Visar artikel nr: 55

Inlagd av: Benny Jonsson
Projekt Giulia TS turbo

Projekt Giulia TS Turbo

Bilen är en Alfa Romeo GTj 1600 -75. Motorn är utbytt mot en 2.0 TS från 75'a -89 inkl. original bränsleinsprutning och Bosch elektronisk tändning. Svänghjulet kommer från 2000GTV/Berlina (105serie). Växellådan är original men renoverad, bakaxeln original och ej diffbromsad tyvärr.

TSmotorn monterade jag i bilen vintern 99-00. Bilen gick efter det mycket bra.
Men effekt kan man aldrig få för mycket av så när jag ramlade över ett lämpligt
turboaggregat föddes en ide...

Turboaggregat.
Många produktionsbilar idag har en s.k. lågtrycksturbo, det är inget speciellt
typ av aggregat i sig själv mer än att det eventuellt är mindre för att ladda
snabbare. Det är däremot inställt för att inte leverera mer än 0.2 -0.5 bars
laddtryck. Då behövs inte lika stor kompressionssänkning och på så sätt
bibehåller man motorns oladdade egenskaper. Man kan också använda ett mindre
aggregat som laddar snabbare.

Laddtrycket styrs av en wastegate, vill man höja laddtrycket kan man byta
fjädern inuti eller montera en extra extern. En strypning av tryckslangen mellan
turbon och wastegaten är också en variant. Turbon jag använde var en
Mitsubishi TE05-12B, Det satt bl.a. originalmonterat på Saab 900 LTT och har
vattenkylt lagerhus vilket är positivt för livslängden men också för
värmeutvecklingen. Det klarar laddtryck upp till ca 1.6 bar (tyvärr gör nog motorn det inte).

Grenröret, utformning.
Att jag skulle tvingas göra grenröret på egen hand var ganska uppenbart. Efter
att ha funderat på lite olika modeller och placeringar blev det till slut en design med pulsmatat ända fram till turbon.
Poängen med individuella rör fram till turbon är två: lägre temperatur och
snabbare respons, låter motsägelsefullt men så är det tydligen.
Längden på primärrören skulle bli omkring 600mm som är en tumregel för 2 liters
motorer.
Dimensionen på rören valdes så att innerdiameter på rören var samma som
avgasportarna (39mm).
Jag ville ha en låg placering dels p.g.a. tyngdpunkt och värmen och dels för att
slippa skarpa böjar på avgasröret ut från turbon. Turbon "hänger" så att säga
därför i grenröret.

Grenröret, materialval,
Det finns egentligen bara tre alternativ: gjutjärn, rostfritt stål eller vanligt
stål.
Gjutjärn har låg termisk expansion men att gjuta i sand kändes lite omständigt.

Rostfritt ståls främsta egenskaper för att bygga grenrör är kanske inte som man
skulle kunna tro att det inte rostar utan istället är det dess höga styrka och
låga termiska expansion. Tyvärr är materialet ganska dyrt och det är dessutom
knepigare att svetsa i. Det finns i massor av olika kvaliteter beroende på vilka
krav man har men om inte din pappa äger en järnhandel är det inget alternativ
för ett ekonomibygge som mitt.

Vanligt stål gör jobbet "tillräckligt" bra. Det är billigt och enkelt att jobba med,
dessutom finns det i många olika dimensioner men man måste använda grövre
dimensioner än med rostfritt, med ökad vikt som nackdel. Det passar inte för mera
extrema byggen med högre temperaturer eftersom man kan drabbas av s.k. glödskal
inuti rören som innebär att det lossar inre delar av rören och dessa kommer då
åka in i turbon och skada den.
Att man är noggrann vid svetsningen är naturligtvis lika viktigt oavsett vad man
väljer. I mitt fall används en vanlig 1fas MIG/MAG svets av märket RACE 152.
Det är RACE största 1- fas svets men en 3 fas är naturligtvis ännu bättre. Absolut
bäst är om du kan TIGsvetsa, TIGsvetsar är dock ovanliga i hobbygarage p.g.a.
sitt pris.

Grenröret, dimensioner
Jag började med att tillverka flänsplattorna. Hos den lokala stålleverantören fick jag
två stålstycken med tjockleken 15mm avsågat. En med måtten 370 x 80 mm
för montering mot avgasportarna på cylinderhuvudet och en 70x80 mm för
montering mot turbon. De väger en del när man får dem i handen men mycket
material skall ju bearbetas bort innan montering.

