Установка турбины на змз 406 своими руками. Выбор турбокомпрессора для уаз патриот. Другие способы модернизации

Блок управления Микас 7.1 ,
Датчик положения колен вала,
Форсунки 4шт,

Для установки сего девайса на УАЗ нам потребуется:

Блок управления Микас 7.1 ,
Жгут проводов для Микаса (в зависимости от датчика массового расхода воздуха нитяного или пленочного)
Датчик температуры 2шт на 406 двигатель,
Датчик массового расхода воздуха (нитяной или пленочный) ,
Дросельная заслонка с датчиком положения.,
Датчик положения колен вала,
Катушка зажигания от Оки 2шт. ,
Провода высоковольтные 4шт- нарезаны из подручных материалов,
Регулятор добавочного воздуха опять же с 406 двигла.,
Форсунки 4шт,
Рампа фарсунок от ваз 2111 пустая с регулятором давления,
Электрический насос для бензина наружной установки, чтоб с баком не колдовать и фильтра.

С этим минимальным набором двигатель будет сносно работать. Прибавить еще надо мелочовку (прокладки, крепеж, герметик).

Для турбо надува добавим еще пару пунктов:

Турбина от бычка,
Регулятор давления надува от ауди б\у Цена-500р.
Желательно радиатор охлаждения воздуха от тойже Ауди с разбора,
пиво,
руки и набор инструмента.

Для установки турбины двигатель надо под 76 бензин, маркируется он вроде 402.1 , но после сборки сего девайса надо использовать 92 , а лучше 95 или 98 бензин. При надувании двигателя на 0,6 избыточного очка степень сжатия должна быть 6-7 очков, чтоб двигатель от детонации не развалился. На сайтах производителей двигателей есть движки такие как 420 и 4213 инжекторные, но найти экзотическую запчасть к ним такую как шкиф коленчатого вала мне не удалось. Все остальное: коллектора, передняя крышка есть практически в любом магазине и цена их просто удивляет. Решено было сделать коллектор самим из подручных средств и комплектующих, но при желании можно оставить родные коллектора. По ходу проектирования в голову забралась мысль о турбине с интеркулером и ее было решено воплатить в жизнь. Но хватит о приятном. Начитавшись об изготовлениях и расчетах впускных и выпускных коллекторов, о фазах с резонансами и всему подобному в голове это все укладывалось не лучшим образом.

Если Вам все равно где будет находится турбина под коллектором или с верху, то впускной и выпускной коллектор можно оставить заводские при установке турбины под коллектором, изготовив только переходники под турбину и впускной коллектор доработать под установку форсунок. Найти шкиф коленвала в магазинах не смог. Пришлось колдовать и скрестив шкиф от 402 и 406 движка, получили желаемое.

Шкиф коленвала получился такой:

Но я хотел установить турбину сверху. Стараясь придерживаться примерным расчетам, был сделан коллектор. Коллектор сделан из обыкновенной водопроводной трубы, сварен "газом" и электрической сваркой в местах сочленения труб с основым фланцем, чтобы его "не повело" сильно. Втулки под форсунки выточены из стального шестигранника на 19 и приварены на впускной коллектор под углом в ~ 20 градусов.

(его можно увидеть на фотах).

Фото рампы ниже

Турбину решено было поместить над коллектором как на "бычке" для решения проблемы такой как вдруг глубокая лужа, а ты с раскаленной турбиной у моста. Перепускной клапан давления турбины был взят от AUDI 200 с двигателя KG вроде. Он нужен для регулировки давления надува в пределах 0,5-0,6 атм. Если его не ставить, то боюсь, что двигатель долго не проживет так как давление надува поднимется до заоблачных 2 и более атм., а для этого нужен двигатель гораздо качественнее и надежнее уазовского.

На фото изображен клапан избыточного давления от немецкого автопрома и его установка на УАЗе. .

По графикам к турбинам было решено ставить ТКР6, она начнет работать примерно с 2500 об.мин. и закончит на 5500 об.мин. ,что впринципе, не совсем устраивает, но ТКР5 в магазинах не встретил. ТКР5 будет работать почти с холостых оборотов, что для УАЗика более желательно, но если на Волгу, то вполне подойдет 6-ка. Но это все пока только по расчетам. При пуске в эксплуатацию будет все ясно, где расчеты оправдались, а где нет. Вопрос с вакумным усилителем тормозов в голове решен не был, а оставлен на потом. Подачу масла для турбины взял левее генератора из заводской врезки в масляную магистраль для датчика давления масла. Выкрутив датчик давления, вкрутил тройник и в него уже датчик и шланг подачи масла к турбине. Обратку хотел сначала направить в картер двигателя, вварив сосок, но решил направить в клапанную крышку, вварив сосок в нее. Давление масла в двигателе не упало. Датчик давления стоит на разборе турбины и наблюдая за показаниями давления до и после подключения турбины не изменилось. Врезать обратку надо обязательно ниже турбины. Для подачи масла к турбине использовал медную топливную трубку со штуцерами. Обратка резиновый шланг большего диаметра.

Ну вот примерно подцепил все провода к датчикам, ключ на СТАРТ и..., двигатель ожил с пол оборота правда без датчика расхода воздуха, т.к. я поставил датчик пленочный, а мозги прошиты под нитяной, но это для пробного пуска не проблема.

