Форсовані авто. Методи форсування двигуна
При складанні матеріалу використані фотоматеріали з інтернет – ресурсів Інжектор-ВАЗ, SVR Conversions, Team-RS, Двигуни-ВАЗ.ru, МотоПром, Картюнінг, ОКБ «Динаміка» та багато інших.
Деякі матеріали можуть дублюватися з основним змістом сайту. Це дуже популярна стаття. Вона, з купюрами (але переважно без), вкрадена та розміщена на доброму десятку «тюнінгових» сайтів і в автомобільній пресі держави Україна. (Я навіть трохи задоволений тим, що в мене так багато крадуть – отже, є що). У зв'язку з цим я дозволяю вільне передрукування без посилання на першоджерело для всіх представників сексуальних меншин пасивного тіпа).
Вам судити про якість «послуг» таких «тюнінгаторів», які самі два слова не можуть пов'язати про те, що пропонують людям чималі гроші. Люди, будьте пильні! :
Скупі цифри роликового стенду.
Скільки ж можна вичавити конячок з 8-кл. серійного двигуна 21083 . Випробування на роликовому стенді автомобіля ВАЗ 2108 – 17.10.2002, що проводиться за участю Uncle Sam.
Початкові дані.
ВАЗ 2108
- Двигун 1,6, розподільний вал і ГБЦ кросові
- Спортивний ресивер, 52 мм ДЗ, фільтр нульового опору, вільний випуск
- Без витратоміра, додаткові корекції щодо атмосферного тиску та темп. повітря.
- Датчик кисню. ДПКВ – на маховику. Обмежувач оборотів – 8500
- Стандартна КПП
Що вийшло (дані з ВСХ з роликів).
Максимальна потужність 126 лс при 7400 об і швидкості 206 км/год. Звичайно без урахування Сх, т.к. вітру на роликах немає :).
ВСХ стандартного двигуна 2112
Збільшення робочого обсягу
Найбільш поширеним варіантом збільшення робочого об'єму до 1600 куб. см є збільшення ходу поршня до 74,8 мм (стандартний – 71 мм) шляхом заміни колінчастого валу та поршнів. Тут є кілька варіантів
а) «Ковані» поршні поширені розміри 82,0, 82,4, 82,5 84,0 мм різних класів. "Ковані" поршні бувають як звичайної форми, так і Т-подібні. Останні значно легші за масою.
б) Стандартні поршні, що пройшли спеціальне механічне доопрацювання.
в) Використання поршнів 21213 з механічною доробкою та заміною шатунів під «плаваючий» поршневий палець.
Крім найпоширенішого колінчастого валу з ходом поршня 74,8 мм, існують ще КВ з ходом поршня 75,6 (серійний від 1,6) 78, 79, 80 і навіть 84 мм. При використанні цих колінчастих валів можна отримати обсяги від 1580 до 1862 куб. см, причому багато конфігурацій вмістити можна і в блоці стандартної висоти. При цьому, природно, страждає на «крутильність» двигуна через неоптимальний R/S.
Самі колінчасті вали випускаються у трьох «вагових категоріях» – легкі, середні та важкі, з різних заготовок – 2112, 11183 та ін.
У серійних автомобілях ВАЗ об'ємом 1,6 л. застосовується колінвал 75,6, 1,5 л. - 71 мм.
Власники 16-кл. двигунів (для яких гроші не мають значення, можуть уникнути цього геморою та придбати двигун ВАЗ 21128об'ємом 1,8 л. (100 л.с, 160 Нм) або об'ємом 2,0 літра та потужністю 118 л.с.
У двигуні 21128 маса кривошипно-шатунного механізму знижена на 190 гр., застосований «високий» блок (вище на 1,9 мм.), оригінальний колінчастий вал, шатуни довжиною 129 мм., Полегшені поршні. За заявою виробників, ця модифікація не загинає клапана при обриві ременя ГРМ.
Для 8 V на тому ж ОПП випускається новий двигун 21084 об'ємом 1,6 л. 21084 випускається на ОПП лише у карбюраторному варіанті.
| Технічні характеристики | 21203 | 21128 | 21084 |
| Діаметр циліндра, мм | 82 | 82 ,5 | 82 |
| Хід поршня, мм | 94 | 74 ,8 | |
| Робочий об'єм, см³ | 1980 | 1580 | |
| Ступінь стиснення | 10 ,6 | 10 | |
| Номінальна потужність, кВт/об.хв | 80 /5400 | 60 /5600 | |
| Номінальна кр. момент Н*м, при об/хв | 182 /3200 | 160 /? | 124 /3600 |
| Кількість циліндрів | 4 | 4 | 4 |
| Привід клапанів | Гідроштовхачі | Гідроштовхачі | |
| Зчеплення/діаметр мм | 21203 /215 | ||
| Довжина шатуна, мм | – | 129 | |
| Октанове число бензину | Аї 95 | Аї 95 | Аї 91 |
| КПП | 21203 , 2123 |
Елементи форсованого двигуна
Дросельна заслінка
Дросельний патрубок штатної системи упорскування має діаметр 46 мм., Для покращення наповнення циліндрів повітряно – паливним зарядом має сенс збільшити діаметр заслінки. Зустрічаються найчастіше 3 «тюнінгові» розміри - 52, 54 і 55 мм. При самостійному доопрацюванні корпусу ДЗ майте на увазі, що подальше збільшення діаметра різко збільшує шанс зіпсувати патрубок (дуже тонка стінка легко руйнується) і враховуйте той факт, що сама заслінка має дещо незвичайну форму, простота здається. При установці ДЗ необхідно регулювальним гвинтом встановити тепловий зазор між заслінкою і корпусом патрубка, щоб виключити заїдання заслінки (особливо при великих перепадах температур) і забезпечувати невелику подачу повітря навіть при положенні дроселя 0%.
ІМХО, ця фіча має сенс тільки на форсованих ДВС і те, тільки в режимі «повна дірка». Ефект «жвавості», що отримується від застосування такої заслінки – суб'єктивний і ні що інше, як велика подача повітря при малому відкритті ДЗ (аналогічно, якщо ви просто сильніше і різкіше натиснете на газ). Недолік – дерготня на дуже малих дроселях. Вирішується проблема просто – потрібно забезпечити більш плавне та пропорційне відкриття ДЗ. Вирішується це невеликим «тюнінгом» кулачка приводу ДЗ (від Dodgev-103)Застосування цього профілю видаляє всі мінуси керування при малих кутах ДЗ. Щоправда, при цьому пропадає й колишня псевдо – «швидкість». Ще один негативний фактор – якість виготовлення «тольяттинських» ДП з базарів бажає кращого.
Повітряний фільтр
Як ви вже помітили, практично всі нововведення тюнингу пов'язані з повітрям і його проходженням по шляху в циліндри Вашого двигуна. Важливо забезпечити його безперешкодне проходження та досить важливим елементом на його шляху є повітряний фільтр. Якість штатних фільтрів вітчизняного ринку рясніє підробками і залишає бажати кращого, тому варто зважити своє ставлення до автомобіля і вирішити, чи варто брати для нього досить дорогий спортивний фільтр. Найдешевший на сьогоднішній день – це фільтр JR (близько 40 у.о.). З «брендів» часто застосовують K&N. Не варто забувати при цьому, що ресурс фірмового спортивного фільтра при правильній експлуатації (тобто через кожні 5 –10 т.км з використанням тільки фірмових матеріалів) близько 100000 км.
Впускний ресивер
Важливий елемент налаштування впуску. Більший, ніж у стандартного, обсяг дозволяє, при правильній конструкції та налаштуванні, згладити пульсації повітря, крім того, у такій конфігурації довжина впускного тракту коротше, що дозволяє отримати додатковий момент на середніх та високих обертах. Для отримання високого моменту на низьких оборотах впускні канали, навпаки, повинні бути довшими. Оптимальною була б зміна довжини впускних каналів залежно від обертів. Наприклад, до 2700 – 3000 об/хв. працює довгий впускний тракт, після – короткий. Дане рішення реалізовано на багатьох іномарках, ВАЗ теж розробив двигун 11193 з довжиною впускного колектора і фаз ГРМ, що змінюється, ще в 1998 р. На тюнінгові середньофорсовані мотори обов'язково встановлюють ресивери збільшеного об'єму.
