В широком понимании тюнинг двигателя – это его доработка в целях увеличения мощности и эффективности.
Модернизация ДВС возможна различными способами: заменой заводских деталей, установкой новых механизмов (турбонаддува или механического нагнетателя), улучшением различных систем (топливной, выхлопной и пр.).
Для современных двигателей с электронным блоком управления применяется метод чип-тюнинга. Он позволяет повышать мощность ДВС (на 10 % – без наддува, на 30-40 % – с наддувом) путем корректирования программы бортового компьютера.
Для достижения наилучшего результата все манипуляции по форсированию двигателя рекомендуется проводить в оборудованных сервисных центрах или мастерских, с использованием профессионального инструмента, качественных запчастей и знаний специалистов.
Подбирать оптимальные варианты доработок необходимо с учетом нюансов конкретного автомобиля. По большому счету в улучшении параметров двигателя нуждаются только гоночные модели, во всех остальных случаях тюнинг не всегда оказывается целесообразным и оправдывающим большие затраты.
Если, взвесив все «за» и «против», вы все же решили модернизировать свой автомобиль, предлагаем ознакомиться со следующей информацией.
По сути двигатель внутреннего сгорания представляет собой большой воздушный насос, в котором энергия сгорания топливно-воздушной смеси превращается в механическую. За процессы преобразования отвечает цилиндро-поршневая группа, которая действует в 4 такта. На первом такте (впуска) поршень движется вниз, воздух и бензин попадают в камеру сгорания через впускной клапан.
Затем поршень поднимается вверх, сжимая топливно-воздушную смесь (2-й такт, сжатие). Как только он достигает верхней точки, срабатывает свеча зажигания, от которой смесь воспламеняется.
При этом выделяется большое количество тепла, температура увеличивается до 2500 С. Под давлением поршень снова перемещается вниз (3-й такт, рабочий ход).
При достижении им нижней точки хода открывается выпускной клапан для вывода продуктов сгорания по выхлопной трубе (4-й такт, выпуск).
Каким образом можно увеличить эффективность процессов, происходящих в двигателе, другими словами – повысить его мощность?
Глобально есть два способа:
- Снизить массу движущихся частей
- Повысить мощность сгораемой смеси путем установки новых элементов
- Первый вариант подразумевает замену стандартных деталей ДВС на облегченные (шкивы, поршни, маховик), установку электрических аналогов систем (водяной помпы, ГУРа).
- Некоторые экстремалы снимают все навесное оборудование, включая генератор, и заряжают аккумулятор самостоятельно перед каждым заездом.
- Далее рассмотрим другие наиболее распространенные методы совершенствования двигателя.
Чтобы принудительно закачать во впускной коллектор больше воздуха и создать тем самым большее давление, можно поставить турбокомпрессор или турбонагнетатель.
Эти устройства отличаются: турбокомпрессор работает в определенном диапазоне оборотов двигателя. Пока они не будут достигнуты, мощность не увеличится.
Промежуток времени от старта двигателя до достижения нужного числа оборотов называется турболаг.
У турбонагнетателя турболаг отсутствует, он начинает свою работу сразу. Однако при этом «сжирает» около 30 % мощности двигателя. В общем, ищите компромисс.
Чтобы двигателю с турбокомпрессором (вращающему еще и крыльчатку), было легче избавляться от выхлопных газов, устанавливается глушитель без катализатаров, с ровными изгибами или вообще без них.
Для увеличения мощности двигателя очень важно обеспечить его бОльшим количеством топлива. Сделать это можно путем доработки топливной системы автомобиля: установки более мощного насоса, топливной рампы с более мощными форсунками (инжекторами), усовершенствованного топливного регулятора.
Однако учтите, что после проведения этих мероприятий вам придется перейти, как минимум, на 98-й бензин.
Сегодня представлено множество вариантов специальных головок блока цилиндра, предназначенных специально для тюнинга. Стоят они недешево. Все соединительные разъемы и патрубки у них такие же, как у обычных ГБЦ, поэтому никаких конструкционных изменений при их установке не потребуется.
