Как увеличить мощность двигателя
Перейти к содержимому

Как увеличить мощность двигателя

  • автор:

Затюнь свой ДВС 🙂 часть первая

Всем привет!)
Будет многА буКаФ)))
Автолюбители, занимающиеся тюнингом двигателя делятся на два вида. Одним нужно немного поднять мощность, т.к. не устраивает скоростные данные машины. Он включает чип-тюнинг или замену некоторых деталей мотора на спортивные. В итоге, мощность повышается на 10-15 процентов.

Другие автолюбители, подходят к тюнингу мотора основательно. Они заменяют детали двигателя на спортивные, устанавливают турбины и растачивают цилиндры. Полученная мощность зависит от потенциала мотора-донора и от кошелька владельца. Все зависит от задач, для которых предпринимался тюнинг.

Нулевой фильтр. Есть ли толк от нулевика?

При тюнинге двигателя возросшая мощность требует большего количества воздуха и необходим нулевой фильтр. Расскажем, что такое фильтр нулевого сопротивления и что он дает по сравнению с обычным фильтром.

Для чего нужен нулевик?

Главная функция стандартного воздушного фильтра — очистка воздуха и защита от попадания пыли в двигатель. Но, получая эффективную фильтрацию воздуха, теряем в мощности двигателя. Бумажные элементы оказывают большое сопротивление воздушному потоку, потому что материал фильтра плотный. Чем больше сопротивление — тем больше потеря мощности. Особенно это заметно, когда фильтр «забивается».

Фильтр нулевого сопротивления — замена стандартному воздушному фильтру, который позволяет максимально снизить сопротивление на впуске без снижения фильтрующей способности и увеличить мощность двигателя. Так, чтобы добавить «несколько лошадей» мотору. Есть ли от него польза для автомобилей со стандартным мотором?

В большинстве "нулевик" даёт прирост мощности около 3—5%. Человек физически не может почувствовать разницу в мощности двигателя менее 5 л.с., а динамические характеристики различаются почти незаметно. Так что потешить самолюбие смогут цифры на бумаге, чем реальность.

Преимущества нулевого фильтра

Во-первых, повышение мощности без снижения чистоты воздуха. Фильтр имеет сложную конфигурацию, обеспечивающую низкое сопротивление, но в то же время эффективную фильтрацию, оберегающую систему впуска от засора, а двигатель от износа.

Во-вторых, избавляетесь от необходимости замены фильтра через каждые 10 000 км. Фильтр легко промывается специальным составом, после чего восстанавливает первоначальные свойства.

В-третьих, после установки нулевика появится чуть больше уникального шума и несколько дополнительных «лошадей», а также прибавится крутящий момент при средних и низких оборотах.

Для получения реальной прибавки по мощности и крутящему моменту необходимо демонтировать стандартный корпус воздушного фильтра в сборе с фильтрующим элементом-вкладышем и поставить на датчик массового расхода воздуха либо на патрубок, идущий к нему, конусный фильтр нулевого сопротивления, который подбирается по диаметру посадочного места.

Есть ли толк от нулевика?

Заблуждается тот, кто считает, что, если снять фильтр и его корпус, мощность мотора возрастет, причем значительно. Это не так. Дело в том, что инженеры рассчитывают фазы газораспределения с учетом потерь на фильтр. И с практической точки зрения двигатель, в который попадает пыль, долго не протянет.

Преграда в виде воздушного фильтра необходима. Снизить сопротивление потоку можно только за счет увеличения проходных отверстий, то есть немного ухудшить качество фильтрации.

Помните: если автомобиль не обладает спортивным движком, нецелесообразно тратить несколько тысяч рублей на "нулевик". Нулевик — привилегия гонщиков! А на серийный двигатель — просто красивая вещь под капотом.

Другое дело, если комплексно дорабатываете двигатель с установкой спортивных распредвалов, расточкой цилиндров. Тогда нулевой фильтр будет к месту. Также, совместно с "нулевиком" приобретают увеличенную дроссельную заслонку, что даст наибольший эффект в повышении отдачи от впускной системы двигателя.

Обслуживание нулевого фильтра

С приобретением нулевого фильтра автолюбитель обязан регулярно промывать и пропитывать "нулевик" специальным раствором. Причем обрабатывать нужно выдерживая определенную технологию, что трудно сравнить с простотой операции "снял—поставил". Забывать о периодическом обслуживании фильтра нельзя, иначе машина станет "тупой" и "прожорливой".

Фильтр снимают, с помощью щетки с мягким ворсом очищают его от крупных частиц грязи. После фильтр промывают с водой. Сушить не надо, а нужно несколько раз встряхнуть, чтобы убрать остатки воды. Потом на фильтрующий элемент с обеих сторон наносится средство для очистки и "нулевик" устанавливается на место.

В жестких условиях эксплуатации рекомендуем производить пропитку фильтра маслом через каждые 6-8 тыс. км, в нормальных — через 10-12 тыс. км. Фильтр рассчитан на 20 промывок. После рекомендуется замена на новый.

Чип-тюнинг автомобилей. Есть ли смысл?

Работа двигателя — компромисс между многими параметрами, основными является экономичность, ресурс двигателя и токсичность выхлопа. Чип-тюнинг способен изменить параметры работы двигателя под конкретного владельца.

Со стороны потребителя требования к автомобилю взаимоисключающие. Хочется высокой мощности, большого и равномерного крутящего момента, надёжности и огромного ресурса — при этом желательно заправлять автомобиль дешевым топливом и иметь минимальный расход. Однако бесплатных чудес не бывает — улучшение одних параметров всегда ухудшает другие.

Для чего нужен чип-тюнинг?