Впускні та випускні каналиповинні бути ретельно оброблені - збільшений діаметр (на впуску, не розрахованим збільшенням діаметра випуску можна досягти часом протилежного ефекту), прибрані всі нерівності, напливи, стики - все, що здатне гальмувати рух потоку. Канали мають бути ретельно зашліфовані.
Деякі контори пропонують полірування – це технічно безграмотно. До речі, не всі «нестиковки» в ГБЦ слід спилювати, деякі з них виконують досить важливу роль, створюючи в потрібному місці протитиск або гальмування потоку.
Клапанабажано використовувати збільшеного діаметра та/або полегшені. При розкручуванні двигуна понад 7000 об/хв рекомендується використовувати більш жорсткі клапанні пружинки або спортивні пружинки Schrick і модифіковані (полегшені титанові) тарілки клапанів. На 8 кл. двигун чудово "вживлюються" клапана від BMW з діаметром стрижня 7 мм. Також недорого (за тюнінговими мірками) можна придбати клапана «Shrick» або виготовити легкі титанові клапани із захисним покриттям за Вашим кресленням (на грудень 2003 р. вартість одного такого клапана – 21 USD)
Якщо передбачається використання стандартних клапанів – вони мають бути максимально полегшені та притерті. На ВАЗівському конвеєрі відсутня операція притирання клапанів, фаска на клапанах та сідлах розрахована на «самопритирання» під час обкатки.
Розподвали для тюнінгу та спортувідрізняються підйомом та фазовою характеристикою. Діапазон робочих оборотів у якому розподільний вал дає ефект підвищення наповнення двигуна визначається шириною фаз відкриття клапанів і хвильовими (частотними) параметрами його газового тракту, тобто. геометричними параметрами систем впуску та випуску. А ось сама величина цього ефекту визначатиметься максимальним підйомом, «часом-перетином» відкриття клапанів та параметрами їх перекриття, за умови, що адекватно знижено опір газового тракту. Тут важливо визначитися - для яких цілей форсується двигун і, тому вибирати розподільний вал.
В даний час асортимент пропонованих розподільних валів постійно розширюється. Перелік одних лише «брендів» вражає – «МастерМотор», «СТІ», «ТоргМаш», «Динаміка», «Брагінські», «Нуждинські», «Стольниківські».
Зразкова фазова характеристика ГРМ при використанні тюнінгових розподільних валів
Принцип збільшення підйому клапана перешліфуванням стандартного розподільного валу
При заміні розподільного валу вкрай бажано (а здебільшого – обов'язково) застосування так званої «розрізної шестерні», т.к. необхідно дуже точно налаштувати фазову характеристику тракту, «зловити його резонанс». Пристрій такої шестерні вкрай просто забезпечується можливість плавного зміщення шестерні щодо центру з подальшою фіксацією в обраному положенні. Існують також «розрізні» шківи колінвалу.
Для 8-кл. Двигунів ВАЗ випускається досить широкий діапазон валів, на будь-який смак. Найбільш перспективні для «міських битв» р/вали з 49-го по 55-й вали, для рейсингу – №62, далі йдуть чисто спортивні вали, для ралі та кільцевих гонок.
Безперечний інтерес представляє новий напрямок ОКБ Динаміка – р/вали з непоганими штовхачами – лінійка р/валів RX для двигуна 21083. Дане технічне рішення дозволяє реалізувати дуже велике підйом клапанів з високою швидкістю відкриття/закриття клапана і досить вузькою фазовою характеристикою. ОКБ «Динаміка» має патент на цей профіль ГРМ, хоча подібне технічне рішення зустрічалоч на досить старих іновідрах. ОКБ «Динаміка» випускає 6 модифікацій RX: RX1-RX3 для «побутових» двигунів та RX4-RX6 для автоспорту.
Для 16-кл модифікацій Майстер-Мотор випускається всього три пари тюнінгових валів 38/32, 44/38 і 50/44 (у недавньому минулому випускалася досить вдала пара 52/48, яка була в «побутовій» лінійці найбільш екстримальна.), з висотою підйому до 9,6 мм (серійний 7,6), решта – чистий спорт. При встановленні валів слід мати на увазі, що в нових (2003 р.) ГБЦ вони можуть зачіпати за припливи, причому чим вище підйом, тим більша ймовірність. Тому потрібно обов'язково перевіряти «прокручування» валу, і за потреби доопрацювати ГБЦ .
Інформація на тему:
1 . Тюнінгові та спортивні розподільні вали 16 V
2 . Тюнінгові та спортивні розподільні вали «СТІ»
3 . Тюнінгові та спортивні вали ОКБ «Двигун»
4 . Тюнінгові та спортивні вали НВФ «Майстер Мотор»
4 . Тюнінгові та спортивні вали «Динаміка»
5 . Трохи про якість валів «СТІ»
Регулювання розрізної шестерні (шківа Верньєра).
Інформація із сайту http://team-rs.ru
1 . Позначити на обох, нерухомій та рухомій частинах, стандартну мітку, відповідно до стандартної шестерні.
2 . Встановити на вал, надягти ремінь і поєднати всі мітки (колінвал, розподільний вал)
3 . Проконтролювати впускний та випускний клапан 4‑го циліндра: при суміщених мітках має бути перекриття (однаково відкриті впускний та випускний клапани). Якщо перекриття немає (тобто один відкритий більше, ніж інший), послабити гвинти шестерні та повернути вал щодо зовнішньої частини шестерні). Після знаходження перекриття - поставити мітки на шестірні (як у п.1). У цьому положенні вал знаходиться в точці перекриття і точно поєднані мітки коленвала та розподільного валу. Це умовний «0», від якого йде регулювання залежно від поставленої мети.
Якщо РВ проходить мітку раніше за КВ це «випередження», якщо пізніше – «запізнення».
Подача палива.
Регулятор Тиску палива. Сподіваюся, не треба пояснювати, як важливо підтримувати в рампі форсунок постійний тиск палива. І якщо при звичайній міській їзді штатного регулятора тиску палива цілком вистачає, на високих оборотах виникає ситуація, коли постійно відкриті форсунки приводять із загального зниження тиску в рампі. Як наслідок – зниження паливоподачі, поганий розпил, збій у розрахунках тощо. Тому при форсуванні двигуна є сенс збільшити тиск на 0,5 – 1 атм., залежно від ступеня форсування двигуна. Природно, що при цьому необхідно скоригувати програму впорскування, щоб забезпечити правильний склад суміші. В останніх «перехідних» моделях та нових двигунах ВАЗ об'ємом 1,6 літра застосована беззливна система, РДТ знаходиться в баку в зборі з бензонасосом і працює з вищим тиском 3,8 Атм.
Форсунки. При форсуванні мотора цілком може скластися ситуація, коли продуктивності (кількість палива, що пропускається) може просто не вистачити. У такому випадку потрібно замінити форсунки на більш продуктивні або встановити другий ряд форсунок. Другий варіант досить складний і трудомісткий, хоча і можливий навіть на стандартному блоці «Січень 5.1», тому простіше, все ж таки встановити більш продуктивні форсунки, з продуктивністю від +15% до +50% (загальнодоступні форсунки від автомобілів ГАЗ застосовувати небажано, тому що у них один плюс - велика продуктивність, решта - мінуси, і найжирніші - швидкодія і нелінійна хар-ка на початку діапазону, там, де у ВАЗа ХХ.) Характеристики форсунок
Прошивка
Поза всякими сумнівами, що для того, щоб отримати максимальний ефект від доведення двигуна необхідне відповідне коригування практично всіх калібрування впорскування. Причому однозначно необхідне тонке доведення калібрувань на конкретному автомобілі, в результаті якого виходить прошивка під конкретне залізо, його налаштування, водія та його стиль керування автомобілем. Остаточне налаштування двигуна та прошивки – це, однією фразою – боротьба за повітря, двигун повинен без перешкод споживати максимально можливу кількість повітря, прошивка має бути налаштована на оптимальну подачу палива та встановлення кутів запалювання у всіх режимах роботи двигуна. З появою для серійних версій прошивок Січень 5 інженерного блоку J5 On-Line Tuner, (А пізніше і J7 On-Line Tuner) дозволяє на ходу, в режимі реального часу відбудовувати калібрування цей процес стає менш тривалим. Раніше існували такі системи лише під тюнінгові та спортивні блоки «Корвет» фірми ABIT(Санкт-Петербург). У процесі налаштування завдання тюнера забезпечити правильний склад суміші – до 12,6:1 у потужнісному режимі та 15,5 –16,5 в економічному.