Вместо специальной головки можно приобрести модифицированную от вашего автопроизводителя, благо сегодня эти детали периодически совершенствуются. Это обойдется в меньшую сумму, но привнесет новые возможности.
Современные головки бывают с вертикальным и горизонтальным вихрем. Такой дизайн увеличивает скорость поступления воздуха и в общем улучшает характеристики воздушного потока.
Обычно объем двигателя указывается в литрах (1,8 л., 2 л., 4 л. и т.д.), кубических сантиметра или кубических дюймах (в американских автомобилях). В 1 л 1000 см3.
Объем одного цилиндра вычисляется путем деления общего объема ДВС на их количество. Увеличить это показатель помогает процедура расточки. Операция осуществляется только на специализированном высокоточном станке, позволяет увеличить сечение гильз изнутри и сохранить их правильную геометрию.
Помните, что для расточенных цилиндров нужны поршни, большие по диаметру. Только идеальное совмещение этих деталей обеспечивает необходимый уровень компрессии и высокую степень сжатия.
Многие компании производят комплекты для механического тюнинга двигателя (в основном, для американских 8-ми цилиндровых автомобилей). Стандартные строкер-киты включают поршни, кольца, шатуны, подшипники и коленвал. Их использование изменяет длину хода поршня, увеличивает крутящий момент и добавляет двигателю 10-15 % объема.
Все детали проходят строжайший контроль качества, изготавливаются по спортивным технологиям, поэтому имеют больший запас прочности и износостойкости.
Существует несколько базовых вариантов строкер-китов, настроенных на «низкие», «низкие-средние» или «средние-высокие» обороты двигателя (варьируются высота, ширина, угол поворота кулачка).
Для повышения компрессии в цилиндрах используют так называемые высококомпрессионные поршни. Изготавливаются они, как правило, из алюминиевого сплава с добавлением кремния. Одно из колец в таких поршнях больше других, на верхней части имеется выпуклость.
Высококомпрессионные поршни создают большее давление, чем стандартные, ускоряют процесс сгорания топлива и повышают мощность ДВС. В процессе работы они выдерживают очень большие нагрузки и температуры, стоят дорого и используются для комплектации самых современных автомобилей с мощными двигателями.
Для того, чтобы снизить износ любых поршней и как можно дольше поддерживать их работоспособность, юбки деталей еще на заводе изготовителе покрываются специальными антифрикционными материалами с дисульфидом молибдена и графитом.
На рынке смазочных средств есть такое покрытие, доступное в аэрозольном виде. Оно обладает такими же характеристиками, как и заводские, однако доступно в более компактном и удобном формате.
MODENGY для деталей ДВС – уникальное средство, применяемое для восстановления изношенного заводского покрытия. Оно защищает детали при «масляном голодании» и перегреве, предотвращает появление задиров на контактирующих поверхностях. Состав используется не только для юбок поршней, но и для вкладышей распредвалов, дроссельных заслонок, шлицевых соединений, штоков клапанов.
MODENGY для деталей ДВС доступно в наборе со Специальным очистителем-активатором того же бренда. Предварительная обработка деталей Очистителем-активатором гарантирует отличную адгезию покрытия и его долговременную устойчивость.
Покрытие имеет удобную аэрозольную фасовку, полностью отверждается при комнатной температуре за 12 часов. Сам процесс нанесения АФП не представляет особой сложности и не требует специального оборудования. Видеоинструкцию по работе с покрытием смотрите ниже.
- Уровень компрессии можно увеличить еще двумя способами: путем шлифовки головки или замены прокладки под нее на специально предназначенную для тюнинга (выдерживающую избыточное давление).
- Используя различные методы повышения компрессии, помните, что ее чрезмерные показатели могут привести к серьезным последствиям – детонации и повреждению двигателя.
- Особенно это касается автомобилей с турбонаддувом, для которых как раз свойственна малая компрессия.