По ощущениям работа двигателя стала мягче и ровнее на холостых, а при нажатии на дросель двигатель стал, так сказать, мгновенно набирать обороты без провалов, чихов и пыхов, по сравнению с карбюратором. После пробных заездов выявилась основная проблема всей конструкции - это тепло, горячо, короче, кипятильник под капотом от которого плавятся провода, оплетка троса газа и самое плохое закипает бензин в рампе. Самое интересное наблюдал когда начался дождь и капли на капоте стали шипеть и парить. Закипание бензина происходит из-за неправильного моего проектирования рампы,громко сказал, потому,что вход и клапан обратки стоят с одной стороны и рампу бензин, идущий в обратку, не охлаждает. Глюк возникает при работе двигателя на холостых оборотах. Для борбы с этой оказией было решено все снять и сделать защитные кожухи для отвода тепла. После снятия на глаза попалась трещина на лопатке турбины (фото), турбина на машине пробежала 500км. Кстати, бежать машина стала хорошо только на третьей и четвертой передаче,первая и вторая уж очень короткие на уазе. По трассе одно удовольствие - на обгон хоть в горку хоть с горки и всегда на четвертой, даже на затяжных подьемах можно спокойно ускорятся достаточно шустро. Вакумный усилитель тормозов работает без нареканий и не потребовал установки отдельного насоса, самое главное обратный клапан в вакумнике поставить нормальный. После настройки прошивки напишу о замерах. Вот так это выглядет в сборе в моем исполнении.

Два месяца использования автомобиля показало,что надо координально менять передаточные числа коробки переключения передач и с редукторными мостами, с их главной парой, колдовать. Двигатель стал высокооборотистым и для получения приятного ускорения его надо раскручивать до 6000 об.мин и на третьей передаче аж в сиденье вдавливает. Турбояма заканчивается примерно на 2700 об.мин, а на 3500об.мин начинает открыватся клапан избыточного давления и до 7000 об.мин двигатель крутится без нареканий, но с целью обеспечения ресурса двигателя, обороты были ограничены до 6000. Проблем с вакуумным усилителем тормозов выявлено не было. От двигателя с турбиной ожидал большего особенно на низах, а получилась вжигалка. Данная переделка подойдет хозяивам Волг и Газелей, но для УАЗа надо момента на низах поболее. Короче говоря: Теперь у меня , а етот заброшен.

Все фотографии можно посмотреть .

Отечественный двигатель "ЗМЗ-406 Турбо" является приемником классического аналога, известного под индексом 402. Новый мотор несколько напоминает шведский «Сааб», корпус агрегата сделан из чугуна, распределительные валы имеют верхнее расположение. Силовая установка включает в себя 16 клапанов, гидравлические компенсаторы. Такая конструкция позволяет избавиться владельцу от частой регулировки клапанов. Привод ГРМ оборудован цепью, номинальный ресурс работы которой составляет не менее 100 тысяч километров. Несмотря на простоту конструкции, рассматриваемая установка гораздо «продвинутей», чем ее предшественник. Изучим особенности приспособления и отзывы пользователей о нем.

«ЗМЗ-406 Турбо»: характеристики

Ниже представлены параметры рассматриваемого мотора:

Годы выпуска - 1997-2008.
Питающая часть - инжектор/карбюратор.
Расположение цилиндров - рядного типа.
Число цилиндров и клапанов на каждом элементе - 4/4.
Перемещение поршня - 86 мм.
Компрессия - 9,3.
Объем «движка» - 2286 куб. см.
Показатель мощности - 145 конских сил при 5200 оборотах в минуту.
Экологический стандарт - «Евро-3».
Масса - 187 кг.
Расход горючего в смешанном режиме - 13,5 литров на 100 км.
Номинальный рабочий ресурс агрегата - 150 тысяч километров.
Установка - «Волга» 3102/31029/3110, (Газель, Соболь).

Модификации

В эксплуатацию поступили несколько моделей двигателя «ЗМЗ-406 Турбо»:

Карбюраторная модификация 406. 1. 10. Используется на «Газелях», потребляет бензин АИ-76.
Версия 406. 2. 10. Инжекторный мотор, устанавливается на «Газелях» и «Волгах».
Модель 406. 3. 10. Применяется на «Газелях» (АИ-92).

Основные неисправности

Двигатель «ЗМЗ-406 Турбо» чаще всего подвержен следующим неисправностям:

Гидравлические натяжные поддаются заклиниванию. В связи с этим возникает посторонний шум, отсутствие колебаний, дальнейшая деформация башмака, вплоть до разрушения всей цепи. В этом плане преимущество рассматриваемого двигателя заключается в том, что на нем не гнутся клапана.
Перегрев силовой установки. Подобная проблема - также не редкость. Как правило, такая поломка происходит вследствие забитого радиатора либо выхода из строя термостата. Изначально рекомендуется проверить уровень охлаждающей жидкости и наличие воздушных пробок в системе.
Увеличенный расход масла. Чаще всего, мотор «ЗМЗ-406 Турбо КИТ» испытывает данную проблему по причине износа сальников и маслосъемников на клапанах. Также неисправность иногда возникает из-за того, что между пластиной и крышкой клапанов образуется щель, через которую и происходит утечка масла. Для устранения проблемы достаточно снять крышку и обработать поверхность герметиком.

Прочие неполадки

Среди других, часто возникающих неисправностей двигателя «ЗМЗ-406 Турбо» можно отметить следующее:

Часто наблюдаются провалы тяги по причине выхода из строя катушек зажигания. После замены этих элементов работоспособность мотора восстанавливается моментально.
Стук в силовом агрегате. Эта неполадка возникает по причине износа гидравлических компенсаторов. Как заявляет производитель, срок службы этих деталей рассчитан не менее чем на 50 тысяч километров.
Износ поршневых пальцев, поршней и что также приводит к возникновению посторонних звуков в моторе.
Силовой агрегат троит. В этом случае следует проверить свечи, катушки и компрессию.
Наблюдается замирание силового агрегата. Чаще всего, «ЗМЗ-406 Турбо» глохнет в связи с нарушением работы проводов, датчика коленчатого вала или РХХ.

