Как сделать двигатель сильнее
styden-t › Блог › Просто статейка. как увеличить мощность двигателя
Мужчины при покупке авто обращают внимание на 3 вещи — расход топлива, объем мотора и мощность двигателя. Сложно добиться высоких скоростей и большой мощности при минимальном потреблении топлива. Но все-таки есть некоторые способы. Поговорим о том, как различными способами увеличить мощность двигателя и кратко коснемся недостатков и преимуществ каждого из них.
Как увеличить мощность двигателя
Количество «лошадей» — это мощность, о которой так любят говорить мужчины. От их количества зависит, как быстро будете ехать, сколько сможете загрузить вещей в багажник авто и так далее. Вроде нет ничего проще, купили автомобиль с мощным мотором и радуйтесь жизни, но не всё так просто. Обычно дополнительная сотня лошадок добавляет к общей стоимости авто еще несколько десятков тысяч долларов. А это не всем и не всегда по карману, поэтому любители мощных моторов ломают голову над тем, как при минимуме затрат получить большую мощность. Есть способы, как можно сравнительно недорого прибавить мотору своего автомобиля несколько лошадиных сил.
Проверенные способы, для увеличения мощности двигателя
Первый способ — доработка выпускной и впускной систем. Речь идет о том, чтобы заменить стоковый, воздушный фильтр на фильтр нулевого сопротивления и установка прямоточной системы выхлопа.
Для топливно-воздушной смеси всасывание воздуха и выхлоп отработавших газов увеличивает процесс сгорания и прибавляет двигателю примерно пятнадцать дополнительных «лошадей».
Турбонаддув
Наиболее распространенным способом для увеличения мощности двигателя является установка турбины. За счет того, что в цилиндры компрессор нагнетает большой поток воздуха, то процесс сгорания проходит гораздо быстрее, в результате существенно увеличивается коэффициент полезного действия топливно-воздушной смеси. Благодаря турбине добиваются большой прибавки мощности, но придется заплатить за стоимость установки и это удовольствие стоит недешево.
Установка облегченных кованых колец или поршней
Кованые поршни очень прочные, что позволяет их сделать немного тоньше и легче без потери прочности. У этого способа, который может увеличить мощность мотора, есть свои недостатки — проблема установки и стоимость. Если вы можете разобрать двигатель авто, то должны понимать, что если вы сделаете «неверное движение», то есть риск получить нерабочий мотор. С другой стороны, если вы обратитесь к профессионалам, то за установку вам придется выложить круглую сумму. Такой тюнинг потребует от вас доработки и других систем, таких как: выпускной и впускной системы, КПП, поршневой системы и тормозной системы.
Расточка цилиндров
Этот способ подходит тем, кто знает, что такое тюнинг, а кто реально этим занимается, выполнит его безупречно, тем, у кого есть нужное оборудование. Недостаток этого способа заключается в том, что расточка приводит к тому, что стенки цилиндров станут тонкими и при малейшем гидроударе или детонации произойдут всякие неприятности.Работа очень сложная, потребует много денег и времени, дешевле будет купить другой новый двигатель.
Чип-тюнинг
Это самый простой способ, который не требует никаких вложений. Чип-тюнинг раскроет у мотора скрытый потенциал, он скрыт производителем, чтобы продлить срок эксплуатации ДВС. Но есть и недостатки: неправильная прошивка, неумелое выполнение этой процедуры чреваты последствиями, в результате нарушится работа остальных систем либо можно получить нерабочий мотор. Чип-тюнинг поможет добиться прибавления мощности на 15%, гораздо выше этот результат будет у турбированных агрегатов.
Установка баллона с закисью азота NOS
Недостаток этого метода заключается в том, что прибавление мощности будет кратковременным, стоимость баллона будет приличной, к тому же установка и доработка стоит недешево. Этот вид тюнинга подходит спорткарам и гоночным авто, для которых кратковременный рывок решает все.
Замена двигателя
Самый выгодный способ — полностью заменить силовой агрегат. Согласно новым законам, двигатель — это лишь запчасть, их можно самому менять, при условии, что его вы замените аналогичным по типу и мощности топлива. Если вы захотите установить очень мощный агрегат, то тут не избежать бумажной волокиты, разные справки, разрешений придется выбивать в ГИБДД. Есть и другой законный вариант — можно поменять двигатель и при этом избегать встречи с ГИБДД, но есть гарантия, что вас остановят и проверят.
Есть много разных способов увеличения мощности, но у каждого способа есть свои недостатки и преимущества.
Прежде чем идти на какие-то кардинальные меры, хорошо подумайте, нужно ли это делать и задайте себе вопрос, зачем вам это нужно.