В электронный блок управления впрыском и зажиганием заложена программа его работы. Она хранится в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и представляет программу обработки данных ("софт" или ПО) и одно, двух и трехмерные таблицы с данными (калибровки). Калибровки для различных режимов работы двигателя (пуск, экономичный, мощностной, ХХ, переходной) различны и применяются в зависимости от режима, в котором работает двигатель. Блок управления, получая сигналы от датчиков, управляет работой исполнительных устройств для обеспечения оптимальной (по мнению разработчиков) работы силового агрегата.
Изменяя данные калибровки можем влиять на работу практически любого исполнительного устройства, работа которого управляется ЭБУ. Для получения мощностных характеристик можно изменить установку угла опережения зажигания, величину времени впрыска, отключить или изменить режим работы систем, контролирующих токсичность выхлопных газов. Кроме того, можно изменить обороты холостого хода, максимально разрешённые обороты двигателя и массу других параметров.

Велика ли роль данных изменений в получении от двигателя максимальной мощности? Нет — её прирост может составлять 5-8% (исключение составляют задушенные экологическими нормами двигатели с турбонаддувом, где без особых затруднений можно получить прибавку в 20% и более).

Есть ли смысл в чип-тюнинге?

Каждый сам решает — делать или нет. Но кто хоть раз проехал на машине с грамотно перепрограммированной системой впрыска, решает этот вопрос однозначно — да! Мало кто ездит на режиме максимальной мощности, намного важнее для повседневной езды — крутящий момент и эластичность двигателя. Все это даст простой чип-тюнинг.

Чип-тюнинг — бюджетный и доступный вариант "тюнинга", когда изменением программы управления можно изменить поведение автомобиля, сделать его отличающимся от серийного, — более послушным, "приемистым", экономичным и удобным в управлении. Практически во всех тюнинговых версиях прошивок улучшены режимы холостого хода, холодного пуска, снижена температура работы вентилятора системы охлаждения, устранены выявленные ошибки — порой грубые, присутствующие в серийных версиях ПО.

Часто правка "мозгов" не повышает мощность двигателя, но выравнивает крутящий момент по диапазону оборотов и увеличивает чувствительность педали газа. Таким образом можно нивелировать аморфностью мотора без ущерба для ресурса. Автолюбителям следует выбирать между мощностными прошивками, которые дают 15 процентный прирост мощности и ресурсными — которые не вредят двигателю и топливной экономичности.

Для нестандартных двигателей с увеличенным объемом, с измененным впуском и выпуском чип-тюнинг необходим как воздух. Индивидуальная для каждого мотора программа управления позволяет использовать потенциал форсированного мотора. Частным случаем является перезапись старого заводского ПО на современное.

Несколько слов об "экономичных" прошивках. Ставить их имеет смысл только флегматичным водителям, способными спокойно наблюдать обгоняющие автомобили. В противном случае — активное педалирование приведет к противоположному эффекту.

Дроссельная заслонка увеличенного диаметра

Некоторые утверждают, что при установке увеличенного "дросселя" повышается мощность автомобиля. А если вместе с ним установить "нулевик", то эффект будет лучше. Разберемся, есть ли толк от увеличенной дроссельной заслонки.

Зачем устанавливают увеличенную заслонку?

Размер стандартного дросселя — 46 мм и считается самым узким местом в воздушном тракте автомобиля. Если установить дроссель большего диаметра, то возрастет проходное отверстие, и соответственно будет больше поступления воздуха, а значит, увеличится мощность двигателя.

На рынке тюнинг запчастей существует множество вариантов дроссельной заслонки увеличенного размера, от "52" до "58" размера. Все зависит от цели ее установки. Например, на стандартный мотор без доработок есть смысл устанавливать дроссель на "52 мм" или "54 мм". А более производительный "56" или "58" используется для моторов с увеличенным объемом двигателя.

Если на стандартный мотор поставит 54 дроссель, то лучше не станет, а хуже — вполне вероятно. При его установке нужно будет аккуратнее работать с педалью газа, ведь если раньше при легком нажатии "на газ" дроссельная заслонка открывалась на 10-15 процентов, то при увеличенном дросселе будет на 20-25%. Это приведет к дерготне на малых оборотах!

Увеличенный "дроссель" лишь создает иллюзию повышения мощности, когда приходиться меньше давить на педаль газа и любой отклик становиться резче. Хотя некоторым водителям может понравиться такой эффект.

Увеличенная заслонка пришла из автоспорта, когда ее устанавливали на спортивные машины не методом тыка, а исходя из производительности. Сначала делается мотор, снимаются мощностные показатели, и в случае нехватки поступающего воздуха в двигатель устанавливается дроссельная заслонка увеличенного размера. Если ставить ее на стандартный мотор, то это выброшенные деньги на ветер. Ведь поступление воздуха при стандартном размере "дросселя" вполне хватает.

Есть ли смысл в промывке дросселя?

Если говорим об увеличенном дросселе, то не стоит забывать и про такую операцию как промывка дроссельной заслонки. За время эксплуатации на ней скапливается грязь, что со временем ведет к худшей реакции на педаль газа. Даже после операции промывки дросселя, машина начинает лучше ехать, что было проверено на практике.

Может тогда эффект от увеличенной дроссельной заслонки объясняется тем, что мы ставим вместо грязной заслонки новую и чистую? Тогда, прежде чем покупать новую большую заслонку в тюнинг магазине, лучше сначала промыть стандартный дроссель от грязи. Эта операция не займет много времени, нужно только купить баллончик "очистителя карбюратора", снять дроссель и тщательно его промыть. Ни в коем случае не используйте средство WD-40 для промывки дросселя!

После промывки дроссельной заслонки машина буквально лучше едет. Это не удивительно, особенно если раньше ее никто не промывал, и там скопилась грязь.

Спортивный распредвал. Что такое валы верховые и низовые?

Установка спортивного распредвала — один из самых распространенных видов тюнинга двигателя. Валы "верховые" и "низовые" — что это такое и как это работает?