Med det gamla grenröret som mall borrades hålen för avgasbultarna först och
sedan gjordes en massa små hål i ett cirkelmönster som filades upp till hål för
avgasportarna. En pelarborr är ett ovärderligt hjälpmedel.

Ur den andra stålbiten tillverkades flänsplattan mot turbon, för att hitta formen
på hålet som skulle borras ur gjordes först en pappersmall.
Själva grenrören tillverkades av 16st 90graders rörkrökar med 2.6 mm
godstjocklek, de hade en trevligt snäv krökradie och ett attraktiv pris på
15:- /st vilket gjorde att man kunde prova lite designvarianter.

Det hela punktsvetsades under provmonteringen som gjordes med motorn monterad i
bilen för att kunna kontrollera frigången etc. Slutgiltligen när jag var nöjd
med formen helsvetsades det mycket noggrant.
Efter detta provtrycktes det med tryckluft i en vatten balja, hålen som
upptäcktes tätades med svets och efter det följde en ny provtryckning. När inte
längre några bubblor syntes planslipades bägge flänsplattorna i en vanlig
planslip av den modell man hade i träslöjden. Slutgiltligen sågades spalter
mellan avgasportshålen, detta för att undvika att den böjer sig p.g.a. termisk
expansion och därigenom skapar läckage.

Grenröret monterades med originalpackning mot cylindertoppen, mot turbon lät
jag de planslipade ytorna täta mot varandra. Jag använde rostfri bult & mutter
mellan turbo och grenröret eftersom det är här värmen är som intensivast.

Avgasportarnas pinnbultar är M8, hålen i flänsplattorna gjordes 9.5mm för att
tillåta viss utvidgning annars är risken att bultarna böjs eller bryts av när det
blir varmt och stålet utvidgar sig mer än aluminiumet i motorn.

Avgasröret ut från turbon gjordes i samma 15mm platta den också. På den
svetsades en 45 graders böj i 2.6mm gods och 60mm diameter. Den ansluter sedan
mot en rak rörbit och sedan en 45 graders böj åt andra hållet. Ett flexrör i
rostfritt ansluter sedan det hela mot resten av avgassystemet under bilen.
Flexröret är viktigt, annars kommer antingen avgassystemet eller ditt nybyggda
grenrör att spricka.
Avslutningsvis sprayade jag det hela med aluminiumbaserad värmefärg, ytbehandlat
är ett snyggare men dyrare alternativ.

Bränsletillskott, tryck, spridare, regulator.
Trycker du in mera luft behövs också mera bränsle. Blandningsförhållandet mellan
luft och bensin är optimalt vid 14,7:1. Det kallas också lambda 1 eller stokimatisk förbränning.

För att få olika mängd bensin i cylindrarna vid tex gaspådrag och varvtal
använder en insprutningsmotor olika duration på spridarna, de är helt
enkelt öppna olika lång tid.
Om man vill öka mängden bensin måste man därför gå in och programmera om
databoxen, något som inte är alltför enkelt om man inte arbetar som elektronisk
motortrimmare.

Istället kan man montera tilläggssprut, det är helt enkelt ett separat
insprutningssystem med egen databox & spridare som monteras parallellt med
originalsystemet. När tilläggssprutet märker att laddtrycket ökar öppnas en eller
flera extra spridare och pytsar in lite extra bränsle. Ju högre laddtryck ju
mera bränsle. Fungerar utmärkt, kostar dock 3-4 tusen + spridare. Dessutom måste
man modifiera insuget för de extra spridarna.

Om man håller sig till lägre laddtryck kan man däremot göra en ännu enklare
variant. Man ökar bränsletrycket beroende på laddtrycket, med hjälp av en s.k
progressiv bränsleregulator som monteras efter din vanliga bränsleregulator. Vid
icke övertryck i insuget går bilen som vanligt men vid ett inställt tryck kommer
regulatorn öka bränsletrycket och du får ett bränsletillskott som förhoppningsvis
stämmer överens med vad din motor behöver.

Ett normalt insprutningssystem ger omkring 3 bars bränsletryck, en fördubbling går i regel utmärkt, dock ökar inte bränslemängden till det dubbla utan du får endast ut ca 41% mera bränsle. Formeln är enligt kvadratroten ur ökningen, roten ur 2 är
1.41 alltså en ökning med 41%. En fördubbling av bränslemängden skulle alltså
kräva en fyrdubbling av bränsletrycket eller 12 bar i vårt räkneexempel.
Tyvärr kan man inte öka bränsletrycket hur mycket som helst p.g.a. att pumparna
inte klarar av det. Spridarna kommer också ge en ojämn sprutbild vid för höga
bränsletryck.