Как увеличить мощность двигателя автомобиля: лучшие способы
Каждый автовладелец мечтает о мощном моторе под капотом своего автомобиля, но денег на спорткары хватает далеко не у всех. При этом поднять характеристики любого мотора можно своими руками и почти без серьезных вложений. Давайте рассмотрим, как увеличить мощность двигателя любого автомобиля.
Откуда берется мощность?
Чтобы поднять производительность ДВС, существует два пути. Необходимо заставить топливо сгорать в камерах эффективнее либо же повысить расход мотора. Других путей нет, так как всю энергию двигатель черпает только из бензина или дизельного топлива. Владельцу остается только эффективней распорядиться энергией сгорания.
Снижение механических потерь
Ни один самый современный и технологичный ДВС никогда не сможет выдать своей максимальной мощности, если большая доля энергии уходит на то, чтобы преодолеть механические потери. Полностью избавиться от этих потерь нельзя, а вот существенно снизить их можно. Именно для этой цели производители изготавливают облегченные детали поршневой группы – поршни и шатуны при такой же размерности запчастей.
Такие комплекты можно приобрести. Они предлагаются в магазинах для тюнинга. Их охотно приобретают любители и профессионалы. За счет облегченной поршневой двигатель легче раскручивается. Это и есть первый вариант, помогающий увеличить мощность ВАЗа при минимальных вложениях.
Снижение сопротивление на входе
Без воздуха двигатель сразу же заглохнет – это знает каждый. А так как попасть к камерам сгорания воздуху достаточно сложно, то стоит облегчить его путь.
Здесь есть несколько возможных вариантов – это установка воздушного фильтра нулевого сопротивления, а также полировка каналов впускного коллектора. Многие современные двигатели имеют пластиковый впускной коллектор – там полировать особо нечего.
Нулевой фильтр – тоже мало хорошего для мотора. Пусть сопротивление для прохода воздуха у него ниже, чем у штатных воздушных фильтров, но этого достигают сниженными фильтрующими свойствами. Другими словами, чем меньше сопротивление воздуха и мощности, тем больше пыли и грязи внутри ДВС.
Увеличение степени сжатия
Еще один способ, как увеличить мощность, заключается в повышении степени сжатия, что может сделать любой автолюбитель. Суть в уменьшении высоты плоскости блока цилиндров. Уменьшается объем камеры сгорания, поэтому особой мощности от такой процедуры ждать не стоит.
Другой метод – установка поршней с более выпуклой верхней частью. Также имеется возможность установки на двигатель тюнингованного распределительного вала. Степень сжатия улучшится из-за позднего закрытия впускных клапанов.
При повышении степени сжатия можно существенно поднять мощность и КПД мотора, снижается расход топлива. Но вот за тем, что заливается в бак, нужно следить. Теперь обычный 95-й не подойдет. Для работы такого мотора повышенной мощности нужно высокооктановое топливо. В противном случае существует риск появления детонации, что очень вредно для ДВС.
Установка прямотока
Как еще можно увеличить мощность двигателя ВАЗа? Достаточно установить прямоточную выхлопную трубу. Можно поднять мощностные характеристики на 15 %. При этом затраты несущественные и заключаются в установке прямоточной трубы в выхлопную систему.
Прямоточная труба снизит сопротивление выхлопных газов, что значительно ускорит их выход. У мотора падают затраты на выпуск отработанных газов, а вся энергия, которую удалось сэкономить, перенаправляется на вращение коленвала. В качестве расплаты (а за все нужно платить) водитель получит неприятный шум, грязный и неэкологичный выхлоп.
Турбонаддув
Еще один способ, как увеличить мощность, заключается в установке на двигатель турбокомпрессора. Отработанные газы из двигателя направляются в турбину и разгоняют крыльчатку. Последняя, вращаясь, закачивает в камеры сгорания большое количество воздуха. Газы подаются в цилиндры под давлением. Чем сильнее водитель открывает дроссель, тем больше воздуха зайдет в двигатель и тем быстрее раскрутится коленчатый вал. Повышение мощности ощущается очень сильно.
Но при установке наддува придется задуматься о системе охлаждения – она должна быть эффективней, чем те системы, что устанавливаются на продукцию АвтоВАЗа и на бюджетные импортные модели. Также придется потратить приличную сумму денег на переделку мотора – мощность стоит денег. Еще к недостаткам турбирования можно отнести огромный расход топлива.
Закись азота
Многие видели это в кино. Баллон, который устанавливается в автомобиле, позволяет значительно поднять мощность, но лишь кратковременно. При нагревании, вещество делится на азот и кислород. Во время сгорания топливной смеси в цилиндрах количество кислорода увеличивается до 31 %. При этом в обычном воздухе количество О2 составляет лишь 21 %. Это позволяет добавить больше топлива, выжав из двигателя лишнюю силу. Так как закись испаряется, то она хорошо охлаждает воздух. Плотность его возрастает, кислорода становится много.