Для чего нужен спортивный распредвал?

Распределительный вал — это механический "мозг" двигателя, определяющий скорость подъема и продолжительность открытия клапанов, что формирует характер работы мотора. Причина замены стандартного вала на спортивный та же, что и других деталей. Штатная деталь слишком усредненная, разработана в соответствии с запросами максимального количества потребителей.

Основной характеристикой двигателя считают его мощность. В действительности влияние на характер автомобиля оказывают не только максимальная мощность, но и крутящий момент. Ведь наибольшую мощность можно реализовать только при определенных оборотах, близких к максимальным. "Горячему" водителю нужен приемистый двигатель, который при трогании с места и разгоне, не напрягаясь "идет" за педалью газа. Это обеспечивает крутящий момент, если он достаточно большой и постоянный на низких и средних оборотах.

Стандартные двигатели с точки зрения гонщиков имеют существенный недостаток — отсутствие тяги на низких оборотах вращения коленвала.

Спортивный распредвал обеспечивает оптимальную подачу смеси в цилиндр путем увеличения высоты подъема клапанов. Тюнинговые кулачки отличаются плавностью профиля, что обеспечивает надежную работу механизма газораспределения. Особенностью спортивных валов является то, что их применение отодвигает границу детонации (стук пальцев), в особенности на малых оборотах.

Что такое валы верховые и низовые?

Существуют различные спортивные распредвалы, предназначенные для разных целей:
низовой моментный вал для городской езды;
универсальный вал "город — трасса";
верховой вал "трасса".

Выбирая для двигателя распредвал с меньшим подъемом клапанов, мы в наибольшей степени реализуем положительный эффект на низких оборотах вращения коленвала. Распредвал с большим подъемом кулачков позволяет повысить мощность на высоких частотах.

При подборе вала стараются изменить кривую крутящего момента или мощности в диапазоне рабочих режимов двигателя в зависимости от стиля вождения и пожеланий владельца. Максимальные значения смещают в область низких оборотов — тогда вал называют "низовым", если в область высоких оборотов — "верховым".

Если хотим увеличить эффективность в заданных оборотах, придется жертвовать другими параметрами. Так, "низовые" валы проигрывают в зоне высоких оборотов, а "верховые" — на холостом ходу и при низких оборотах. Отвечает за изменения профиль кулачка. Для увеличения тяги на "низах" его делают более широким и плавным, если требуется мощность на "верхах" — более узким и острым.

Соответственно, если готовите машину к "драг-рейсингу", стоит установить вал "низы—середина". Если не устраивает "тупизна" автомобиля на трассе — "верховой".

После установки спортивного распредвала надо отрегулировать клапаны с помощью разрезной шестерни. Если выставить распредвал на "опережение", то впускной клапан будет подниматься больше, чем выпускной, — это даст прирост мощности на высоких оборотах. Установка распредвала на "запаздывание" обеспечит больший подъем выпускного клапана, чем впускного, и увеличение тяги в области низких оборотов.

Чтобы ни говорили про спортивные валы — это полноценный тюнинг двигателя. Они находят поклонников не только среди любителей езды "погорячей", но и среди обычных автолюбителей.

Увеличение объема двигателя. Значение R/S

Увеличение объема двигателя является простым способом поднять моментные и мощностные характеристики мотора. Существует несколько вариантов по увеличению объема двигателя.

Первый (более «народный» – т.к. дешевый) – расточка блока цилиндров под больший диаметр поршня. Затратная часть – работы по расточке блока, стоимость комплекта поршней и колец большего диаметра.

Второй способ (более дорогой) – замена штатного коленчатого вала на другой, имеющий больший радиус кривошипа – больше ход поршня – больше объём. Затратная часть – коленчатый вал, комплект специальных поршней под данный коленчатый вал (т.к. блок цилиндров имеет определенную конечную высоту), поршневые кольца, ну и работы по расточке блока под заданный комплект поршней.

Рост рабочего объема двигателя не всегда самый выгодный способ форсировки – иногда, в зависимости от того, что хотите получить от мотора, выгоднее доработать головку блока цилиндров с установкой подходящего спортивного распредвала и после этих операций «снять» большую мощность с силового агрегата.

Чтобы возможности распредвала раскрылись, необходима доработка ГБЦ – зачастую серьезная – вплоть до перепрессовки седел и установки клапанов большего диаметра. Кроме того, нельзя забывать про впускные и выпускные каналы, по которым топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры, а отработанные газы «вырываются» с большой скоростью – их необходимо дорабатывать, увеличивая до определенных пределов их сечение.

Кроме ГБЦ, большое влияние на характер мотора оказывает содержимое и «геометрия» блока цилиндров. Мы не будем обсуждать разные типы поршней и их форму, весовые характеристики коленвалов, хотя они вносят определенный вклад в характер будущего мотора. Существует такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу поршня, эта характеристика и сам диаметр кривошипа коленвала (ход поршня) существенно влияют на «дыхание» мотора: ведь по сути, ДВС – это насос, который прокачивает через себя определенный объем смеси воздуха с топливом за определенный промежуток времени.

Рассмотрим влияние соотношения длины шатуна и диаметра кривошипа коленвала на «характер» двигателей. В англоязычной литературе это соотношение именуется R/S – rod to stroke ratio, и ему уделяется серьезное внимание при доработке моторов. Многие источники считают, что «золотой серединой» является величина R/S, равная 1,75.

Эффект большого R/S

ЗА: Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, что обеспечивает лучшее горение топливной смеси, т.е. более полное сгорание топливной смеси, более высокое давление на поршень после прохождения ВМТ, более высокая температура в камере сгорания. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах. Длинный шатун уменьшает трение пары «поршень-цилиндр», а это особенно важно при рабочем ходе поршня.

