Статья 4. Автор: Игорь Николаевич. Турбирование двигателя автомобиля ВАЗ 2106
Сейчас все больше владельцев автомобилей ВАЗ 2106 стремятся улучшить их показатели, в частности, в плане тюнинга двигателя. Уже разработано и выпущено достаточно большое количество разнообразных деталей для турбирования двигателей автомобилей ВАЗ 2106. Вы без труда сможете найти себе коленвал, шатун, поршни, распредвалы, дроссели и т.д.Многие автовладельцы проводят турбирование двигателя автомобиля ВАЗ 2106 при помощи «атмосферника». Это модное направление тюнинга двигателей, однако, оно имеет несколько «подводных камней». Да, установка «атмосферника» позволит вам заиметь на ВАЗе движок с мощностью от 150 до 180 «лошадок». Но, во-первых, у атмосферников высокие холостые обороты. Во-вторых, при низких оборотах момент практически отсутствует, что заставляет водителя постоянно ездить на высоких оборотах. А это чревато, особенно с нашими пробками.
Есть другой вариант турбирования двигателя – установить на свой ВАЗ турбокомпрессор. Раньше это казалось каким-то нереальным, помкольку многие тюнинговые компании наотрез отказывались заниматься этим. Однако, как выяснилось, все возможно, стоит только захотеть.
Итак, если вы решились «прокачать» свой ВАЗ 2106 посредством установки турбокомпрессора, то:
А) Попробуйте доходчиво объяснить себе, зачем вам понадобился движок с такой мощностью;
Б) Если он вам действительно нужен, учтите, что стоить это будет недешево
В) Также нужно учесть, что при установке нового двигателя с турбонаддувом вам, скорее всего, понадобится еще и внести существенное количество изменений в конструкцию автомобиля в целом (новая подвеска, тормозная система и т.д.).
Г) После всех этих «самоделок» ваш автомобиль уже не сможет похвастаться той же надежностью,что и раньше, ведь вы напичкаете его нестандартными запчастями.
Если все вышеперечисленные пункты вас не смутили, то можно смело ринуться в бой. Для начала необходимо определиться с геометрией движка. Профессионалами уже установлено, что наиболее удобоваримым вариантом именно для ВАЗов будет шестнадцатиклапанный движок. Установить его будет не так сложно, как какой-либо другой, да и подходит он лучше.
Один из наиболее дешевых вариантов – движок, в котором останутся заводской коленвал (71 мм) и шатуны, но появятся поршни от Нивы. Правда, поршни эти придется слегка переделать. Но только слегка – необходимо проделать лишь циковки под клапаны. Цель установки этих поршней – уменьшение степени сжатия до 8:1. Такой тип движка будет иметь 1,5 см.куб объема о мощность около двухсот «лошадок», что очень неплохо, учитывая то, что вы не для гонок этот двигатель поставили. При этом на борту останутся заводские распредвалы и шестерни. Это позволит сэкономить уйму денег и времени. Если же в этом движке еще и поработать над каналами ГБЦ, то вы получите где-то 10 % мощности в плюс.
Тогда есть вариант приобретения блока цилиндров с увеличенной высотой (такой блок используется на «Калинах») на 2,3 мм и на 3,5 мм. Если выбирать такой блок с прибавкой в высоте 2,3 мм, то необходим будет коленчатый вал а 75,6 мм. При блоке с плюсом в 3,5 мм – коленчатый вал на 78 мм. Объем такого двигателя будет составлять 1,6 – 1,7 литра. Если поработать над каналами ГБЦ, то после всех доработок мы получим от 250 «лошадок» и больше.
Что касается поршней, то рекомендуется оставить заводские. Это литые поршни от Нивы (ВАЗ 21213). Кольца также лучше оставить родные. Правда, некоторые мастера устанавливают кольца фирм MAHLE и SM, но вряд ли это лучше, ведь вы всегда можете столкнуться с проблемой некачественной подделки. Не забывайте, что в поршнях должны быть циковки под клапаны, которые нужно будет проделать. Если нам нужно будет понижение степени сжатия, то проводится выборка со дна поршня (от центра почти до краев, отступая от края на 3-4 миллиметра). Углубление может быть до штатной выемки. Лучше не экспериментировать с торцеванием поршней, так как это уменьшит огневой пояс, и кольца (особенно на «атмосфернике») могут просто выйти из строя. Оптимальная степень сжатия, которой нужно добиваться – 8:1. При большей степени вы нарветесь на постоянную детонацию при некачественном топливе.
