Зачем облегчают маховик

Преимущества и недостатки установки облегченного маховика

Автомобилисты довольно часто прибегают к установке различных элементов тюнинга. Некоторые из них делают это с какой-то определенной целью, другие – просто для улучшения дизайна. Одним из таких решений, которое набирает популярность в последние годы и считается установка облегченного маховика. О подобной модификации на транспортном средстве можно встретить различные отзывы, как положительные, так и отрицательные. Приобрести облегченную версию автомобилист может и в специализированном автомобильном магазине, либо же сделать ее собственными силами. Но стоит ли это того? В рамках данной материала будут подробно расписаны все достоинства и недостатки установки облегченного маховика. А также рассказано о том, действительно ли такой вид тюнинга можно считать столь полезным для автомобиля.

Маховик: какой можно считать облегченным?

В автомобиле маховик отвечает за накопление кинетической энергии, которая образуется в результате движения. Помимо этого, он предназначен для уравновешивания образующейся энергии. Другими словами, маховик помогает автомобилю при недостатке мощности в момент разгона набрать соответствующие обороты до начала движения. Как правило, автомобильный маховик весит в пределах 5-15 кг. Этот показатель может меняться в зависимости о модели авто. Облегченный элемент обычно имеет вес 3-3,5 кг. Для облегчения элемента производители изготавливают его из легкого металла алюминия. То есть таким образом у них получается сохранить прежние размеры элемента, но при этом сделать его существенно легче по весу.

Почему облегченный маховик стоит устанавливать на авто?

Как и любой другой вид тюнинга, установка облегченного маховика имеет целый ряд положительных сторон. Однако устанавливать такое устройство лучше всего в следующих ситуациях:

• Когда машине требуется быстрый старт;
• Когда необходимо повысить мощностные показатели двигателя;
• Когда нужно увеличить плавность движения машины.

С облегченным маховиком автомобиль стартует на порядок быстрее. Кроме того в моторе расходуется меньше энергии для вращения элементов, что приводит к повышению мощности. Такое техническое решение особенно актуально устанавливать не на массовых видах транспорта, и на тех авто, которые предназначены для различных соревнований.

Недостатки облегченного маховика

Кроме плюсов, которые выглядят весьма заманчиво для водителей, установка такого механизма имеет и определенные недостатки. В сравнение с положительным эти моменты выглядят намного существеннее и заключаются в следующем:

1. Автомобиль с облегченным маховиком способен не только быстро разгонятся, но и очень быстро терять набранную скорость;
2. Может наблюдаться падение оборотов при переходе на повышенный скоростной режим;
3. Происходит снижение крутящего момента;
4. Возникают трудности с проходимостью по бездорожью и заснеженному дорожному полотну;
5. Возможность раскола маховика по причине его хрупкости.

В большинстве ситуаций управление автомобилем с облегченным маховиком в условиях городского трафика весьма проблематично. Автомобиль будет быстро стартовать с места, но при этом практически мгновенно терять набранную скорость.

Более подробно об установке облегченного маховика будет рассказано в этом видеоролике:

Смысл облегченного маховика, его плюсы и минусы

Когда автовладельцы хотят затюнинговать свой двигатель, они устанавливают штатный маховик на спортивный. Как правило, он легче обычного. Это и является преимуществом. Обычно вес штатного маховика уменьшают на полтора килограмма.

Содержание:

Какие преимущества у облегченного маховика?

Основными отличительными особенностями спортивного маховика являются:

• Такой маховик раскручивается быстрее, так как у него меньшая инерция.
• Автомобиль разгоняется намного быстрее и динамичнее.
• Максимальные обороты мотора достигаются за меньший промежуток времени.
• Спортивный маховик придает прирост мощности в 4%. Но это не значит, что этот прирост будет играть огромную роль в мощностных характеристиках мотора.

Специалисты выделяют один нюанс, про который нужно помнить. Если менять штатный маховик на облегченный, тогда нужно перестаивать всю силовую установку. Нужно каждый элемент модернизировать, а также силовую передачу.

Только действительно хорошо настроенный агрегат будет выдавать максимальный результат.

Очень много автовладельцев модернизируют своих «железных коней», но не каждые осознают и понимают минусы такого усовершенствования, слушая лишь своих знакомых.

