ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

Что такое форсированный двигатель


Что такое форсированный двигатель

Понятие форсирования и тюнинга двигателя (от англ. слов  force -усиление, стимуляция и tune — настройка) предполагает реализацию целого комплекса работ по доработке штатной заводской конструкции ДВС. Такие работы направлены на повышение величины крутящего момента форсированного двигателя и увеличение максимальных оборотов.  Другими словами, форсированный мотор имеет большую мощность сравнительно с базовым аналогом.

Для повышения мощности двигателя производится замена штатных деталей мотора на тюнинговые, вносятся изменения в прошивку ЭБУ (чип-тюнинг), осуществляется разносторонняя доработка заводских узлов и т.п. Также на двигатель в целях его форсирования может быть установлена турбина или механический компрессор, дополнительно дорабатывается система топливоподачи, впуск, выпуск и т.д.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое топливные карты и чип-тюнинг ЭБУ. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, преимуществах и недостатках данного решения в качестве доработки ДВС.

Мощностной тюнинг: преимущества и недостатки

Стоит начать с того, что практически любой бензиновый или дизельный двигатель можно форсировать. Так называемый «железный» тюнинг без установки турбины обеспечивает прирост мощности около 10-20%. Доработка мотора посредством установки турбонаддува обеспечивает до 40% увеличения мощности.

Что касается моторесурса, форсирование может как значительно сократить, так и увеличить срок службы силового агрегата. Также ресурс будет напрямую зависеть от целевого назначения и индивидуальных условий, в которых эксплуатируется конкретный двигатель.

В качестве примера можно провести сравнение тюнингового агрегата и заводского. Если новый форсированный мотор собирается специалистами в техническом центре, то при одинаковых условиях эксплуатации именно тюнинговый ДВС прослужит в полтора или два раза дольше. Дело в том, что в процессе массового изготовления на заводе обычный двигатель не проходит индивидуальной настройки и подгонки во время сборки. Главной задачей сборки на конвейере выступает не максимальная точность и последующая надежность агрегата, а сборка в соответствии с рядом стандартов и допусков. Что касается индивидуально собранного двигателя, то в процессе его создания учитываются даже десятые доли граммов и миллиметров (развесовка, балансировка и т.п.) для достижения лучших показателей, а также устанавливаются усиленные детали и узлы, изначально рассчитанные на более серьезные нагрузки.

Статья в тему:  Как работает коробка-автомат: устройство АКПП

К минусам значительного поднятия мощности ДВС стоит отнести серьезные финансовые затраты, а также необходимость доработки других узлов автомобиля: подвески, КПП, тормозной системы и т.д.

Такой прирост мощности зачастую достигается в комплексе с установкой турбонагнетателя или механического компрессора. По этой причине многие автовладельцы останавливают свой выбор на доработке мотора без монтажа турбины.

Основные способы форсирования двигателя

В списке наиболее распространенных методов увеличения мощности двигателя отмечают:

  • тюнинг головки блока цилиндров;
  • установку тюнингового распредвала;
  • расточку блока цилиндров для увеличения рабочего объема;
  • повышение степени сжатия;
  • улучшение наполнения цилиндров;
  • снижение потерь на трение и вращение приводов;

Модернизация ГБЦ

Наиболее важную роль в доработке двигателя играет правильная подготовка головки блока цилиндров. Качественно выполненный тюнинг ГБЦ способен обеспечить прирост мощности двигателя до 20%.  В таком моторе значительно улучшается наполнение цилиндров смесью топлива и воздуха, полноценнее протекает процесс сгорания смеси, эффективнее реализован отвод отработавших газов.

Работа с ГБЦ нацелена на то, чтобы максимально улучшить процесс сгорания топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Именно в камере сгорания энергия газов передается на поршень, который затем совершает рабочий ход. Смесеобразование, вентиляция, воспламенение и сам процесс горения топлива напрямую зависят от исполнения камеры сгорания. По этой причине во время доработки вносятся изменения в устройство указанной камеры, осуществляется полировка камеры сгорания, увеличивается проходное сечение головки блока цилиндров, расширяются впускные и выпускные каналы, дорабатываются клапана, коллекторы совмещаются с каналами головки.

Статья в тему:  КПП Лада Ларгус : устройство и особенности

Рекомендуем также прочитать статью о том, как заварить трещину в блоке цилиндров или в головке блока цилиндров. Из этой статьи вы узнаете об основных способах устранения данной неисправности.

Установка спортивного распредвала

Данное решение представляет собой достаточно эффективный способ увеличения мощности мотора без изменения его рабочего объема. Тюнинговый распредвал предполагает форсировку двигателя путем изменения фаз газораспределения на определенных режимах работы силового агрегата. Такой распредвал позволяет сдвинуть мощностной диапазон применительно к особым условиям, в которых используется транспортное средство. Например, данное решение способно поднять тягу на «низах», при этом в режиме высоких оборотов разгонная динамика закономерно ухудшается.

Например, на двигатель производства ВАЗ с рабочим объемом 1.7, который имеет коленвал с ходом 78 мм и поршень 82.4 мм, тюнеры часто устанавливают распредвал с подъёмами клапанов от 10.93 мм и более. Такая компоновка двигателя считается наиболее удачной, мотор раскручивается до 7500-8000 об/мин, двигатель хорошо тянет практически во всем диапазоне оборотов.