ПРОТИВ: Мотор, собранный с большим значением R/S не обеспечивает хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала, из-за снижения скорости воздушного потока (из-за уменьшения скорости движения поршня после ВМТ, в момент открытия впускного клапана). Большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в ВМТ.

Эффект малого R/S

ЗА: Обеспечивает хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала, т.к. скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение нарастает быстрее, что улучшает наполнение цилиндров, более высокая скорость движения топливовоздушной смеси делает смесь более однородной, что способствует лучшему сгоранию. Преимущества: низкие требования к доработке и диаметрам каналов ГБЦ, чем на моторе с высоким соотношением R/S.

ПРОТИВ: Малая величина RS означает, больший угол наклона шатуна. Это значит, что большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Для мотора это означает следующее: большая нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна), что делает разрушение шатуна более вероятным и увеличение нагрузки на стенки блока цилиндров, большая нагрузка на поршни и кольца, увеличение рабочей температуры вследствие повышенного трения, как результат, более быстрый износ стенок цилиндра, колец, и ухудшении условий смазки.

Более короткий шатун увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ и увеличение трения. Максимальная скорость поршня приходится на угол около 80 градусов поворота коленвала от ВМТ. Наиболее весомым является зависимость ускорения поршня от длины шатуна. Большие значения ускорения положительно влияют на наполнение цилиндров на малых оборотах, что ведет к «тяговитости» двигателя в следствии лучшего наполнения.

АВТОВАЗ комплектует моторы шатуном 121 мм — он обеспечивает R/S = 1.7, но для «тюнинга» используется коленвал с большим радиусом кривошипа. Шатун 121 мм обеспечивает не очень хорошее отношение R/S, поэтому на рынке «спортивных» запчастей существуют шатуны с большей длинной – 129, 132 мм.

Кованые поршни двигателя. Для чего применяют?

Кованые поршни. Для ценителей тюнинга эти слова звучат как магическое заклинание. Чем кованые поршни лучше литых? В каких случаях их стоит применять?

Для кого нужны кованые поршни?

Начнем с того, что обычные литые поршни прекрасно подходят для серийных моторов, а технология их изготовления – для массового производства. Если не используете автомобиль в гонках, то не стоит тратиться на замену штатных поршней коваными.

Другое дело – моторы форсированные или тюнинговые. Они предъявляют повышенные требования к качеству комплектующих, в том числе поршней. Стандартные поршни для спортивных двигателей тяжеловаты, а их форма неоптимальная. Кроме того, литье порой имеет невидимые глазу дефекты: каверны, пузырьки, вкрапления инородных тел, которые не выловить даже при тщательном контроле. При обычной эксплуатации они могут не навредить. Но если, основательно доработав мотор, увеличить его мощность, брак заявит о себе: поршень прогорит, даст трещину и т. д.

Владельцы «заряженных» машин подтвердят, что подобные казусы особенно часты при увеличении рабочего объема цилиндров путем установки коленвала с измененным радиусом кривошипа. В этом случае штатные поршни надо дорабатывать, что не способствует увеличению их ресурса, привнося дополнительную слабину.

Для чего применяют кованые поршни?

На форсированных моторах детали испытывают большие механические и температурные нагрузки. Поэтому, для производства кованных поршней с повышенными механическими характеристиками применяют высококремнистые (содержание Si > 12%) сплавы алюминия, обладающие более высокой жаропрочностью, меньшим коэффициент расширения, лучшими прочностными характеристиками по сравнению с обычными (Si меньше 12%) сплавами.

Материал для штампованных поршней обладает повышенными механическими характеристиками не только при нормальной температуре, но и при рабочих температурах в 300…3500 C. Более прочностные характеристики позволяют сделать штампованный поршень более "ажурным", т.е. легче чем литой. К недостаткам штампованных поршней стоит отнести высокую стоимость и необходимость соблюдения при их установке более точных параметров, что требует высокой квалификации моториста.

В форсированных моторах применение кованых поршней не обязательно, но желательно.

По сравнению с литыми штампованные поршни легче и одновременно прочнее, их форма оптимальна для форсированных двигателей, склонность к прогоранию меньше. В подтверждение обратимся к цифрам. Твердость кованых поршней 120–130 ед. против 80–90 ед. у обычных. Термоциклическая стойкость выше в 5–6 раз. Если литые до появления первых трещин выдерживают в среднем 400 испытательных циклов «нагрев–охлаждение», то штампованные – 2500.

Стандартный поршень диаметром 79 мм весит 376 – 380 г, а кованый – на 40 г легче. Это означает, что главное преимущество кованых поршней — это меньший вес. А значит двигатель будет легче раскручиваться.

Происхождение лошадок: как правильно форсировать атмосферный мотор

Сколько в вашем моторе сил? А какой у него рабочий объем? Если бы все автовладельцы России честно ответили на вопрос, то получилось бы в среднем что-то около 1,6-1,8 литра рабочего объема и 110-120 лошадиных сил. И почти каждый, у кого мощность примерно «средняя», мечтает ее увеличить до… А тут сколько хватает куража и фантазии. Вот в Формуле 1 с такого же объема «снимают» минимум 600 л. с., а Mercedes в прошедшем сезоне говорил об отдаче гибридной силовой установки в 900 л. с. Сколько из них приходится на сам ДВС, не сообщается, но вряд ли меньше 750. А чем вообще отличается форсированный мотор от «обычного», что позволяет ему быть настолько мощнее? В этой части сфокусируемся на атмосферных моторах.

Два слова о мощности

В таком вопросе нельзя без щепотки теории, поэтому позвольте пару слов о природе мощности, чтобы смысл всяких «железных» доработок был понятнее. Подробно на этом вопросе я останавливался в одном из прошлых материалов, а тут лишь обозначу коротко по сути. Мощность для любого двигателя внутреннего сгорания может быть выражена как крутящий момент, умноженный на обороты, с коэффициентом.