Методика простая, но непродолжительность прироста мощности и высокая стоимость – это существенный недостаток. В России этим пользуются некоторые гонщики.
Подогрев ДВС
Вот еще один способ, как увеличить мощность на ВАЗе. Известно, что чем горячее двигатель, тем выше его КПД. Естественно, перегрева допускать не стоит, но если изменять температуру несущественно, перенастроив термостат, то можно получить хорошие результаты.
Того же добивались, отказываясь от приводных вентиляторов в системах охлаждения в пользу электрических. Вентилятор работал не всегда, а лишь при необходимости, значительно ускоряя прогрев ДВС и увеличивая КПД, а соответственно, и мощность.
Как увеличить мощность двигателя своими руками? Достаточно залить в бак высокооктановое топливо. Конечно, при условии, что агрегат на такое питание рассчитан. Чем больше октановое число топлива, тем больший угол опережения зажигания нужен – ЭБУ сделает соответствующие правки и мощность чуть-чуть подрастет.
Интересно, что сегодня практически все представители топливных компаний ведут разговоры, чтобы водители перешли на 98-й бензин.
Масло
Чем ниже вязкость масла, тем меньше сила трения. Поэтому на предельных режимах из двигателя можно вытащить больше лошадиных сил. Но нужно знать меру. Бесконечно уменьшать вязкость не получится. Если выбрать масло, не соответствующее допускам завода-производителя, то смазка под давлением попросту будет выходить из сальников и прокладок.
Увеличение объема
Это еще один способ, как увеличить мощность. Чем больше объем, тем на большее способен ДВС. Повысить объем можно двумя способами – увеличить ход поршня или диаметр цилиндра. При навыке работы на расточном станке переделать цилиндр под больший диаметр не составит труда.
Интеркулер
Если воздух из турбины охлаждать, так как в процессе он существенно нагревается, то можно еще больше поднять мощность. При охлаждении увеличивается плотность воздуха, а также улучшается наполнение цилиндров двигателя.
Ресивер
Увеличить мощность своими руками можно, установив на двигатель ресивер вместо впускного коллектора. Ресивер отличается большим объемом, чем стандартный впускной коллектор и короткими впускными патрубками. Установка детали принесет отличные результаты в плане мощности. Деталь позволит сгладить пульсацию воздуха. Из-за коротких впускных трубопроводов максимальное наполнение цилиндров сместится в сторону больших оборотов. Крутящий момент и мощность вырастут на больших оборотах, а на низких мощность уменьшится. Можно получить и то, что прирост будет только на низких оборотах, однако тогда тяга во всем диапазоне оборотов двигателя уменьшится.
Устанавливают и такие впускные системы, где геометрия каналов меняется, чтобы цилиндры наполнялись идеально в любом диапазоне оборотов и не зависели от угла открытия дросселя. Это самый лучший, но и очень дорогой вариант.
Комплектующие
Если заменить все сразу, то на стандартном двигателе ВАЗа можно поднять мощность до 5 %. Но чем выше рейтинг комплектующих, которые применялись на конвейере сборки авто, тем меньших результатов удастся добиться.
Присадки
Обычно изготовители присадок обещают существенный прирост мощности от использования этих снадобий в баночках. Эксперты, которые проверяют эти присадки, заявляют о более скромных результатах. Но мощность повышается на 2-3 процента.
Увеличение оборотов
Многие ДВС с ЭБУ оснащены ограничителями оборотов. Если такой электронный ограничитель разблокировать, то мощность можно увеличить на пиковых оборотах. Когда-то «Хонда» без наддува с мотором 1,6 выдавала 160 лошадиных сил. Двигатель просто раскручивали до восьми тысяч оборотов за счет такой разблокировки.
Чип-тюнинг
С помощью чип-тюнинга можно поднять мощность на показатель до 20 %. Суть процесса заключается в изменения сигналов, поступающих от ЭБУ к устройствам автомобиля. Железные детали двигателя не затрагиваются. Работа происходит только с электроникой. Кроме прироста мощности, в результате чип-тюнинга можно получить много других бонусов.
Так, незначительно снижается расход топлива при соответствующих прошивках. Имеются прошивки, позволяющие снизить расход, но при этом падает динамичность. Также можно улучшить управляемость и динамичность.