Перед тем, как разбираться в положительных и отрицательных сторонах спортивного маховика, нужно изучить весовые характеристики. Большинство автомобилей с завода оснащаются маховиками с массой более 12 килограмм. Но существуют модели, которые оснащались более легкими аксессуарами. Вес деталей не превышал 5 килограмм. Действительно облегченный, или же спортивный маховик имеет массу менее 3,5 килограмм, и выполнен из стали, либо же из сплавов алюминия.

Штатный маховик, который устанавливается конструкторами на заводе, выполняет функцию поддержания оборотов во время переключения передач, а также придает ускорение автомобилю. Все детали подгоняются таким образом, чтобы динамика разгона обладала заводскими характеристиками. Создавая маховик, конструкторы рассчитывают его вес таким образом, чтобы тот максимально соответствовал своему классу, а также отлично подходил под каждого обладателя автомобиля.

Штатный аксессуар, обладая большим весом, имеет ряд преимуществ:

• Хоть он и увеличивает время разгона, зато позволяет силовой установке ровно работать на низких оборотах.
• Благодаря тяжелому маховику, неопытный водитель может трогаться хоть с третьей передачи. Но это не рекомендуется.
• Скорость после переключения сохраняется, но разгон становится более длительным, чем у спортивного маховика.
• Большой крутящий момент.
• Лучше передается тяга на силовую передачу.

Основные плюсы и минусы облегченного маховика

Чтобы увеличить динамику разгона, и устанавливают спортивные маховики. В таком случае силовая установка будет вращать более легкий узел, благодаря чему происходит очень быстрый набор оборотов мотором. При установке легкого маховика улучшается разгон, но появляются следующие негативные стороны:

1. Скорость будет набираться очень быстро, но и снижаться она будет с такой же скоростью.
2. Двигатель начнет «кушать» топлива больше, так как разгон будет быстрее.
3. Когда приходится переключиться на повышенную передачу, обороты значительно снижаются. Зато передачи включаются более точно из-за низких оборотов.
4. Двигаясь по городу, или же стоя в пробке, проявляются некие неудобства.
5. Величина крутящего момента снижается, зато повышаются мощностные показатели.
6. Облегченный маховик может нарушить работу двигателя, если тот оборудован системой турбонаддува.

Как говорят настоящие эксперты: нельзя мешать налаженному механизму работать. Каждый автомобиль оснащен конкретной деталью, с нужной массой и конкретными характеристиками. Поэтому улучшать та уже нечего. Уменьшить время разгона на внедорожниках и больших седанах нет резона. Если разговор зайдет о купе, тогда спортивный маховик будет весьма уместен, так как улучшит динамику и время разгона.

Если автовладелец решит установить на свой автомобиль такой маховик, тогда он столкнется с рядом проблем:

1. Двигаться по городу можно будет лишь с очень быстрым разгоном, и таким же торможением. Это не очень хорошо будет влиять на аппетит автомобиля.
2. Если двигаться, при установленном спортивном маховике, на длинные дистанции, тогда педаль газа нужно вдавливать сильнее. Из-за этого обороты двигателя увеличатся, что повлечет за собой сильный нагрев деталей мотора.
3. Сильный перегрев силовой установки несомненно приведет к быстрому износу его составных частей.

Те, кто обладает динамичным характером стиля езды, спортивная деталь подойдет хорошо. Для этого нужно выбрать аксессуар, которая будет легче обычной, желательно сделанная из алюминиевых материалов. Такой аксессуар встречается в специальных ателье, занимающихся тюнингом. Стоить такой тюнинг будет около 2000 рублей. И это при том, что всю процедуру замены владелец будет проводить сам.

Перед тем, как устанавливать спортивный аксессуар, нужно как следует изучить характеристики этой модели. Самый главный фактор, которым должна обладать действительно хорошая деталь – это прочность. Нежелательная поломка маховика во время эксплуатации на высоких оборотах может привести к сильным повреждениям силовой установки, элементам коробки передач, а также деформациям кузова. В связи с этим, установка спортивного маховика дело очень решительное. Поэтому вся ответственность за его последующую работу лежит только на автовладельце.