Не волнуйтесь, на выходе это все та же работа в единицу времени, просто так куда удобнее оперировать цифрами из технических характеристик машины.

Поэтому очевидно: для увеличения мощности нужно увеличивать крутящий момент и обороты. Ну или один из этих параметров.

На словах задача выглядит просто. Казалось бы, какая разница, 5 тысяч оборотов или 8? На практике зависимость нагрузок на цилиндропоршневую группу от оборотов – квадратичная. Если по-простому, то безоглядно поднимать рабочие обороты нельзя – мотор быстро получит необратимые механические повреждения. Поэтому нужно либо «затачивать» мотор под высокие обороты, либо все-таки идти путем увеличения крутящего момента.

koenigsegg_regera_33

На фото: Koenigsegg Regera, мощность: 1 100 л.с., максимальный крутящий момент: 1 280 Н*м при 4 100 об/мин

Чуть о природе крутящего момента

С ним тоже не так все просто. При поднятии момента нагрузка на поршневую группу растет уже не квадратично, а линейно, но увеличивается нагрузка иначе. Сильнее нагружаются коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы и сам блок цилиндров.

Ну хорошо, будем увеличивать момент осторожно. А что для этого надо сделать? «Вогнать» в мотор больше воздуха для окисления большего количества топлива. Как известно, для сжигания одного килограмма бензина нужно 14,7-15 килограммов воздуха. В пересчете на литры это выглядит куда внушительнее: 1,4 литра бензина против 12 кубометров, или же 12 тысяч литров воздуха. Поэтому-то, как вы понимаете, не так сложно подать в мотор нужное количество бензина, как обеспечить его воздухом.

Поэтому крутящий момент будет зависеть от количества воздуха, подаваемого в цилиндр за такт, а мощность – от того, сколько мотор может переварить в единицу времени.

Выводы напрашиваются сами собой: для форсировки нужно либо увеличивать рабочий объем, либо применить наддув!

1

Крутящий момент и объем

Так уж получилось, что в отношении почти любого атмосферного двигателя действует эмпирическое правило: 85-100 ньютон-метров приходятся на 1 литр рабочего объема. Моторчик объемом 1,6 литра будет иметь 140-160 Нм, двухлитровый – 180-200. Это фактический предел.

Правило это довольно универсальное и применимое к моторам как давним, так и совсем новым. Мощным и совсем слабеньким. Разве что совсем старые моторы отклоняются от него. Вот МеМЗ-968, мотор от Запорожца, его рабочий объем 1,2 литра, момент – 80 Нм. Но при этом ВАЗ-2101 – те же 1,2 литра, но уже 87 Нм. И это старые карбюраторные двигатели с совершенно ужасными по современным меркам характеристиками системы питания и зажигания!

У современного моторчика Skoda Fabia 1,2 выдает уже 112 Нм. Тойотовский 1ZZ-FE на 1,8 литра объема выдает 171 Нм, а куда более мощный 2ZZ-GE – всего 180 Нм. Мерседесовский М111 2,3 литра выдает 220 Нм, а куда более новый и мощный М272 3,0 – ровно 300 Нм. Экстремально форсированный Honda K20A 2,0 имеет момент 215 Нм – чуть лучше «среднего». Ну и так далее.

Кстати, даже формульные атмосферные моторы 2,4 имели момент в пределах 260 Нм. При оборотах за 18 тысяч этого хватало для получения очень высокой мощности.

Причина столь малого разброса в «форсировании по моменту» именно в том, что он зависит от степени наполнения, площади поршня и хода поршня. Степень наполнения ограничена атмосферным давлением и еще немного можно выжать за счет хорошо проработанной системы впуска. Поэтому сильно поднять крутящий момент без увеличения рабочего объема не только нельзя, этого попросту не нужно.

Вот моторы с турбонаддувом делают, что хотят. Хотите 250 Нм с мотора 1,4? Пожалуйста, двигатель 1,4 TSI EA111 на Skoda Octavia это может. На Fabia RS тот же мотор мощнее, но момент такой же. А на Мерседесах мотор M274 2,0 DE20 AL может иметь как 350 Нм, так и 370. В общем, любые варианты возможны. Турбина наддует столько, сколько выдержит механическая часть мотора.

Mercedes-Benz SLC (R 172), 2015

На фото: двигатель M274, мощность: 245 л.с., крутящий момент: 370 Н*м при 1 300-4 000 об/мин

Главный вывод, который нужно сделать: без наддува нет момента. Даже самые серьезные изменения дадут лишь небольшой прирост. И то в основном на высоких оборотах.

Про форсировку турбомоторов я подробно расскажу в следующей статье. Но если вы противник турбин и все же решились «допилить» свой атмосферный мотор, двинемся дальше. Что такого происходит с мотором, что с атмосферного 1,6 какой-нибудь Fiesta получают 180-220 лошадиных сил без всякого наддува, а мощность скромных двухлитровых с турбонаддувом переваливает за 400 или даже 800 сил? И что придется поменять в вашем совершенно обычном двигателе, чтобы он выдавал хотя бы 180-200 «лошадей»? Глобально вроде бы все понятно: либо «дуть» во имя момента, либо «крутить» во имя оборотов. А что придется менять в конструкции для достижения фантастических результатов?

Работы по «железу»

Даже если мотор остается атмосферным, хлопот немало. Увеличение рабочих оборотов – дело сложное и затратное. В первую очередь заботятся о том, чтобы поршневая группа вообще выдержала нагрузки. Улучшения идут в двух направлениях: увеличивают прочность и вместе с тем снижают массу поршневой группы.

Нам необходимы: кованый коленчатый вал, кованые Н-образные шатуны, Т-образные поршни пониженной высоты, особо прочные болты шатунов. Ну а более производительный маслонасос позволит снизить потери и обеспечить приемлемую прочность. У особенно форсированных двигателей для гонок поршень может остаться всего с двумя поршневыми кольцами для снижения массы, а для снижения потерь на трение их делают минимальной толщины.