Кроме того, неоднократно наблюдаются сбои в работе сцепления «ЗМЗ-406 Турбо» и бензонасоса. В общем, причины неполадок характерны для всех отечественных моторов, включая низкое качество сборки. Тем неменее 406-я модель намного эффективнее и практичнее предшественника под номером 402. Для справки: на базе 406-го «ЗМЗ» разрабатывались моторы 405-й и 409-й серии, объемом 2,7 литра.

Форсирование

Одним из вариантов агрегата является атмосферный способ с установкой дополнительных валов. На впуске монтируют забор холодного воздуха, ресивер с увеличенным диаметром. Затем распиливается ГБЦ, дорабатываются отсеки сгорания, увеличивается размер каналов. На следующей стадии усовершенствования мотора «ЗМЗ-406 Турбо» проводят установку облегченных Т-образных клапанов, пружин серии типа 21083 и новых валов, например, от ОКБ 38/38.

Использовать стандартную тракторную поршневую группу не имеет смысла. Приобретают новые типа, облегченный коленчатый вал. Производят балансировку узла. Настраивается прямоточный выхлоп на трубе диаметром 63 мм. В итоге мощность получится около 200 конских сил, а характеристики силовой установки станут иметь выраженную спортивную конфигурацию.

«ЗМЗ-406 Турбо»: тюнинг

Второй способ усовершенствования рассматриваемого двигателя заключается в монтаже наддува. Для того чтобы приспособление нормально переносило высокое давление, следует установить усиленный поршневой блок. Остальная конструкция идентична преобразованиям, проводимым при атмосферной модернизации.

Монтируется турбина типа Garrett 28 с соответствующим коллектором, пайпинги, интеркулер, форсунки 630 сс, выхлопная система на 76 мм, ДАД+ДТВ. Выходная мощность в результате получится не менее 300 «лошадок». При желании можно поменять форсунки на конфигурацию 800 сс, что позволит еще увеличить мощность двигателя, однако такая система приведет к быстрому износу агрегата. Потребуется монтаж нового компрессора, например Eaton M90. Затем нужна его точная настройка. Как показывает практика, такая модернизация позволяет получить мотор без провалов, тяга которого ощущается уже с низов.

Конфигурация системы впуска

Эта операция с применением нового набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро-2 Турбо» является одним из самых важных моментов, влияющих на параметры силовой установки. В рассматриваемой системе происходят волновые процессы, которые настраиваются на конкретный диапазон оборотов. В штатном исполнении узел имеет неоднозначные характеристики.

К плюсам можно отнести короткий впускной тракт, рассчитанный на высокую оборотистость. С другой стороны, впускные отверстия на фильтре имеют довольно малое сечение. Сам фильтрующий элемент отличается высокой производительностью и не требует замены на нулевой вариант, который сложен в обслуживании и не отличается высокой эффективностью.

Для улучшения производительности и наполнения цилиндров на высоких оборотах, специалисты рекомендуют убрать стандартный корпус атмосферного фильтра. Решение этой проблемы проявляется в монтаже системы «холодного впуска». В месте установки воздушного фильтрующего элемента оборудуется закрытый объем таким образом, чтобы воздушный поток попадал исключительно снаружи. Поможет в этом дополнительная перегородка.

Как вариант, можно ничего под капотом не отгораживать, а вывести заборник воздуха под бампер. Однако, в этом случае, возникает опасность получения при этом отмечается небольшое снижение мощности мотора.

Доработка ГБЦ

Эта операция сводится к шлифовке каналов, сглаживания всех острых остатков в отсеке сгорания и на донной части поршня. Для рассматриваемых моторов рекомендуется монтаж прокладки ГБЦ от агрегата 405.22 (Евро-3). Она сделана из цельного металла, является более надежной и тонкой. В результате это позволяет увеличить компрессию и экономичность двигателя.

На следующей стадии выполняется установка распределительных валов с увеличенным перемещением клапана. Для регулярной эксплуатации силовой установки в условиях города, специалисты советуют использовать пару валов типа 30/34.

Другие способы модернизации

Усовершенствовать мотор можно также путем установки набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро2 Турбо». Кроме того, производят монтаж коленчатого вала с увеличенным ходом кривошипного узла. Это даст возможность повысить рабочий объем до 2,5 литра. Дополнительно с новым коленвалом используют поршни со смещенным на 4 миллиметра пальцем. Он не должен выходить из плоскости блока и ударяться о ГБЦ.

Хорошим вариантом для силовых агрегатов рассматриваемой модели считается использование поршней с тонкими кольцами. Они позволят уменьшить динамические потери, что особо актуально для оборотистых движков. Как вариант, можно заняться облегчением поршневой и шатунной группы, но это не будет иметь особого эффекта на моторах с числом оборотов до 7 тысяч вращений в минуту. Снижение массы маховика на подобных образцах ведет к прерывистой работе, быстрому набору оборотов и такому же интенсивному их сбрасыванию. Это не очень удобно, особенно при перемещении в городе.

Автомобиль для людей не любящих себя стеснять дорожным покрытием и в то же время предпочитающим комфорт передвижения. Однако как бы не стремились конструкторы создать автомобиль достаточно комфортный и надежный как заграничные аналоги внедорожников все же автомобили УАЗ Патриот имеют массу существенных недостатков. Один из которых - это слабый двигатель.