Увеличенный объем

Увеличение рабочего объема двигателя достигается путем установки коленчатого вала, который имеет больший ход сравнительно с заводским решением, а также в результате увеличения диаметра цилиндра. Дополнительно нужно учитывать, что изменение объема двигателя параллельно требует увеличения объема камеры сгорания для достижения оптимального баланса.

auto-self.ru

Основные методы форсировки классического двигателя — DRIVE2

Увеличение мощности двигателя карбюраторной «классики» будоражит умы владельцев издавна. Точнее – с момента морального старения этих автомобилей, с появлением переднеприводных авто, впоследствии – оснащенных уже «впрысковыми» двигателями. Неразрывно увеличивалась разница в динамике между классикой и современными машинами. Разумеется, хочется не отставать в прямом и переносном смысле, но что поделать, если покупки более нового аппарата не предвидится?! Тогда владельцы «Фиатов-124» начинают задумываться о поднятии мощности двигателя, с целью добиться адекватной динамики, по крайней мере уровня новых «Лада». Люди ломают головы – каким же способом этого добиться? Способов море – в зависимости от бюджета владельца. Как правило, радикальные способы поднятия мощности требуют денег не меньше, чем покупка либо нового, либо б/ушного, но более современного автомобиля, который заведомо обладает высокой динамикой. Поэтому в данной статье хотелось бы рассмотреть способы относительно бюджетные и вполне реализуемые самостоятельно владельцем, при наличии соответствующего желания и возможностей. Способы, о которых будет написано в статье, в совокупности называются «классический тюнинг», т.е. модернизация в рамках серийного двигателя.Сперва отмечу, что полностью исправная классика, например та же ВАЗ-2103, или ВАЗ-2106 с двигателями 1,5 и 1,6 соответственно, имеет неплохую динамику на скоростях до 80-100 км/ч, что для города вполне приемлемо, и позволяет не отставать в потоке. 72 лошадиных силы «троечного» двигателя разгоняют машину до 100 км/ч за 17 сек. (первые двигатели с карбюраторами «Вэбер» имели 77 л/с). Шестерка делает сотню примерно на секунду быстрее.Однако, как правило, состояние машин многих владельцев классики далеко от идеала, и его следовало бы привести в порядок, иначе даже о паспортной «моще» речи нет. Как раз в момент предполагаемого капитального ремонта двигателя имеет смысл заодно его доработать (модернизировать, форсировать, «затюнить» — как угодно), просто чтобы не делать двойную работу в дальнейшем. Т.е. замена некоторых деталей не на серийные, а на тюнинговые, спортивные. Об этом речь пойдет ниже.В рамках статьи мы не будем рассматривать установку двигателей от других автомобилей, в частности, иностранных, а также такие вычурные и экзотические способы форсировки, как закись азота и турбонаддув с охлаждением и т.д. Это слишком затратные и радикальные способы, о чем говорилось в начале статьи – разумнее тогда приобрести более современное авто и «не париться». Ведь наша цель – не драг-рейсинг, а лишь обеспечение автомобилю динамики на уровне современных автомобилей эконом-класса.Итак, для начала – что мы имеем. Автомобиль ВАЗ-2103 с двигателем 2103 мощностью 72 л/с на 5600 об/мин и моментом 104 Н*м при 3400 об/мин. Объем 1452 см3. Динамика – 17 сек. до 100 км/ч. Система зажигания – контактная. Система питания – карбюратор «Озон-2107». Степень сжатия 8,5.Поехали! Начинаем модернизацию поэтапно! Для некоторых – займемся поднятием «мощи». Подробно описывать все мелочи не стану, ибо нужно будет писать целую книгу, но основные направления деятельности по модернизации постараюсь осветить.1) Устаревшую и морально, и физически контактную систему зажигания КСЗ меняем на бесконтактную – БСЗ, по типу 2109. Плюсы – более мощное искрообразование, вследствие более высокого напряжения. Имеем: чуть лучшую экономичность, экологичность, отсутствие проблем с обслуживанием (нет прерывателя, не подгорают его контакты и не надо настраивать УЗСК). В БСЗ входит: трамблер БСЗ, для 2103 (рекомендуют Старый Оскол), катушка 2108, коммутатор, косичка проводов, новые силиконовые ВВ провода и, желательно, свечи для БСЗ, с зазором 0,7-0,8 мм (NJK, Brisk, Bosh).Есть также вариант установки микропроцессорного зажигания (МПСЗ), он имеет больше плюсов, но более дорогой и требует тщательной настройки с помощью ноутбука в режиме онлайн. Оптимальным является точная настройка БСЗ.2) Считаю, что имеет смысл вслед за новой системой зажигания заменить карбюратор «Озон» на «Солекс» модели 21053 / 21073 / 21083, и в дальнейшем дорабатывать их. Семейство «Солекс» имеет ряд преимуществ, а недостатки их легко устранимы. Динамика с ними выше, но топливо расходует относительно экономнее. В зависимости от целей тюнинга выбирается модель: 21053 – удачное соотношение динамики/экономичности, 21073 – производительность+расход (подойдет в случае серьезного тюнинга, также с увеличением объема до 1,7 л и выше). Доработки:— замена игольчатого клапана на незалипающий «Unicar»,— обточка и полировка малых диффузоров— сглаживание всех выступов, мешающих потоку,— обточка осей воздушной и дроссельных заслонок, применение «потайных» болтов в них— расточка диффузоров с камерами (например 24х24 превращают в 24х26)— доработка распылителей УН и т.д.Помимо доработки карбюратора не стоит забывать о подаче воздуха. Доработка «кастрюли» воздушного фильтра, желательно – выведение патрубка с целью реализации «холодного впуска», ограничение попадания горячего воздуха в двигатель. Либо ФНС – «нулевик», если хочется понтов.3) Первыми 2-мя пунктами мы добились неплохих показателей при правильной настройке. По крайней мере, динамика как у переднеприводных карбюраторных машин (зубил, допустим). Хочется большего – дорабатываем ГБЦ.В механизме ГРМ — ой как много простора для творчества. Просто перечислю поочередно от простого к сложному:— замена серийного распредвала на тюнинговый (Эстонец, Эстонец +, ММ 03 и т.д. – выбор валов на рынке неплохой)— непосредственно доработка головки блока:а) расточка каналов впускного коллектора, впуска, выпуска и выпускного коллектора. Впуск растачивают с 29 мм до 32-34 мм, выпуск с 27 мм – до 30-31 мм.б) совмещение каналов, чтобы не было препятствий потоку в виде ступенек.в) шлифовка/полировка каналов – не должно быть сильных борозд, но и в зеркало делать не обязательно. Впуск – шлифуют до гладкого состояния. Выпуск- можно и в зеркало, для пущей важности.г) замена стандартных клапанов на облегченные и более обтекаемой формы (об увеличенных клапанах не говорю – замена седел весьма трудоемка). К облегченным клапанам можно добавить облегченные тарелки пружин клапанов. Все вместе благотворно влияет на работу ГРМ на высоких оборотах.д) доработка формы камер сгорания для завихрения смеси, лучшего наполнения цилиндров – делаются «ушки». Полировка камер совместно с полировкой днища поршня – отодвигается граница детонации.е) повышение термического КПД посредством увеличения СЖ с 8,5 единиц до 9,5-10 и выше, в зависимости от используемого топлива. Оптимально увеличить до 9,5 единиц — смело можно ездить хоть на АИ-92, хоть на АИ-95. Достигается путем фрезеровки ГБЦ на 1 мм. (я повышал до 9,9 ед. фрезеровкой на 1,5 мм)— установка комплекта однорядной цепи ГРМ – облегчение веса+уменьшение трения. Прирост около 5 % за счет снижения потерь.Отдельно скажу о системе выпуска отработанных газов. Спортивная (прямоточная) выпускная система, начиная от «паука» и заканчивая «банкой» рассчитывается индивидуально под каждый мотор, если хочется правильности. Для гражданских моторов, не претендующих на спорт (чем мы и занимаемся), нет необходимости ставить прямоток – можно ограничиться «банкой», при желании.После всех проделанных работ и правильной настройки оного гарантируется неслабая динамика – на уровне инжекторных Самар, а то и выше. Это ориентировочно – разгон до 100 км/ч за 12-13 секунд.Но может быть, и этого уже мало – тогда остается увеличивать объем и дальше заниматься «низом».4) Расточка блока, установка коленвала с увеличенным кривошипом, а желательно – сразу установка блока 21213 — 1,7 л или 2130 – 1,8 л.Здесь плюсом является большой момент, который ярко выражен на низах. А комплекс проделанных выше работ с ГБЦ позволяет сделать из низового двигателя бодро крутящийся и на верхах – зависит от распредвала, настройки карбюратора и многого другого.5) Развесовка поршней и шатунов, т.е. приведение их к равному весу как в отдельности, так и в собранном виде. Кроме того, шатуны можно немного облегчить – убираются балансировочные подушки, только с умом. Как правило, допускается разновес 0,5 грамм. Установка кованых поршней или поршней от других моделей, а также укороченных шатунов – отдельный вопрос, решаемый уже в процессе изменений объема двигателя индивидуально хозяином.Распространенный вариант – облегченный маховик. Но для гражданского двигателя, особенно с городским циклом эксплуатации – вещь лишняя.Еще один очень важный момент – чтобы детали кривошипного механизма, точнее — коленвал, маховик и корзина сцепления были отбалансированы динамически. Дисбаланс выше допуска приводит к потерям и износу механизма. Неотбалансированный маховик, к примеру, после облегчения, приводит к износу крайней опоры коленвала – вкладыши «разбиваются». Балансировка этих трех элементов желательна как в отдельности, так и в их совокупности – чтобы суммарный дисбаланс не превышал допуск.