Если в ваших планах – обороты свыше 10 тысяч в минуту, шатуны придется делать из титановых сплавов, хотя это не самый лучший материал для деталей двигателя. Несмотря на высокую прочность, его сплавы слишком пластичны, а в ДВС точность изготовления идет на микроны. Очень высокая нагрузка приходится на нижнюю головку шатуна, и потому требования к их шпилькам или болтам очень высоки, и тюнинговые детали стоят крайне дорого именно по этой причине.

Конечно, новой поршневой группой изменения не ограничиваются. Требования к механизму ГРМ тоже растут. С ростом оборотов должна возрастать упругость клапанных пружин, чтобы они успевали возвращать тарелки в закрытое положение. Тут нужно снижать массу клапанов, а заодно и их возможности по теплоотдаче. К тому же с более агрессивными распределительными валами скорость открытия и закрытия клапанов увеличивается, и растет нагрузка на все компоненты механизма. В общем, клапаны обычно заменяют на облегченные и особо прочные. Титановые детали изредка применяют и тут, но чаще в ход идут высокопрочная сталь и металлокерамика.

Ну а дальше вопрос в настройке резонансных явлений на впуске и выпуске мотора с помощью впускного коллектора, выпуска и распредвалов. Разумеется, расширяют «узкие места» в виде дросселя, а то и переходят на многодроссельный впуск, с отдельной заслонкой для каждого цилиндра.

Если действовать по уму, то оптимизации обычно требует также форма каналов в ГБЦ и остальных местах впускного тракта. Для этого мотор «продувают» и ищут точки потери давления – места с повышенным сопротивлением течению воздуха. Процессы доработки впуска на практике ничуть не проще доработки поршневой группы мотора, а при «легком» тюнинге и вовсе съедают основную долю бюджета доработок.

Вот, например, мотор Opel C20XE. Двигатель дорабатывался специалистами Lotus и является типичным примером «двигателя для омологации» – мотора, изначально подготовленного к переделкам самим производителем. Не зря его использовали в WTCC команды Opel, а затем Chevrolet и Lada добрых полтора десятка лет. Его конструкция неплохо переносит форсирование, и потому список необходимых изменений выглядит достаточно скромным.

opel_kadett_gsi_16v_3-door_6

С мотором изначально менее «прочным» бюджет был бы выше, причем в разы. Стоковый C20XE имеет объем 2,0 литра и мощность 150 л. с. Английские компании набрали большой опыт по подготовке этого двигателя к различным гонкам и существуют так называемые «киты», которые можно купить и установить на свой мотор. Разумеется, двигатель должен быть идеально собран и не иметь значительного износа. Для примера воспользуемся продуктами компании Qedmotorsport.

Любой комплект доработок включает в себя впускной коллектор с индивидуальными дросселями на каждый цилиндр диаметром 45 мм, новый регулятор давления топлива, топливную рампу, новую систему управления двигателем (ECU), двухступенчатый ограничитель максимальных оборотов и поставляется в сборе с комплектом проводки. Система омологирована для применения в автоспорте.

xe-tbm-kit

Минимальный уровень доработок гарантирует мощность 190-200 л. с. при установке распределительных валов с большой высотой кулачков и более крепких болтов шатунов. Цена такого комплекта – 1 800 фунтов. Небюджетно, зато все рассчитано не в гараже на коленке, а профессионалами.

Хотите больше? Набор доработок C20XE до 210 л. с. включает в себя замену поршней для работы на более высоких оборотах, разрезные шестерни ГРМ для тонкой настройки фаз и еще более «агрессивные» распределительные валы. Цена такого комплекта уже 2 300 фунтов.

throttle-cable-kit

Для получения еще 10 л.с. сверху, с пределом мощности 215-220 л.с., комплект получает новые распредвалы, предназначенные для работы без гидрокомпенсаторов, новые толкатели, новые клапанные пружины. Цена такого комплекта уже 2 550 фунтов.

inlet-cam

Топовый комплект, с максимальной мощностью до 245 л.с., включает в себя тот же набор, что и предыдущий, но настроенный на более высокие обороты и нагрузку. Цена – 2 750 фунтов. Готовый же двигатель с сертификатом стенда на 240-260 л.с. имеет цену порядка 3 500-5 000 фунтов, в зависимости от производителя.

Максимальный уровень мощности, который имели заводские гоночные команды с таким мотором, – порядка 280-320 лошадиных сил при неограниченном бюджете.

Другой пример – очень популярный на раллийных Fiesta и Focus мотор 2,0 Duratec. Те же 2 литра и 150 л.с., но более современная конструкция. Для примера возьмем английские доработки Omex Technology Systems.

img482

Мотор с комплектом доработок до мощности в 180 л.с. стоит 5 995 фунтов без учета налога с продаж. В комплект входит новый впускной коллектор с индивидуальными впускными патрубками и дроссельными заслонками, система управления, «злые» распределительные валы, усиленные болты шатунов и выпускная система. Максимальные обороты – 7 800 в минуту, максимальная мощность достигается при 6 500.

news_omex_technology

Мотор с комплектом доработок до 200 л. с. включает в себя уже доработки ГБЦ и камер сгорания. Цена такого мотора – 6 895 фунтов без учета налогов. Максимальная мощность достигается при 7 000 оборотов.

Максимальный уровень доработки до мощности 260 сил – это кованые поршни для высочайших нагрузок, Н-образные кованые шатуны, более эластичные пружины клапанов и комплект облегчения ГРМ, более производительные форсунки и другие доработки. Максимальные обороты 8 700, максимальная мощность при 8 500 оборотах. Цена такого двигателя уже 11 595 фунтов.