Технические характеристики ЗМЗ-40911.10

Количество цилиндров	4
Рабочий объем, л	2,693
Степень сжатия	9
Максимальная мощность (брутто)при частоте вращения коленчатого вала -1 , кВт (л.с.)	92 (125) 4250±100
Максимальный крутящий момент (брутто)при частоте вращения коленчатого вала, Нм (кгсм)	219,5 (22,4) 3000±200
Минимальный удельный расход топлива г/кВт (г/лсч)	279 (205)
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм	95,5х94
Масса, кг	190
Тип двигателя	Двигатель внутреннего сгорания, с принудительным зажиганием, внешним смесеобразованием и впрыскиванием топлива во впускные каналы головки цилиндров
Топливо	Бензин Регуляр Евро - 92

Поэтому зачастую владельцы УАЗов Патриот проводят тюнинг автомобиля. Не будем останавливаться на всех видах тюнинга более детальней попробуем разобраться с тюнингом двигателя. На УАЗ Патриот стандартной комплектации устанавливается штатный бензиновый двигатель ЗМЗ 40911.10 евро 4. Его существенным отличием от двигателей УАЗ более ранних версий является инжекторный тип питания топливом двигателя. Это бензиновый двигатель имеющий объем 2,7 литра, максимальная мощность и крутящий момент которого достигают 128 л.с. и 218 Н/м соответственно, которые также значительно уменьшаются в области малых и средних частот вращения. Разве такой «силовой» агрегат под стать двухтонному «Патриоту»? Инженеры компании поставили задачу излечить это изделие отечественного моторостроения от присущей ей немощи с помощью турботюнинга, повысив крутящий момент двигателей в диапазоне низких и средних оборотов. Достигнутое таким образом улучшение тяговитости и эластичности моторов на этих режимах обязано кардинально улучшить внедорожные качества и активную безопасность автомобилей. Дополнительными условиями задачи стали: минимум изменений конструкции двигателя и доработок в моторном отсеке, а также приемлемая для широкого круга автовладельцев стоимость турботюнинга. В результате анализа возможных решений выбор был сделан в пользу системы турбонаддува низкого давления. Мировой опыт моторостроения показывает, что так называемый «мягкий» наддув при избыточном давлении до 0,4 бар увеличивает крутящий момент преимущественно в области низких и средних оборотов двигателя. В то же время такое умеренное форсирование позволяет избежать детонации без «разжатия» двигателя, промежуточного охлаждения воздуха или перехода на высокооктановый бензин, использовать штатные элементы топливной системы и системы управления (расходомер, форсунки и т.д.) и сохранить ресурс мотора и трансмиссии.

Коллектор с турбиной установлены на мотор ЗМЗ 409 УАЗ Патриот

До недавнего времени турбосистема для автомобилей UAZ с мотором ЗМЗ 409 (Patriot, Pickup, Hunter) существовала в виде опытно-конструкторских образцов, количество которых исчислялось несколькими десятками. Они не предназначались для свободной продажи и монтировались силами сервисных работников. Такая ситуация была отчасти обусловлена меньшим интересом со стороны потенциальных покупателей, а также объективными трудностями в выборе турбокомпрессора, приемлемого не только по техническим характеристикам и конструкции, но и по стоимости. Дело в том, что зарубежные моторостроители давным-давно не выпускают бензиновых турбодвигателей, сколько-нибудь сравнимых с заволжским агрегатом по рабочему объему и прожорливости. Поэтому найти недорогую серийную бензиновую турбину нужного типоразмера оказалось непросто. На эту роль пробовались несколько кандидатов, в том числе и GT-17, и несколько моделей турбин Mitsubishi (MHI). Одни хорошо поднимали крутящий момент на «низах», но ограничивали его «вверху», другие – наоборот, включались в работу с большой задержкой. В конце концов, оптимальный вариант был найден. Им оказалась турбина Garrett TB-25 – модель, мягко говоря, не новая, зато полностью отвечающая всем требованиям разработчиков турбина. С точки зрения идеологии и конструктивной схемы система наддува УАЗов идентична той, что монтируется на «Шеви». Есть некоторые отличия в исполнении. В частности, иначе решена стыковка турбины с выпускным коллектором. Если в моторе ВАЗ-2123 для этого используется литой переходный узел, то в двигателе ЗМЗ-409 штатный выпускной коллектор меняется на коллектор дизельного двигателя ЗМЗ-514 . Он значительно компактнее и имеет 4-шпилечный стыковочный фланец стандартной конфигурации. Небольшие проблемы возникают из-за того, что поступающие для турботюнинга машины комплектуются моторами разных модификаций. У них по-разному устроены система вентиляции картера, холостого хода, дроссельный узел и т.д. Все это усложняет задачу создания универсального турбокита – скорее всего, он также будет выпускаться в нескольких версиях. Начало массового производства турбокитов для свободной продажи – дело самого ближайшего будущего. Тем временем каждый, кто хочет «зарядить» свой личный или клиентский УАЗ, сделать его более приемистым и комфортным в вождении, может обращаться в компанию «Диас-Турбо». Все, что нужно для турботюнинга «Патриотов», есть, а специалисты сервиса помогут установить и настроить систему турбонаддува.

С 2006 года по настоящее время в JC Technology построена не одна сотня турбомоторов на базе ЗМЗ 406-405-409 и их модификаций, накоплен огромный опыт и отработаны оптимальные технические решения, которые мы можем вам предложить:

Комплекс №1

Установка турбонаддува на штатный мотор (в случае его исправного технического состояния и отсутствия необходимости ремонта ДВС). При этом остаются штатные поршни, степень сжатия понижается до 8.0:1 путем установки алюминиевой проставки под ГБЦ. В зависимости от объема двигателя применяются проставки разной толщины. Рекомендуемый к использованию бензин - АИ95.