По отзывам владельцев, после этих процедур двигатель будет крутиться, как у «формулы»… Шутка, но в ней есть доля шутки. Остальное – правда!

Продолжение следует…

Venom, специально для vaz-2103.ru

www.drive2.ru

Что такое форсированный двигатель

Понятие форсирования и тюнинга двигателя (от англ. слов  force -усиление, стимуляция и tune — настройка) предполагает реализацию целого комплекса работ по доработке штатной заводской конструкции ДВС. Такие работы направлены на повышение величины крутящего момента форсированного двигателя и увеличение максимальных оборотов.  Другими словами, форсированный мотор имеет большую мощность сравнительно с базовым аналогом.

Для повышения мощности двигателя производится замена штатных деталей мотора на тюнинговые, вносятся изменения в прошивку ЭБУ (чип-тюнинг), осуществляется разносторонняя доработка заводских узлов и т.п. Также на двигатель в целях его форсирования может быть установлена турбина или механический компрессор, дополнительно дорабатывается система топливоподачи, впуск, выпуск и т.д.

Основные способы форсирования двигателя

В списке наиболее распространенных методов увеличения мощности двигателя отмечают:

  • тюнинг головки блока цилиндров;
  • установку тюнингового распредвала;
  • расточку блока цилиндров для увеличения рабочего объема;
  • повышение степени сжатия;
  • улучшение наполнения цилиндров;
  • снижение потерь на трение и вращение приводов;

Модернизация ГБЦ

Наиболее важную роль в доработке двигателя играет правильная подготовка головки блока цилиндров. Качественно выполненный тюнинг ГБЦ способен обеспечить прирост мощности двигателя до 20%.  В таком моторе значительно улучшается наполнение цилиндров смесью топлива и воздуха, полноценнее протекает процесс сгорания смеси, эффективнее реализован отвод отработавших газов.