Как же выбрать правильную деталь?

Если владелец все-таки решился приобрести и установить на свой автомобиль облегченный маховик, тогда нужно внимательно прочитать все необходимые рекомендации, которые помог выполнить действительно качественную покупку. На заводе облегченный маховик делают путем использования облегченных сплавов, либо же снятием лишних частей детали. Поэтому, перед покупкой, важно изучить с какой части удаляли материал. Никак нельзя покупать маховик, у которого центральная часть хоть немного, но вырезана. Центр должен быть полностью укрепленным.

Если центральная часть облегченной детали удалена, тогда имеются все возможности срыва, в результате которого остатки детали могут застрять и в салоне. Деформированный спортивный аксессуар сразу же разлетается на мелкие кусочки, которые способны без каких-либо вопросов пробить тонкий металл кузова. А это может привести к очень серьезным травмам водителя.

Какой вывод нужно сделать?

В статье были конкретно описаны все плюсы и все минусы установки спортивной детали. Как заключение, следует выделить, что свой выбирать лучше детали, которые изготовлены из алюминия. Все объясняется тем, что уменьшают вес путем использования более легких материалов, а не уменьшения количества материала на квадратный сантиметр, что уменьшает прочность в разы.

Если же такие маховики вас не интересуют, и выбор пал на стальные детали, тогда лучше обратить свое внимание на тот факт, что металл должен быть вырезан максимально близко к раю детали. Это при том, что центральная часть должна быть максимально оснащена металлом.

Облегченный маховик: конструкция, преимущества и недостатки, выбор для авто и замена своими силами

Облегченный маховик создан для улучшения динамики машины на высоких оборотах. В принципе его можно установить на штатный двигатель, но только после динамической балансировки в сборе на коленвалу вместе с корзиной сцепления и регулировки газораспределительного механизма.

Назначение тюнинга двигателя

Необходимость облегчить маховик возникает по следующим причинам:

• из 720 градусов рабочего хода коленвала маховик необходим на отрезке вывода кривошипно-шатунного механизма из верхней мертвой точки максимум в 50 градусов;
• все остальное время энергия ДВС расходуется на раскручивание этой массивной детали для аккумулирования ею кинематической энергии;
• если на холостых и малых оборотах маховик стабилизирует перемещение транспортного средства, то на высоких оборотах он снижает динамику движения.

Например, в мощных ДВС стоят тяжелые валы, инерции которых в принципе достаточно, чтобы «сдернуть» КШМ из ВМТ, даже без участия маховика.

По этой причине обтачиваются штатные и покупаются облегченные диски с зубчатыми венцами из стали и алюминиевых сплавов разных конструкций.

Однако после замены без балансировки коленвала в сборе и регулировки механизма газораспределения можно получить противоположный эффект – нагрузить двигатель в обычных режимах, что приведет к выработке КШМ, коленвала, сцепления и прочих взаимосвязанных узлов машины.

Без углубления в теорию механики и динамики можно примерно вычислить эффект от снижения массы маховика, например на 1,5 кг для машины весом 0,9 т со стандартным двигателем (обороты 3000 – 6000) для разгона до 150 км/ч:

• момент инерции снижается только в случае удаления металла с участков маховика возле его наружного радиуса, то есть зубчатого венца;
• для разгона до указанной скорости последовательно включаются I – IV передачи по порядку при эксплуатации четырехступенчатой коробки КПП;
• переключение I/II происходит на 3 – 6 тысячах оборотов, II/III на 4,5 – 6,5 тысячах, III/IV при вращении 4,5 – 5,1 тысяч об/мин;
• угловая скорость на 3000 об/мин составит 314 с -1 , 4500 об/мин – 471 с -1 , 5100 об/мин – 534 с -1 и 6500 об/мин – 681 с -1 ;
• разница кинетической энергии для вращения лишних 1,5 кг стали составит 1,44 кДж при 3000 оборотах, 3,26 кДж при 4500 оборотах, 4,2 кДж при 5100 оборотах и 6,8 кДж при 6500 оборотах.

В сумме облегченный маховик сэкономит 16 кДж кинематической энергии, то есть 2% с небольшим. Для спортивных машин и ДВС с высокими рабочими оборотами эффект значительно выше.