Является универсальным вариантом, турбокомпрессор выходит на рабочее давление в районе 2500 об/мин обеспечивая ровную тягу до отсечки. При спокойной манере езды - расход топлива не увеличивается, ресурс ДВС - практически не снижается.

Выходные характеристики ДВС - мощность 240 - 260 лс, крутящий момент 320-350 н*м (зависимости от типа двигателя и типа турбокомпрессора ).

- Установка турбокомпрессора на литой чугунный коллектор с переходником под турбину

- Установка и подключение радиатора охлаждения масла

- Установка алюминиевой проставки под ГБЦ

- Изготовление выпускной системы d = 63мм из нержавеющей стали
- Установка форсунок увеличенной производительности

- и др.

Комплекс №2

Комплекс значительного повышения мощности двигателя с учетом индивидуальных пожеланий клиента по поводу выходных характеристик.

Двигатель полностью перебирается, при сборке используются кованые поршни, тщательно развешивается ШПГ.

Для моторов серии ЗМЗ 406 (2.3л) и ЗМЗ 405 (2.5л) при сборке применяется коленчатый вал 94мм для увеличения объема ДВС до 2.5л и 2.7л соответственно.

Выходные характеристики ДВС - мощность от 250 до 500+ лс, крутящий момент от 320 до 650+ н*м (зависимости от конфигурации двигателя, типа турбокомпрессора и давления наддува ).

Следует обратить внимание на то, что в случае повышения мощности ДВС до 400+лс на все узлы трансмиссии будет возложена немалая нагрузка, что будет приводить к ускоренному выходу их из строя. Стоит задуматься о свапе импортных КПП.
Рекомендуется доработать тормозную систему (установка ВУТ+ГТЦ, установка передних суппортов и тормозных дисков большего диаметра, установка задних дисковых тормозов)

Основные доработки двигателей:

- Снятие / установка

- Разборка / Сборка

- Применение кованый поршней

- Развесовка ШПГ

- Установка усиленного комплекта ГРМ

- Установка коленвала (при необходимости - стального) 94мм (для ДВС ЗМЗ 406 и 405)

- Изготовление выпускного коллектора

- Установка турбокомпрессора
- Установка фронтального алюминиевого интеркулера
- Изготовление и установка впускного пайпинга
- Использование прочных силиконовых патрубков
- Установка и подключение радиатора охлаждения масла

- Доработка ГБЦ
- Антидетонационная обработка камеры сгорания и днища поршней

- Установка стальной прокладки ГБЦ

- Изготовление выпускной системы d = 63 - 85 мм из нержавеющей стали (в зависимости от мощности ДВС)
- Установка форсунок увеличенной производительности

- Установка бензонасоса увеличенной производительности
- Доработка проводки ЭБУ, установка датчиков и калибровка системы управления M7SPORT

- и др.

Выходные показатели (

Полностью подготовленный ЗМЗ 409 2.7л (Комплекс №2), турбина Garrett GT3071 на давлении 1 бар.

Мощность на колесах 360 лс (264 кВт) @ 5800 rpm / Мощность двигателя 414 л.с. @ 6150 rpm

Момент на колесах 518 н*м @ 4120 rpm / Крутящий момент двигателя 564 н*м @ 4200 rpm

Выходные показатели (измерения на динамоментрическом стенде Dynocom а/м Волга ГАЗ 3110 (задний привод))

Полностью подготовленный ЗМЗ 409 2.7л (Комплекс №2), турбина Garrett GT3576 на давлении 1.1 бар.

Мощность на колесах 394 лс (264 кВт) @ 5700 rpm / Мощность двигателя 453 л.с. @ 6200 rpm

Момент на колесах 585 н*м @ 4450 rpm / Крутящий момент двигателя 640 н*м @ 4500 rpm

Начало пути. ЗМЗ Турбо 230 л.с.

Часть 1.

Подготовка.
20 декабря 2006 года было положено начало великому проекту турбо. В этот день был приобретен турбокомпрессор CT15 (Toyota, двигатель 1JZ-GTE 2.5L) в кол-ве 2шт. и разработана концепция о том, как приладить сей турбокомпрессор на 16-ти клапанный двигатель ЗМЗ 40620F объемом 2.3л а/м ГАЗ 3110 «Волга». В общих чертах требовалось решение 2х основныхпроблем (причем, не ясно было что сложнее):
1) Приладить сам турбокомпрессор к двигателю, решив задачи крепления, смазки, охлаждения, прокладку впускного и выпускного трубопроводов.
2) Выбор и настройка системы управления двигателем, которая бы могла правильно им управлять.

По расчетам, при давлении наддува порядка 0.9 - 1 бар с такой турбиной от 2.5 литрового двигателя Тойоты Марк2 мощность 2.3 литрового ЗМЗ 406 на 6200-6500 должна была составить порядка 300 л.с. и пиковый крутящий момент на средних оборотах не более 350-360 нм. Двигатель 2.5L 1JZ-GTE VVTI при давлении наддува 0.65-0.69 бар имеет мощность 280л.с. на 6200об/мин и 370нм на средних оборотах/

Часть 2.