Здавалося б все просто, але насправді це тонка і копітка праця - склад суміші повинен бути оптимальним у всьому діапазоні оборотів двигуна. Крім цього існують режими потужнісного збагачення, перехідні режими та ін. Доводилося багато годин викочувати з інженерним блоком, постійно контролюючи склад суміші. З газоаналізатором (ГА) через його велику інерційність можна, але досить незручно працювати. Великим проривом є застосування при налаштуванні Альфометрів – широкосмугових контролерів ДК фірми «Innovatemotorsports» (USA).
Система випуску ОГ.
Як правило, на тюнінгові автомобілі встановлюють павуки 4 -2 ‑1 добре працюють у досить широкому діапазоні оборотів. Системи 4 –1 не прижилися у цивільному тюнінгу через дуже вузький діапазон ефективної роботи. Принцип роботи такого випуску заснований на створенні розрядження перед ще не відкритим випускним клапаном, що сприяє кращому продуванню циліндра.
Найпоширенішим у нас «тюнінгом» є встановлення «спортивного» глушника. Найпоширенішою (і, звичайно, найдешевшою) є продукція Nex (імхо – повний відстій) і PowerFull, рідше зустрічаються Remus, Asso, Sebring… Товк від такого глушника може бути тільки в комплексі з прямоточним «павуком», основним фірмовим і додатковим глушником з трубами збільшеного діаметра (не менше 55 мм для двигуна 1,6 і вище). Інакше – лише глибоко пафосний звук. Причому Powerfull випускає найменш «шумні» моделі, ASSO – найагресивніші та найгучніші. PRO-SPORTпропонує "банки" з можливістю регулювання "гучності" +/- 10 db за допомогою знімного вкладиша. Ну і особливий інтерес викликає глушник Pro-Sport з електричним (із салону) керуванням гучністю, від стандарту до Super-Sport (різниця 30 db). Звук вихлопу – справа смаку, особисто мені подобається тихий «рик» – це велика банка PowerFull (у центрі) та двотрубний (DTM) Remus. Однак ціна першого 75 -80 USD, другого - більше 300 ..
Ряди КПП, головна пара
Вибір КПП та ДП залежить від поставлених цілей та можливостей двигуна. У таблиці наведено основні популярні ряди бюджетної серії.
| Ряд/передача | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Стандарт | 3 ,636 | 1 ,950 | 1 ,357 | 0 ,941 | 0 ,784 | |
| 21083 –05 | 2 ,923 | 1 ,810 | 1 ,276 | 1 ,030 | 0 ,880 | |
| 21083 –06 | 2 ,923 | 1 ,810 | 1 ,276 | 1 ,063 | 0 ,941 | 0 ,784 |
| 21083 –07 | 2 ,923 | 2 ,053 | 1 ,555 | 1 ,310 | 1 ,129 | |
| 21083 –08 | 3 ,416 | 2 ,105 | 1 ,357 | 0 ,969 | 0 ,784 | |
| 21083 –11 | 3 ,636 | 2 ,222 | 1 ,538 | 1 ,167 | 0 ,941 | 0 ,784 |
| 21083 –12 | 3 ,250 | 1 ,950 | 1 ,357 | 1 ,030 | 0 ,784 | |
| 21083 –18 | 3 ,170 | 2 ,105 | 1 ,480 | 1 ,129 | 0 ,886 | 0 ,784 |
На автомобілях 2108 -09 -99 -15 серійно встановлюється ДП з передавальним числом 3,9, на "десяте" сімейство - 3,7. Встановлюючи на авто ГП з великим передатним числом можна помітно підвищити динаміку на низах, втрачаючи, щоправда, при цьому максимальної швидкості. Як правило, на ринку пропонуються вже готові «комерційні» ряди КПП, з якими можливе застосування, крім стандартних ДП 3,7; 3,9; 4,1, тюнінгових ГП - 3,5; 4,3; 4,5; 4,7; 4,9 та 5,1. Найважливішим параметром під час розрахунку трансмісії є загальне передатне число (КПП+ГП) кожної передачі.
Хорошим прикладом неписьменного підходу до розрахунку трансмісії є стандартна КПП передньопривідних ВАЗ. В результаті неузгодженості по оборотах на 1 і 2-й передачі, остання зазнає сильних навантажень при перемиканні, що виводить її з ладу раніше за інших. При установці рядів в автомобілі 10-го сімейства бажано застосування 083 вторинного валу.
Передавальні числата швидкісні характеристики різних варіантів «схрещування» рядів КПП та ГП можна порахувати
Блокування диференціалу.
Блокування диференціалу (диференціал підвищеного тертя, що самоблокується диференціал). На відміну від стандартного диференціалу, «блокування» дозволяє перерозподілити момент, що крутить, з розвантаженого колеса на більш завантажене або з колеса з меншим коефіцієнтом тертя на колесо з хорошим зчепленням з дорогою.
«Блокування» бувають гвинтові та дискові. Гвинтові – «Quaife» застосовуються на цивільних машинах – не вимагають спеціального обслуговування та часто виготовляються у «цивільних» версіях (невисокий ступінь блокування), зручних для повсякденної експлуатації автомобіля. Таке блокування збільшує прохідність та стійкість у поворотах, проте необхідна певна навичка – керування автомобіля з блокуванням відрізняється від автомобіля зі стандартним диференціалом.
На спортивних автомобілях використовують диференціали дискового типу, здатні передавати майже весь момент на завантажене колесо. Такі блокування використовуються переважно в автоспорті.
Гальмівна система
Тюнінг автомобіля взагалі логічніше починати з гальмівної системи, А саме з передніх гальм, саме на них припадає основне навантаження при гальмуванні. При цьому слід забувати, що втручання у штатну гальмівну систему заборонено ПДР.
На автомобілі ВАЗ можливе встановлення передніх вентильованих дисків діаметром 14,15,16 дюймів. На цьому краще не економити та придбати фірмові диски та гальмівні колодки. Задні дискові гальма – дороге задоволення, проте з ними ефективність гальмування стає значно вищою.
Що б не годувати численний персонал тюнінгових фірм, які хочуть заробити всі гроші відразу задні дискові гальма можна зробити з передніх восьмих дисків і супортів від Оки (ВАЗ-2108, VW) і гідравлічним або механічним гальмом стоянки. Виготовити та встановити такі гальма досить просто.
Слід мати на увазі, що втручання в гальмівну систему – серйозне рішення, що впливає на Вашу безпеку, заборонене ПДР. На мій погляд, якщо ефективність гальмування ніяк не влаштовує, найбільш оптимальне використання попереду - фірмові вентильовані перфоровані гальмівні диски, ззаду - гальмівні барабани збільшеного діаметра (від класики). Таке тих. рішення застосовано на ВАЗ 21106. Природно застосування якісних гальмівних колодок.
Підвіска
Правильно налаштувати підвіску під певні умови – завдання важливе та складне. Варіантів "універсальної" підвіски просто не існує. Виграючи в одному завжди програєш в іншому. У форсованого автомобіля підвіска має бути налаштована досить жорстко і якомога нижче стандартної. Заміні або налаштуванню підлягають амортизатори, пружини – спортивні або обрізані штатні, або занижені пружини з прогресивною характеристикою, опори стійок замінені на кульове з'єднання (ШС) або тюнінгові опори SS20. Також має бути збільшена жорсткість кузова за допомогою спеціальних розпірок. Налаштування підвіски – дуже складне та кропітке заняття.