Многие при проведении работ по турбированию двигателя автомобиля останавливают свой выбор на кованных поршнях, однако, это также не лучший вариант для двигателя ВАЗ 2106 (заводского, имеется в виду). При этом используется восьмиклапанный поршень, в котором проделывается выемка для получения снижения степени сжатия. Однако, эта выемка в глубину не должна превышать глубину заводских циковок. У кованных поршней тепловой зазор в среднем равен от 8 до 10 «соток». Преимущество кованного поршня состоит в том, что он предназначен для разных ходов коленвала, и устанавливается на обыкновенный блок цилиндров. Правда, такие поршни частенько попадаются некачественные. К тому же, они весят больше, чем литые, и имеют большее тепловое расширение.
Нужен ли усилитель блока вашему турбированному двигателю – вопрос спорный. На автомобиле ВАЗ 2106 сделать это достаточно сложно, потому что панель коленвала разделена, то есть, фактически, она витает в воздухе. Это серьезная конструктивная недоработка.
Если вы все же решились на пластину усиления, выбирайте толщину от десяти до семнадцати миллиметров. Всегда нужно помнить о том, что неправильно установленная пластина не только не будет работать, но и может привести к сбоям. Так что к ее установке нужно отнестись внимательно.
Чтобы установить пластину, нужно сначала разобрать низ. Затем необходимо притянуть коренные крылышки к блоку. Теперь сам блок нужно отдать в мастерскую, где мастера снимут с нижней плоскости блока 0,05 мм (больше снять не представляется возможным). Как итог – внизу образуется ровная поверхность.
Теперь каждую крышку нужно отделить и обработать должным образом на фрезерном станке. Нужно точно отмерить расстояние от фрезерованной поверхности крышки до того места, куда упирается болт. Фрезером делаем подгонку головки блока для двух шайб. Результатом таких операций должно стать то, что та часть крышки, которую мы фрезеровали, и шайба будут на одном уровне.
После этого необходимо прикрутить шпильки подходящей длины и проверить, хорошо ли одевается на них пластина. Одеваться она должна легко – нигде не перекашиваться и не заедать. После этого можно собирать блок. Старые болты выбрасываем за ненужностью. Теперь нам понадобятся более длинные болты головки блока 16в (длину мы корректируем сами исходя из длины стандартного болта плюс толщины пластины). Прокладки при сборке использовать не нужно, лучше подойдет анаэробный или прокладочный герметик. Затем центральную часть крышки нужно притянуть при помощи «Момента» (понадобится около четырех килограммов) и затягиваем до конца. Теперь берем заборник масла и отрезаем от него опору крепления, а затем ставим на место и привариваем. Осталось установить на место поддон и притянуть его, также не используя прокладок.
Теперь поговорим, собственно, о том, какой выбрать турбокомпрессор. Турбокомпрессор небольших размеров улучшит отдачу на низких и средних оборотах, но на высоких будет малоэффективен. Что касается большого турбокомпрессора, то он, напротив, будет не очень хорош для низких оборотов (так называемая «турбо-яма»).
1. Mitsubishi – TD05. Это компрессор отлично подойдет для движка мощностью от 250 до 300 «лошадок». Вы можете отыскать бывший в употреблении или восстановленный вариант.
2. Турбокомпрессоры серии IHI VF. IHI VF10 намного больше Субаровского варианта, рассмотренного нами выше. С него можно снять около 250 «лошадок». И найти его совсем несложно. VF22 – очень большой турбокомпрессор, чаще всего применяется для дрэг-рейсинга. VF23, VF24 – хорошие варианты для городских автомобилей.
3. Тюнинговые турбокомпрессоры Garrett. В серию входят следующие модели: GT25R, GT28R, GT28RS (самый большой в линейке).
4. Турбокомпрессоры китайского производства: T3, T4. Работают на автомобилях с мощностью от 350 до 400 «лошадок».