Часть 2. Железные вопросы … и ответы.Как уже ранее говорилось, требовалось закрепить турбокомпрессор на двигателе и решить вопросы смазки и охлаждения. Однако, более того, было принято решение и подготовить сам мотор более тщательно. На тот момент двигатель пролетел порядка 75 000 км и, в общем - то, нуждался в ремонте… Масло кушать он любил литрами, порядка 1л на 300-350 км (в зависимости от стиля езды на машине).Поскольку масса двигателя составляла примерно 200 кг в сборе, а в гараже не было тельфера, пришлось разбирать двигатель по частям для облегчения процесса демонтажа.
1) Первым делом, блок цилиндров был расточен до 1го ремонтного размера 92.5мм, и были изготовлены на заказ кованые поршни фирмой AMS (Зеленоград) под пониженную степеньсжатия 8.0 (стандартные рассчитаны под 9.3). На первый взгляд поршни понравились не очень, масса поршней немного превышала массу литых - заводских, однако толщина днища поршня была чуть ли не в 2 раза больше! Да и все размеры были в допусках. По массе отличались на 4 грамма.
Блок был тщательно изучен на расположение масляных и водяных каналов с целью определения оптимальных мест отбора жидкостей. Масло для смазки турбокомпрессора было решено брать из заглушки второго цилиндра (судя по фоткам, на заводских турбо-двигателях ЗМЗ 4064/4054 как раз от туда масло и берется). Вместо заглушки был ввернут штуцер под трубку 8мм с рестрикторным сечением 3.5мм (рабочее давление масла в двигателе от 3.5 до 6 бар). Слив масла из турбокомпрессора осуществляется шлангом диаметра 22мм в поддон, куда был ввернут соответствующий штуцер.
Там же, на втором цилиндре (на счастье) тоже оказалась заглушка водяной магистрали, которая была благополучно вывернута (а может и не благополучно, то ли она, толи масляная - заставили полдня провозиться в попытках вывернуть) и ее место занял штуцер 10мм для отбора охлаждающей жидкости для нагнетателя. Слив охлаждайки осуществляется врезанием тройника в магистраль обратки (блок цилиндров - печка - турбина - помпа).

2) Подверглись доработке и шатуны, которые обзавелись жиклерами для опрыскивания днищ поршней маслом в целях охлаждения. В верхнем шатунномвкладыше была проделана борозда для забора масла за полуоборот коленвала.

3) Не остался и без внимания маховик, который весил около 14кг и стал весить 9.5кг. Облегчить можно было значительно сильнее, но смысла в этом я тогда не увидел.
4) Следующим этапом была балансировка коленвала вместе с маховиком и корзиной сцепления и начало сборки «низа». Шатуны и поршни были подобраны таким образом, чтобы обеспечить наименьшую разницу в весе. Таким образом, суммарная разница двух противоположных пар шатун-поршень (1-4 2-3 цилиндры) по итогам 10 измерений составила 0.48 гр. Блок был установлен на свое место, к нему был прикручен картер сцепления, КПП, и карданный вал соединил всю цепочку с задним мостом.

5) Нашел свое место и интеркулер от Toyota Caldina, который был размещен фронтально, практически под радиатором, чтобы охлаждаться воздухом через центральный воздухозаборник переднего бампера.

6) Пришло время самого главного - а именно установки самого турбокомпрессора. Было много разных предложений как лучше это осуществить, на какой коллектор ставить, так как турбокомпрессор СТ15 довольно больших размеров и уместить его на месте стандартного выпускного коллектора не упершись при этом влонжерон или вакуумник было ювелирной работой.
Однако выход был найден довольно быстро. Это коллектор дизельного двигателя ЗМЗ 514.3, который как родной встал на место стандартного 406-го коллектора к ГБЦ. Однако, своими компактными размерами он создал большую проблему (диаметр выходного отверстия у него 38мм всего). Были изготовлены переходные фланцы для крепления турбокомпрессора к коллектору и для аутлета.

7) ГБЦ в данном случае особо не дорабатывалась (к сожалению). То есть, была взята доработанная ГБЦ с атмосферного мотора, где были шлифованы все каналы и убраны все косяки, камеры сгорания доведены до одного объема, клапанные пружины установлены более жесткие, тарелки клапанов - дюралевые. Спортивные клапаны было решено заменить на стандартные SM, которые заметно толще.

8) Так как было абсолютно неизвестно, какой получится впоследствии двигатель по характеристике, и было решено собирать ГРМ на стандартных распредвалах 252гр. 9.0 мм и выставлять все по заводским меткам. Чтобы затем уже делать выводы, что куда крутить дальше и чтоменять.
9) Изначально планировалось дуть в мотор 1 бар избыточного давления, поэтому степень сжатия была понижена с 9.3 до 8.3 и оставаться на 95м бензине. После измерения всех необходимых объемов для расчета геометрической степени сжатия, выяснилось что для достижения требуемой степени сжатия необходима прокладка ГБЦ толщиной порядка 1.6мм. Трудно сказать из-за чего вышел такой косяк, скорее всего AMS сделали маленькую проточку в поршнях и завысили степень сжатия. Однако, выход был найден - на заказ была изготовлена стальная прокладка ГБЦ толщиной ~ 1.65 мм. Теперь можно было приступать к окончательной сборке двигателя.
10) На последнем этапе сборки требовалось подсоединить смазку и охлаждение шлангами и трубками к соответствующи штуцерам, что и было сделано без проблем. Однако, сложности представляла сборка выпуска и впуска, так как автор не имел в сварочного аппарата. Пришлось делать макеты впускного и части выпускного трактов из пластиковых (канализационных) труб, а потом по ним уже изготавливать соответствующие части из нержавейки, помогли ребята из PASSIK. Таким образом было сделано следующее: труба от воздушного фильтра до турбокомпрессора была выполнена резиновым шлангом диаметра 70мм (ЗиЛ 130), патрубок от холодной части улитки до интеркулера - из нержавейки диаметром 50мм, и от интеркулера до дросселя уже диаметром 63мм и тоже из нержавейки. Стыковались трубы соответственно резиновыми патрубками (армированными) от автомобилей КАМАЗ и ЗиЛ 130 (не помню точно какие от кого были).

