Турбокомпрессор на ВАЗ-21083

Что лучше – высокофорсированный атмосферный двигатель или мотор с не слишком высоким (умеренным) наддувом? На этот риторический вопрос можно ответить только непосредственным сравнением способов форсирования. Что мы и решили попробовать. Итак, ставим турбокомпрессор на ВАЗ-21083. С чего начнем? С приобретения агрегата? Или с установки его на двигатель (если он уже «в руках»)? Ничего подобного, - начнем с расчетов. С самых простейших. Какова степень сжатия исходного мотора? Правильно, около 10. А что будет, если мы сюда еще и турбину «прикрутим»? Тоже верно, - развалится бедный ВАЗиковский моторчик. Сразу и быстро.

Р с = Р 1 en,

где Р 1 – давление в цилиндре в начале сжатия (в конце впуска); e - степень сжатия, n – показатель политропы сжатия (n » 1,3). У атмосферного двигателя Р 1 приблизительно равно давлению Р о окружающей среды (при полностью открытом дросселе). У мотора с наддувом это давление больше на величину степени повышения давления в компрессоре P к:

Р 1 = P к Р о .

В итоге давление в конце сжатия резко возрастает: Р с = П к e Р о. И если механическую часть у наддувного мотора оставить неизменной, то это давление просто вырастет в П к раз:

Р с тк = П к Р с атм

Представим, что у исходного двигателя компрессия 12 кг/см 2, а турбокомпрессор отрегулирован (с помощью байпасного клапана турбины) на давление наддува 1,5 кг/см 2 (абсолютное). Тогда, очевидно, П к = 1,5, а давление в конце сжатия возрастет аж до 18 кг/см 2! Если бы этот мотор был без наддува, то для достижения такого давления, степень сжатия пришлось бы увеличить до 13 – 14, если не больше! Теперь ясно, что случится с мотором, если заставить его заработать, - перемычек между канавками колец на поршнях не будет после нескольких нажатий на газ. Детонация сделает здесь свое «черное дело», даже если поставить «самые» кованые поршни. А следующая на очереди будет головка блока… Чтобы такого не случилось, будем уменьшать степень сжатия. Для невысокого наддува (до 1,8 кг/см 2 абс.) степень сжатия необходимо снизить на 1,5 – 2 единицы. А чем снижать? Способов два - увеличивать объем камеры в ГБЦ или делать выборку в поршне.

К поршням в турбомоторе вообще отношение должно быть особым. По нашему мнению, нет смысла пытаться использовать какие-либо, даже самые замечательные, атмосферные варианты. В любом случае у них 2 очень серьезных недостатка – слишком слабые для больших давлений в цилиндре перемычки между кольцами и слишком слабое (тонкое) днище. По практике, «турбированный» поршень должен иметь огневой пояс высотой не менее 8 мм, перемычку между компрессионными кольцами 4,2 – 4,5 мм и перемычку между средним компрессионным и маслосъемным кольцом 3,2 – 3,7 мм, а днище не менее 9 мм. Где такие поршни найти? Нигде…

По нашему мнению, их только делать, т.е. изготавливать. Что мы и видим в KIT-комплектах для многих иномарочных моторов. И ВАЗик здесь не исключение – не работают атмосферные поршни и нечего даже их пробовать использовать, себе выйдет дороже. Итак, значит, делаем. Тогда и выборка не проблема, изготовить можно любую. Главное же – не ошибиться в расчетах объемов, чтобы потом не переделывать дорогостоящие детали. Для этого необходимо использовать известную формулу для степени сжатия

e = V n / V кс + 1.

Когда степень сжатия выбрана, можно найти объем камеры сгорания

V кс = V n / (e - 1).

Этот объем, очевидно, складывается из 3-х составляющих. Первая – объем камеры в ГБЦ (V r), нетрудно найти проливкой. Вторая – это объем выборки в поршне. Третья учитывает толщину прокладки «б» и равна V пр = П/4 Dок 2 б,

Где Dок – диаметр окантовки прокладки ГБЦ.