Если вы решили приобрести турбину, которая уже была в употреблении, то внимательно осмотрите ее. Состояние у них бывает разным. При осмотре обратите внимание на то, чтобы улитки самого компрессора и турбины были целыми, не потрескавшимися, лопасти турбины должны быть не повреждены, вход и выход турбины чист от следов масла. Осмотрите еще люфт вала. Если люфт радиальный, то это нормально. Если же люфт осевой (при турбине, имеющей плавающие подшипники), то это плохой показатель. Осевой люфт допускается лишь на турбинах с шарикоподшипниками.
Теперь при турбировании двигателя автомобиля ВАЗ 2106 нужно задуматься о выборе выпускного коллектора. Учтите, что эта часть будет сильно нагружена работой, поэтому коллектор должен быть изготовлен качественно и надежно. Выхлопные газы порой нагреваются до 1000 градусов, а плохой коллектор может просто-напросто от нее сгореть. Да не просто сгореть, а еще и испортить сам турбокомпрессор. Поэтому лучше покупать выпускной коллектор, сделанный известным производителем, который гарантирует качество. Лучше всего обратиться за коллектором к фирме U-Power. Здесь вы можете найти как уже готовый вариант, так и сделать его под заказ.
Масло должно поступать сверху головки в том месте, где установлен датчик давления масла. Для этого применяем обыкновенный стандартный тройник. Лучше не прибегать для подачи масла к помощи разнообразных трубок (например, тормозных, как это часто бывает). Для этих целей лучше всего подойдет армированный шланг.
Если на той турбине, которую вы используете, имеется заводской рестриктор для подачи масла, то целесообразно будет использовать именно его. У турбокомпрессоров Субару, например, есть банжа-болт, имеющий калиброванное отверстие. Одним словом, лучше бы вам разузнать, каким образом турбина изначально была подключена к подаче масла, и попытаться повторить это с максимальной точностью. Если не использовать заводской рестриктор, то вы, опять же, можете лишиться подшипников, отъездив какую-то 1000 километров.
Не забудьте обеспечить масляную магистраль специализированным фильтром, который защитит турбокомпрессор от грязи и позволит ему проработать дольше.
Из турбины отработанное масло можно вылить в поддон двигателя. Слив должен быть сделан в вертикальном направлении, сама сливная магистраль должна быть ровной (изгибы и заломы не допускаются) и одинакового диаметра по всей длине. То место, в котором сливная магистраль коснется выпускного коллектора, должно быть обработано металлом и термоизоляционной лентой, чтобы избежать перегрева.
Теперь следует продумать систему охлаждения, так как новый движок с турбонаддувом будет больше повергаться воздействию тепловых нагрузок, чем заводской мотор. Соответственно, и радиатор ему нужен более эффективный. Можно взять как вариант двухрядный медный радиатор с «десятки». Правда, учтите, что она шире заводского радиатора многих моделей ВАЗа, поэтому передок автомобиля придется слегка подкорректировать. Необходимо будет отсверлить вертикальные усилители в точках сварки.
Чтобы обеспечить доступ охлаждающей жидкости к турбокомпрессору, можно использовать обычный топливный шланг. Такие шланги обычно делаются из резины и армируются с внешней стороны. Контур охлаждения турбокомпрессора нужно присоединить к разрезу подогрева дросселя.
Далее возникает вопрос с прокладкой головки блока цилиндров. Если плоскости блока и ГБЦ ровные, то вполне может подойти стандартная прокладка от шестнадцатиклапанного движка. Только проверьте правильность настройки программы управления. Перед тем, как ставить прокладку, необходимо очистить и обезжирить поверхность блока и головки. Сама прокладка обрабатывается бензином.
Если вы перерабатываете восьмиклаппанный движок в шестнадцатиклапанный, то болты можно взять стандартные, от восьмиклаппанного. Необходимо будет только подрезать их по нужному размеру, а также сделать чуть большие отверстия в головке блока цилиндров для них.
Если же вы решили устанавливать шестнадцатиклапанный блок от «Калины», то лучше применять здесь болты от Fiat Bravo или Marea, они имеют большую прочность. Болты не следует затягивать «на сухую», предварительно их необходимо смазать тщательным образом.
Конечно, лучше бы его вообще не было, проблем было бы меньше. В основном (даже на самых мощных машинах), используется 60-милимметровая труба. Резонаторы и глушители не обязательно, это на ваш выбор. Главное, чтобы не шумело уж слишком сильно. Создавая свою выхлопную систему сосредоточьтесь на прямоточных компонентах, не перегибайте трубу. Лучше пользоваться теми поворотами, которые уже имеются.