11) Впускной ресивер PASSIK был заменен на стандартный алюминиевый ресивер ЗМЗ 409, так как у стандартного стенка ресивера имеет толщину порядка 5мм и много технологических площадок, куда можно вкрутить дополнительные штуцеры. Соответственно было добавлено 2 дополнительных штуцера. Первый - на отбор управляющего давления/разряжения на клапан сброса Blow Off и через тройник на прибор в салон - Metrika Boost. Второй штуцер - на ДАД.

Вроде как все собрано, первый запуск. Двигатель завелся с пол-оборота, но имел неприятный стук при этом. Впоследствии выяснилось, что сильно изношены распредвалы и гидрокомпенсаторы. После их замены все посторонние шумы убрались и началась обкатка двигателя и настройка системы управления.

Часть 3. Система управления двигателем.

Вопрос о системе управления турбокомпрессорным двигателем стоял уже давно, с момента затеи о самом турбировании. Все советовали переходить на систему управления Январь 5.1-41 с микропрограммой J5LS, разработки Maxi(RPD), котороя умела адекватно управлять 4х цилиндровым турбокомпрессорным двигателем, имела функции защиты двигателя при нештатных ситуациях, функцию boost-контроллера (в зависимости от передачи!) и много других моментов, которые отсутствуют в других ПО. Однако, тогда существовало несколько моментов, которые заставляли отказаться от этой затеи.
Во-первых, комплекс MOLT, который может настраивать блок управления Микас 7.1 в реальном времени и по многим параметрам, не хуже, чем ПАК Матрица от Maxi(RPD) для ЭБУ Январь 5.1-41 и была уверенность, что в плане настройки проблем не будет.
Во-вторых, появляется реальный шанс доработать комплекс MOLT при настройке турбокомпрессорного двигателя в тех условиях, которые не могут возникнуть на атмосферном двигателе.
В-третьих, переход на Январь 5.1 с J5LS (на момент написания статьи v46) так же не возможен был по той причине, что данное ПО не продавалось автором.
Однако время уже поджимало, и было принято решение остаться на системе управления Микас 7.1 со стандартным ПО WNZDA442 в надежде, что грамотно отстроенное оно сможет управлять таким двигателем без риска его выхода из строя.
Для контроля и настройки топливоподачи был приобретен LM-1Kit от Innovate Motorsports и оставлен в машине на постоянно для контроля состава смеси. К первому же выезду автомобиля была добавлена первая версия ШДК регулирования в MOLT, чтобы сразу же начать приводить в порядок топливоподачу и не допускать ни в коем случае обеднения смеси. Естественно ШДК регулирование работало криво (все же первая версия), но с задачей своей справлялось неплохо. На момент написания статьи, прошло уже почти полгода со дня первого выезда и первой версии поддержки ШДК в MOLT, сейчас модуль доведен до относительного совершенства (усовершенствованиям нет предела) и работает исправно - можно не бояться за топливоподачу - состав смеси в цилиндрах будет соответствовать заданному в прошивке по окончанию настройки, а если вдруг режимная точка оказывается в значительном обеднении или обогащении в процессе настройки, то незамедлительно MOLT пропорциональным регулятором выводит режимную точку из данного состояния.

Система управления обзавелась наконец-то правильным ДТВ Delphi, в целях ограничения УОЗ в зависимости от температуры поступающего в цилиндры двигателя воздуха.
На момент написания статьи основным датчиком - измерителем воздуха в системе был ДМРВ. На мой взгляд, по правильности вычисления расхода воздуха MAF занимает первое место. Модели расчета циклового наполнения по ДАД (MAP) имеют разного рода неточности, очень многое не учитывают и в определенных режимах довольно не стабильны … В общем, поскольку времени изобретать ничего не было тогда, ДМРВ использовался обычный Siemens от Волги (правда физический предел показаний у него оказался всего ~600 кг/ч).
Поскольку, в конфигурации присутствовал клапан сброса избыточного давления в атмосферу, а не перепускной клапан (точнее был не Blow-Off а переделанный под него Bypass - автор всегда мечтал иметь характерный для турбокомпрессорного двигателя звук под сброс газа), то использование ДМРВ в такой системе вызывало кучу проблем на серийном софте WNZDA442. Изначально ДМРВ был установлен как и полагается перед турбокомпрессором, однако попытки учесть поправкой сбрасываемый воздух ни к чему хорошему не приводили. Была замечена сильнейшая нестабильность в показаниях датчика (как следствие нестабильного сброса воздуха из системы) при работе двигателя на разрежении в ресивере (от -0.4 до 0 бар) когда, когда воздух постоянно выдувался из клапана в виду особенностей данного Blow - Bypass’a. Переделывать впуск на циркуляцию сбрасываемого воздуха совсем не хотелось - попрощаться с красивым звуком желания не было. Надо было искать выход.
И выход был найден. На пробу ДМРВ был перенесен в патрубок от интеркулера до дросселя, и самое главное уже после клапана сброса давления в атмосферу. Поэтому теоретическ ДМРВ уже видел только тот воздух, который непосредственно поступает в двигатель. Самое интересное, что несмотря на заверения многих авторитетных личностей о невозможности работы расходомера в данном варианте, ДМРВ исправно учитывает как и повышенную для него температуру, так и избыточное давление. Так что основным моментом работы ДМРВ в условиях повышенной температуры и давления остается неизвестный срок службы.