Тюнинг карбюратора
В США разработана новая технология доработки карбюраторов и дросселей. Можно ли увеличить мощность, пока не ясно, но суть технологии в создании фаски в дроссельном узле или в карбюраторе. Фаска позволит закрутить воздушный поток при движении заслонки и создаст перепад давления. Воздух лучше смешается с топливом – смесь станет однородной.
Что-то подобное уже делали энтузиасты из Украины. Есть информация о доработке распылителя для карбюратора «СПИРТ». Он готовит топливную смесь, не отличающуюся по однородности от той, что готовится в инжекторных моторах. Смесь также лучше распыляется и эффективней сгорает.
Заключение
Мы рассмотрели массу способов, как можно увеличить мощность. Уже сейчас один из них поможет какому-то двигателю, а владелец будет ощущать новые эмоции от увеличившейся мощности и высоких скоростей.
Chevrolet Lanos › Бортжурнал › Интересная статья про увеличение мощности и крутящего момента
Головка блока цилиндров – что мы можем «выжать» из этого узла? Как обеспечить более производительную работу и увеличить момент? Основная задача головки блока цилиндров это впуск сгораемой смеси и выпуск сгоревших газов, как раз подача в камеру сгорания большего объема способствует повышению момента. Некоторые автолюбители турбируютдвигатели, т. е. воздушная масса не всасывается тактом, а нагнетается турбиной, следовательно, не затрачивается энергия на забор воздуха. Но такие модернизации дороги, и очень сложны, не каждый двигатель получится модифицировать, но прирост при этом будет ощутимый. Приемлемым вариантом видится увеличение пропускной способности впускного клапана. Подбирается клапан с большим диаметром тарелки, после дорабатывается сам клапан на токарном станке и подгоняется под него посадочное место для как можно плотного прилегания клапана и последующего надежного запирания камеры сгорания. В этом вопросе для каждого двигателя будут свои нюансы. Увеличить крутящий момент можно также заменой распределительного вала на спортивный вариант с регулируемым шкивом и измененной программой управления. Отличие спортивного распределительного вала от стокового в измененном профиле кулачков, т. е. фазами газораспределения, это позволяет более эффективно наполнять рабочую камеру смесью. А большее количество рабочей смеси при сгорании лучше давит на поршень, и, следовательно увеличивает крутящий момент двигателя.
Еще одним способом увеличения крутящего момента является увеличение степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания. За счет малого объема большей компрессии достигнуть легче. Уменьшая объем камеры сгорания, путем фрезеровки плоскости головки блока цилиндров, либо установка поршней сдругой формой верхней части занимающей больший объём, но такие модификации вряд ли возможны на 16 клапанных двигателях, так как в таких моторах поршень вплотную приближается к клапанам. При обрыве ремня газораспределительного механизма поршень врезается в открытые клапана и приводит их в негодность. Что чревато дорогостоящим ремонтом головки блока цилиндров и возможно узлов самого блока цилиндров.
Следующим основным шагом является увеличение рабочего объёма. Для этого необходимо заменить каленчатый вал, шатуны и поршни. Увеличение рабочего объема способствует основной нашей задаче, а именно увеличить крутящий момент в интервале между низкими и средними оборотами двигателя. С таким мотором для хорошего разгона его не придется «крутить» до высоких 5-6 тысяч. Далее модифицируем поршни, установкой облегченных собратьев. Уменьшая массу поршня, мы снимаем часть нагрузки на коленчатый вал и коренные шейки также уменьшается инерция поршня и в мертвых точках поршню легче остановиться. Все эти модификации должны сопровождаться изменением углов зажигания, настройки подачи топлива и воздуха. Для инжекторных двигателей это прошивка электронного блока управления (ЭБУ), для карбюраторных тщательная настройка карбюратора. Еще одним вариантом повышения динамических характеристик может служить расточка блока цилиндров и установка поршней большего диаметра, но стоит отметить, что расточка также практикуется в ремонтных целях, и может отрицательно сказаться на ресурсе двигателя.
Проделав некоторые модификации, вы приятно удивитесь новым способностям вашего автомобиля.
Увеличение вращающего момента.
Любая реконструкция двигателя с целью улучшения его характеристик — работа комплексная, основанная на четком представлении о том, что мы хотим получить, как это сделать, и можно ли это сделать вообще. Здесь без знания рабочих процессов, протекающих в двигателе, никак не обойтись. Также необходимо понимать, что в двигателе все взаимосвязано: изменение в одном узле ведет к перемене всего рабочего процесса- от воздухозаборника до среза выхлопной трубы. Причем на разных режимах любое вмешательство оказывает различное воздействие: что хорошо на одном режиме, может оказаться плохо на другом.