- Один из самых популярных способов тюнинга двигателя наряду с расточкой блока цилиндров.
Распредвал управляет открытием и закрытием клапанов двигателя. Кривая крутящего момента зависит от параметров газораспределения, так называемых «фаз распредвала», а также «время-сечения» открытия клапанов, которые задаются профилем кулачков вала.
В отличие от обычных распределительных валов, тюнинговые имеют кулачки другой формы – более высокие и широкие. Они позволяют клапанам подниматься на бОльшую высоту и дольше находится в открытом состоянии, что увеличивает подачу топливно-воздушной смеси.
Существует несколько видов усовершенствованных распредвалов:
- Mild Road Cams (для умеренной езды): может быть установлен практически на любом автомобиле; улучшает приемистость, мощность, двигателя, в некоторых случаях способствует экономии топлива
- Fast Road Cams (для быстрой езды): идеально подходит для скоростных автомобилей; увеличивает мощность ДВС, экономит расход горючего, однако нестабильно работает на холостом ходу
- Competition Cams (спортивные): предназначены для спортивных автомобилей; эффективно повышают мощность двигателей, но быстро изнашиваются, увеличивают расход топлива и обладают неровным холостым ходом
Имейте в виду, что спортивные распредвалы практически непригодны для использования в городских условиях вождения, так как максимальная отдача у них происходит только в области почти предельных частот вращения двигателя (2000-3000 оборотов).
Клапаны необходимы для того, чтобы воздух мог заходить в двигатель и выходить из него. Распределительный вал управляет временем открытия клапанов, а толкатель – степенью.
Наличие на впускных отверстиях и клапанах острых углов и заусенцев препятствует прохождению воздушного потока, поэтому эти элементы должны быть тщательно отполированы. Важно, чтобы клапаны правильно размещались в посадочных местах – плотно, без малейших зазоров.
Увеличить количество поступающего воздуха можно путем расширения впускных отверстий, установки клапанов, больших по размеру, или увеличения их количества (до 16, 20, 24, 32 и т.д.).
Последний способ наиболее эффективен, так как, если увеличить отверстия и установить большие клапаны, то скорость воздушного потока на низких оборотах уменьшится, что может негативно отразиться на крутящем моменте.
- Важно также установить специальные тюнинговые клапанные пружины.
- Некоторые двигатели имеют взаимозаменяемые головки, поэтому после небольшого подгона 16-ти клапанная головка может вполне подойти на 8-ми клапанный блок.
- Мощный оттюнингованный двигатель будет испытывать экстремальные нагрузки и температуры, поэтому потребует более совершенной системы охлаждения.
- Чтобы продлить срок службы ДВС после доработки желательно поставить отдельный масляный радиатор (если он не был установлен) и тосольный радиатор большего размера.
- Если на вашем автомобиле установлен вентилятор радиатора с механическим приводом, стоит заменить его на электрическую модель, которая не снижает, в отличие от механической, мощность двигателя.
Стоит, однако, отметить, что на современных автомобилях ременные вентиляторы и так практически не используется, а вот электроприводы, наоборот, применяется очень часто. Система управления отслеживает температуру двигателя и обеспечивает функционирование механизма охлаждения. Электромотор подключен к бортовому компьютеру.
Блюпринтинг – балансировка двигателя по имеющейся схеме, процедура, необходимая при тюнинге ДВС.
Балансировке подвергаются распределительный вал, поршни, шатуны, подшипники, маховик. Процедура проходит в специально оборудованных мастерских, где двигатель испытывают, при необходимости настраивают, изменяют параметры, чтобы все детали работали четко.
С помощью балансировки улучшаются характеристики заводского двигателя: повышается его мощность и экономичность, продлевается срок службы за счет снижения вибраций, напряжения, грубого хода и веса некоторых деталей. Кроме того, балансировка способствует увеличению лимита оборотов ДВС.