Важный вопрос – как добиться надежности всех резьбовых соединений? Самые уязвимые в этом плане места – это соединение турбокомпрессора с выпускным коллектором, а также соединение приемной трубы и турбокомпрессора. При долгом использовании такие соединения начинают расшатываться и, в конце концов, развинчиваются. Главное здесь – добиться того, чтобы детали как можно меньше перемещались относительно друг друга (имеются в виду коллектор, турбина и выпускной коллектор).
В том месте, где турбокомпрессор присоединяется к коллектору, лучше всего для завязки использовать большой кронштейн, который возьмет на себя часть веса турбины. Внизу у приемной трубы можно также использовать кронштейн, прикрепленный к площадке на задней части блока цилиндров. Кронштейны помогут не только избежать перемещения деталей относительно друг друга, но и избавят от ненужных вибраций, таким образом, обеспечивая хорошие надежные крепления в уязвимых местах.
Есть несколько вариантов, как зафиксировать резьбовое соединение.
Вариант первый. Используются пластинки из металла, об края которых загибаются. Один край – в направлении к сопрягаемой поверхности, второй край – на гайку. Вариант второй предполагает использование гаек с буртиками (наподобие тех, что стоят на генераторах). Вариант третий – взять для закрепления болт с просверленным отверстием в середине (от трех до пяти миллиметров). После того, как вы затянете крепление, болт должен быть выше гайки миллиметра на три. Закрепить это нужно ударом конусовидной оправки в середину просверленного отверстия.
Здесь основной принцип один – интеркулер должен быть такого размера, чтобы без проблем влез под капот. Но при этом следует помнить и о удобстве подведения воздушных путей. Интеркулер маленького размера может просто не справляться с задачей, а слишком большой создаст «турбо-лаг». На рынке сейчас представлено огромное количество самых разнообразных вариантов интеркулеров. Лучше купить новый интеркулер, так как уже использованный, скорее всего, засорен маслом, поэтому со своей задачей вряд ли справится.
Подвод сжатого воздуха.
Чтобы обеспечить подвод сжатого воздуха берется труба из металла диаметром 50 миллиметров (до входа в интеркулер), а затем – 60 миллиметров (в соответствии с внешней частью заслонки дросселя). Можно использовать трубу из нержавейки и готовые отводы на 90 градусов. Если вы будете работать над этим в одиночку, то лучше поступить таким образом. Берется обточный диск и большая болгарка, с помощью которых подгоняются отрезки трубы вплотную друг к другу. В местах стыков труб делаем несколько обмоток скотча. Теперь можно без труда делать подгонку. Вся впускная система может быть собрана по такому принципу. Далее, подогнанные детали нужно будет отдать на аргоновую заварку.
В тех местах, где груба подачи сжатого воздуха будет стыковаться с патрубками из резины, нужно предусмотреть буртики или развальцовку, чтобы патрубки не срывало при работе. Буртики делаются сварочным аппаратом, а развальцовка – при помощи обыкновенного молотка.
Перепускной клапан служит для того, чтобы выбрасывать часть воздуха в тот момент, когда заслонка дросселя закрывается. Дело в том, что крыльчатка турбокомпрессора при закрытии дросселя вертится огромной скоростью, что приводит к серьезному увеличению давления на впускную магистраль. В результате этого резиновые соединения на впускной магистрали могут пострадать. При этом пострадать может и сама крыльчатка компрессора.
Перепускные клапаны делятся на два типа в зависимости от способа сброса воздуха:
1. Bypass – воздух выбрасывается на вход турбокомпрессора. На тех системах, на которых стоя датчики, воздух выбрасывается уже после срабатывания датчика, чтобы не получилось так, что его измерили повторно. Такой клапан устанавливается в выбранном вами местом за выходом турбокомпрессора, но до входа в интеркулер.
2. Blowoff – это клапан выбрасывает воздух в атмосферу, причем, работает он с довольно громким и узнаваемым звуком, так что машины с такими клапаны всегда привлекают внимание. Такие клапаны устанавливаются обычно рядом с заслонкой дросселя. Некоторые из таких клапанов способны регулировать давление, остающееся во впускной магистрали.