К основным характеристикам двигателя мы обычно относим крутящий момент и мощность. Именно их и стремятся увеличить, проводя тюнинг мотора. Осуществить это можно с помощью двух основных способов. Первый способ — увеличение крутящего момента на коленчатом вале. Второй — не трогая величину крутящего момента, переместить его в зону высоких оборотов.
Крутящий момент практически не зависит от частоты вращения коленвала, а определяется лишь объемом двигателя и давлением в цилиндре. С объемом все понятно — чем больше, насколько позволяет конструкция двигателя, тем лучше. Давление можно повысить, увеличив степень сжатия. Правда, резервов тут немного — возможности этого способа ограничены детонацией. Можно подойти и с другой стороны. Чем больше топливовоздушной смеси мы «загоним» в двигатель, тем, очевидно, больше тепла выделится при ее сгорании в цилиндре и тем выше будет давление в нем. Это справедливо для атмосферных моторов.
Второй вариант применим к семейству наддувных двигателей. Изменив характеристику блока управления, можно несколько увеличить величину наддува, благодаря чему удастся снять больший момент с коленчатого вала.
И третий вариант — добиться лучшего наполнения цилиндров, улучшив газодинамику, — самый распространенный и самый… негарантированный. Идея в том, что нужно сделать нечто с каналами и камерой сгорания… Но все по порядку.
Рабочий объем. Один из основных вариантов — увеличение рабочего объема цилиндров настолько, на сколько это возможно. В разумных пределах, конечно. Для дорожного автомобиля этот подход наиболее правильный, потому что, увеличив объем, при этом не изменяя распредвал, т.е. оставив моментную кривую в том же диапазоне оборотов, в котором она и была, водителю не нужно будет переучиваться манере вождения. А на выходе получим искомое — более динамичный автомобиль.
Рабочий объем можно увеличить двумя способами — заменив стандартный коленвал на коленвал с большим эксцентриситетом или расточив цилиндры под поршни большего диаметра. Логично поинтересоваться — что более эффективно и что менее затратно. Ведь что такое объем двигателя: это есть произведение площади поршня на его ход. Увеличив, условно говоря, в два раза диаметр, мы в четыре раза увеличиваем площадь. Потому что в квадрате. А увеличив в два раза ход, мы лишь в два раза увеличиваем объем. Вот такая математика. Теперь об экономике вопроса. На первый взгляд кажется, что замена кривошипного механизма менее затратна, нежели расточка блока в больший размер. Нюанс в том, что коленвал с большим эксцентриситетом еще найти надо. Делают их на заказ редкие фирмы, производство дорогостоящее и сложное. Разумно в этом случае уповать на стандартизацию производителя. Поэтому логично купить серийное изделие, в нашем случае коленвал, и уже под него подбирать поршневую группу. Конечно, понадобятся другие поршни и шатуны. Это сложно, но подобрать можно. Вопрос в другом. Конструктивно такой ход закладывает дополнительные механические потери в работе двигателя, виновниками которых станут более короткие шатуны. Это аксиома- поставив коленвал с большим эксцентриситетом, придется поставить более короткие шатуны, ведь нарастить блок мы не сможем. В чем их минус? Чем короче шатун, тем с большим углом он «переламывается», тем с большим усилием он прижимает поршень к стенке цилиндра. А чем больше усилие прижима, при том же коэффициенте трения, тем больше величина сопротивления движения. И этот фактор следует рассматривать не только с точки зрения механических потерь, но и с точки зрения надежности, т.к. короткие шатуны подвергаются большим нагрузкам. В тюнинге, как правило, такими «мелочами» пренебрегают. Когда нельзя, но очень хочется, то можно. Очевидный выигрыш в плане минимизации затрат — увеличение рабочего объема за счет увеличения диаметра цилиндра. Как правило, все двигатели имеют достаточно толстую стенку цилиндра, запас по прочности. Если, скажем, на два миллиметра увеличить диаметр, то можно получить дополнительный объем. При толщине стенки 7-8 мм одним миллиметром можно пожертвовать. И достаточно часто можно обойтись серийными поршнями. Правда, однозначно заявлять, что увеличение диаметра цилиндров дешевле, нежели замена коленчатого вала, нельзя. Каждый из этих двух способов разумно рассматривать в ракурсе специфики отдельно взятого двигателя.