TTS-Rotrex-Duratec-Bracket-Kit-5

В общем, как видите, правильный «атмосферный тюнинг» – это довольно дорого, сложно, а отдача на выходе не то чтобы ошеломляющая.

Эффект

Даже при небольшом увеличении максимальных оборотов можно существенно прибавить в мощности, если уменьшить падение крутящего момента или даже чуть увеличить его на максимальной скорости вращения.

При сохранении величины крутящего момента за счет его переноса в зону более высоких оборотов можно получить рост мощности на 30-40%. Фактически именно перестройка впуска является залогом высокой мощности атмосферного двигателя, а ограничением здесь выступают возможности поршневой группы.

Предел конструкции

Чем выше степень форсирования атмосферного мотора, тем больше усилий нужно прилагать. Обороты до 7 тысяч не требуют особых усилий, если максимум стокового мотора был на уровне 6 тысяч.

Каждая тысяча оборотов сверх дается дорогой ценой. Все элементы должны становиться легче и прочнее, а это не просто сложно, а очень сложно сочетать. Уже 10 тысяч оборотов для стандартной поршневой группы типичного «квадратного» мотора – недостижимая мечта. Большая часть сильно форсированных двигателей ограничивается оборотами 8 500-9 000 в минуту. Конструкции с особо коротким ходом поршня могут попытаться получить и более высокие обороты. Скажем, малоразмерные мотоциклетные моторы вполне неплохо себя чувствуют на оборотах за 13 тысяч, но форсировать до такой степени «гражданский» автомобильный мотор нереально.

Все ухищрения бесполезны, потери в поршневой группе возрастают слишком быстро. И даже серьезные переделки механизма ГРМ для повышения КПД уже не помогут, хотя для мотоциклетных и гоночных короткоходных есть еще пути. Скажем, есть такая штука как десмодромный клапанный механизм, где не используются пружины – они выдерживают экстремально высокие обороты. Но это дорого и неоправданно – сейчас такой механизм используют только на мотоциклах Ducati, и в основном ради имиджа. А на машинах формулы использовали «пневмопружины» клапанов, позволяющие «играть» упругостью в широких пределах.

Словом, еще раз повторю уже сказанное выше. Серьезно поднять мощность мотора без применения того или иного наддува невозможно. О «наддувном тюнинге» я расскажу во второй части рассказа о форсировке.

Как увеличить мощность двигателя

Как сделать машину мощнее

Обычно при проектировании новой модели автопроизводители стараются снизить не только расход топлива у автомобиля, но и проводят модернизацию самого силового агрегата, чтобы увеличить его мощность. Но к сожалению очень часто многих автовладельцев просто не устраивает заводская мощность такого автомобиля. Но не все автомобилисты знают, что на самом деле и по желанию каждый может добавить своей машине лишних лошадиных сил. Существует (т.е. есть) несколько способов с помощью которых можно добавить мощность автомобилю и сделать его быстрее.

Метод №1 (способ)

Повышение мощности двигателя

1. Необходимо уменьшить вес кузова транспортного средства . Из всех видов и самым простым способом модернизации увеличения мощности является, улучшение конкретной динамики самой машины. Этим способом вы можете самостоятельно уменьшить вес вашего автомобиля. Снизив вес машины таким способом, вы увеличиваете саму мощность.

2. Установка на авто уменьшенной выхлопной системы . Демонтаж старой выхлопной системы и установка новой, с уменьшенным диаметром труб, позволит вам прибавить автомобилю от 5 до 15 л.с. Стоит сразу отметить, что если ваша машина оснащена еще и турбиной, то прибавка в лошадиных силах может быть гораздо существенней.

— Бытует распространенное заблуждение о том, что, если установить выхлопной трубопровод весь и полностью, который имеет гораздо меньший диаметр труб, по отношению к заводскому, то снизится и скорость выхлопных газов, а это приведёт к обратному давлению выхлопных газов, которые пойдут назад в двигатель. Именно по этим причинам многие автомобилисты полагают, что такое избыточное давление в выхлопной системе непременно приведёт к снижению самого крутящего момента.

Но это совсем не так. В любом спортивном автомобиле и в идеале применяется как-раз разные по своему диаметру выхлопные трубы. Какие-то части данной (выхлопной) системы имеют небольшой размер (диаметр) труб, а какие-то наоборот имеют у себя больший диаметр. Это сделано для того, чтобы обеспечить для каждого диапазона оборотов двигателя оптимальный уровень скорости движения выхлопных газов.

3. Замена стандартной выхлопной трубы на выхлопную систему с увеличенным диаметром . Как правило, в этом случае меняется только часть трубы, которая находится после каталитического нейтрализатора. Если сменить штатную трубу на другую трубу с увеличенным диаметром, то вы сможете добавить своему автомобилю несколько лишних лошадиных сил.

— Для того, чтобы поменять определенный участок выхлопной трубы необходимо, достаточно точно измерить длину самой трубы, которая идет после катализатора. Конечно лучшим вариантом будет для вас, если вы обратитесь для замены трубы именно в специализированную компанию, которая конкретно занимается тюнингом выхлопных систем.

4. Воздушный фильтр нулевого сопротивления . Есть, и это самый легкий способ добавить вашей машине мощности. Надо заменить стандартный заводской фильтр на фильтр свободного потока воздуха (фильтр нулевого сопротивления) и тогда вы сможете увеличить мощность автомобиля на 2 — 3 л.с. Это конечно небольшая прибавка к общей имеющейся мощности авто, но тем не менее, это важный этап тюнинга вашего автомобиля. Ведь получается в итоге как, если вы модернизировали полностью весь автомобиль с помощью прохождения всех этапов такого тюнинга о которых мы рассказываем сегодня в нашей статье, то в конечном итоге и в совокупности по кругу получится очень приличное увеличение мощности вашей машины.