- Прежде, чем приступать к доработке двигателя, определитесь с конкретными задачами, так как затраты на тюнинг практически не ограничены
- Перед покупкой усовершенствованных запчастей обязательно проконсультируйтесь у специалистов
- Если вы решились на тюнинг, делайте все и сразу – так выйдет дешевле
- Пока двигатель снят, приведите в порядок уплотнительные и крепежные элементы: при необходимости замените прокладки, болты ГБЦ
- Внимательно и бережно обращайтесь с двигателем после тюнинга, не пренебрегайте советами мастеров, вовремя меняйте масло
Помните, что в некоторых случаях замена двигателя на новый, с лучшими характеристиками, целесообразнее доработки старого.
Все о двигателях внутреннего сгорания: устройство, принцип работы и тюнинг
Двигатель внутреннего сгорания – это такой тип мотора, у которого топливо воспламеняется в рабочей камере внутри, а не в дополнительных внешних носителях. ДВС преобразует давление от сгорания топлива в механическую работу.
Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.
В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.
Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.
Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.
Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.
В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.
Виды двигателей
- Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
- Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
- В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
- Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
- Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
- Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.
Принцип работы
В настоящее время преобладает четырехтактный принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что поршень в цилиндре проходит четыре раза – вверх и вниз одинаково по два.
Как работает двигатель внутреннего сгорания:
- Первый такт – поршень при движении вниз втягивает топливную смесь. При этом клапан впуска находится в открытом виде.
- После достижения поршнем нижнего уровня, он двигается вверх, сжимая горючую смесь, которая, в свою очередь, принимает объем камеры сгорания. Этот этап, включенный в принцип работы двигателя внутреннего сгорания, является вторым по счету. Клапаны, при этом, находятся в закрытом виде, и чем плотнее, тем качественнее происходит сжатие.
- В третий такт включается система зажигания, так как здесь происходит воспламенение топливной смеси. В назначении работы двигателя он называется «рабочим», так как при этом начинается процесс привода в работу агрегата. Поршень от взрыва топлива начинает движение вниз. Как и во втором такте, клапаны находятся в закрытом состоянии.
- Завершающий такт – четвертый, выпускной, который дает понять, что такое завершение полного цикла. Поршень через выпускной клапан избавляется от отработавших газов цилиндра. Затем все циклически повторяется снова, понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, можно представив цикличность работы часов.
Устройство ДВС
Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.
Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).
Порядок работы
- При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
- Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.
Конструкция ДВС
- Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.
- Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.
Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.
Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.
Принцип работы кривошипно-шатунного механизма в двигателях внутреннего сгорания заключается в преобразовании движений поршня в движения коленвала.
Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.
В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.
Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.
Дополнительные агрегаты
Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.
Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.
Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.
Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.
Тип топлива
Следует помнить и об октановом числе топлива, которое используют двигатели внутреннего сгорания разных типов.
Чем выше октановое число топлива – тем больше степень сжатия, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.
Но существуют и такие двигатели, для которых увеличение октанового числа выше положенного заводом изготовителем, приведет к преждевременной поломке. Это может произойти путем прогорания поршней, разрушения колец, закопченности камер сгорания.
Заводом предусмотрено свое минимальное и максимальное октановое число, которое требует двигатель внутреннего сгорания.
Тюнинг
Любители увеличить мощность работы двигателей внутреннего сгорания зачастую устанавливают (если это не предусмотрено заводом изготовителем) различного рода турбины или компрессоры.
Компрессор на холостых оборотах выдает небольшую мощность, при этом держит стабильные обороты. Турбина же, наоборот, выжимает максимальную мощность при ее включении.
Установка тех или иных агрегатов требует консультации с мастерами, имеющими опыт работы в узком направлении, поскольку ремонт, замена агрегатов, или же дополнение двигателя внутреннего сгорания дополнительными опциями – это отклонение от назначения работы двигателя и уменьшают ресурс ДВС, а неправильные действия могут привести к необратимым последствиям, то есть работа двигателя внутреннего сгорания может быть навсегда окончена.
Все о двигателях внутреннего сгорания: устройство, принцип работы и тюнинг Ссылка на основную публикацию 
Тюнинг двигателя внутреннего сгорания
Тюнинг
двигателя внутреннего сгорания.
Стандартные легковые автомобили сконструированы как
баланс между ежедневными поездками
на небольшие расстояния внутри города и движением с высокой скоростью
по шоссе. Двигатели и трансмиссии
оптимизируются в основном для работы в области низких и средних оборотов, а не в области высоких оборотов.
В мотор закладывается серьезный запас прочности, моментная характеристика оптимально «прописана» на низких оборотах, программа управления двигателя бережет экологию и экономику, т.е. следит за «правильным» расходом топлива.
Все это делает серийный автомобиль практичным и удобным в эксплуатации для среднестатистического автолюбителя.
Двигатели можно
представить себе как воздушные
насосы, которые смешивают топливо
и воздух и выдают мощность в результате процесса сгорания.
Если можно сделать что-то, что увеличивает поток воздуха через двигатель (предполагается, что топливная система способна поставлять достаточно топлива в нужных пропорциях), то мощность двигателя увеличивается. Другими путями увеличения мощности и/или экономичности двигателя является уменьшение веса, трения и нагрузки.
Зачем делается тюнинг двигателя? Прежде всего потому, что мы хотим иметь более динамичный автомобиль. И поэтому нам хотелось бы получить существенную прибавку лошадиных сил… Это наиболее распространенный ответ. Автолюбитель хочет иметь динамичный автомобиль и автоматически переносит это понятие на мощность двигателя.
Что в общем правильно, но не совсем. Ведь интенсивный разгон можно получить, лишь увеличив вращающий момент на колесе. Сделать это можно двумя способами: в первую очередь, увеличив крутящий момент на коленчатом вале. Или изменить передаточные числа в трансмиссии. Правда, если делать по уму, то надо делать и то и другое.
Но тема статьи — тюнинг двигателя, и на ней остановимся. Глобально весь тюнинг двигателя можно разделить на два основополагающих способа. Первый способ — увеличение крутящего момента на коленчатом вале. Второй — не трогая величину крутящего момента, переместить его в зону высоких оборотов.
Прежде чем рассматривать нюансы настройки мотора, хотелось бы отметить, что работа с мотором наиболее ответственная в тюнинге автомобиля. Настройка мотора неизбежно повлечет за собой целый ряд мероприятий, таких, как работа с трансмиссией, с подвеской, с тормозами.
Теоретически, да и практически, мощность двигателя можно увеличить весьма существенно, но вопрос в разумности этого мероприятия, т.к. рано или поздно сам автомобиль конструктивно перестанет соответствовать своему силовому агрегату. Есть некий предел, который ограничивает развесовка автомобиля, коэффициент сцепления его шин с дорогой. Смысла «накрутить» двигатель и в результате попросту палить сцепление, жечь резину и крошить ШРУСы — просто нет.
Увеличение
вращающего момента .
Увеличение вращающего момента, три варианта Совершенно точно известно, что вращающий момент на коленчатом вале — это в чистом виде объем двигателя при прочих равных условиях.
Из простых рассуждений понятно, что чем больше за один рабочий ход мы получим заряд топливо-воздушной смеси в цилиндре и сожжем ее, тем больше получим энергии, которая затем превратится в движение механических частей.
Это справедливо для атмосферных моторов.
Второй вариант
применим к семейству наддувных
двигателей. Изменив характеристику блока управления, можно несколько увеличить величину наддува, благодаря чему удастся снять больший момент с коленчатого вала.
И третий вариант — добиться лучшего наполнения цилиндров, улучшив газодинамику, — самый распространенный и самый… негарантированный. Идея в том, что нужно сделать нечто с каналами и камерой сгорания… Но все по порядку.
Рабочий объем
Один из основных вариантов — увеличение рабочего объема цилиндров настолько, на сколько
это возможно. В разумных пределах, конечно.
Для дорожного автомобиля этот подход наиболее правильный, потому что, увеличив объем, при этом не изменяя распредвал, т.е.