Nitro Oxide System
Цей спосіб форсування двигуна застосовується для гонок на короткі дистанції і незважаючи на величезну кількість нереальних чуток не є нічого нового, революційного і надприродного. Для форсування двигунів для коротких гонок, де потрібні короткі потужні прискорення, застосовується неочищений технічний закис азоту. Ефект досягається за рахунок збільшення в камері згоряння кількості вільного кисню, здатного ефективно окислювати більше палива.
Для забезпечення максимальної віддачі двигуна необхідно точно дотримуватись співвідношення паливо/окислювач. У двигунах внутрішнього згорянняяк окислювач використовується кисень, що міститься в повітрі, частка якого приблизно 20%. Кількість палива, що подається в циліндр, безпосередньо залежить від кількості споживаного повітря. Надмірне збагачення призводить до протилежного результату - багата суміш повільно і погано горить через відсутність окислювача. Закис озоту містить 35 -36% кисню, отже, на 15% можна збільшити паливоподачу без зниження ефективності процесу горіння.
Слід мати на увазі, що при цьому різко підвищується температура двигуна і застосовувати упорскування закису більш ніж на 15 -20 сек. без застосування додаткових засобів охолодження згубно для двигуна. В даний час існує два різновиди упорскування «нітросу»: звичайна, коли здійснюється подача тільки закису в впускний колекторта другий, коли здійснюється додаткова подача вже готової паливної суміші. Друга система набагато складніша і трохи ефективніша. У карбюраторних системах установка вимагає встановлення системи додаткової подачі палива, інжекторні системиперекалібровуються і, можливо, вимагатимуть установки паливних форсунокз більшою продуктивністю.
Для тих, хто зацікавився – докладніше можна почитати тут: http://larkon-auto.ru/tuning/motor/nitrous.htm
Ресурс у форсованих моторів
Знос двигуна залежить, насамперед від ступеня форсування, навантаження, умов експлуатації та якості ПММ. Режими максимальних навантажень у повсякденному житті використовуються дуже рідко і, як правило, нетривалий час. Тому можна сміливо стверджувати, що за «цивільного» тюнінгу ресурс двигуна практично не змінюється. І, навіть навпаки, може змінитися у бік збільшення. Доведення двигуна це, в більшості випадків - індивідуальна висококваліфікована ручна робота, точне підганяння, розважування, балансування ДВЗ. Використовується найсучасніший інструмент, постійно накопичується досвід та вивчаються технології. Зрозуміло, якість роботи в цьому випадку непорівнянна з конвеєрною збіркою.
http://tuningplus.narod.ru/articles/tun_theory/index.htm
http://gt-parts.com/modules.php?op=modload& name=Subjects& file=index
http://tuningplus.narod.ru/articles/tun_pract/theory_practics.htm
http://auto 2141 .narod.ru/soderzh.html
http://dvpt.narod.ru/russian/history/index13
http://beetle.org.by/tuning3 .html#31
http://www.innovatemotorsports.com/index.html
http://www.performancetrends.com/
http://www.xede.com.au
http://innovatemotorsports.com
Жоден серйозний тюнінг автомобіля не обходиться без форсування двигуна. Ця процедура серйозно збільшує потужність двигуна, а значить підвищує швидкісні характеристики автомобіля. У цій статті ми докладно розглянемо, що таке форсування двигуна, як це робиться, для чого це потрібно і чи є в цьому потреба?
У чому полягає форсування двигуна?
У багатьох мовах слово «форсування» може перекладатися як, «підсилювати», «прискорювати» тощо. Незалежно від типу двигуна, поліпшення його швидкісних характеристик проводиться за допомогою заміни стандартних деталей на покращені, зміни розмірів певних камер вихлопу і т. д. В даний час існує безліч способів форсування, які дозволяють, так чи інакше, поліпшити динамічні властивості і досягти найефективнішої роботи двигуна.
Недорогі способи форсування двигунів
Відео - Тюнінг двигуна своїми руками
На цьому закінчуються найдорожчі способи форсування двигуна. Як правило, вони не дозволяють серйозно підвищити продуктивність двигуна, проте вимагають менших фінансових витрат. А тепер, саме час дізнатися про більш серйозні методи, які реально покращують характеристики двигуна.
Як форсувати двигун більш ефективно
Збільшення робочого об'єму двигуна. Інакше такий спосіб називають «розточуванням» циліндрів. Всі знають, що чим вищий об'єм двигуна, тим він потужніший. Тому збільшення робочого об'єму є обов'язковим при форсуванні двигуна. Розширення стінок циліндра виконується як припасування до нового розміру поршнів. Це говорить про те, що розточувати циліндри від балди - неприпустимо. У першу чергу, купуються необхідні поршні та шатуни, а потім уже збільшення обсягу.
- Гільзування. Такий спосіб можна назвати як доповнення до першого. Справа в тому, що при розточуванні стін циліндра, вони втрачають свої властивості і стають менш міцними. Таким чином, можливість виходу з ладу блоку циліндрів помітно збільшується. Щоб знизити знос стінок циліндра, необхідно встановити всередину спеціальні гільзи, які мають гарну зносостійкість. Таким чином, ресурс двигуна збільшується в рази.
- Застосування легшого колінчастого валу. Полегшення колінвала є також обов'язковою умовою форсування. Насправді така деталь виконується з більш міцного матеріалу і має більшу вагу в порівнянні зі стандартною. Однак, при досягненні оборотів позначки 3000 об/хв починає працювати сила інерції, яка розкручує його ще сильніше. Таким чином досягається ефективна робота двигуна при заданих оборотах.
Не забудьте, що разом із заміною колінчастого валу, в блок встановлюється спеціальна постіль із вкладишами. Ця міра необхідна для зниження зносу блоку циліндрів, яка досягається тертям більш твердого матеріалу більш м'яке.
Разом зі зміною об'єму, змінюється або, зокрема, камера згоряння. Змін підлягають багато частин ГБЦ, а також такі параметри, як газорозподіл. Адже нарівні зі зміною об'єму має бути збільшена кількість суміші, що подається в циліндр. Налаштування параметрів ГБЦ потребує великих навичок, тому виконувати її самостійно не рекомендується.
- Застосування турбонаддуву. Найсерйознішим кроком до збільшення потужності вважатимуться установку турбокомпресора. Він є насосом, який закачує додаткову порцію повітря в камеру згоряння під великим тиском. Компресор працює за рахунок зусилля, що створюється вихлопними газами у випускному колекторі, і робить максимальний приріст потужності для двигуна.
Навіщо форсують двигун? Чи це потрібно?
Незважаючи на всі переваги форсованого двигуна зі збільшеною потужністю, його застосування для автомобілів повсякденних поїздок є недоцільним. Справа в тому, що потужний мотор однозначно має два недоліки: підвищена витратамастильних матеріалів та пального, а також менший ресурс.
Такий двигун можна встановлювати тільки на гоночний автомобіль, ремонт якого проводиться після кожного заїзду. У цьому випадку його максимальні швидкісні характеристики необхідні лише на нетривалий час - заїзд або невелика серія заїздів, а довга і монотонна їзда по міських дорогах буде зовсім не економічною. Саме тому перед тюнінгом двигуна рекомендується поставити собі питання «чи потрібне воно мені?».
Це все, що потрібно знати про форсування двигуна. Сподіваємось, що ця стаття допоможе вам зробити правильний вибір щодо цього питання.
Поняття форсування та тюнінгу двигуна (від англ. слів force-посилення, стимуляція і tune - налаштування) передбачає реалізацію цілого комплексу робіт з доопрацювання штатної заводської конструкції ДВС. Такі роботи спрямовані на підвищення величини крутного моменту форсованого двигуна та збільшення максимальних оборотів. Іншими словами, форсований мотор має більшу потужність порівняно з базовим аналогом.
Для підвищення потужності двигуна проводиться заміна штатних деталей мотора на тюнінгові, вносяться зміни в прошивку (чіп-тюнінг), здійснюється різнобічна доробка заводських вузлів і т.п. Також на двигун з метою його форсування може бути встановлена додатково допрацьовується впуск, випуск і т.д.