Внимание: Следует понимать, что на малых скоростях движения и в режиме холостого хода ДВС возможны проблемы.

Конструкция облегченного маховика

Технически обосновал, что дает облегченный маховик спортивным автомобилям, двукратный чемпион-раллист Э. Г. Сингуринди. До сих пор конструкция облегченного маховика «по Сингуринди» остается эталоном, но только с учетом конструкции всего двигателя и сцепления.

Внимание: Для водителей-новичков и пользователей, предпочитающих плавный стиль вождения, облегченный маховик не нужен в принципе. Данное руководство предназначено для профессионалов или уверенных пользователей, как минимум.

За счет чего снижается вес?

Тюнинг собственными силами в 85% случаев невозможен, так как необходима достаточно высокая квалификация сварщика, наличие стенда для динамической балансировки коленвала в сборе, поэтому производители выпускают для опытных пользователей облегченный маховик двух типов:

• чугунный – фрезеровкой удалены сегменты возле наружного радиуса изделия;
• дюралевый – диск цельный, чаще всего, стандартных размеров, но изготовлен из сплавов алюминия.

Стандартные маховики весят 6 – 13 кг, облегченные модификации 4 – 2,8 кг (реже 2,5 кг). Замена штатной детали на облегченный маховик производится только в комплекте со сцеплением, поэтому важно, чтобы посадочные отверстия корзины совпадали.

Дюралевый облегченный маховик имеет плюсы и минусы:

• деталь цельная, лучше противостоит механическим поломкам;
• однако металл мягкий, износ значительно выше.

У чугунного и стального маховика ситуация прямо противоположная – высокая износостойкость, низкая механическая прочность возле зубчатого венца.

«Лишний» металл снимают с изделия несколькими способами:

• фрезерованием в промышленных условиях;
• высверливанием сквозных отверстий в гараже, на СТО;
• обтачиванием на токарно-винторезных станках на заводе или в гараже.

Сингурдини начинал свои опыты в советские времена на двигателях «Жигулей» и 412 «Москвичей». Позже доказал, что облегченные маховики могут эксплуатироваться на тяжелых легковых машинах (ГАЗ, внедорожники) без снижения комфортности старта и на малых оборотах.

Основным условием является обработка (стачивание) стенки маховика, на которой расположены посадочные отверстия для корзины сцепления, до размера (толщины), не меньше диаметра внутренней резьбы. Например, если корзина крепится болтом М8, стенка должна быть минимум 8 мм. В противном случае на высоких оборотах тело детали может быть срезано крепежом.

На что влияет изменение конструкции?

Эксплуатация облегченного маховика по ощущениям добавляет мотору мощности. На самом деле после обтачивания детали своими руками на малых оборотах расходуется на 2% меньше кинетической энергии. Зато при увеличении оборотов экономия наблюдается уже в геометрической прогрессии.

Новичку сложно тронуться с таким маховиком в гору и преодолеть «лежачего полицейского». Для профессионала на низких оборотах придется чаще выжимать акселератор, зато при их увеличении комфорт и динамика резко повышаются.

Замена штатного маховика облегченным

После принятия принципиального решения – стоит ли давать машину в тюнинг на СТО или производить модернизацию собственными силами, придется демонтировать штатный маховик, выбрать облегченный вариант по характеристикам или изготовить деталь самостоятельно. Затем демонтировать узел, заменить маховик вместе со сцеплением, произвести динамическую балансировку и регулировку газораспределительной системы.

Выбор по характеристикам

Покупая готовый маховик двигателя со сниженным весом, необходимо учесть расположение отверстий под корзину сцепления, диаметр, количество зубьев и конструкционный материал детали.

Изготовление своими силами

Как минимум, для этого необходим токарный станок и квалифицированный токарь. Рекомендуется использовать схему, чертеж и рекомендации Сингуринди:

• из стандартного 7 кг изделия после проточки получается облегченный вариант 4,8 кг (для ВАЗ «классика»);
• заготовкой служит б/у маховик или снятая детали с коленвала машины, подвергающейся тюнингу;
• зубчатый венец для надежности приваривается к ободу с обеих сторон, швы зачищаются абразивным диском УШМ;
• на подшипнике производится статическая балансировка.