Работа с ГБЦ нацелена на то, чтобы максимально улучшить процесс сгорания топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Именно в камере сгорания энергия газов передается на поршень, который затем совершает рабочий ход. Смесеобразование, вентиляция, воспламенение и сам процесс горения топлива напрямую зависят от исполнения камеры сгорания. По этой причине во время доработки вносятся изменения в устройство указанной камеры, осуществляется полировка камеры сгорания, увеличивается проходное сечение головки блока цилиндров, расширяются впускные и выпускные каналы, дорабатываются клапана, коллекторы совмещаются с каналами головки.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как заварить трещину в блоке цилиндров или в головке блока цилиндров. Из этой статьи вы узнаете об основных способах устранения данной неисправности.

Установка спортивного распредвала

Данное решение представляет собой достаточно эффективный способ увеличения мощности мотора без изменения его рабочего объема. Тюнинговый распредвал предполагает форсировку двигателя путем изменения фаз газораспределения на определенных режимах работы силового агрегата. Такой распредвал позволяет сдвинуть мощностной диапазон применительно к особым условиям, в которых используется транспортное средство. Например, данное решение способно поднять тягу на «низах», при этом в режиме высоких оборотов разгонная динамика закономерно ухудшается.

Например, на двигатель производства ВАЗ с рабочим объемом 1.7, который имеет коленвал с ходом 78 мм и поршень 82.4 мм, тюнеры часто устанавливают распредвал с подъёмами клапанов от 10.93 мм и более. Такая компоновка двигателя считается наиболее удачной, мотор раскручивается до 7500-8000 об/мин, двигатель хорошо тянет практически во всем диапазоне оборотов.

Увеличенный объем

Увеличение рабочего объема двигателя достигается путем установки коленчатого вала, который имеет больший ход сравнительно с заводским решением, а также в результате увеличения диаметра цилиндра. Дополнительно нужно учитывать, что изменение объема двигателя параллельно требует увеличения объема камеры сгорания для достижения оптимального баланса.

Более высокая степень сжатия

Увеличенная степень сжатия позволяет значительно повысить КПД двигателя. Степень сжатия имеет зависимость от фаз газораспределения. Если точнее, то степень сжатия зависит от той задержки, с которой осуществляется закрытие впускного клапана. Дополнительно степень сжатия зависит от того угла, на который открыта дроссельная заслонка.

Увеличение степени сжатия достигается благодаря форсированию ДВС при помощи тюнингового распредвала, который обеспечивает более широкие фазы, тем самым увеличивая показатель геометрической степени сжатия. Также для прироста мощности требуется заправка бензином, который имеет более высокое октановое число. Такой способ форсирования обеспечивает увеличенную мощность во всем диапазоне оборотов двигателя.

Улучшенное наполнение цилиндров

Комплекс работ для получения более высокого коэффициента наполнения цилиндров представляет собой один из методов форсирования двигателя, который требует доработки или полной замены штатного впуска и выпуска. Например, серийный мотор ВАЗовской «восьмерки» имеет показатель максимального коэффициента наполнения на отметке 0.75.

Тюнерам удается добиться снижения сопротивления путем модернизации впускной системы двигателя, при этом коэффициент наполнения становится 1.0 и даже более. Такое увеличение является результатом снижения аэродинамического сопротивления как во впускной и выпускной системах, так и в каналах самой ГБЦ.

Дополнительно осуществляется установка воздушного фильтра нулевого сопротивления (нулевика), монтируется раздельный выпускной коллектор. Данный коллектор также называется «паук» 4-2-1, который дополняется прямоточной выхлопной системой (прямоток).

Стоит отметить, что комплексный подход является достаточно затратным в финансовом плане. Также специалисты отмечают, что хотя тюнинг впуска и выпуска позволяет добиться снижения потерь, но на общую существенную прибавку мощности рассчитывать не стоит.

Минимизация потерь на трение

В списке так называемых механических потерь двигателя находятся: трение, насосные потери, а также потери на вращение приводов других механизмов. Стоит отметить, что наибольший отбор мощности происходит в результате трения в цилиндрах мотора. Чтобы поднять КПД специалисты по форсированию двигателей прибегают к установке таких поршней, который имеют меньшую площадь юбки поршня. Также необходимо уменьшение хода поршня, поршни обязательно проходят развесовку, все детали кривошипно-шатунного механизма тщательно балансируются.

В определенный момент происходит наполнение цилиндров воздухом, работа мотора в это время напоминает работу насоса. Часть мощности затрачивается на приведение в движение всего механизма. Снижение аэродинамического сопротивления на впуске позволит уменьшить потери.

Также в процессе активной езды, которая включает в себя линейное и боковое ускорение, моторное масло в картере двигателя оказывается на щеках и шейках коленчатого вала, частично препятствуя его вращению. Для снижения таких потерь на автомобили может быть установлена система сухого картера. Принцип работы данного решения состоит в том, что масло принудительно выкачивается из поддона в специальный резервуар и обеспечивается прирост мощности.

Потери на приведение в движение приводов дополнительных механизмов (ГРМ, генератор, помпа и т.п.) также отнимают часть энергии. Если мотор форсируют для езды на максимальных оборотах, тогда параллельно необходимо реализовать увеличение передаточного отношения приводов оборудования.

autoexpert.today

Форсирование двигателя - основы форсирования ДВС

Форсирование двигателя позволяет значительно повысить мощность мотора и получить разгонную динамику, как у гоночной машины. Но при этом есть несколько но… Стать владельцем настоящего гоночного автомобиля может далеко не каждый – слишком дорого обходится и сам автомобиль, и его содержание, обслуживание и ремонт.

