материал в виде фотографий у меня есть, про испытания первого образца есть видео, где другу на девятку было установлен самый первый опытный образец вместо штатного резонатора:

Видео0041

Данное устройство можно установить на любую машину вместо штанного глушителя. Плюс этого устройства в том, что, как я говорил, можно менять тональность, это устройство меньше штатного глушителя и легче, чем глушитель. Кстати, я не придумал для него ещё названия, все у кого есть какие соображения, как этот девайс назвать, пишите мне в личку, буду рад, если кто-нибудь придумает красивое название девайсу, также в статье будет указано имя пользователя, который дал дельное название устройству :) 

Вот общий вид устройства с приваренным фланцем для наддува:

От прямоточной банки я отрезал гуся под самый корень:

Все изгибы этого гуся понадобятся для дальнейшего монтажа выпускного тракта от устройства до прямоточной банки:

Далее по месту перевариваются трубы от устройства до того места, где труба выходит за пределы моторного отсека:

Конструкция также получилась съёмной:

Далее был произведён монтаж прямоточной банки на кузов машины. Были приварены 3 кронштейна:

К банке был приварена труба, изогнутая под углом:

Остаток от трубы MG-RACE я отделил от фланца и приварил от прямоточной банки до фланца, надетого на приёмную трубу от устройства:

Видео0002

Далее все соединения фланцев скрепляются хомутами для газелевских труб на диаметр 54 мм. Кстати, трубу на 51 мм можно купить газелевскую -  она намного дешевле и доступнее трубы MG-RACE, но, правда, мне не нравятся изгибы газелевской трубы: в местах изгибов труба становится меньшей в диаметре, но в принципе, как бюджетный вариант, можно взять и её:

Теперь опять поговорим об организации смазки наддува вообще. К турбокомпрессору масло подводится тупо от системы смазки двигателя, расход масла через наддув настолько мал, что двигатель не ощущает нехватки давления масла даже на холостых оборотах, а если вы ещё и при ремонте двигателя соблюли все зазоры и поставили хороший масляный насос, то вообще проблем не должно быть.

Итак, собственно подключение масляной системы. Для этого нужно купить дополнительно тройник под датчик давления масла и контрольную. Всё это дело вкручивается в стандартный тройник и появляется ещё одно резьбовое отверстие, куда можно закрутить переходник, например, от газовой системы, и прокинуть медную трубку на 6 мм до наддува.

У меня в гараже лежит куча всяких переходников:

В итоге я нашёл переходник, который вкручивается в тройник:

Кстати, для уплотнения я использовал медные кольца разного диаметра. Медь имеет такое свойство: со временем становится жесткой, поэтому её нужно отжигать. Для этого я взял сварочную проволоку, на конец которой привязал медные кольца, на газовой комфорке нагрел их до белого каления и резко охладил, опустив в стакан с холодной водой. Они стали очень мягкими, пластичными, именно такие кольца и нужно использовать для получения герметичности.

На наддуве оказалась резьба, подходящая для ввёртывания гайки от газовой системы под трубку на 6 мм.

Теперь, когда все составляющие есть, можно приступить к прокладке системы смазки. Для подключения масляной магистрали мне понадобилось 2 метра медной трубки на 6 мм:

Для того, чтобы трубка не сломалась от вибраций, а из опыта по установке ГБО знаю что если не сделать демпферные кольца на трубке, то её может отломать. Для этого я взял банку из-под WD-40 и вокруг неё обмотал медную трубку:

Так как вибрации могут быть в нескольких направлениях, сделал дополнительный ряд колец перпендикулярно основному:

Уплотняется эта трубка латунными бочатами, их отжигать на комфорке не надо :)

Сброс масла я подключил соответственно к тому штуцеру, который установил на головке:

Для подключения сброса масла я купил пару ремкомплектов для сапуна и системы холостого хода на ЗМЗ 406 от Волги или Газели. Также у наддува есть рубашка охлаждения:

К ней я подключил шланги от рубашки подогрева коллекторов.