Читайте у цій статті
Потужний тюнінг: переваги та недоліки
Варто почати з того, що будь-який бензиновий або дизельний двигун можна форсувати. Так званий залізний тюнінг без установки турбіни забезпечує приріст потужності близько 10-20%. Доробка двигуна за допомогою установки турбонаддува забезпечує до 40% збільшення потужності.
Що стосується моторесурсу, форсування може значно скоротити, так і збільшити термін служби силового агрегату. Також ресурс безпосередньо залежатиме від цільового призначення та індивідуальних умов, в яких експлуатується конкретний двигун.
Як приклад можна провести порівняння тюнінгового агрегату та заводського. Якщо новий форсований мотор збирається фахівцями в технічному центрі, то за однакових умов експлуатації саме тюнінговий ДВС прослужить у півтора чи двічі довше. Справа в тому, що в процесі масового виготовлення на заводі звичайний двигун не проходить індивідуального налаштування та припасування під час складання. Головним завданням складання на конвеєрі виступає не максимальна точність і подальша надійність агрегату, а складання відповідно до ряду стандартів та допусків. Що стосується індивідуально зібраного двигуна, то в процесі його створення враховуються навіть десяті частки грамів та міліметрів (розважування, балансування тощо) для досягнення кращих показників, а також встановлюються посилені деталі та вузли, що спочатку розраховані на більш серйозні навантаження.
До мінусів значного підвищення потужності ДВС варто віднести серйозні фінансові витрати, а також необхідність доопрацювання інших вузлів автомобіля: підвіски, КПП, гальмівної системи і т.д.
Такий приріст потужності найчастіше досягається в комплексі з установкою турбонагнітачів або механічного компресора. Тому багато автовласників зупиняють свій вибір на доопрацюванні двигуна без монтажу турбіни.
Основні способи форсування двигуна
У списку найпоширеніших методів збільшення потужності двигуна зазначають:
- тюнінг;
- встановлення тюнінгового;
- розточування для збільшення робочого обсягу;
- підвищення ступеня стиснення;
- покращення наповнення циліндрів;
- зниження втрат на тертя та обертання приводів;
Модернізація ГБЦ
Найбільш важливу роль у доробці двигуна відіграє правильна підготовка головки блоку циліндрів. Якісно виконаний тюнінг ГБЦ здатний забезпечити приріст потужності двигуна до 20%. У такому моторі значно покращується наповнення циліндрів сумішшю палива та повітря, повноцінніше протікає процес згоряння суміші, ефективніше реалізовано відведення відпрацьованих газів.
Робота з ГБЦ націлена на те, щоб максимально покращити процес згоряння паливно-повітряної суміші у робочій камері. Саме в камері згоряння енергія газів передається на , який потім здійснює робочий хід. Сумішоутворення, вентиляція, займання і процес горіння палива безпосередньо залежить від виконання камери згоряння. З цієї причини під час доопрацювання вносяться зміни в пристрій зазначеної камери, здійснюється полірування камери згоряння, збільшується прохідний переріз головки блоку циліндрів, розширюються впускні та випускні канали, допрацьовуються колектори поєднуються з каналами головки.
Установка спортивного розподільного валу
Дане рішення є досить ефективним способом збільшення потужності мотора без зміни його робочого об'єму. Тюнінговий розподільний вал передбачає форсування двигуна шляхом зміни фаз газорозподілу на певних режимах роботи силового агрегату. Такий розподільний вал дозволяє зрушити діапазон потужності стосовно особливих умов, в яких використовується транспортний засіб. Наприклад, це рішення здатне підняти тягу на «низах», при цьому в режимі високих оборотів розгінна динаміка закономірно погіршується.
Наприклад, на двигун виробництва ВАЗ з робочим об'ємом 1.7, який має з ходом 78 мм і поршень 82.4 мм, тюнери часто встановлюють розподільний вал з підйомами клапанів від 10.93 мм і більше. Таке компонування двигуна вважається найбільш вдалим, мотор розкручується до 7500-8000 об/хв, двигун добре тягне практично у всьому діапазоні обертів.
Збільшений обсяг
Збільшення робочого об'єму двигуна досягається шляхом встановлення колінчастого валу, який має більший хід порівняно із заводським рішенням, а також внаслідок збільшення діаметра циліндра. Додатково потрібно враховувати, що зміна об'єму двигуна паралельно вимагає збільшення обсягу згоряння камери для досягнення оптимального балансу.
Вищий ступінь стиснення
Збільшений ступінь стиснення дозволяє значно підвищити двигун. Ступінь стиснення має залежність від фаз газорозподілу. Якщо точніше, то ступінь стиснення залежить від затримки, з якою здійснюється закриття впускного клапана. Додатково ступінь стиснення залежить від того кута, на який відкрито дросельну заслінку.
Збільшення ступеня стиснення досягається завдяки форсування ДВС за допомогою тюнінгового розподільного валу, який забезпечує ширші фази, тим самим збільшуючи показник геометричного ступеня стиснення. Також для приросту потужності потрібне заправлення бензином, який має більш високе октанове число. Такий спосіб форсування забезпечує збільшену потужність у всьому діапазоні обертів двигуна.
Поліпшене наповнення циліндрів
Комплекс робіт для отримання більш високого коефіцієнта наповнення циліндрів є одним з методів форсування двигуна, який вимагає доробки або повної заміништатного впуску та випуску. Наприклад, серійний двигун ВАЗівської «вісімки» має показник максимального коефіцієнта наповнення на позначці 0.75.
Тюнерам вдається домогтися зниження опору шляхом модернізації впускної системи двигуна, причому коефіцієнт наповнення стає 1.0 і навіть більше. Таке збільшення є результатом зниження аеродинамічного опору як у впускній та випускній системах, так і в каналах ГБЦ.
Додатково здійснюється установка повітряного фільтра нульового опору (нульовика), монтується роздільний випускний колектор. Цей колектор також називається «павук» 4-2-1, який доповнюється прямоточною вихлопною системою (прямострум).
Варто зазначити, що комплексний підхід є досить витратним у фінансовому плані. Також фахівці відзначають, що хоча тюнінг впуску і випуску дозволяє досягти зниження втрат, але на загальну істотну збільшення потужності розраховувати не варто.
Мінімізація втрат на тертя
У списку так званих механічних втрат двигуна є: тертя, насосні втрати, а також втрати на обертання приводів інших механізмів. Найбільший відбір потужності відбувається в результаті тертя в циліндрах двигуна. Щоб підняти ККД фахівці з форсування двигунів вдаються до встановлення таких поршнів, які мають меншу площу спідниці поршня. Також необхідно зменшення ходу поршня, поршні обов'язково проходять розважування, всі деталі ретельно балансуються.
У певний момент відбувається наповнення циліндрів повітрям, робота двигуна тим часом нагадує роботу насоса. Частина потужності витрачається на рух всього механізму. Зниження аеродинамічного опору на впуску дозволить зменшити втрати.
Також у процесі активної їзди, яка включає лінійне і бічне прискорення, в картері двигуна виявляється на щоках і шийках колінчастого валу, частково перешкоджаючи його обертанню. Для зниження таких втрат на автомобілі може бути встановлена система сухого картера. Принцип роботи цього рішення полягає в тому, що масло примусово викачується з піддону в спеціальний резервуар та забезпечується приріст потужності.
Втрати на рух приводів додаткових механізмів ( , генератор, тощо) також забирають частину енергії. Якщо двигун форсують для їзди на максимальних оборотах, тоді паралельно необхідно реалізувати збільшення передавального відношення приводів обладнання.
Читайте також
Що дає упорскування води в двигун, принцип роботи, основні переваги та недоліки. Як самостійно зробити впорскування води в двигун, доступні методи.
Форсування двигуна або тюнінг двигуна – це певний комплекс технічних процесів, які спрямовані на модернізацію двигуна. Метою такого удосконалення двигуна є збільшення величини максимальних оборотів і моменту, що крутить, за допомогою чого відбувається підвищення ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння.