Однако умеренное форсирование двигателя обычного автомобиля (чаще всего двигателя внутреннего сгорания), чтобы выигрывать “светофорные гонки”, вполне реально – этим занимаются многие тюнинговые фирмы. Каковы же основные принципы форсирования двигателя?

1. Увеличение рабочего объема камеры сгорания Повысить мощность мотора можно простым увеличением рабочего объема камеры сгорания – для гоночной машины данный параметр жестко прописан в техническом регламенте, а вот для обычной – он ограничивается только геометрическими размерами головки блока цилиндров. Но стоит помнить, что мелкосерийное производство коленвалов и поршней обходится довольно дорого, правда от этого уже никуда не денешься.

2. Установка приводного компрессора Еще один способ форсирования двигателя, очень популярный, например, в США – установка механического нагнетателя (приводного компрессора), приводящегося от коленчатого вала (подробнее читайте в статье об устройстве турбонаддува).

Достоинство первых двух способов форсирования заключается в том, что с их помощью крутящий момент поднимается во всем диапазоне работы двигателя.

3. Сдвиг пика крутящих оборотов Кроме того, можно применить опыт форсирования спортсменов, увеличивающих мощность мотора, сдвигая пик крутящего момента в направлении высоких оборотов. Здесь главная задача – уменьшение сопротивления при впуске воздуха в цилиндры. Этого добиваются, устраняя неизбежные ступеньки в районе соединения впускного коллектора с головкой блока цилиндров и карбюратором: изнутри полируют впускной коллектор, устанавливают клапаны большего диаметра и высоты подъема, используют многоклапанные головки. Часто обычный карбюратор заменяют сдвоенным с горизонтальным протоком. В результате такого форсирования двигателя увеличивается суммарное сечение диффузоров, смесь равномерно распределяется по всем цилиндрам, потоку топлива не приходится менять направление на выходе из карбюратора.

4. Установка распредвала с “широкими фазами”Еще для форсирования двигателя довольно часто ставят распредвал с “широкими фазами”, который улучшает наполнение камеры сгорания на высоких оборотах за счет некоторого снижения момента “на низах”. Такой автомобиль в движении вынуждает постоянно работать рычагом коробки переключения передач, чтобы обороты не падали и мотор не “тупел”.

5. Настройка впуска и выпускаИногда для увеличения мощности мотора применяют настроенные впуск и выпуск, дающие некоторую прибавку крутящего момента в узком диапазоне оборотов за счет резонансных явлений. При таком форсировании обороты максимальной мощности двигателя вырастают, что требует применения легких кованых поршней для сохранения приемлемых инерционных нагрузок.

6. Увеличение степени сжатияДовольно часто при форсировании моторов увеличивают степень сжатия. Так как детонация на высоких оборотах возникает достаточно редко, а хозяин, выложивший немалую сумму за такой двигатель, видимо, может позволить себе раскошелиться и на высокооктановый бензин (кстати, интересная статья о том, как уменьшить расход топлива).

Форсирование двигателя на примере автомобиля Mercedes E240

unit-car.com

Что такое форсировка двигателя. Как форсировать двигатель?

Форсировка — это повышение выходных параметров двигателя: мощности и крутящего момента, обычно и оборотов. Она реализуется целым комплексом мер.

Классика форсировки — прямоточные сдвоенные карбюраторов

Многим хотелось бы иметь под ногой как можно больше «резвых скакунов», но не все представляют себе, какую цену они запросят. И не только в условных единицах. Поэтому, вначале нужно выяснить пределы своих желаний, исходя из возможностей не только своего conto, но также исходного материала. То есть — имеющегося автомобиля и его двигателя. Один предел может быть для чистокровного баварца, а совсем другой — для чисто советского москвича или волгаря. Скажу сразу, что последние клиенты и так близки к своему пределу рассыпания, поэтому говорить об их форсировке просто смешно.

Турбулентность потока нарезких перепадах сечения

каналов

Итак, у нас есть крепкий, модерный автомобиль, желательно с четырьмя клапанами на каждый цилиндр, двумя распредвалами в (каждой) головке и надежда, что он может дать и выдержать большее. С чего начинать? Посмотрим, какие есть пути повышения мощности. И еще одно, если вы решили форсировать двигатель, то большой расход топлива причины вас не должны интересовать, поскольку при возрастании мощности двигателя само собой возрастет и расход.

Практическая инъекция

Основной метод форсировки — облегчение «дыхания двигателя». Под этим понимается не только снижение пассивных сопротивлений каналов впускного и выпускного трактов, но главное — увеличение параметра «время-сечение» клапанов, зависящего от ширины фаз газораспределения и высоты подъема клапанов. То есть чем выше обороты (а их увеличение —  наиболее эффективный способ повышения мощности), тем раньше должен открыться и позже закрыться впускной клапан, чтобы свежий заряд успел наполнить цилиндр. Однако, при слишком раннем открытии и позднем закрытии смесь будет выталкиваться обратно, причем для каждых оборотов двигателя имеется свой оптимум. Он различен для каждого двигателя, поэтому окончательно подбирается на испытательном стенде. Чем выше степень форсировки, тем более узок рабочий диапазон оборотов двигателя, что вынуждает применять многоступенчатые коробки передач. Этот недостаток могут устранить или ослабить механизмы с регулируемым изменением фаз, однако они еще не вошли в практику тюнинга и требуют значительной реконструкции механизма газораспределения и головки.