оставив моментную кривую в том же диапазоне оборотов, в котором она и была, мы не заставим водителя переучиваться манере вождения. А на выходе получим искомое — более динамичный автомобиль.
Рабочий объем
можно увеличить двумя способами — заменив стандартный коленвал на коленвал с большим эксцентриситетом или расточив цилиндры под поршни большего диаметра. Логично поинтересоваться — что более эффективно и что менее затратно. Ведь что такое объем двигателя: это есть произведение площади поршня на его ход.
Увеличив, условно говоря, в два раза диаметр, мы в четыре раза увеличиваем площадь. Потому что в квадрате. А увеличив в два раза ход, мы лишь в два раза увеличиваем объем. Вот такая математика. Теперь об экономике вопроса. На первый взгляд кажется, что замена кривошипного механизма менее затратна, нежели расточка блока в больший размер.
Нюанс в том, что коленвал с большим эксцентриситетом еще найти надо. Делают их на заказ редкие фирмы, производство дорогостоящее и сложное. Разумно в этом случае уповать на стандартизацию производителя. Поэтому логично купить серийное изделие, в нашем случае коленвал, и уже под него подбирать поршневую группу. Конечно, понадобятся другие поршни и шатуны.
Это сложно, но подобрать можно. Вопрос в другом. Конструктивно такой ход закладывает некие дополнительные механические потери в работе двигателя, виновниками которых станут более короткие шатуны. Это аксиома- поставив коленвал с большим эксцентриситетом, придется поставить более короткие шатуны, ведь нарастить блок мы не сможем.
В чем их минус и почему? Чем короче шатун, тем с большим углом он «переламывается», тем с большим усилием он прижимает поршень к стенке цилиндра. А чем больше усилие прижима, при том же коэффициенте трения, тем больше величина сопротивления движения. И этот фактор следует рассматривать не только с точки зрения механических потерь, но и с точки зрения надежности, т.
к. короткие шатуны подвергаются большим нагрузкам. В тюнинге, как правило, такими «мелочами» пренебрегают. Когда нельзя, но очень хочется, то можно. Очевидный выигрыш в плане минимизации затрат — увеличение рабочего объема за счет увеличения диаметра цилиндра. Как правило, все двигатели имеют достаточно толстую стенку цилиндра, запас по прочности.
Если, скажем, на два миллиметра увеличить диаметр, то можно получить дополнительный объем. При толщине стенки 7-8 мм одним миллиметром можно пожертвовать. И достаточно часто можно обойтись серийными поршнями. Ведь все поршни круглые. И механика всех двигателей диктует примерно одни и те же пропорции.
Правда, однозначно заявлять, что увеличение диаметра цилиндров дешевле, нежели замена коленчатого вала, нельзя. Каждый из этих двух способов разумно рассматривать в ракурсе специфики отдельно взятого двигателя.
Наддувные технологии
Семейство турбированных
двигателей интересно для тюнинга
своими конструктивными особенностями, серьезно упрощающими настройку
мотора. В нашем случае можно получить больший момент, опять-таки не трогая ни моментную кривую, ни объем и даже не разбирая двигатель, лишь незначительно изменив величину наддува.
В чем особенность конструкции наддувных двигателей? Прежде всего в особенностях управления компрессором, будь то турбина или механический компрессор. Привод и первого, и второго зависит от количества оборотов двигателя. Чем больше оборотов, тем выше давление. Но увеличивать его можно только до определенной величины. За этим следит некий блок управления, стравливая лишнее давление.
Изменив характеристику, т.е. слегка подняв планку этого самого стравливания, мы увеличим давление, с которым топливо-воздушная смесь «забивается» в объем цилиндра. И забивает реально больший объем, нежели в случае «щадящих» параметров у серийного двигателя.
Работы по увеличению давления не безболезненны — у серийных двигателей есть некий запас по механическим и тепловым нагрузкам, по детонационной стойкости. В разумных пределах увеличить наддув возможно.