В конструкции обоих типов клапанов предусмотрено наличие штуцера, который управляет открытием клапана. Штуцер этот работает в месте за дросселем. В момент открытия заслонки дросселя клапан открывается и выбрасывает лишний сжатый воздух. Клапаны типа Bypass обойдутся вам примерно в сорок долларов. Клапаны типа Blowoff делаются под заказ или приобретаются в тюнинговых ателье. Обойдется он в цену от 70 до 180 долларов.
Есть вариант установки клапана типа Westegate. Суть этого клапана заключается в разряжении давления во впускном коллекторе. Часть впускаемого газа обходит турбину, поэтому она начинает вращаться медленнее. Соответственно, и давление во впускном коллекторе снижается. Существуют Westegate-клапаны внешние и внутренние. Самый распространенный вид таких клапанов – внутренние. Однако, они менее эффективны, чем внешние. Внутреннее расположение дает весьма небольшие возможности для пропускания сжатого воздуха. Вторая проблема – газ, который выбрасывается из турбины и газ, который идет вне ее рано или поздно сталкиваются и образуют турбулентность , которая не способствует повышению мощности автомобиля. Поэтому необходимо построить выпускной тракт таким образом, чтобы избежать столкновения этих двух потоков газа.
На гоночных автомобилях устанавливаются, в основном, внешние клапаны. Они находятся за пределами турбины. Такой вид клапанов работает более эффективно, они более долговечны. Однако, имеют слишком большие габариты для того, чтоб войти под капот рядовой машины. Внешние клапаны производятся следующими компаниями: HKS, Garrett и Turbonetics. У них есть несколько вариантов размерности, так что выбор за вами. При выборе размера отталкиваться лучше от мощности. Внешний клапан хорош еще и тем, что его в любой момент можно подстроить (изменить точку старта действия пружины).
При проведении работ по турбированию двигателя ВАЗ 2106 вам следует установить в рампе регулятор давления топлива. Возможна также установка внешнего регулятора давления топлива, но в таком случае в обязательном порядке подключите его к пространству за дросселем при помощи вакуумного шланга. Нужно это для того, чтобы давление в форсунках и в пространстве за дросселем увеличивалось равномерно. Сейчас появилось множество топливных систем, в которых не предусмотрен обратный путь и регулятор давления. К этим системам прибегать не нужно.
Давление в топливных путях будет сильно расти, поэтому заводской насос может перестать справляться со своей задачей. Можно купить топливный насос от Субару WRX STI (ели речь идет о мощности до 250 лошадиных сил). Если у вас будет более 250 «лошадок», то целесообразнее приобрести насос фирмы Walbro 255 л.ч. При этом, и тот, и другой вариант довольно легко установить вместо заводского ВАЗовского насоса. Допустимое давление в топливных путях для этих насосов составляет до 6 Бар.
Также вам потребуется установка новых топливных форсунок, обладающих большей эффективностью (от 350сс и выше). Форсунки от «Волги», которые частенько употребляют на ВАЗах, в данном случае не подойдут. Для автомобилей с мощностью от 200 до 230 «лошадок» отлично подойдут форсунки от автомобиля СААБ на 359сс. Если вы будете рассматривать форсунки других производителей, то обратите внимание на сопротивление. Выбирайте высокоомные форсунки с сопротивлением от 12 до 16 Ом. При этом, размеры форсунок должны быть близки к заводским. Можно установить также и низкоомные форсунки, но для этого также понадобится установка контроллера.
Для движков мощностью от 200 «лошадок» и выше хороший вариант форсунки Siemens/DEKA (их можно найти в тюнинговых каталогах). Производительность их равна 640 сс. Они прекрасно справятся даже с движком на 400-500 «лошадок».
Отличный вариант – сцепление от Pilenga Sport. В любом случае, родное сцепление не подходит. Как правило, работать оно перестает очень быстро. Конечно, если вы готовите свое авто к дрэг-рейсингу, то стоит задуматься об установке спортивного сцепления. Здесь также можно использовать корзину Pilenga Sport, только без нажимного диска. Вместо него можно установить диск ВИС или стальной диск. Дело в том, что в Pilenga Sport диск выполнен из чугуна, и не выдерживает серьезных нагрузок.