Для правильного функционирования на турбокомпрессорном двигателе, была переделана система вентиляции картерных газов. Отсос газов от клапанной крышки теперь подведен к патрубку до турбины, где не может возникнуть разрежение. Более того, в систему врезан маслоотделитель (сепаратор) от двигателя ГАЗ 560 Steyr для сбора продуктов масла, а шланг от сепаратора до патрубка перед турбиной имеет уменьшенное сечение для ограничения расхода газов во впуск при высоких разряжениях во впуске. Хотя, если масло подгоняется турбиной во впуск через подшипники, то ДМРВ от этого будет страдать и этого не избежать без координальных переделок.

Однако, все равно осталась проблема - расход воздуха превышает предельно допустимый для ДМРВ. То есть, уже с 4500 об/мин при давлении наддува 0.65 бар ДМРВ выдает постоянное напряжение 4.98В. Решение проблемы было найдено - это обман системы управления в зоне максимального расхода воздуха. Теоретически, это не правильно в корне, но на практике работает нормально. Суть в том, что тарировка ДМРВ была заменена заведомо неверной в зоне высоких напряжений, то есть 4.98В соответствует не 595 кг/ч а 789 кг/ч. Это приводит к тому, что на больших расходах воздуха всегда будет переобогащение топлива, но никак не обеднение! Переобогащение убирается поправкой времени впрыска, полученной ШДК-регулированием топливоподачи. Конечно единственный минус всей затеи - что фактически таблично работает система управления в этой зоне. Но как показала практика, при заданном составе смеси 11.5:1 в прошивке в зоне максимальных наполнений, реальный состав может колебаться от 11 до 12 в зависимости от атмосферных условий. Таким образом, проблема была решена, хоть и не правильно, но для мотора в данном случае никакой опасности не представляет в нормальном режиме. После отстройки мотора, при давлении наддува 0.65-0.69 бара, реальный пиковый массовый расход воздуха составил 690 кг/ч (с учетом коррекции по ШДК), а предельное цикловое наполнение - 1210 мг/ц. Для осуществления впрыска топлива были выбраны форсунки 360сс/min BOSCH 0 280 150 431 (Saab 2.3 Turbo), которые в такой конфигурации двигателя имеют фактическую Duty ~95% (при составе смеси в цилиндрах 11.5:1) - то есть уже на пределе.

Часть 4. Заключение.

Итак, в принципе, поставленная работа выполнена - машина на ходу и едет при этом. Но если почитать заглавие статьи и сравнить с желаемым, становится ясно, что 300 л.с. тут и не пахнет.
Во-первых, давление наддува выставлено минимально-возможное в данной конфигурации 0.65 - 0.69 бар (актюатор соединен шлангом напрямую с холодной части турбокомпрессора) при открытии дросселя 100% с 3500 до 6500 оборотов.
Во-вторых, безусловно, мощность пропорциональна изменению массового расхода воздуха, в свою очередь от которого зависит Injector Duty (процент использования форсунки). То есть данные форсунки позволяют снять до 72*4 = 288 л.с., но это на составе смеси порядка 13.3-13.5:1,то есть на 11.5 они смогут обеспечить 11.5/13.5*288 = 245 л.с. а не 300 л.с.
В-третьих, систему управления необходимо переделывать, так как есть - уже на пределе (хотя работает нормально)
В-четвертых, основной причиной того, что мощность получилась значительно меньше, является компактный выпускной коллектор от дизельного двигателя ЗМЗ 514.3 с диаметром выпускного отверстия всего 38мм!!! На турбине диаметр входного отверстия в горячую часть 50-51мм! Коллектор просто душит мотор, отсюда после 4500 заметно падает тяга, и пик массового расхода приходится всего на 5000 об/мин, вместо запланированных 6600 и выше.
На стенд замерять мощность и момент я не ездил, так как даже желания не было, однако примерно прикинуть довольно не сложно:
1) по методу Andy Frost’a мощность равна примерно трети массового расхода воздуха (выведено экспериментальным путем, сильно зависит от механических потерь в двигателе), поэтому 690/3 = 230 л.с.
2) Второй метод основан на duty форсунок. Так как максимальная мощность на данных форсунках может быть примерно 245л.с. на составе смеси 11.5:1, а реальный процент их использования примерно 95%, то 245*0,95 = 232 л.с.
Так оба метода выдали практически одинаковое значение, то можно полагать, что мощность действительно в пределах 230л.с.
Еще раз хочу подчеркнуть, что это примерные значения, точные значения получить можно только стендовым замером.

Следующим этапом будет устранение всех нехороших моментов, описанных выше, а именно:
1) Изготовление и установка нормального выпускного коллектора
2) Замена распредваолов на 270гр. 10.6мм
3) Перевод системы управления на ДАД (как уже было упомянуто, система управления работает по ДМРВ, однако в системе присутствует и ДАД для сбора информации о текущем давлении и для разработки новой модели расчета циклового по показаниям ДАД)
4) Исходя из пункта 3 разработка и создание нового ПО для управления спортивными и турбокомпрессорными двигателями на базе Микас 7.
5) To be continued….

Часть 5. Выражаются благодарности:
Рома (RomaGTR4WD) - за идею турбирования и собственно турбокомпрессоры
Александр (Contros) - за создание нашего комплекса MOLT и помощь в настройке
Артем, Олег (McAutoTuner) - за консультацию по железным вопросам и за стальную прокладку ГБЦ
Сергей, Сергей (PASSIK) - за помощь в изготовлении впуска и выпуска
Андрей (Andy Frost) - за консультации по части методов настройки и алгоритмов
Андрей (Mrak), Сергей (Grach) - за многочисленные поездки по магазинам автозапчастей
Emmibox/Maxi(RPD) - за подсмотренные на его сайте и в описаниях ПО некоторые алгоритмы и методы настройки…;-)
и моему любимому Котенку за поддержку:-) Jetsamnaz, 2008