Наддувные технологии. Семейство турбированных двигателей интересно для тюнинга своими конструктивными особенностями, серьезно упрощающими настройку мотора. В нашем случае можно получить больший момент, опять-таки не трогая ни моментную кривую, ни объем и даже не разбирая двигатель, лишь незначительно изменив величину наддува. В чем особенность конструкции наддувных двигателей? Прежде всего в особенностях управления компрессором, будь то турбина или механический компрессор. Давление наддува и первого, и второго зависит от количества оборотов двигателя. Чем больше оборотов, тем выше давление. Но увеличивать его можно только до определенной величины. За этим следит блок управления, стравливая лишнее давление. Изменив его характеристику, т.е. слегка подняв планку этого самого стравливания, мы увеличим давление, с которым топливо-воздушная смесь «забивается» в объем цилиндра. И забивает реально больший объем, нежели в случае «щадящих» параметров у серийного двигателя. Работы по увеличению давления не безболезненны — у серийных двигателей есть определенный запас по механическим и тепловым нагрузкам, по детонационной стойкости. В разумных пределах увеличить наддув возможно. Но если перешагнуть, то чтобы не сломать двигатель, придется прибегнуть к дополнительным переделкам — увеличить объем камеры сгорания, изменить систему охлаждения, установить дополнительный радиатор, воздухозаборники, промежуточный охладитель воздуха. Наверное придется чугунный коленчатый вал заменить на стальной, подобрать более прочные поршни и обеспечить им охлаждение.
Изменения в газодинамике. Суть понятна — для того чтобы получить больший момент, надо увеличить заряд топливо-воздушной смеси. Что можно сделать? Можно взять инструмент и убрать дефекты серийной сборки — сделать впускные и выпускные каналы более гладкими и ровными, ликвидировать уступы и острые углы в местах стыка деталей, убрать в камере сгорания непродуваемые зоны, заменить клапана и седла. Работы много, но гарантии нет. Почему? Аэродинамика — вещь непростая. Математически описать процессы, проистекающие в двигателе, сложно. Взять ручку, бумагу и сделать вычисления и исходя из результатов что-то подрезать, отрезать, загнуть — тяжело… Или «кинуть глазом» и сказать, где тут лишнее… Порой результат прямо противоположный ожидаемому или никакой. Ради справедливости надо сказать, что в аэродинамике есть резервы. Но извлечь их гарантированно можно, только выполнив ряд экспериментов, продувая пластилиновые макеты впускных каналов на специальной установке, подбирая их форму и сечение в соответствии с требованиями новых условий работы двигателя. Маловероятно, что это можно сделать «на коленке».
Увеличение мощности.
Что такое мощность? Это произведение крутящего момента на скорость вращения двигателя. Таким образом, сместив стандартную характеристику момента в зону высоких оборотов, мы получим искомую прибавку мощности. Минус- на низах мотор плохо «едет». Любой газораспределительный механизм (без механизма изменяемых фаз) позволяет хорошо наполнять цилиндры только в своем диапазоне оборотов. И как только мы перемещаем вращающий момент в область более высоких оборотов, мы тут же потеряем его внизу. На низких цилиндры будут плохо продуваться, а для обычного дорожного автомобиля это плохо — давим на газ, а он не едет. Водитель должен держать стрелку в зоне высоких оборотов. Трогаться с места — сцепление жечь. Поэтому все серийные двигатели имеют максимальный момент где-то в области разумных 2-3 тысяч, чтобы внизу ничего не провалилось.
Конечно, современные двигатели с изменяемыми фазами газораспределения такими провалами не страдают. На низких оборотах с помощью регулирующего механизма фазы становятся узкими, перекрытие (длительность одновременного открытия впускных и выпускных клапанов) маленьким, и на низких оборотах происходит хорошее наполнение цилиндров. Как только этот двигатель забирается в зону высоких оборотов, фазы расширяются, перекрытие увеличивается, цилиндры начинают хорошо продуваться на высоких оборотах, и мы имеем хороший вращающий момент.
Итак, если у нас традиционный мотор (без изменяемых фаз), мы можем сказать себе: плевать нам на низкие обороты, ставим широкофазный распредвал в двигатель, тем самым позволяем иметь хорошее наполнение в зоне высоких оборотов. Правда, маловероятно, что мы получим большой вращающий момент, скорее всего, мы его по абсолютной величине получим такой же, как у серийного, только в зоне высоких оборотов. Но произведение его на обороты, на которых он достигается, будет существенно больше, чем у серийного мотора, следовательно, и мощность выше. Двигатель будет иметь ярко выраженный спортивный характер. Использовать таким образом полученную мощность можно, только подогнав передаточные числа в трансмиссии. Это тот путь, который применяется в спорте.
Еще одним путем увеличения мощности двигателя является уменьшение механических потерь. Можно снизить потери на преодоление сил трения в цилиндропоршневой группе целым рядом мероприятий: снижением массы поршней и шатунов, уменьшением размера юбки поршней и толщины поршневых колец, переносом места фиксации шатуна от осевого смещения в бобышки поршня и др. Кроме того, имеет значение и снижение разбрызгивания масла коленвалом путем специального направления масла, сливаемого из головки блока, установки маслоотражающих экранов и т.д. Правда, эти мероприятия, в основном, эффективны на высоких оборотах, когда потери на преодоление трения особенно велики.