Но если перешагнуть, то мы или сломаем двигатель, или придется выполнить дополнительные меры — увеличение объема камеры сгорания, другая система охлаждения, дополнительный радиатор, дополнительные дыры, воздухозаборники, промежуточный охладитель воздуха. Наверное придется чугунный коленчатый вал заменить на стальной, подобрать более прочные поршни и обеспечить им охлаждение.
Изменения в газодинамике
Суть понятна — для того чтобы получить больший
момент, надо увеличить заряд топливо-воздушной
смеси. Что можно сделать? Можно
взять инструмент и убрать некие
дефекты серийной сборки — сделать впускные и выпускные каналы более гладкими и ровными, убрать в камере сгорания непродуваемые зоны, модифицировать сами клапана…
Работы много, но гарантии нет. Почему? Аэродинамика — вещь непростая. Математически описать процессы, проистекающие в двигателе, сложно. Взять ручку, бумагу и сделать вычисления и исходя из результатов что-то подрезать, отрезать, загнуть — сложно… Или «кинуть глазом» и сказать, где тут лишнее…
Порой результат прямо противоположный ожидаемому или никакой. Ради справедливости надо сказать, что в аэродинамике есть резервы.
Но извлечь их гарантированно можно, только выполнив ряд экспериментов, продувая пластилиновые макеты каналов на специальной установке, подбирая форму в соответствии с требованиями новых условий работы двигателя. Маловероятно, что это можно сделать «на коленке».
Если в первом случае можно говорить о том, что увеличили на 30% объем — получили момент больше на 30%. Во втором — увеличили давление нагнетания на 10% — получили момент больше на 10%. А вот в случае модификации газодинамики сказать с уверенностью, что момент увеличится на 10-15% или увеличится вообще… Сложно.
Переносим момент в зону высоких оборотов
Что такое мощность? Это произведение крутящего момента
на скорость вращения двигателя. Таким образом, сместив стандартную характеристику момента в зону высоких оборотов, мы получим искомую прибавку мощности. Минусы прежде всего те, о которых мы говорили выше — на низах мотор плохо «едет».
Любой газораспределительный механизм (без механизма изменяемых фаз) позволяет хорошо наполнять цилиндры только в своем диапазоне оборотов. И как только мы перемещаем вращающий момент в область более высоких оборотов, мы тут же потеряем его внизу.
На низких он будет плохо продуваться, а для обычного дорожного автомобиля это плохо — давим на газ, а он не едет. Водитель должен держать стрелку в зоне высоких оборотов. Трогаться с места — сцепление жечь.
Поэтому все серийные двигатели имеют максимальный момент где-то в области разумных 2-3 тысяч, чтобы внизу ничего не провалилось.
Конечно, современные
двигатели с изменяемыми фазами газораспределения такими провалами
не страдают. На низких оборотах с помощью
некоего механизма фазы становятся узкими, перекрытие маленьким, и на низких оборотах происходит хорошее наполнение цилиндров.
Как только этот двигатель забирается в зону высоких оборотов, что-то делается с механизмом газораспределения, фазы расширяются, появляется большая фаза перекрытия, цилиндры начинают хорошо продуваться на высоких оборотах, и мы имеем хороший вращающий момент.
Итак, если у
нас традиционный мотор (без изменяемых фаз), мы можем сказать себе: плевать
нам на низкие обороты, ставим широкофазный распредвал в двигатель, тем самым
позволяем иметь хорошее наполнение в зоне высоких оборотов.
Правда, маловероятно, что мы получим большой вращающий момент, скорее всего, мы его по абсолютной величине получим такой же, как у серийного, только в зоне высоких оборотов. Но произведение его на обороты, на которых он достигается, будет существенно больше, чем у серийного мотора, следовательно, и мощность выше. Двигатель будет иметь ярко выраженный спортивный характер.
Использовать таким образом полученную мощность можно, только подогнав передаточные числа в трансмиссии. Это тот путь, который применяется в спорте.