Готовое изделие устанавливается на коленвал для последующей динамической балансировки.

Демонтаж

Перед тем, как облегчить маховик собственными силами, следует понимать, что для этого придется демонтировать несколько узлов и механизмов:

• коробку КПП, чтобы снять сцепление, которое меняют вместе с маховиком;
• ДВС частично для доступа к коленвалу и элементам КШМ, так как может потребоваться установка шатунов меньшей массы, обтачивание колен на валу.

Работы удобнее производить на подъемнике, в крайнем случае, на яме с вывешиванием на домкрат для демонтажа переднего колеса с водительской стороны.

Установка облегченного маховика

Величина силы инерции на коленчатом валу ДВС зависит от веса/угловой скорости шатунов и противовесов. После обточки маховика угловая скорость возрастает, поэтому сила инерции так же увеличивается, а противовесы остаются штатными.

Существует два варианта:

• снижение радиуса вращения – потеря рабочего объема;
• уменьшение массы вращающихся деталей – обычно шатунов.

Внимание: Требуется точный расчет, сколько «лишних» граммов убрать из веса шатуна. Иначе, эффект получится противоположным – снижение ресурса КШМ и ДВС в целом.

Если происходит обточка элементов коленвала, эта деталь вначале балансируется на динамическом стенде отдельно, затем на нее надевается маховик и корзина сцепления.

Балансировка

Обычно учитывают вес снятого с поверхности заготовки конструкционного материала – 35% в среднем. Точнее вес внешнего диаметра облегченного маховика снижается на 500 – 700 г/мм. На некоторых авто существует выбор нескольких типоразмеров сцепления, поэтому нужно учесть:

• корзина и диск большего диаметра увеличивают поверхность контакта и качество зацепления, соответственно;
• однако сцепление меньшего диаметра по аналогии с облегченным маховиком повышают динамику машины;
• на штатном креплении М8 корзина может болтаться, сбивая настройки балансировки, поэтому при тюнинге диаметр часто увеличивают до М10 (рассверлить, нарезать резьбу).

Чтобы не дать разбалансированной детали разрушить подшипники и КШМ, коленвал балансируется на стенде в сборе.

Регулировка механизма газораспределения

В теории ДВС клапаны должны срабатывать при нахождении поршня в мертвых точках ВМТ и НМТ, соответственно. Однако на высоких оборотах время прохождения поршнем мертвой точки исчисляется тысячными долями секунды, поэтому цикл очистки камер сгорания от остаточных продуктов и наполнение их новой смесью будет неизбежно запаздывать.

Бортовой компьютер получает с датчика коленвала реальную информацию о пространственном положении поршней, но корректирует ее для инжекторной системы с учетом показаний датчика оборотов, то есть дает нужные параметры опережения или запаздывания, соответственно.

Другими словами, впускной клапан срабатывает с опережением ВМТ на 10 – 32 градуса, закрывается с опозданием на 40 – 85 градусов относительно НМТ. Аналогичные параметры выпускного клапана составляют 40 – 70 градусов опережения НМТ и 10 – 50 градусов запаздывания ВМТ, соответственно.

Кроме того, важно понимать, зачем между элементами клапанного привода используются зазоры:

• в зависимости от температурного режима ДВС необходим тепловой зазор;
• при нагреве клапан, головка цилиндров и блока расширяются, удлиняются;
• зазором компенсируются линейные удлинения конструкционных материалов.

Облегченный маховик сбивает регулировки ГРМ, рассчитанные на другой момент инерции этой детали. Происходит запаздывание или опережение зажигания, теряется смысл тюнинга ДВС. Регулировку ГРМ лучше производить в СТО, а не гараже, у специалистов, обладающих необходимой квалификацией и оборудованием.

Таким образом, замена штатного маховика облегченным вариантом подходит исключительно для опытных пользователей, в идеале – на автомобилях с высокооборотными двигателями. Тюнинг по умолчанию стоит дорого, так как необходима разборка сцепления, КПП (частично), мотора (частично), балансировка коленвала динамическая, затем узла в сборе с маховиком, и окончательная с присоединенной корзиной сцепления на специальном стенде.