У просторіччя тюнінгом двигуна називають доопрацювання двигуна, яка має на меті збільшення його потужності та ефективності. Крім цього форсування двигуна називається і повна його заміна на більш потужний. Для безпосереднього форсування двигуна внутрішнього згоряння деталі заводського виробництва — замінюються на нові вдосконалені елементи (шатуни, поршні, клапани). Крім цього заводські стокові деталі двигуна можуть допрацьовуватися та полегшуватися.
Ця процедура проводиться для того, щоб зменшити втрати. Крім того, на сам двигун встановлюються механічний нагнітач (компресор) або турбо надув, вихлопна системапокращується, а також встановлюються повітряніші фільтри зі зменшеним опором. Дуже поширеним є інші види тюнінгу. Тим не менш, хоч би яким був сам процес форсування двигуна головна мета не змінюється - збільшення ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння.
1. Які бувають методи форсування двигуна?
Різними мовами слово форсування означає посилення, прискорення або силу. Саме через етимологію цього слова воно використовується для позначення коригування потужності двигуна внутрішнього згоряння. Що ж до автомобілів то форсування двигуна має розцінюватися як ніщо інше як тюнінг двигуна і всі роботи, які проводяться, які мають на меті збільшення потужності двигуна – доопрацювання заводських деталей і конструкцій.
При проведенні процедури форсування двигуна значно покращуються та долаються заводські параметри. У результаті можна отримати результат, який знаменує значне збільшення продуктивності механізмів та вузлів. У певний момент, коли у автомобіліста виникає думка про форсування двигуна необхідно, як, власне, і за інших думок про тюнінг інших систем траспортного засобу, поставити собі кілька питань: навіщо потрібно форсування двигуна, чи буде поліпшено роботу двигуна і, найголовніше, які матеріальні витрати на цю роботу? Якщо всі відповіді є позитивними, то можна зі спокійною душею та часткою ентузіазму приступати до проведення форсування двигуна автомобіля.
Першим методом, який підходить переважно до сучасних автомобілів, є чип тюнинг.За своєю сутністю дана процедура є вторгненням з боку автомобіліста на всю електронну систему транспортного засобу з метою корекції його керуючих програм. Найчастіше, цей метод породжує корекцію блоку управління двигуном, і навіть установкою додаткових контролерів, якими виступають модулі збільшення потужності двигуна. Якщо немає спеціального обладнання та, найголовніше, спеціальних знань, не рекомендується самостійно проводити чіп-тюнінг.
Другий метод є радикальнішим, оскільки зачіпає механічну частину. Він так і називається: механічне форсування двигунаУ цю процедуру входить безліч процесів, як щодо доопрацювання заводських стокових вже існуючих вузлів, так і по заміні цих вузлів на нові, які є більш ефективними та продуктивними. І при тому, якщо автомобіліст професіонал у використанні таких інструментів як молоток та зубило, не слід відразу ж і без підготовки та знань братися безпосередньо до тюнінгу рухової системи автомобіля. Важливо пам'ятати, що при будь-якій формі тюнінгу, або посилення підвіски, або тюнінг салону, або форсування двигуна, почало полягати в розрахунку змін у поведінці транспортного засобу.
2. Збільшення робочого об'єму двигуна.
Найрадикальнішим способом збільшення потужності показників двигуна автомобіля є збільшення його робочого об'єму. Кількість циліндрів, їх діаметр і величина переміщення поршня – ось від чого залежить робочий об'єм двигуна. Через те, що циліндри є стаціонарним пристроєм і зміна їх кількості неможлива, корекції можуть піддаватися тільки два останні вищевказані параметри.
Діаметр циліндра залежить від конструкції двигуна. Щоб зробити його збільшення двигуна, які мають чавунні блоки циліндрів, повинна застосовуватися розточування блоку циліндрів.Ця процедура служить плацдармом для встановлення нових поршнів, які мають більший діаметр. Після цього на поршень наносять мікронерівності, які сприяють затриманню на робочій поверхні циліндра масляної плівки.
Найпростішою зміною робочого об'єму є процес, що здійснюється в двигунах, блок циліндрів який створений з алюмінію, а сам носить у собі вставні мокрі гільзи. В даному випадку, щоб змінити діаметр циліндра використовуються відповідні нові гільзи, які є в асортименті. Для того, щоб збільшити хід поршня в циліндрі, необхідно застосовувати змінений колінчастий вал, який має збільшений радіус кривошипа. У світі є величезний вибір коленвала для різного типу двигуна: як стандартного, і форсованого.
При безпосередньому визначенні конфігурації двигуна в ході зростання його об'єму застосовуються короткохідні та довгохідні варіанти, які визначають параметр, що є ходом поршня або діаметром циліндра, які збільшуватимуться переважно. Важливо не забувати про те, що сам робочий об'єм агрегату двигуна крім того, що впливає на максимальну величину потужності, безпосередньо впливає на те, при яких обертах можна досягати цих максимальних значень потужності, а також моменту, що крутить. Таким чином, максимальні значення моменту, що крутить, і потужності, при збільшенні ходу, досягаються при найменших значеннях рухових оборотів.
3. Збільшення ступеня стиснення камери згоряння.
Однією з основних методик збільшення потужності двигуна є збільшення рівня стиснення в камері згоряння.Саме через цю процедуру здійснюється отримання більшої віддачі від об'єму двигуна. Таким чином, витрата палива залишається на тому самому рівні, що і був, а потужність двигуна значно збільшиться. У такому разі виникає питання про те, чому ж із самого заводу на стічних установках ступінь стиснення не піднімають до максимального. можливого рівня? Відповідь проста. Вся проблема полягає в характеристиках бензину, які не дозволяють піднімати ступінь стиснення певного зазначеного рівня, без утворення різного роду детонації. Якщо ступінь стиснення буде значно збільшений, то потужність двигуна також підвищиться в рази, проте проблема буде в тому, що автомобіль доведеться заправляти більш високооктановим паливом. Але, з іншого боку, оскільки двигун після цього працюватиме ефективніше навіть на тій потужності, яка була в нього раніше, витрата і споживання палива будуть значно меншими, а різниці в ціні будуть несуттєвими.
Існують два способи збільшення ступеня стиснення в камері згоряння. Першим способом буде встановлення тоншої прокладки самого двигуна.В даному випадку може виникнути проблема зіткнення клапана з поршнями, так що потрібно все ретельно розрахувати. Варіацією може бути встановлення абсолютно нових поршнів у двигун, які матимуть глибші виїмки для клапанів. Крім цього відбудеться зміна газорозподілу двигуна, так що їх доведеться повністю заново налаштовувати.
Другим методом є розточування циліндрів двигуна.Цей процес вимагатиме заміни поршнів. Проте, даний методсприяє збільшенню робочого об'єму двигуна, і, водночас, підвищенню ступеня стиснення, оскільки сама камера згоряння не змінюється, а відбувається зміна об'єму циліндра. Саме відношення першого об'єму камери згоряння до об'єму циліндра, що зріс, вкаже велику величину рівня стиснення. Важливо знати, що чим нижче ступінь стиснення стандартних налаштувань двигуна, тим більше потужності за рахунок стиснення камери вище.
4. Зменшення механічних втрат.
Існує кілька видів механічних втрат: тертя у циліндрах блоку, насосні втрати та втрати допоміжного обладнання.
Першою проблемою є тертя безпосередньо у циліндрах блоку. Зменшення самих циліндрів може проводитися за рахунок збільшення зазору між циліндром і поршнем, використання збірних маслознімних кілець, а також за рахунок полегшення шатуна. Взагалі, практично рекомендується проводити ретельне балансування, і навіть підбір всіх деталей кривошипно-шатунного механізму за вагою. Виникають також насосні втрати. Найчастіше, такі втрати спричинені тертям у шийках колінчастого валу. Ця проблема дуже вирішувана і може компенсуватися установкою розподільного валу з ширшими фазами. Крім цього, потрібно застосувати систему «сухого картера», що сприяє суттєвому зниженню насосних втрат, які витрачаються колінчастим валом. Це пов'язано з тим, що попадання на колінвал олії сприяє гальмуванню його обертання.