От теории к практике
Итак, основные принципы мы выяснили. Попробуем теперь выбрать схему, по которой можно форсировать двигатель. Очевидно, первое, что надо решить, — насколько необходимо увеличить объем цилиндров. Если поставлена цель — достичь максимального эффекта при форсировании, то объемом пренебрегать нельзя, даже если в нашем распоряжении не так много возможностей: повышение мощности и момента прямо пропорционально объему цилиндров. Следующее по значимости — это фазы газораспределения. Необходимо сделать выбор: «строим» ли мы «скоростной» двигатель, который будет «раскручиваться» на высоких оборотах, или «моментный», для работы на средних оборотах. Это, без сомнения, зависит от темперамента водителя и стиля езды. На этом этапе предстоит выбор распределительного вала для нашего мотора — именно параметры вала определяют характер изменения момента и мощности по частоте вращения коленвала. Все тюнинговые распредвалы можно условно разделить на две группы: низовые и верховые. Исходя из названия, первые увеличивают момент в области низких оборотов двигателя, а вторые — в области высоких. Достигается это изменением высоты подъема и профиля кулачков, а также фазами открытия/закрытия клапанов.
Низовые валы имеют небольшую высоту подъема и отсутствие зоны перекрытия клапанов, что предотвращает выбрасывание рабочей смеси обратно во впуск на низких оборотах. Уменьшение высоты подъема влечет за собой неизбежную потерю наполнения на высоких оборотах, что приводит к уменьшению макимальной мощности двигателя. Однако это не столь важно, так как основная область их применения — езда по городу. Основное достоинство таких валов — повышение крутящего момента на низах, что позволяет заметно быстрее ускоряться со светофора и лишний раз не включать пониженную передачу.
Верховые валы, напротив, имеют широкие фазы, высокие подъемы и довольно большую зону перекрытия клапанов. Это позволяет увеличить наполнение на верхах, как по причине увеличения проходного сечения в зоне клапана, так и за счет использования эффекта инерционного наддува. При этом почти всегда повышается мощность двигателя, а пик крутящего момента смещается в зону более высоких оборотов. Широкие фазы приводят к обратному выталкиванию смеси во впускной коллектор на низких частотах вращения, что вызывает снижение наполнения и провал на низах. Чем более «верховой» распредвал — тем сильнее этот эффект.
Рекомендуется также и установка так называемой разрезной шестерни — шкива Вернера, который позволяет, не меняя натяжения ремня, смещать фазы газораспределения, то есть моменты открывания и закрывания впускных и выпускных клапанов с высокой точностью, в то время как стандартная шестерня позволяет делать это с точностью в один зуб, чего недостаточно для получения хорошего результата.
Затем все узлы и детали двигателя «настраиваются» на объем двигателя, но главное, на соответствие выбранному распределительному валу. Другими словами, весь клапанный механизм, каналы впуска и выпуска, цилиндропоршневая группа — все «подстраивается» под характеристики распределительного вала. Какой бы мотор ни получился в результате — это будет уже новый, другой мотор. И им надо по-другому управлять. То есть по-иному, но точно регулировать состав топливно-воздушной смеси и угол опережения зажигания. Поэтому следующий этап работы — настройка системы управления двигателем (чип-тюнинг). Без этого новый двигатель не только не «выдаст» всех своих возможностей, но может проиграть своему стандартному аналогу. Особенно это касается двигателей с электронными системами впрыска топлива. (Подробнее о чип-тюнинге можно прочитать здесь).
Кроме того, настройка мотора неизбежно повлечет за собой целый ряд мероприятий, таких, как работа с трансмиссией, с подвеской, с тормозами. Теоретически, да и практически, мощность двигателя можно увеличить весьма существенно, но вопрос в разумности этого мероприятия, т.к. рано или поздно сам автомобиль конструктивно перестанет соответствовать своему силовому агрегату. Есть некий предел, который ограничивает развесовка автомобиля, коэффициент сцепления его шин с дорогой. Смысла «накрутить» двигатель и в результате попросту палить сцепление, жечь резину и крошить ШРУСы — просто нет.