— Откройте капот и найдите пожалуйста корпус воздушного фильтра. Снимите с него старый фильтр. Очистите влажной тканевой тряпкой внутреннюю часть корпуса, где ранее был установлен фильтр.

— Имейте только в виду, что установка воздушного фильтра нулевого сопротивления позволит твердым частицам содержащимся в воздухе, проникать фактически в сам двигатель и в тот-же маслянный фильтр. Кроме всего, при использовании такого воздушного фильтра увеличивается приток кислорода в топливную систему автомобиля, что потом непременно скажется на самом расходе топлива. Из-за увеличения притока кислорода в топливную систему в любом случае и по-любому уменьшиться тот-же срок службы датчика массового расхода воздуха, который после установки нового воздушного фильтра может частенько выходить из строя.

5. Установка турбины. Установка турбокомпрессора на двигатель не простая задача . Подобная модернизация требует от автомобилиста приличных денежных вложений. Работы по установке турбонагнетателя включают в себя достаточно серьезную модификацию самого мотора. Поэтому друзья запомните, работы по установке в автомобиль турбины должны проводить только профессионалы.

Это очень тяжелый и затратный по деньгам тюнинг. Но зато один из самых эффективных для прибавки мощности автомобилю. В мире существует несколько типов и видов турбокомпрессоров, а именно:

— Есть такие турбины (самые распространенные), которые направляют большие потоки воздуха во впускной коллектор, что обеспечивает быстрое увеличение лошадиных сил при нажатии педали газа. На старых автомобилях этот вид турбин встречается очень даже часто.

— Кроме того, есть и более современные турбины, которые затягивают дополнительные потоки воздуха с помощью специальных лопастей. Потоки воздуха попадают в герметичный корпус компрессора, а далее они (потоки воздуха) проходят через сужающийся конус. В итоге давление воздуха, попадающего в двигатель, увеличивается.

— Есть еще и центробежные турбонагнетатели, в которых применяются активные крыльчатки с лопастями. Центробежные силы могут вращать крыльчатку со скоростью до 100 тыс. об/минуту. В результате вращения крыльчатки и за счет центробежных сил в центре образуется область разряжения и воздух отбрасывается к краям крыльчатки, что в последующем и обеспечивает всасывание кислорода. Этот тип турбокомпрессоров является самым эффективным в наши дни.

Метод №2 (способ)

Чип-тюнинг

1. Повышение мощности автомобиля с помощью чип-тюнинга . Чип-тюнинг — это изменение настроек программы электронного блока управления двигателем или перепрошивка полностью всей заводской программы. За счет оптимизирования различных заводских настроек удается не только увеличить лошадиные силы, но и иногда даже увеличить максимальный крутящий момент.

Не редко бывает, когда с помощью чип-тюнинга удается снизить и расход топлива.

Если ваша машина не оснащена турбокомпрессором, то в результате такого чип-тюнинга прибавка мощности в машине будет не значительной. И напротив, если же ваш автомобиль имеет такую турбину, то с помощью этой новой прошивки программы управления двигателем, можно будет добиться существенной прибавки лошадиных сил.

— В интернете и во многих автосервисах часто рекламируются услуги чип-тюнинга и очень кстати за небольшие деньги. Как правило в этих случаях подобный чип-тюнинг включает в себя максимум всего лишь подключение компьютера к «мозгам» машины и небольшое изменение нескольких настроек рабочей смеси в камере сгорания и все. Но этот сомнительный скажем тюнинг вряд ли добавит вам даже несколько лошадиных сил к уже имеющимся. Как правило, для заметной прибавки мощности в машине необходимо полностью установить новую микросхему с модифицированным программным обеспечением, что априори стоить дешево просто не может. Так что друзья будьте пожалуйста внимательны и не поддавайтесь на завлекающую в сети рекламу.

2. Покупка нового электронного блока управления двигателем . На мировом рынке существует множество различных компаний, которые занимаются выпуском своих собственных электронных компьютеров, которые отвечают за работу двигателей. В среднем, приобретение подобного электронного модуля управления силовым агрегатом позволит вам увеличить в машине мощность до 30 л.с.

— Чтобы установить новый электронный блок управления двигателем, необходимо внимательно ознакомиться с руководством по ремонту вашего автомобиля. Вы должны заранее знать весь порядок замены компьютера автомобиля. Прежде чем отключать блок от разъема необходимо изначально, скинуть с аккумулятора минусовой провод и только после этого как скинули клемму, отсоединять сам компьютер от шлейфа проводов.

— Подключите новый блок управления автомобилем. Внимание друзья! В зависимости от марки и модели автомашины установка тюнингового спортивного модуля управления автомобилем может быть выполнена совсем иным образом. Далее, после установки нового компьютера подсоедините минусовую клемму обратно к аккумуляторной батарее.

3. Прежде чем проводить тюнинг для увеличения мощности, взвесьте пожалуйста все «за» и «против» . Прежде чем проводить любые работы по модернизации мощности вашего автомобиля заранее подумайте, действительно ли вам это так необходимо.(?) При любых видах электронных модификаций увеличение расхода топлива просто неизбежно. Если вас начинают заверять продавцы тюнингового оборудования, что потребление топлива машиной после модернизации ни на грамм не увеличится, то относитесь к подобным заверениям с осторожностью. Чудес на свете, как вы знаете, не бывает.

Да, это понятно, что на небольших оборотах сам чип-тюнинг и другие виды работ не приведут к увеличению расхода топлива. Но при резком увеличении оборотов потребление топлива машиной может вырасти на целых 40 — 60%.

Кроме того, необходимо помнить, что установка турбокомпрессора также увеличивает саму стоимость владения машиной. Все дело вот в чем, сам автомобиль с таким турбонагнетателем нуждается в более тщательном плановом обслуживании. Это тоже надо помнить. Удачи Вам друзья!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *