Содержание
Форсирование двигателя на примере автомобиля Mercedes E240
Онлайн-экзамен ПДД РФ по билетам ГИБДД (категории «А», «В», «М» и подкатегорий «A1», «В1»).
Расчитайте реальную стоимость страхового полиса ОСАГО с учетом водительского стажа.
Узнайте в режиме онлайн, когда можно будет садиться за руль после употребления спиртных напитков.
Онлайн-калькулятор транспортного налога и интерактивная таблица ставок по всем регионам РФ.
Сервис поможет визуально сравнить размеры шин и дисков автомобиля при их замене.
Материалы: http://unit-car.com/tuning/57-forsirovanie-dvigatelya.html
Какие двигатели можно форсировать?
Практически любой двигатель может быть форсирован, при этом такой тюнинг может привести в конечном итоге как к снижению, так и к повышению его ресурса в зависимости от того, как именно будет осуществляться эта процедура. Помните, что ресурс этого механизма непосредственно зависит от того, как именно он будет эксплуатироваться.
Если автомобиль работает в оптимальном режиме, при этом в нем используется действительно качественное масло, то ваш двигатель прослужит в течении длительного времени. Если же вы, к примеру, занимаетесь стрит-рейсингом, готовьтесь к тому, что вам придется достаточно часто заниматься ремонтом.
Таким образом, форсирование двигателя зачастую значительно увеличивает его срок службы, так как в процессе массового производства автомобилей просто нет времени на то, чтобы разбираться в каждой детали изготавливаемых моторов, выверяя каждый градус или миллиметр.
Увеличение рабочего объема мотора. По-другому такой способ называют «расточкой» цилиндров. Все знают, что чем выше объем двигателя, тем он мощнее. Поэтому, увеличение рабочего объема является обязательным при форсировании двигателя. Расширение стенок цилиндра выполняется как подгонка к новому размеру поршней.
- Гильзование. Такой способ можно назвать, как дополнение к первому. Дело в том, что при расточке стенок цилиндра, они теряют свои свойства и становятся менее прочными. Таким образом, вероятность выхода из строя блока цилиндров заметно увеличивается. Чтобы снизить износ стенок цилиндра, необходимо установить внутрь специальные гильзы, которые обладают хорошей износостойкостью. Таким образом, ресурс мотора увеличивается в разы.
- Применение более легкого коленчатого вала. Облегчение коленвала является тоже обязательным условием форсирования. На самом деле, такая деталь выполняется из более прочного материала и имеет больший вес по сравнению со стандартной. Однако, при достижении оборотов отметки в 3000 об/мин начинает работать сила инерции, которая раскручивает его еще сильнее. Таким образом, достигается эффективная работа двигателя при заданных оборотах.
Вместе с изменением объема, меняется или растачивается головка блока цилиндров, в частности, камера сгорания. Изменениям подлежат многие части ГБЦ, а также такие параметры, как газораспределение. Ведь наравне с изменением объема, должно быть увеличено количество смеси, подаваемой в цилиндр. Настройка параметров ГБЦ требует больших навыков, поэтому выполнять ее самостоятельно не рекомендуется.
- Применение турбонаддува. Самым серьезным шагом к увеличению мощности можно считать установку турбокомпрессора. Он представляет собой насос, который закачивает дополнительную порцию воздуха в камеру сгорания под большим давлением. Компрессор работает за счет усилия, создаваемого выхлопными газами в выпускном коллекторе, и делает максимальный прирост мощности для мотора.
Зачем форсируют мотор? Нужно ли это?
Не смотря на все преимущества форсированного мотора с увеличенной мощностью, его применение для автомобилей повседневных поездок нецелесообразно. Дело в том, что мощный мотор однозначно имеет два недостатка: повышенный расход смазочных материалов и горючего, а также меньший ресурс.
Такой мотор можно устанавливать только на гоночный автомобиль, ремонт которого производится после каждого заезда. В этом случае, его максимальные скоростные характеристики необходимы лишь на непродолжительное время – заезд или небольшая серия заездов, а долгая и монотонная езда по городским дорогам будет совершенно не экономичной. Именно поэтому, перед тюнингом двигателя рекомендуется поставить себе вопрос «нужно ли оно мне?».
Это все, что необходимо знать о форсировании двигателя. Надеемся, что эта статья поможет вам сделать правильный выбор относительно этого вопроса.
Обновление
Самый легкий и в то же время экономичныйметод тюнинга мощности двигателя – это проведение восстанавливающих процедур. В данном случае как двигатель, так и узлы трансмиссии обрабатываются специализированным модификатором трения. При помощи таких препаратов вы увеличиваете мощность и приемистость не только двигателя, но еще и узлов трансмиссии.
После форсирования вы в любом случае почувствуете результат, особенно если речь идет об автомобиле с большим пробегом, производительность двигателя в котором существенно снизилась. Помимо всего прочего вы исключите потребность в проведении целого комплекса трудоемких процедур, что также заметно скажется на общей стоимости тюнинга.
Этот вариант форсирования является доступным практически каждому, и в случае необходимости его можно будет даже провести самостоятельно. Конечно, вы не сможете добиться значительного увеличения производительности, но вам определенно удастся увеличить его мощность приблизительно на 3-5%.
Чип-тюнинг
Чип-тюнинг представляет собой наиболее оптимальный вариант форсирования двигателей современных автомобилей. Это своего рода вторжение в электронную систему автомобиля для того, чтобы изменить стандартные настройки управляющего ПО. В большинстве случаев изменяется блок управления двигателем или же монтируются дополнительные контроллеры, обеспечивающие увеличение мощности двигателя.
На этом заканчиваются самые не дорогие способы форсирования двигателя. Как правило, они не позволяют серьезно повысить производительность мотора, однако требуют меньших финансовых затрат. А теперь, самое время узнать о более серьезных методах, которые реально улучшают характеристики двигателя.
Увеличение рабочего объема
Увеличить рабочий объем двигателя можно: заменив колен.вал на другой с большим ходом, увеличив диаметр цилиндра или то и другое одновременно. Не надо забывать, что при изменении объема двигателя, необходимо увеличить объем камеры сгорания — для компенсации увеличения объема цилиндра.
Для ВАЗовских двигателей, используемых на заднеприводных автомобилях существуют колен.валы с ходом 66, 80, 84, 86, 88 мм.
Для ВАЗовских двигателей, используемых на переднеприводных автомобилях существуют колен.валы с ходом 60.6, 71, 74.8, 75.6, 78, 80, 84 мм.
При установке колен.вала с большим ходом необходимо доработать (либо заменить) шатуны или поршни.
К расточке цилиндров блока на значительную величину ( 2мм.) нужно подходить осторожно. Например, при расточке серийного блока ВАЗ 21083 с 82мм. до 84 мм. у двигателя наблюдается повышенный расход масла. Это происходит за счет потери жесткости блока. В этом случае лучше использовать специальную толстостенную отливку блока. Такие блоки ВАЗ выпускает мелкими сериями.
Увеличение объема двигателя приводит к увеличению максимального крутящего момента, но при этом происходит снижение оборотов максимальной мощности. Это происходит из-за уменьшения механического КПД. Если повышение объема происходит за счет увеличения диаметра цилиндров, то возрастает площадь контакта между стенками цилиндра и поршнем с поршневыми кольцами.
В любом случае повышение объема приводит к падению общего КПД двигателя.
Производится за счёт: замены коленвала на коленвал с большим ходом, увеличения диаметра цилиндров. При этом вам понадобится такая услуга, как расточка блока цилиндров, гильзование и всё, что с этим связано. Изменение объёма двигателя неизменно сопровождается увеличением объёма камеры сгорания.
Если вы и в состоянии провести эту работу самостоятельно, то не забудьте о техническом осмотре, и всеми нюансами, связанными с изменением объёма двигателя.
Форсированный двигатель после такой обработки оснащается коленвалом с увеличенным ходом, а также диаметром цилиндров. Самостоятельно выполнить такую работу крайне сложно, так как необходимо будет произвести гильзование, расточку блока цилиндров и все остальные работы, которые к этому относятся.
Если вы можете проделать все эти процедуры самостоятельно, изначально нужно провести тщательный технический осмотр автомобиля, после чего соблюсти все нюансы, которые связаны с корректировкой объема привода.
Увеличение степени сжатия в камере сгорания
Термический КПД
Увеличение степени сжатия (степени расширения) является эффективным способом повышения КПД двигателя.
— объемы камеры сгорания в головке
— объемы в прокладке
— объемы созданный не доходом поршня до плоскости разьема (если есть)
— объем выборки в поршне
При работе двигателя, особенно на высоких оборотах, геометрический объем камеры сгорания уменьшается. Это происходит из-за: выбирания зазоров, термического расширения поршня, динамического удлинения шатуна. Так, на гоночном безпрокладочном моторе при сборке поршень не доходил до плоскости головки 0.85мм. После эксплуатации двигателя на 9000 об.мин на поршне и плоскости головки присутствовали явные следы контакта.
Степень сжатия зависит от фаз газораспределения (запаздывания закрытия впускного клапана) и угла открытия дроссельной заслонки. Так, на серийных двигателях угол зажигания при частичных нагрузках превышает 40 градусов. Это возможно благодаря низкому наполнению цилиндров и как следствию понижению степени сжатия.
Чем выше наполнение, тем выше степень сжатия. Существует понятие — динамическая степень сжатия. У большинства двигателей, дорожных и гоночных, динамическая степень сжатия находится в диапазоне от 7 до 10 и зависит от октанового числа используемого бензина.
Очень высокая геометрическая степень сжатия спортивных двигателей в первую очередь объясняется применением распред. валов с широкими фазами. Установка на двигатель модифицированного распред. вала с широкими фазами позволяет несколько увеличить геометрическую степень сжатия.
Этот метод форсирования двигателя достигается путем изменения фаз газораспределения (закрытия впускного клапана). Кроме того, установка модифицированного распредвала с широкими фазами увеличивает степень сжатия. Плюс ко всему переход на высокооктановый бензин увеличит мощность двигателя во всем диапазоне оборотов.
Этот вариант предусматривает корректировку фаз газораспределения посредством перекрытия впускного клапана. Также более эффективное сжатие обеспечивает монтаж тюнингованного распределительного вала, имеющего более широкие фазы. Помимо всего прочего,увеличить производительность привода можно посредством заливания высокооктанового бензина.
Снижение механических потерь
— Потери на трение.
— Насосные потери.
— Потери на привод вспомогательного оборудования.
Наиболее значительная часть потерь вызвана трением в цилиндре. Потери зависят от площади трущихся деталей, жесткости и количества поршневых колец, толщины масляной пленки и средней скорости поршня.
При превышении средней скорости поршня выше 20 м./сек. резко возрастают потери на трение и нагрузки на детали КШМ. Поэтому на высокофорсированных двигателях для увеличения механического КПД необходимо уменьшать ход поршня.
Для уменьшения потерь на трение в паре поршень — цилиндр, необходимо использовать сборные маслосъемные кольца, также целесообразно несколько увеличить зазор между поршнем и цилиндром. Облегчение шатуна, особенно верхней головки, уменьшает боковое давление на поршень, с этой же целью нужно использовать по возможности более длинный шатун, что благоприятно скажется на уменьшении потерь на трение. Теоретически необходимо подогнать по весу и отбалансировать все детали КШМ.
Нами был произведен эксперимент. Был испытан на стенде серийный двигатель ВАЗ 21083. После чего его разобрали, все детали КШМ тщательно подогнали по весу. Отбалансировали колен. вал и шатуны (шатуны балансируются на специальном приспособлении, позволяющем развесить шатуны так, чтобы центр масс у всех находился в одной точке). После повторных испытаний на стенде мы не заметили прибавки мощности. Можно себя успокаивать тем, что хуже не будет.
Для уменьшения потерь на трение в наши гоночные моторы мы устанавливаем новые поршни со значительно уменьшенной площадью юбки, одним компрессионным кольцом, высотой 1.2мм. и сборным маслосъемным кольцом высотой 2мм. Также используем специально изготовленные шатуны Н-образного сечения, которые длинней серийного 2108 на 12 мм. и намного жестче и легче.
Для уменьшения трения в шейках колен.вала, необходимо хонингованием увеличить на 0.02мм.(от номинального вазовского размера) внутренний диаметр нижней головки шатуна и постелей колен.вала. Падение давления масла при этом не происходит. Также необходимо проконтролировать легкость вращения распред.вала.
При наполнение цилиндров воздухом возникает перепад давлений между цилиндрами двигателя и атмосферой. Двигатель в этой части цикла работает как насос и на его привод расходуется часть мощности. Чем меньше аэродинамическое сопротивление впускной системы, тем меньше потери энергии.
Уровень масла в поддоне серийного двигателе находится в непосредственной близости от вращающегося колен.вала. При боковых и линейных ускорениях автомобиля масло попадает на противовесы и шейки колен.вала и тормозит его вращение. Применение системы «сухой картер», когда масло откачивается из поддона в отдельную емкость, позволяет увеличить мощность двигателя, особенно при высоких оборотах.
Часть энергии двигателя используется на привод вспомогательного оборудования, такого как: привод механизма ГРМ, водяной насос, генератор и т.д. Для форсированных двигателей, используемых на высоких оборотах, целесообразно увеличить передаточное отношение привода водяного насоса и генератора. При установке кондиционера и гидроусилителя руля эффективная мощность двигателя снижается.
К механическим потерям двигателя относятся: на приводы вспомогательного оборудования, на трение, на насосные потери.
- Трение в цилиндрах блока. Их уменьшение производится за счёт: использования сборных маслосъёмных колец, увеличения зазора между поршнем и цилиндром, облегчение шатуна. В теории рекомендуется проведение тщательной балансировки и подбор по весу всех деталей кривошипно-шатунного механизма.
- Насосные потери. Это более всего трение в шейках коленвала. К снижению насосных потерь ведет и установка распредвала с более широкими фазами. Плюс ко всему необходимо применить систему «сухой картер», что снизит насосные потери, затрачиваемые коленвалом. Ведь попадание на него масла тормозит вращение.
- Вспомогательное оборудование. Привод ГРМ, кондиционер, гидроусилитель, генератор и водяной насос. Это все ведет к снижению эффективности двигателя. Рекомендуется на авто с форсированным двигателем увеличение передаточного отношения привода водяного насоса и генератора.
Снижение трения осуществляется за счет увеличения расстояния от поршня до цилиндра, применения специализированных маслосъемных колец, а также снижения массы шатуна. Рекомендуется часто проводить тщательную балансировку, а также выбор по весу элементов, которые включает в себя кривошипно-шатунный механизм.
Наиболее сильно этот недостаток проявляется в виде трения, которое происходит в шейках коленвала. Уменьшение насосных потер обуславливается монтажом распределительного вала, имеющего расширенные фазы. Также рекомендуется устанавливать систему, изготовленную по технологии «сухой картер», которая позволит минимизировать насосные потери, которые затрачиваются коленвалом в процессе эксплуатации.
Различные комплектующие снижают эффективность работы двигателя. Рекомендуется в автомобилях, оснащенных форсированным двигателем, увеличивать передаточное отношение генератора и привода водяного насоса.
- Вспомогательное оборудование.
Оптимизация процесса сгорания смеси
Характеристики ДВС в конечном счете зависят от процессов происходящих в камере сгорания, где происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу. Перемешивание свежего заряда с остаточными газами, воспламенение смеси, протекание горения и потери теплоты зависят от конструкции камеры сгорания.
Конструкция камеры сгорания должна обеспечить перемешивание свежего заряда — для улучшения процессов сгорания, быть компактной — для уменьшения тепловых потерь и уменьшения вероятности возникновения детонации. Чем больше площадь поверхности камеры сгорания, тем больше тепла отводиться наружу и теряется, следовательно уменьшаться мощность.
Большая часть объема в камере сгорания должна быть сконцентрирована около свечи. Во время движения поршня к ВМТ смесь выдавливается из зазора между головкой поршня и плоскостью головки в сторону свечи зажигания, при этом происходит интенсивное движение (турбулизация) заряда, что способствует лучшему сгоранию.
Не следует распиливать камеру сгорания со стороны свечи до размеров цилиндра, хотя при этом и происходит большая концентрация смеси в оптимальной зоне. Необходимо создать небольшую зону противодавления, препятствующую забрызгиванию свечи зажигания.
Полирование поверхности камеры сгорания и днища поршня, способствует некоторому уменьшению тепловых потерь (повышению относительного КПД), хотя в процессе длительной работы двигателя они покрываются нагаром.
Не вдаваясь в теорию процесса сгорания воздушно-топливной смеси в камере, рекомендация. Камера сгорания должна быть компактной, чтобы уменьшить тепловые потери и вероятность детонации, и обеспечивать эффективное перемешивание воздуха и топлива.
Камера сгорания должна иметь предельно компактные габариты для того, чтобы минимизировать тепловые потери, а также риск детонации. Таким образом, вы сможете добиться предельно эффективного смешивания топлива с воздухом.
Материалы: http://mashintop.ru/articles.php?id=2065
Важно! Не забывайте о том, что, увеличивая мощность автомобиля, вам нужно будет изменить или же доработать большинство систем. Ведь вы устраняете пределы расчетных параметров, установленных производителем на механизмы вашего авто, вследствие чего усиление даже какой-то определенной системы приводит к изменению целого ряда других.