Головка цилиндров с обработанными каналами

Сопротивления впускного и выпускного трактов должны иметь плавные переходы сечений без резких изгибов, характерных для серийных автомобилей, и ступенек в их стыковках с каналами в головке, гладкую поверхность, желательно полированную или даже хромированную, а также максимально возможные проходные сечения.

На поверхности лежит идея использовать естественный скоростной напор воздушного потока для дозарядки цилиндров. Однако, давление этого напора слишком мало, чтобы повлиять на наполнение и мощность. Так, при скорости 100 км/ч оно составляет 0,0047 кр/см2, при 200 — 0,0189, а при 350 — 0,06. Большее влияние имеет низкая температура всасываемого воздуха.

Кованые дюралевые шатуны Childs & Albert

Наилучшее наполнение обеспечивают системы впрыска топлива. Хороший эффект дают итальянские гоночные сдвоенные параллельные карбюраторы Weber 40(45) DCOE, многие годы безраздельно украшавшие гоночную технику, а сейчас хот-роды в их разнообразных вариантах. Для форсированных двигателей также предназначены одиночные горизонтальные и наклонные карбюраторы Dell’Orto, дающие хороший пик мощности, но больший расход топлива, и более чувствительные к регулировкам. Наиболее эластичную характеристику обеспечивают английские карбюраторы SU и аналогичные по устройству Stromberg и Bing с постоянным разрежением в диффузоре, а также японский Keihin. Американцы предпочитают местные четырехкамерные карбюраторы, например Holley или Carter, особенно в вариантах с компрессором.

Для снижения механических потерь и уменьшения динамических нагрузок на детали механизмов двигателя производится облегчение ответственных деталей: поршней, шатунов, клапанов, толкателей (кроме легких стаканчиков), коленвала и маховика.

Облегченный на 100 г и стандартный шатуны Audi

Для высокой степени форсировки поршни изготовляют ковкой из деформируемых алюминиевых сплавов группы АК. Такие поршни выдерживают более высокие нагрузки, но имеют больший коэффициент теплового расширения, что требует большего рабочего зазора в холодном состоянии. Очень полезен масляный канал под днищем для охлаждения горячих зон поршня, однако это трудная задача. Некоторые форсировщики ухитряются делать его изнутри. Известная пo F1 фирма Mahle решила проблему по-другому. Она вырезает кольцевой канал сверху днища и вваривает туда кольцевую крышку электронным лучом.

Диаграмма профиля поршня в плане

Гоночные поршни выполняются с минимальной высотой и поверхностями трения и минимальным числом колец — 3 или даже 2. Сами кольца очень тонкие: 1 -1,2 мм для уменьшения напряжений при вибрациях и потерь на трение. Конечно, ресурс таких деталей невелик.

Большое влияние на нагрузки кривошипного механизма и механический КПД оказывает масса шатунов. К примеру, замена шатунов более легкими в спортивном варианте Skoda автоматически подняло мощность на 5 л.с. Тюнеры Audi облегчают стандартные шатуны на 100 г. Еще больший эффект дает применение легких кованых дюралевых шатунов. Однако, их делает мало фирм и они гораздо дороже стальных. Очень крутые фирмы, типа Porsche и им подобные, применяют в своих гоночных моторах титановые шатуны. Их изготовление требует сложной технологии, а, кроме того, их малая теплопроводность создает проблемы с перегревом вкладышей. Более перспективно изготовление шатунов из композитных материалов. Само собой подразумевается использование качественных вкладышей надежных фирм, иначе вся paбота не имеет смысла.

Стандартные системы смазки нуждаются в доработке во избежание отлива масла от деталей механизмов, особенно распределительного, под воздействием силы инерции в напряженных поворотах трассы. Для этого выполняются дополнительные каналы и трубки слива масла из головки, изменяются маслоприемники, применяются маслонасосы большей производительности. Иногда устанавливают дополнительный маслонасос. После этих доработок конечно же не дымит двигатель на холодную. Доработка бывает нужна и для системы охлаждения.

Облегченный на 5 кги стандартный коленвал Audi

Эффект дает и облегчение коленчатого вала и маховика. Для напряженного двигателя оба должны быть стальными, так как прочность чугунных недостаточна для высоких оборотов. Средний коленвал облегчается на 5 кг. Маховики иногда выполняются дюралевыми с напрессованным венцом и накладкой сцепления.

И после этих всех трудовых и финансовых подвигов Вам остается только добавить гоночное сцепление, «короткую» коробку передач, самоблокирующийся дифференциал, хорошие амортизаторы, усиленные тормоза, добавить жесткость облегченному кузову, соответствующие спойлеры, широкую резину, узнать какой бензин и какое масло лучше и залить их — и Вы уже почти гонщик. Не забудьте шлем и то, на что его надевают.

avtomasta.ru

Форсированный двигатель

Форсирование двигателя подразумевает под собой комплекс мер по улучшению показателей стандартной комплектации силовой установки. Под показателями в основном подразумевается мощность, поскольку она главным образом отвечает за разгонную динамику автомобиля. Таким образом, пользователь, за относительно невысокую цену может добиться от обычного автомобиля спортивных характеристик.

Форсировать двигатель, это устранить энергетические потери, возникающие внутри мотора, уходящие на трение и работу дополнительного оборудования. Пустить эту энергию на увеличение коэффициента полезного действия силовой установки, и повысить её мощность в целом. Форсирование позволяет воспользоваться всеми возможностями мотора, заложенными на этапе проектирования.

Для повышения мощности агрегата используют различные методы: меняют штатные детали мотора на улучшенные; заново прошивают электронный блок управления; дорабатывают заводские узлы и многое другое.