Также, если хотите оставить штатный вентилятор, то нужно подрезать ему лопасти иначе они будут задевать за штуцер на головке:

Теперь о подводе собственно надувочного воздуха в карбюраторы. Но прежде, чем начать объяснение, немного расскажу о некоторых особенностях установки двух карбюраторов, я поставил два ДААЗа.

Вот видео рабочего двигателя, кстати, так лучше не делать: у неподключенного к карбам наддува есть одна фишка: на компрессорном колесе нет компенсирующей нагрузки, вал смещается в сторону турбинного колеса, и масло начинает бежать, как из компрессорной, так и из турбинной полости, я сначала даже испугался:

Видео0057

Видео0089

Собственно, проблема вот в чём:

Для того, чтобы можно было надеть топливный шланг, пришлось перепаять штуцер под углом 90 градусов, потом я его отпаял и припаял медную трубку подлиннее, диаметром 8 мм, ибо на этом бронзовом обрубке шланг держался плохо и постоянно слетал.

Управление карбюраторами я сделал тросовым - так их легче синхронизировать, да и ход педали получается нормальным. Лично у меня он где-то 20 см, можно плавно регулировать мощность. Также тросики легко можно надеть на педаль 214 Нивы:

В том месте, где раньше шёл тросик подсоса, высверливаются дырки и вставляются два тросика:

Теперь о подводе надувочного воздуха.

Я решил не городить сверху громоздких конструкций, а сделать миниатюрную, простую в монтаже и эксплуатации конструкцию. Сейчас я конкретно говорю про те вещи, которые заменяют кастрюлю. Вначале я решил сделать такой вариант: взял стальную ленту 40х2 мм и согнул её вокруг верхней поверхности карбюратора:

Затем я взял ту жестянку, которая внутри кастрюли прижимает резиновую прокладку, и приварил к ней этот овал из ленты:

Далее вырезал из листовой стали толщиной 2 мм овал для верха:

Далее взял оставшуюся трубу на 51 мм и обрезал её таким образом, чтобы один край был на одной стороне овала, а другой на противоположной. Тем самым обеспечивается прямое вдувание воздуха в камеры карбюратора:

Получилось вот так вот:

Далее овалы я приварил к верху согнутых лент и прорезал овалы под трубы:

Но после установки оказалось, что капот то не закрывается. Пробовали ставить другу на Ниву, у него один карбюратор, там без проблем закрывается. Так что пришлось вырезать эту ленту, которую я так старательно гнул для обоих карбюраторов, и приварить овал с трубой к этой жестянке. Также я использовал ту толстую резиновую прокладку, которая лежит внутри кастрюли. Получилось вот что:

Что касается того, как и с помощью чего подводить воздух к карбюраторам от наддува, и какой фильтр ставить, то тут без комментариев, достаточно будет фото:

Видео0142 (будет выложено позже).

Вот, пожалуй, и всё. Ждите других статей, пишите, если что непонятно. Отдельное спасибо к.т.н. доценту кафедры «Теплотехника и тепловые двигатели» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), Омск, Макушеву Юрию Петровичу, за то, что он предоставил материал для расчёта наддува и объяснил многие непонятные вопросы по поводу подключения, эксплуатации и работы турбокомпрессора.

Вот оригинальный материал откуда я вытащил все формулы при объяснении расчёта: Расчет центробежного компрессора и центростремительной турбины.

P.S. Я не представил видео о машине в движении. Дело в том, что при ремонте кузова мне неправильно переварили пластину под раздатку, в итоге она стоит в таком положении, что хвостовик коробки скачет, как сумасшедший, и вибрация большая, аж передачи выбивает. Так что я буду делать подрамник под раздатку, дабы выровнять её, и, как только сделаю его, обязательно сниму машину в движении.

18.07.11.