Крім вищезгаданого може виникнути проблема з допоміжним обладнанням. Кондиціонер, генератор, водяний насос та гідропідсилювач – все це веде до зменшення ефективної працездатності двигуна. Для вирішення проблеми рекомендується:на автомобілях, де була проведена процедура форсування двигуна, збільшити додаткове відношення приводу генератора та водяного насоса.
5. Оптимізація процесу згоряння суміші.
Для того, щоб зробити, а точніше дати рекомендації щодо оптимізації процесу згоряння повітряно-паливної суміші, не потрібно вдаватися в глибоку теорію всієї процедури згоряння суміші в певній камері згоряння. Важливо запам'ятати, що сама камера згоряння має бути компактною. Це необхідно для того, щоб знизити всі теплові втрати, а також можливість детонації. Крім цього, буде забезпечено ефективне перемішування палива і повітря. Тільки за допомогою зменшення та очищення камери згоряння можна зробити оптимізацію всього процесу згоряння повітряно-паливної суміші.
Для того щоб зробити збільшення наповнення циліндрів потрібно знизити аеродинамічний опір у впускній та випускній системах. Крім цього, необхідно знизити такий же опір в каналах головки двигуна внутрішнього згоряння. Величезне значення безпосередньо для тюнінгу двигуна мають:конструкція резонатора, його розташування, а також установка багатодроссельної системи, яка має випускну трубу на кожен окремий циліндр.
От і все. Форсування двигуна – дуже непростий та ресурсомісткий процес. Проте отриманий результат має радувати автовласника. Важливо не забувати, що збільшення потужності транспортного засобу тягне за собою корекцію та доопрацювання багатьох інших систем автомобіля: гальмівної системи, корекції у підвісці. Це пов'язано з тим, що в процесі форсування змінюються стокові розрахункові заводські параметри, які були запрограмовані на всі функції автомобіля, як одного єдиного пристрою, а посилення або хоча б торкання корекції однієї підсистеми веде до безперечної зміни інших.
У такому питанні не можна без щіпки теорії, тому дозвольте пару слів про природу потужності, щоб сенс будь-яких «залізних» доробок був зрозумілішим. Детально на цьому питанні я зупинявся в одному з , а тут лише позначу коротко насправді. Потужність для будь-якого двигуна внутрішнього згоряння може бути виражена як момент, що крутить, помножений на обороти, з коефіцієнтом.
Не хвилюйтеся, на виході це та сама робота в одиницю часу, просто так куди зручніше оперувати цифрами з технічних характеристикмашини.
Тому очевидно: збільшення потужності потрібно збільшувати крутний момент і обертів. Ну чи один із цих параметрів.
На словах завдання виглядає просто. Здавалося б, яка різниця, 5 тисяч обертів чи 8? Насправді залежність навантажень на цилиндропоршневую групу від оборотів – квадратична. Якщо по-простому, то безоглядно піднімати робочі обороти не можна - двигун швидко отримає незворотні механічні пошкодження. Тому потрібно або «заточувати» мотор під, або ж йти шляхом збільшення крутного моменту.
На світлині: Koenigsegg Regera, Потужність: 1 100 к.с., максимальний крутний момент: 1 280 Н * м при 4 100 об / хв
Трохи про природу моменту, що крутить
З ним теж не так просто. При піднятті моменту навантаження на поршневу групу зростає не квадратично, а лінійно, але збільшується навантаження інакше. Сильніше навантажуються колінчастий вал, шатуни, пальці поршневі і сам блок циліндрів.
Ну добре, збільшуватимемо момент обережно. А що для цього треба зробити? "Вігнати" в мотор більше повітря для окислення більшої кількості палива. Як відомо, для спалювання одного кілограма бензину потрібно 14,7-15 кілограм повітря. У перерахунку на літри це виглядає значно солідніше: 1,4 літра бензину проти 12 кубометрів, або 12 тисяч літрів повітря. Тому, як ви знаєте, не так складно подати в двигун необхідну кількість бензину, як забезпечити його повітрям.
Тому момент, що крутить, буде залежати від кількості повітря, що подається в циліндр за такт, а потужність - від того, скільки мотор може переварити в одиницю часу.
Висновки напрошуються самі собою: для форсування потрібно або збільшувати робочий об'єм або застосувати наддув!
Крутний момент та обсяг
Так вийшло, що щодо майже будь-якого атмосферного двигуна діє емпіричне правило: 85-100 ньютон-метрів припадають на 1 літр робочого об'єму. Моторчик об'ємом 1,6 літра матиме 140-160 Нм, дволітровий – 180-200. Це фактична межа.
Правило це досить універсальне і застосовне до двигунів як давнім, так і зовсім новим. Потужним і дуже слабким. Хіба що зовсім старі двигуни відхиляються від нього. Ось МеМЗ-968, двигун від Запорожця, його робочий об'єм 1,2 літра, момент – 80 Нм. Але при цьому ВАЗ-2101 – ті ж 1,2 літри, але вже 87 Нм. І це старі карбюраторні двигуниіз абсолютно жахливими за сучасними мірками характеристиками системи живлення та запалювання!
У сучасного моторчика Skoda Fabia 1,2 видає вже 112 Нм. Toyota 1ZZ-FE на 1,8 літра об'єму видає 171 Нм, а куди потужніший 2ZZ-GE - всього 180 Нм. Мерседесівський М111 2,3 літра видає 220 Нм, а куди новий і потужний М272 3,0 - рівно 300 Нм. Екстремально форсований Honda K20A 2,0 має момент 215 Нм – трохи краще за «середній». Ну і таке інше.
До речі, навіть формулні атмосферні двигуни 2,4 мали момент у межах 260 Нм. При оборотах за 18 тисяч цього вистачало для отримання дуже високої потужності.
Причина такого малого розкиду у «форсуванні по моменту» саме в тому, що він залежить від ступеня наповнення, площі поршня та ходу поршня. Ступінь наповнення обмежена атмосферним тиском і ще трохи можна вичавити за рахунок добре опрацьованої системи впуску. Тому сильно підняти момент, що крутить, без збільшення робочого об'єму не тільки не можна, цього просто не потрібно.
Ось двигуни з турбонаддувом роблять, що хочуть. Бажаєте 250 Нм з мотора 1,4? Будь ласка, двигун 1,4 TSI EA111 на Skoda Octaviaце може. На Fabia RS той же мотор потужніший, але момент такий самий. А на Mercedes мотор M274 2,0 DE20 AL може мати як 350 Нм, так і 370. Загалом, будь-які варіанти можливі. Турбіна надує стільки, скільки витримає механічна частина двигуна.
На фото: двигун M274, потужність: 245 к.с., момент, що крутить: 370 Н*м при 1 300-4 000 об/хв Головний висновок, який слід зробити: без наддуву немає моменту. Навіть найсерйозніші зміни дадуть лише невеликий приріст. І то переважно на високих оборотах.
Про форсування турбомоторів я докладно розповім у статті. Але якщо ви противник турбін і все ж таки зважилися «допиляти» свій атмосферний мотор, рушимо далі. Що такого відбувається з мотором, що з атмосферного 1,6 якої Fiesta отримують 180-220 кінських силбез жодного наддуву, а потужність скромних дволітрових з турбонаддувом перевалює за 400 чи навіть 800 сил? І що доведеться змінити у вашому абсолютно звичайному двигуніщоб він видавав хоча б 180-200 «коней»? Глобально начебто б усе зрозуміло: або «дути» в ім'я моменту, або «крутити» в ім'я оборотів. А що доведеться міняти у конструкції для досягнення фантастичних результатів?
Роботи з «заліза»
Навіть якщо мотор залишається атмосферним, клопоту чимало. Збільшення робочих оборотів – справа складна та затратна. Насамперед дбають про те, щоб поршнева група взагалі витримала навантаження. Поліпшення йдуть у двох напрямках: збільшують міцність і водночас знижують масу поршневої групи.