Установка турбированного двигателя так или иначе затронет и электронные системы управления двигателем. Следует сразу оговориться, что датчик массового расхода воздуха работать у вас не будет, так как его шкала слишком мала для возросших нагрузок. Даже у движка, который будет иметь 200 «лошадок», расход воздуха будет превышен. Вам придется поставить этот датчик перед турбиной, однако, корректной работы вы от него вряд ли добьетесь. Он не способен измерять избыток давления, поэтому размещать его за турбиной вообще не имеет смысла (там же интеркулер и патрубки, которые будут влиять на результаты измерений).
Поэтому есть смысл просто заменить заводской датчик массового расхода воздуха, чтобы не сбить всю систему управления двигателем. Лучше выбрать датчик абсолютного давления и датчик температуры воздуха. Датчик абсолютного давления способен мерить избытки. Можно приобрести датчик фирмы Motorolla: MPX4250AP, MPXH6300A или GM 300кпа. Что касается датчика температуры воздуха, то подойдет от «Нивы» (DTV GM) или DTV VAG. Устанавливать датчик температуры воздуха следует в патрубок, через который подается сжатый воздух за интеркулером, но перед заслонкой дросселя (не доходя примерно 20 сантиметров). Если поставить датчик слишком близко к заслонке дросселя, то он может испортиться от воздействия обратных волн.
Датчик абсолютного давления можно ставить где угодно. При помощи шланга (длиной не менее 30 сантиметров) его можно соединить с ресивером между вторым и третьим цилиндром.
Неправильная работа свеч также может привести к весьма нежелательным последствиям вплоть до сбоев в работе движка. Основное правило – температура юбки свечи должна быть вполне определенной. Если эта температура не достигается, то свеча начинает наполняться сажей и загрязняться. В результате – ток уходит впустую, искра не зажигается и движок не работает или работает со сбоями. Если же свеча, наоборот, слишком перегревается, то смесь начинает зажигаться от юбки, что тоже не очень хорошо. В турбированных моторах чаще возникает второй вариант – с перегревом свеч. Поэтому вам лучше будет выбрать «холодные» свечи (как вариант - NGK ZFR7F).
После того, как вся система продумана и изменена, можно попробовать «обкатать» турбированный движок. При этом, лучше оставить заводские форсунки и датчик массового расхода воздуха, а также электронную программу управления двигателем. Так как в режиме «обкатки» турбина не будет сольно крутиться, то большого давления не возникнет. Поэтому на данном этапе движок очень близок к «родному». Если хотите, можете обкатать движок с датчиком абсолютного давления, но учтите, что в таком случае вам нужно будет создать программу «обкатки» для данного мотора, что не так просто. Для режима «обкатки» подойдет синтетическое моторное масло. Минеральное не подойдет – оно может «закоксовать» от перегрева и засорить масляную магистраль.
Коробка передач для нового движка также должна быть изменена. Теперь мотор имеет широкую полку крутящего момента, поэтому коробку передач нужно «удлинить». В качестве соотношения главной пары лучше выбрать либо 3.9, либо 3.7.
Не забывайте – давлением наддува можно управлять. Работает это таким образом. Определенная доля давления, попадающая на актуатор клапана wastegate, отправляется в атмосферу. Чем меньше выброс давления – тем меньше само давление и наоборот. Чтобы управлять давлением наддува лучше приобрести буст-контроллер. Конечно, он недешев, но расходы эти себя оправдают. С помощью буст-контроллера вы сможете менять регулировки давления наддува в зависимости от передачи, а также от максимального давления, от погоды и т.д. Как вариант – буст-контроллер APEXi AVC-R. Если вы не хотите тратить много денег, то можете купить механический буст-контроллер. С его помощью вы сможете регулировать максимальное давление.
И, наконец, после всех этих изменений можно приступить к настройке электронной программы управления. Лучше будет, если это сделает профессионал.
Процессы деструкции в турбированном двигателе намного более быстрые, чем в обычном или атмосферном. Если «переобеднить» смесь или неправильно настроить углы зажигания, можно получить пробоину в прокладке головки блока или прогар поршня со всеми вытекающими. Можно испортить и сам турбокомпрессор, если будет происходить слишком много отстрелов в выхлопную систему (наиболее актуально для шарикоподшипниковых компрессоров).