Чип-тюнинг
Когда мы говорим «чип-тюнинг», совершенно понятно, что мы имеем в виду внесение некоторых
изменений в программу управления двигателем. Рассмотрим на трех примерах, которые привели выше, когда чип-тюнинг требуется, а когда нет. В случае семейства моторов с нагнетателем понятно, что чип-тюнинг- это основная идея, т.к.
необходимо подкорректировать программу управления механизма, отслеживающего величину наддува. Все остальные изменения в двигателе скорее всего будут следствием изменения программы. Когда мы увеличиваем только объем — наиболее вероятно, что чип-тюнинг не требуется, по двум причинам.
Если мы не трогали фазы и оставили моментную кривую без изменения, только ее подняли вверх, то тогда смещать зажигание нам не придется. Вносить изменения в систему управления топливом тоже — если у двигателя есть расходомер воздуха, он измерит его и отдозирует расход топлива.
Если мы сильно увеличили объем двигателя, тогда может попросту топлива не хватить. Так как производительность серийной форсунки ограничена, форсункам просто не хватит времени, чтобы впрыснуть нужное количество топлива.
В таком случае нужно ставить другие форсунки, с большей производительностью, что в некоторых случаях потребует изменения в программе управления. К работам с газодинамикой можно в полной мере отнести все выше сказанное.
Во втором способе, когда
мы получаем мощность за счет смещения момента в область более высоких
оборотов, — чип-тюнинг необходимо делать без вопросов. Ведь в этом случае программа управления двигателем становится абсолютно непригодной в том виде, в котором она использовалась для серийного мотора.
Дело в том, что характеристика управления зажиганием двигателя неразрывно связано с коэффициентом наполнения. А вращающий момент — отражение коэффициента наполнения. Для широкофазных двигателей все настройки становятся более критичными. Изменение состава смеси может значительно повлиять на стабильность работы.
Корректировки в программе просто необходимы.
Тюнинг
выпускных систем
Выхлопная система
стандартного автомобиля служит для отвода отработавших газов из камеры сгорания мотора. Попутно решается задача глушения звука выхлопа.
Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью.
В выпускной системе ДВС присутствуют два процесса. Первый — сдемпфированное в той или иной степени истечение газа по трубам. Второй — распространение ударных волн (звука) в газовой среде. Оба процесса оказывают влияние на коэффициент наполнения цилиндров. С первым всё просто и понятно.
Большое сопротивление потоку газов (заткните выхлопную трубу!) вызовет снижение качества продувки и потерю мощности. Совершенно понятно, что чем короче и большего диаметра труба, тем меньше её сопротивление потоку. В реальной жизни для полуторалитрового мотора, работающего на оборотах не выше 8000 достаточно диаметра 45 — 50 мм при длине 3 — 3,5 метра.
Дальнейшее увеличение диаметра не вызывает существенного уменьшения динамического сопротивления. Если в выпускной системе построить на некотором расстоянии от клапана отражатель, который называют резонатором, то на определённых оборотах улучшится продувка цилиндров, что поднимет вращающий момент двигателя.
Это явление называется «настроенный выхлоп» и используется для корректировки моментной кривой. Если задача стоит повысить мощность, как для спортивного мотора, то резонатор настраивают на падающий после максимума участок. Таким образом, продлевают момент на большие обороты. Мощность, как известно, произведение угловой скорости на вращающий момент.
Если мы хотим получить более «тяговитый» мотор на низах, то настраиваем на растущий участок до максимума. Что касается шума, то этим занимается глушитель, расположенный как можно дальше, для того, чтобы снизить его влияние на резонансные свойства.
Задача глушителя — только погасить звук многократным отражением в лабиринте или направить его в звукопоглощающий материал (стекловату, например), оказав как можно меньшее сопротивление потоку газов. Если обратиться к зарубежной практике, то выясняется, что специалисты в области выхлопных систем могут получить прибавку в мощности более 12 -15 лошадиных сил. Эта солидная прибавка мощности получается заменой всех частей выхлопной системы («штаны», катализатор, резонатор, оконечная часть).
Загрузка...