Men i mitt fall var den initiala målsättningen kring 0.4 bars övertryck eller
1.4 bar om man räknar med det normala atmosfärtrycket då behövs också 1.4 ggr
mera bränsle vilket man får ut vid 1.96 ggr normal bränsletryck.

Den progressiva bränsleregulator ställdes in att leverera 6 bar bränsletryck
vid 0.4 bars övertryck. Regulatorn är av märket Malpassi.

Intercooler.
Så fort man komprimerar luft ökar dess temperatur enligt den allmänna gaslagen.
Det är ett normalt fysikalisk fenomen som vi får stå ut med. En Intercooler
kyler luften från turbon innan den går in i motorn. Intercoolern tillför ingen
extra effekt, däremot möjliggör den kallare luften ett högre laddtryck vilket är
trevligt. Högre laddtryck = mera effekt = mera roligt !

Riktiga turbopojkar brukar utgå från intercoolers från lastbilar som man mer
eller mindre skär bort delar av. Men bertonen är ju som bekant en ganska liten
bil. I synnerhet framtill är det ganska trångt. Ett ledigt utrymme hittades dock
och det var mellan kylaren och grillen. Efter att ha kontrollerat priser och
utformning på Intercoolers hos olika turbofirmor så valde jag istället att låta
en kylarfirma tillverka en efter mina ritningar. Maximal ytarea på intercoolern
kunde åstadkommas och jag kunde också minimera åverkan på bilens plåt framtill.
Det blev i slutändan billigare än att köpa en färdigfabricerad och jag fick det
precis som jag ville.

Storleken på cellpaketet är AA x BB och tjockleken är CC mm Rören för
inloppsluften är 57mm.
Ingången på Intercoolern på förarsidan är nu det runda hål där kablaget mellan
strålkastarna går i. Utgången är i höjd med inre strålkastaren och på samma
ställe där det original sitter ett litet rektangulärt rör som leder friskluft från
grillen fram till förgasarna. Intercoolern syns varken framifrån eller med
motorhuven öppen då den är dold av den vanliga kylaren.


Dumpventil/bypassventil.
Om man har varit på en rallycrosstävling någon gång har man säkert hört en s.k.
dumpventil som "kvittrar". Det är en ventil som öppnar upp laddtrycket när man
stänger gasspjället t.ex. vid växling. Poängen med det är två: man förlänger
livslängden på turbon eftersom den slipper pumpa hårt mot ett insug som helt
plötsligt är helt stängt samt att man förkortar "spool up" tiden som är den tid
turbon behöver på sig för att arbeta upp ett laddtryck.

Istället har man en ventil som öppnar och låter turbon arbeta mot ett tryck som
är samma som på sin insugsida. Originalbilar har oftast ett slutet system för
detta, man låter då övertrycket returneras tillbaka in framför turbon igen och
luften kommer då bara snurra runt. Har man man dessutom som i mitt fall en
luftmassemätare framför turbon måste man returnera luften eftersom
luftmassemätaren ju utgår från att den hamnar i motorn så småningom.
Jag använde Bosch originalventilen i plast och placerade den direkt mellan
turbons insug/utblås.

Luftmassemätning, placering.
Luftmassemätaren är inte gjord för att hantera övertryck, den kommer läcka som
ett såll. Det kan man lösa genom att montera den i en tätslutande låda med samma
tryck som man laddar. Men temperaturen på den trycksatta luften kan vida
överstiga vad den enkla tempgivaren inuti klarar.

Mycket enklare är istället att montera den framför turbon. Så den hamnade
ungefär där batteriet sitter, direkt på den sitter sedan ett K&N filter som
sticker ut där det förut satt ett helljus.
Mellan luftmassemätaren och turboaggregatet sitter en silikonslang för att inte
turbons värme skall överföras till luftmassemäten. Även returen för bypassventilen
och oljeevakueringen sitter där.

Oljetillförsel
Lagerhuset på turbon som sitter mellan kompressordelen och impellerdelen,
behöver olja för smörjning och kylning, Det tar man från en lämplig utgång på
motorn, I mitt fall togs den från motorns bakre del på insugsidan. Jag satte
även en givare för oljetryck med ett T-stycke för att kunna se oljetryck i
motorn och matning till turbon.