Доработка силовой установки

Для начала стоит заметить, что практически любой двигатель, не зависимо от вида топлива, на котором он работает, можно форсировать. Если перебрать заводской мотор и учесть все тонкости и нюансы, пропущенные при конвейерной сборке, можно получить прирост мощности в размере 10-20%. Дело в том, что при массовой сборке не применяется индивидуальная настройка и подгонка под каждый агрегат. Задача конвейера в том, что бы мотор попал в установленный диапазон допусков и посадок.

При индивидуальной сборке, учитываются даже самые мелкие погрешности, для достижения максимальных показателей при выходе на форсаж двигателя. Кроме того, меняются детали и узлы на более прочные, способные вынести серьёзные нагрузки.

Минусом метода является значительная цена и необходимость замены других узлов автомобиля (тормозная система, коробка передач и др.).

Основные методы форсирования силовой установки

Улучшение показателей мотора за счёт форсирования набирает все большую популярность. Существует целый ряд фирм, проводящих доводку и модернизацию агрегатов сразу, после их выхода с конвейера завода. Форсирование ДВС, как правило, происходит за счёт каких-то изменений в его конструкции, к ним можно отнести:

Изменения в головке блока цилиндров

Доработка головки блока цилиндров играет одну из важнейших ролей в модернизации. Правильно проведённая работа способна добавить 20% мощности установке. Форсированный двигатель не только демонстрирует улучшенные характеристики, а так же имеет повышенный ресурс за счёт большего наполнения цилиндров смесью, правильного и полноценного сгорания топлива, и отвода продуктов сгорания.

Поскольку камера сгорания является местом, в котором протекают основные рабочие процессы силовой установки, именно на её улучшение направлена основная работа. От камеры сгорания напрямую зависят такие процессы, как смесеобразование, продувка, воспламенение, горение. Что бы улучшить их, камеру полируют, увеличивают впускные и выпускные каналы, проходные сечения головки блока цилиндров, улучшают клапана, коллекторы и др.

Замена распределительного вала

Положительным моментом в применении такой модернизации является отсутствие необходимости изменять рабочий объём установки. Такое конструктивное решение позволяет сдвинуть диапазон мощности относительно условий эксплуатации агрегата. Таким образом, на определённых режимах работы мотора, будут изменены фазы газораспределения, и двигатель получит прирост мощности.

Однако есть и недостатки, например, на низких оборотах тяга будет поднята, тогда как при достижении высоких, динамика упадёт

Увеличение объёма силовой установки

Данный метод форсирования является самым простым и популярным. Для его осуществления можно прибегнуть к нескольким действиям: увеличить диаметр цилиндров, или установить коленчатый вал, имеющий больший ход.

Увеличение степени сжатия

Метод позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия силовой установки. Степень сжатия напрямую зависит от задержки закрытия впускного клапана, а так же от угла открытия дроссельной заслонки. Процесс достигается при помощи установки специального распределительного вала, который позволяет повлиять на фазы газораспределения, расширив их.

Способ обеспечивает прирост мощности агрегата во всем диапазоне оборотов. Кроме того, требует применения другого сорта топлива, с увеличенным показателем октанового числа.

Увеличение наполнения цилиндров

Принцип метода: снизить аэродинамическое сопротивление во впускной и выпускной системе, в каналах головки блока цилиндров. Для увеличения коэффициента наполнения цилиндров выполняются работы по полной замене впуска и выпуска или их модификации.

Кроме того, параллельно устанавливается раздельный выпускной коллектор, прямоточная выхлопная система и воздушный фильтр нулевого сопротивления. Как пример, ВАЗ 2108 с коэффициентом 0,75 после доработки имеет коэффициент 1,0 и выше.

Недостатком метода является его значительная стоимость по отношению к прибавке мощности, полученной на выходе.

Уменьшение механических потерь

К механическим потерям при работе силовой установки можно отнести: потери на трение, насосные потери, потери на привод механизмов мотора.

Самое сильное трение происходит в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Для уменьшения силы одними из способов является установка поршней с меньшей площадью юбки. Кроме того, уменьшают ход поршня, подгоняют поршни и детали кривошипно-шатунного механизма по весу, производят балансировку. К насосным потерям относят потери мощности на всасывание двигателем воздуха.

В этот момент все системы агрегата работают на преодоление аэродинамического сопротивления. Снизив его, можно получить дополнительную экономию мощности.

Приводы газораспределительного механизма, генератора, помпы и др. так же требуют энергии. В идеале при форсировании силовой установки все их необходимо уравновесить, с целью уменьшения и равномерного распределения мощности. Иногда для этого достаточно воспользоваться изменением передаточного отношения.

Установка сухого картера так же положительно сказывается на экономии мощности. При движении транспортного средства, в обычном картере происходит колебание излишков масла, которые, попадая на коленчатый вал и другие механизмы, вызывают их дисбаланс. Как следствие, потери мощности на противостояние ему. Сухой картер минимизирует эти потери.

avtodvigateli.com

Литровая мощность и методы форсирования двигателей

Литровой мощностью называют номинальную эффективную мощность, снимаемую с единицы рабочего объема двигателя:

Nл = Ne/iVh = pen/(30t)

Чем выше литровая мощность, тем меньше рабочий объем и соответственно меньшие габариты и массу имеет двигатель при одинаковой номинальной мощности.

По литровой мощности оценивают степень форсированности. Двигатели, имеющие высокие значения Nл называют форсированными.

Форсирование двигателя — это комплекс технических мероприятий, способствующих повышению литровой мощности.

Возможные способы форсирования двигателей следуют из выражения; Nл увеличивается с увеличением номинальной частоты вращения n, среднего эффективного давления ре или при применении двухтактного рабочего процесса.