Нам необхідні: кований колінчастий вал, ковані Н-подібні шатуни, Т-подібні поршні зниженої висоти, особливо міцні болти шатунів. Ну а більш продуктивний маслонасос дозволить знизити втрати та забезпечити прийнятну міцність. У особливо форсованих двигунів для гонок поршень може залишитися всього з двома поршневими кільцями зниження маси, а зниження втрат на тертя роблять мінімальної товщини.
Якщо у ваших планах – обороти понад 10 тисяч за хвилину, шатуни доведеться робити з титанових сплавів, хоча це не найкращий матеріал для деталей двигуна. Незважаючи на високу міцність, його сплави надто пластичні, а в ДВЗ точність виготовлення йде на мікрони. Дуже високе навантаження припадає на нижню головку шатуна, і тому вимоги до їх шпильок або болтів дуже високі, і деталі тюнінгові коштують вкрай дорого саме з цієї причини.
Звісно, новою поршневою групою зміни не обмежуються. Вимоги до механізму ГРМ також зростають. Зі зростанням оборотів має зростати пружність клапанних пружин, щоб вони встигали повертати тарілки у закрите положення. Тут необхідно знижувати масу клапанів, а заразом і їх можливості по тепловіддачі. До того ж з більш агресивними розподільними валами швидкість відкриття та закриття клапанів збільшується, і зростає навантаження на всі компоненти механізму. Загалом, клапани зазвичай замінюють на полегшені та особливо міцні. Титанові деталі зрідка застосовують і тут, але найчастіше йдуть високоміцна сталь і металокераміка.
Ну а далі питання в налаштуванні резонансних явищ на впуску та випуску мотора за допомогою впускного колектора, випуску та розподільних валів. Зрозуміло, розширюють «вузькі місця» у вигляді дроселя, а то й переходять на багатодросельний впуск, з окремою заслінкою для кожного циліндра.
Якщо діяти за розумом, то оптимізації зазвичай вимагає також форма каналів у ГБЦ та інших місцях впускного тракту. Для цього двигун «продують» і шукають точки втрати тиску – місця з підвищеним опором перебігу повітря. Процеси доопрацювання впуску практично не простіше доопрацювання поршневої групи мотора, а при «легкому» тюнінгу і зовсім з'їдають основну частку бюджету доробок.
Ось, наприклад, двигун Opel C20XE. Двигун допрацьовувався фахівцями Lotus і є типовим прикладом двигуна для омологації - мотора, спочатку підготовленого до переробок самим виробником. Не дарма його використовували у WTCC команди Opel, а потім Chevrolet та Lada добрих півтора десятка років. Його конструкція непогано переносить форсування, тому список необхідних змін виглядає досить скромним.
З мотором спочатку менш «міцним» бюджет був би вищим, причому в рази. Стоковий C20XE має об'єм 2,0 літра та потужність 150 л. с. Англійські компанії набрали великий досвід підготовки цього двигуна до різних гонок і існують так звані «кити», які можна купити і встановити на свій мотор. Зрозуміло, двигун повинен бути ідеально зібраний і не мати значного зношування. Наприклад скористаємося продуктами компанії Qedmotorsport.
Будь-який комплект доробок включає впускний колектор з індивідуальними дроселями на кожен циліндр діаметром 45 мм, новий регулятор тиску палива, паливну рампу, нову систему керування двигуном (ECU), двоступінчастий обмежувач максимальних оборотів і поставляється в зборі з комплектом проводки. Система омологована для застосування у автоспорті.
Мінімальний рівень доробок гарантує потужність 190-200 л. с. при встановленні розподільних валів з великою висотою кулачків і міцніших болтів шатунів. Ціна такого комплекту – 1800 фунтів. Небюджетно, проте все розраховано не в гаражі на коліні, а професіоналами.
Бажаєте більше? Набір доопрацювань C20XE до 210 л. с. включає заміну поршнів для роботи на більш високих оборотах, розрізні шестерні ГРМ для тонкого налаштування фаз і ще більш «агресивні» розподільні вали. Ціна такого комплекту вже 2300 фунтів.
Для отримання ще 10 л. зверху, з межею потужності 215-220 к.с., комплект отримує нові розподільні вали, призначені для роботи без гідрокомпенсаторів, нові штовхачі, нові клапанні пружини. Ціна такого комплекту вже 2550 фунтів.
Топовий комплект, з максимальною потужністю до 245 к.с., включає той самий набір, що і попередній, але налаштований на більш високі обороти і навантаження. Ціна – 2750 фунтів. Готовий двигун із сертифікатом стенду на 240-260 к.с. має ціну близько 3500-5000 фунтів, в залежності від виробника.
Максимальний рівень потужності, який мали заводські гоночні команди з таким мотором, – близько 280-320 кінських сил за необмеженого бюджету.
Інший приклад – дуже популярний на ралійних Fiesta та Focus мотор 2,0 Duratec. Ті ж 2 літри та 150 к.с., але більш сучасна конструкція. Наприклад візьмемо англійські доробки Omex Technology Systems.
Мотор з комплектом доробок до потужності 180 к.с. коштує 5995 фунтів без урахування податку з продажу. В комплект входить новий впускний колектор з індивідуальними впускними патрубками та дросельними заслінками, система управління, «злі» розподільчі вали, посилені болти шатунів та випускна система. Максимальні обороти - 7800 в хвилину, максимальна потужність досягається при 6500.
Мотор із комплектом доробок до 200 л. с. включає вже доопрацювання ГБЦ і камер згоряння. Ціна такого мотора – 6895 фунтів без урахування податків. Максимальна потужність досягається при 7000 оборотів.
Максимальний рівень доробки до потужності 260 сил – це ковані поршні для найвищих навантажень, Н-подібні ковані шатуни, більш еластичні пружини клапанів та комплект полегшення ГРМ, більш продуктивні форсунки та інші доробки. Максимальні обороти 8700, максимальна потужність при 8500 оборотах. Ціна такого двигуна вже 11595 фунтів.
Загалом, як бачите, правильний «атмосферний тюнінг» – це досить дорого, складно, а віддача на виході не те що приголомшлива.
Ефект
Навіть при невеликому збільшенні максимальних оборотів можна суттєво додати в потужності, якщо зменшити падіння моменту, що крутить, або навіть трохи збільшити його на максимальній швидкості обертання.
При збереженні величини моменту, що крутить, за рахунок його перенесення в зону більш високих оборотів можна отримати зростання потужності на 30-40%. Фактично, саме перебудова впуску є запорукою високої потужності атмосферного двигуна, а обмеженням тут виступають можливості поршневої групи.
Межа конструкції
Чим вище ступінь форсування атмосферного двигуна, тим більше зусиль потрібно докладати. Оберти до 7 тисяч не вимагають особливих зусиль, якщо максимум мотора був на рівні 6 тисяч.
Кожна тисяча оборотів понад дається дорогою ціною. Всі елементи повинні ставати легшими та міцнішими, а це не просто складно, а дуже складно поєднувати. Вже 10 тисяч обертів для стандартної поршневої групи двигуна – недосяжна мрія. Більшість сильно форсованих двигунів обмежується оборотами 8 500-9 000 за хвилину. Конструкції з особливо коротким ходом поршня можуть спробувати отримати більш високі обороти. Скажімо, малорозмірні мотоциклетні мотори цілком непогано почуваються на оборотах за 13 тисяч, але форсувати настільки «цивільний» автомобільний мотор нереально.
Всі хитрощі марні, втрати в поршневій групі зростають дуже швидко. І навіть серйозні переробки механізму ГРМ для підвищення ККД вже не допоможуть, хоча для мотоциклетних та гоночних короткохідних є ще шляхи. Скажімо, є така штука, як десмодромний клапанний механізм, де не використовуються пружини – вони витримують екстремально високі обороти. Але це дорого і невиправдано - зараз такий механізм використовують тільки на мотоциклах Ducati, і в основному заради іміджу. А на машинах формули використовували пневмопружини клапанів, що дозволяють грати пружністю в широких межах.
Словом, ще раз повторюю вже сказане вище. Серйозно підняти потужність двигуна без застосування того чи іншого наддуву неможливо. Про «наддувний тюнінг» я розповім у другій частині розповіді про форсування.
Ви коли-небудь намагалися форсувати атмосферний мотор?