Теперь несложно найти искомый объем выборки

V п = V кс – V г – П/4 Dок 2 б = V n / (e - 1) - V r – П/4 Dок 2 б.

Когда с поршнями дело прояснилось, следует уделить внимание поршневым пальцам - стандартные ВАЗовские, мягко говоря, не слишком удачный вариант, особенно при высокой степени форсирования. Поэтому лучше подобрать пальцы от какой-нибудь иномарки. Только не следует забывать, что, скорее всего, это будут «нулевые» пальцы с размером ? 22 – 0,004, а не «минусовые» (? 21,985 – 0,005), как у ВАЗа. Следующий важный элемент – головка блока цилиндров. И самое большое внимание – выпускным клапанам. Наше мнение – их надо менять на более жаропрочные. Конечно, можно попытаться оставить стандартные, но это будет ненадежный элемент конструкции, который не всегда нормально держит даже стандартный мотор. Выбор клапанов довольно велик, достаточно открыть каталог какого-нибудь известного производителя. Таким же стандартным оставляем распредвал, хотя бы на начальный период эксплуатации. Для двигателя с наддувом не нужны бешеные фазы и подъемы, иначе топливовоздушную смесь будет просто выдувать из цилиндров на выпуск в момент перекрытия клапанов.

Изготовление выхлопного коллектора, вообще говоря, задача не слишком сложная, но времени на подгонку и сварку требует немало. Впускной же ресивер вполне подойдет штатный. Далее перед радиатором снизу необходимо установить интеркулер (можно использовать этот узел от подходящей иностранной техники) и соединить все воздуховодами. Особое внимание – на маслопроводы турбокомпрессора. Основные правила здесь – маслопроводы не должны быть слишком малого сечения. Так, подводящая трубка должна иметь сечение с размером отверстия не менее 5-6 мм, в противном случае масло на морозе по ней течь не захочет. Слив также не надо уменьшать, чтобы не создать сопротивления, из-за которого масло начнет выдавливать через уплотнения впуска или выпуска турбины. Поэтому сливной трубопровод должен быть как можно короче и заканчиваться патрубком, приваренным к поддону картера выше уровня масла в нем. Забирать масло для турбины можно из разных мест. Например, с помощью специальной проставки под масляным фильтром или через отверстие, просверленное в корпусе маслонасоса. Последнее позволяет под фильтр установить теплообменник (от того же Audi – VW), который будет хоть немного охлаждать масло. Кстати, об охлаждении. Поршни в хорошем турбомоторе тоже должны охлаждаться, причем, в обязательном порядке. Поэтому в блок цилиндров необходимо внедрить форсунки масляного охлаждения поршней. Подойдут для этого форсунки от дизелей VW. Отверстия для них надо сделать снизу блока, просверлив их до попадания в главный масляный канал блока. Мы ничего не сказали о системе управления, но она вполне стандартная, ее надстройка под готовый двигатель специальных пояснений не требует.

Есть еще некоторое количество подробностей, которые встречаются в такой работе, но они также имеют очевидное решение. Неочевидными остались только два параметра – мощность и ресурс построенного двигателя. Пока этого мы сказать не сможем, но сообщим, как только на одном из таких образцов заказчик захочет провести испытания. Тем не менее, по уже имеющейся, пусть и небольшой, статистике мощность и ресурс турбоВАЗиков «достаточны». По крайней мере, за последние год – полтора, никто нас не упрекнул в их отсутствии.

Хотя нет, упрекали, но только по поводу цены. А цена такой работы все равно малой не получится, как ни старайся. Тут уж ничего не поделаешь. И если сравнить ее с ценой хорошей доводки атмосферного мотора, то особой экономии не видно. Что, на самом деле, и следовало ожидать.

Между мотором и стенкой моторного отсека ВАЗ-2108 места мало, но турбокомпрессор туда вписывается.

Осталось только поставить впуск.

Без специальных поршней работа по внедрению турбины заведомо обречена на неудачу.