Увеличение литровой мощности посредством повышения n широко используется в карбюраторных двигателях, для с временных моделей которых n достигает 6500 мин-1 и выше.

Дизели грузовых автомобилей, как правило, имеют номинальную частоту вращения, не превышающую 2600 мин-1.

По этой причине литровая мощность дизелей без наддува находится в пределах от 12 до 15 кВт/л и существенно уступает аналогичному показателю карбюраторных двигателей, имеющих Nл = 20…50 кВт/л.

Однако в настоящее время в ряде конструкций дизелей легковых автомобилей трудности форсирования их по частоте вращения удается преодолеть. Появляется все большее количество дизелей с номинальной частотой вращения n = 4500…5500 мин-1 и литровой мощностью до 20 кВт/л.

Для дизелей форсирование по частоте вращения менее характерно, чем для двигателей карбюраторных, для которых этот способ повышения литровой мощности является одним из основных.

Как следует из анализа зависимости, при переходе с четырехтактного рабочего цикла на двухтактный литровая мощность должна увеличиваться в два раза.

В действительности же при этом Nл увеличивается всего лишь в 1,5… 1,7 раза вследствие использования лишь части рабочего объема на процессы газообмена и снижения качества очистки и наполнения цилиндров, а также в результате дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса.

Большая (на 50…70%) литровая мощность — существенное достоинство двухтактного двигателя. Однако недоиспользование части рабочего объема цилиндра для получения индикаторной работы приводит к тому, что они имеют заметно более низкие энергоэкономические показатели, чем аналогичные четырехтактные двигатели.

К недостаткам двухтактных ДВС следует отнести сравнительно большую тепловую напряженность элементов цилиндропоршневой группы из-за более кратковременного протекания процессов газообмена и, следовательно, меньшего теплоотвода от деталей, формирующих камеру сгорания, а также большего теплоподвода к ним в единицу времени, что объясняется вдвое более частым следованием процессов сгорания.

Большим недостатком двухтактных карбюраторных двигателей является потеря части горючей смеси в период продувки цилиндра, что значительно снижает их экономичность.

Особое место в ряду мероприятий, направленных на повышение литровой мощности, занимает форсирование двигателей по среднему эффективному давлению рс.

Однако существенного увеличения Nл путем повышения рс удается достигнуть лишь при увеличении тепловой нагруженности рабочего цикла из-за подвода к рабочему телу большего количества теплоты.

Необходимая для этого подача в цилиндр большего количества топлива (возрастание цикловой подачи qп) требует для его полного сжигания и большего количества окислителя. На практике это реализуется путем увеличения количества свежего заряда, нагнетаемого в цилиндр двигателя под давлением.

Этот способ носит название наддува двигателя. При этом ре возрастает практически пропорционально увеличению плотности свежего заряда.

На рисунке изображена схема двигателя с наддувом и механическим приводом компрессора от коленчатого вала.

Рис. Схема наддува двигателя с приводным компрессором

Одним из недостатков такой системы наддува является существенное снижение экономичности двигателя, обусловленное необходимостью затрат энергии на привод компрессора.

Рис. Схема турбонаддува

Наибольшее распространение в практике современного двигателестроения получил газотурбинный наддув, схема которого приведена на рисунке выше.

Здесь для привода центробежного компрессора 1 используется энергия ОГ, срабатываемая в газовой турбине 2, конструктивно объединенной с компрессором в единый агрегат, который называют турбокомпрессором (ТК).

Поскольку при газотурбинном наддуве отсутствует механическая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и приемистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Система комбинированного наддува выполняется в различных конструктивных вариантах и обычно представляет собой определенные комбинации наддува с приводным компрессором и газотурбинного наддува.

Для повышения плотности свежего заряда, подаваемого в цилиндры двигателя, в ряде случаев используются колебательные явления в системах газообмена (пульсации РТ в системе впуска и выпуска), являющиеся результатом цикличности следования процессов газообмена в цилиндре.

Если, например, задать впускному патрубку такие конструктивные параметры (в основном длину и площадь проходного сечения), чтобы перед закрытием впускного клапана около него была волна сжатия, то масса поступающего в цилиндр заряда увеличивается.

Аналогичный эффект можно получить, «настроив» выпускной трубопровод так, чтобы при открытом выпускном клапане вблизи него была волна разрежения. В результате этого улучшится очистка цилиндров и в него поступит большее количество свежего заряда.

При правильном выборе геометрических параметров систем газообмена в отдельных случаях с помощью динамического наддува становится возможным увеличить эффективную мощность двигателя на 15…25%.

При использовании наддува увеличивается механическая и тепловая напряженность элементов, формирующих камеру сгорания, что является одним из основных факторов, ограничивающих возможное увеличение плотности свежего заряда, поступающего в цилиндр. Поэтому при конструировании двигателей с наддувом и выборе величины давления на выходе из компрессора р’х необходимо учитывать возможные последствия роста механических и тепловых нагрузок на его элементы.

По величине создаваемого на входе в цилиндр дизеля давления рк (или степени повышения давления Пк=pк/p0) различают наддув низкий Пк < 1,5, средний Пк > 1,5…2,0 и высокий Пк > 2,0. При этом эффективная мощность двигателя увеличивается соответственно на 20…30, 40…50 и более 50%.

Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием требует принятия специальных мер по предотвращению нарушения процесса сгорания, называемого детонацией. Это обстоятельство, а также более высокая тепловая напряженность лопаток турбины из-за большей температуры ОГ существенно усложняют практические возможности использования наддува в двигателях данного типа.

ustroistvo-avtomobilya.ru


Смотрите также