Oljan från turbon rinner ut med tyngdkraften som enda kraft, det är därför en
förutsättning att den öppningen monteras neråt. Turbon är byggd i tre delar,
impeller, lagerhus, kompressor, som är sinsemellan vridbara. Detta är mycket
praktiskt när man skall få kompressordel och impellerdelar att stämma mot
grenrör och intercooler.
Oljan rinner efter turbon direkt ner i oljetråget via ett 20mm aluminiumrör som
svetsades på tråget.

Kompressions sänkning
Jag valde en enkel väg , dubbla toppackningar. Det finns de som påstår att det inte
fungerar och att jag kommer att blåsa motorn men det finns flera färdiga satser som
använder denna metod, så nog fungerar det men naturligtvis inte för några högre
laddtryck. Alfamotorn har ju också den i sammanhanget nackdelen att den använder
våta foder.

Alfa motorn har ju också två st o-ringar som sitter monterade inuti packningen vid
oljekanalen. Sätter man i dubbla toppackningar kommer de ligga lösa och lediga
och garanterat läcka olja. För att lösa detta monterades också dubbla o-ringar !
Dock så lades ett 0.2mm stålshims emellan för att inte o-ringarna skall krypa
över varandra. Även rörpinnen som är nerpressad i blocket och fungerar som
styrning byttes mot en lite längre variant som dessutom hade större inre
diameter.

Målsättningen är dock att successivt höja laddtrycket och då finns det ett
väldigt hållbart alternativ och det är en packning av solid koppar som man kan
få specialtillverkad. Det finns också att beställa färdiga för just alfa motorn,
www.gasketworks.com kan bl.a. ordna sådana.

Generatorflytt.
Generatorn flyttades till passagerarsidan av bilen. Ett nytt fäste och spännarm
fick tillverkas för detta, det blev trångt nertill med slangar från
vattenpumpen till kylaren men det fungerar utmärkt.

Oljeevakuering.
Normalt går ju övertrycket från vevhusventilationen till gummibälgen framför
Gasspjället, det går inte nu eftersom du då skulle få övertryck under
ventilkåpan och vevhuset, packningarna där är inte gjorda för sådant. Istället
leder man ventilationen till slangen/röret mellan turbons kompressordel och
luftmassemätaren. Det går också att leda den framför luftmassemätaren men då
får man in olja i luftmassemätaren och tempgivaren inuti kommer då visa fel så
småningom när den blir täckt av en oljehinna.

Tändning, förtändning, sänka / höja, hur ?
Mera bränsle/luft behöver mera tid på sig att brinna, samtidigt ökar turbulensen
vilket höjer genomblandningen och ger snabbare förbränning. kontentan är att
man oftast kan minska förtändningen något. En justerbar variant kan därför vara
praktisk. På TSmotorn med sin elektroniska tändning finns ingen sådan
möjlighet men genom att göra fästet justerbart för den induktiva givare som
sitter bredvid remskivan kan man lura databoxen var vevaxeln befinner sig i
rotationstakten och därigenom uppnå samma effekt.

Slangar och rör
Alla slangar som transporterar trycksatt varm luft (efter turbon) behöver vara
rejäla doningar som klarar några hundra grader, silikonslang är ett utmärkt
material för detta. De finns i många olika dimensioner och även i 90 graders
böjar. Jag använder slangar med 57mm innerdiameter och stålrör med 57mm
ytterdiameter och 1.5 mm tjocklek.

Efter turbon sitter det en 90graders böj, sedan en bit rakt stålrör, sedan
ytterligare en 90graders böj som går in i intercoolern, på den lilla stålrörsbiten
monterades popoffventilen.
Efter intercoolern fram till gummibälgen framför gasspjället använde jag ett
ganska långt stålrör. Övergången mellan intercoolern och röret var silikonslang.

Förstärka motorupphängningen.
Ökad effekt/vrid gör att motorn vrider sig mera, detta kan man prova genom att
gasa med öppen motorhuv. Som standard är det endast motorkuddarna och växellådan
som håller motorn på plats. För att undvika att insug eller grenrör skulle slå i
innerskärmarna monterades två st momentstag på motorn. Ett i motorns framkant och ett
i bakkant. De består av vanliga 20mm fyrkants rör med en justerbar
gummibussning i änden.
Jag fyllde även upp växellådans stora runda gummibussning med lösa gummibitar
från en kasserad motorkudde.

Kopplingen, lamellen & tryckplattan.
Det ökade vridmomentet utövar en högre belastning på tryckplattan och
lamellerna. För att klara detta monteras en sinterlamell eller keramisk
lamell som det också kallas. Tryckplattan är fortfarande original.


The End.

/Benny Jonsson


Det finns 23 Bilder