Закись азота
В случаях, когда прирост мощности и момента требуется только на короткий срок, используется более простая альтернатива механическому тюнингу – закись азота N2О (нитрос). Нитрос- лучший выбор для тех, кто не хочет тратить много денег, но при этом хочет добиться существенного увеличения мощности двигателя. Механический тюнинг подразумевает непосредственное механическое вмешательство в работу двигателя, переделку его узлов и агрегатов. Это, в свою очередь, снижает ресурс двигателя, либо ведет к очень дорогостоящим заменам таких частей, как блоки цилиндров, поршни, шатуны, коленчатый и распредвалы, клапаны и т.д. Нитрооксидная система (НОС) включается по желанию водителя, а все остальное время двигатель работает в своем обычном режиме без дополнительных нагрузок и расхода топлива.
Откуда же берется прибавка мощности? Плотность закиси азота примерно на 50% больше плотности воздуха. Кислорода в ней порядка 36% (против 21% в атмосфере). Т. е. при разложении закиси выделяется в 1,7 раза больше кислорода, чем его находится в том же объеме воздуха. Чтобы подать необходимую для мгновенного ускорения порцию закиси в цилиндры, не нужна турбина или приводной компрессор – достаточно пустить сжиженый газ из баллона во впускной коллектор. Что и делают при разгоне, открывая клапан газовой магистрали посредством дистанционного привода.
Попав в двигатель, молекулы закиси азота под действием высоких температур распадаются на азот и кислород, и этот самый высвободившийся кислород позволяет бензину сгорать эффективнее. Давление в цилиндре повышается, и как результат- повышение мощности. А высвободившийся азот работает как антидетонатор, не давая процессу горения идти лавинообразно.
Закись азота также увеличивают плотность топливно-воздушной смеси. Подающаяся в состав смеси в виде сжиженного газа, закись азота приводит к ее немедленному охлаждению, т.к. температура испаряющегося сжиженного газа всегда на несколько порядков ниже температуры окружающей среды. А как известно, более холодная и более плотная смесь лучше горит и производит больше мощности.
Типы систем закиси азота.
Существуют три типа систем закиси азота — так называемые: «сухая», «мокрая», и система прямого впрыска (direct port).
“Сухая” система является самой дешёвой и простой, закись подаётся одной форсункой в коллектор. Система неуправляема, её можно только включить и выключить. Под карбюратор или в коллектор за воздушным фильтром (у впрысковых моторов) врезается дополнительная форсунка для подачи закиси. Впрыск топлива осуществляется как обычно. Вот в этом-то и проблема. При подаче закиси азота нужно подать и больше горючего. Иначе смесь обеднится, и возникнет нежелательная детонация, которая вполне может привести к поломке двигателя. А поскольку впрыском управляет бортовой компьютер, то приходится либо перенастраивать его, увеличивая продолжительность открытия форсунок, либо повышать давление в топливной магистрали.
«Мокрая» нитрос-система — более продвинутое устройство. Закись подаётся также как в «сухой», но дополнительно происходит подача топлива с помощью отдельной форсунки, что позволяет избегать появления детонации и достичь максимальных показателей для этого типа впрыска. Объем закиси азота и топлива выверяется компьютером нитрос-системы, что делает это устройство более самостоятельным и удобным в управлении. Единственная сложность в том, что к такой системе приходится проводить дополнительную топливную магистраль. Такие системы особо подходят для наддувных моторов.
Третий тип систем впрыска закиси азота – это системы прямого впрыска. Здесь для каждого цилиндра предусмотрена отдельная форсунка, которая по команде распределительного блока смешивает и отмеряет необходимое количество закиси азота и топлива. Таким образом существует возможность контролировать соотношение закись азота/топливо для каждого цилиндра индивидуально. Это самый мощный и один из самых точных типов систем. Системы прямого впрыска являются еще и самыми сложными в установке. В связи с этим, а также с их высокой мощностью, эти системы применяются в основном на гоночных автомобилях.
Все эти радости омрачаются некоторым риском. Все страшные истории про оплавившиеся поршни и сгоревшие движки подкреплены фактами. Пока вы устанавливаете относительно не мощную НОС (нитрооксидная система), опасаться нечего. Главное выбрать правильный комплект для данного двигателя. 4-х цилиндровые двигатели позволяют получить дополнительные 40-60 л.с., 6 цилиндровые двигатели позволяют получить прибавку в диапазоне 75-100 л.с., малый блок V8 — до 140 л.с., большой блок V8 — 200 л.с. Эта рекомендуемая прибавка мощности, позволяющая оставить механику двигателя без доработки.
Если же это слишком мало для вас, то вам понадобится довольно сильно тюнинговать мотор. Сначала — замена шатунно-поршневой группы. Необходимо использовать кованые поршни вместо штатных из-за возросшей нагрузки на двигатель. Далее следует замена коленвала и настройка системы зажигания. Также необходимо использовать качественное топливо или специальный гоночный бензин. Часто требуется установка более мощного топливного насоса и более холодных свечей зажигания.