ВМЕСТО СЕРДЦА — ПЛАМЕННЫЙ МОТОР
ТЮНИГ ДВИГАТЕЛЯ:
Теория увеличения мощности.
Двигатели – по большому счету воздушные насосы, которые смешивают топливо и воздух и выдают мощность в результате процесса сгорания. При увеличении потока воздуха через двигатель мощность увеличивается. Более сложными путями увеличения мощности и экономичности двигателя является уменьшение веса, трения и нагрузки.
Перед выбором способа модификации двигателя и подбором деталей нужно реально представить себе, чего хочется получить в итоге. Перед началом работ двигатель должен быть в исправном состоянии, иначе он скоро сам выйдет из строя. Перед началом работ стоит тщательно проверить состояние двигателя, при необходимости произвести необходимый ремонт. Можно конечно вносить модификации и при ремонте, что обойдется дешевле, чем делать это отдельно, но более трудоемко.
Первым шагом определите, какая стандартная мощность и крутящий момент у базового двигателя, и при каком числе оборотов достигается их максимальное значение. Затем надо знать, при каких оборотах работает двигатель при движении автомобиля по шоссе и какая передача включена. Если на автомобиле нет тахометра, временно подсоедините отдельный тахометр с помощью проводов, чтобы тахометр можно было протянуть в салон. Для определения передаточного числа главной передачи прочтите табличку на ведущем мосту. После выяснения этих данных можно определить способы тюнинга. Но если модифицировать двигатель автомобиля так, чтобы он работал при более высоких оборотах или добиться большого увеличения мощности, то надо быть готовым пожертвовать значительной долей экономичности топлива и надежности. Крутящий момент, измеряется в ньютонах на метр (Н/м) или килограмм-силах на метр (кгс/м) является мерой крутящей силы, выдаваемой двигателем. Мощность — является мерой работы (энергии), вырабатываемой двигателем.
Большинство «гоночных» двигателей работают в узком диапазоне высоких оборотов и не нуждаются в экономичности и высоком крутящем моменте на низких оборотах. Потенциальные владельцы подобных двигателей часто поддаются искушению установить специальный «гоночный» распредвал или больший карбюратор на обычный двигатель, что увеличивает теоретическую емкость воздушного потока, не изменяя характеристик по потоку других деталей. Но так как детали зачастую не подобраны друг к другу, скорость поступающего воздуха снижается и топливо не будет правильно смешиваться с воздухом. Двигатель больше не будет работать в оптимальном диапазоне оборотов, что приводит к «захлебыванию» двигателя.
Двигатели выдают свою расчетную мощность при своем максимальном крутящем моменте. Это соответствует оптимальным оборотам, заложенным в конструкцию двигателя. Максимальная мощность достигается при раскручивании двигателя до оборотов, превышающих наиболее эффективные. Максимальный крутящий момент всегда достигается при меньших оборотах, чем для максимальной мощности. Тким образом мощность повышается, когда прирост полученный от увеличения оборотов, сбалансирован с потерями, вызванными работой с оборотами, превышающими оптимальные, на которые настраивается двигатель.
Некоторыми из наиболее популярных путей увеличения мощности двигателя является турбонаддув, впрыск окиси азота и т.д., каждому из этих методов посвящена специальная литература.
В зависимости от модели и года выпуска автомобиля можно добиться и заметных улучшений в его работе с помощью тщательной настройки, изменением передаточного числа, модификации впускных и выпускных коллекторов, замены распредвала и совершенствованием системы зажигания. Старые автомобили довольно чувствительны к таким изменениям. Одним из лучших путей для одновременного улучшения характеристик и экономичности на старых автомобилях является установка КПП с большим числом передних передач и дифференциала, с отличным от стандартного, передаточным числом. Довольно часто подходят детали от автомобиля более поздних выпусков.
Новые, управляемые компьютером модели, уже имеют многие из этих изменений, и их двигатели имеют лучшие – оптимальные характеристики, чем их предшественники. Современные автомобили так чувствительны к изменениям, что даже изменение диаметра шин может повлиять на «приемистость» двигателя. Существует очень мало возможных хитростей, которые могут быть сделаны на автомобиле с компьютерным управлением без ухудшения характеристик выхлопных газов. Некоторые специализированные фирмы выпускают тюнинг-комплекты, в которые входят впускные коллекторы, распределительные валы, выпускные системы и компьютерные чипы, которые могут увеличить мощность двигателей, придать им гоночный экстерьер. Но при покупке такого комплекта следует внимательно прочитать инструкцию и определить применимость компьютера к модифицируемому двигателю.
Если запланирован ремонт двигателя, то кое-что можно сделать при ремонте, можно легко заменить головки блока цилиндров, поршни, шатуны, коленвал и распредвал. Модифицированные головки блока цилиндров могут обеспечить заметное увеличение мощности на высоких оборотах. Для двигателей, работающих в мягком режиме, качественная обработка клапанов под тремя углами и подбор впускных каналов к выпускному коллектору улучшат работу двигателя без ухудшения его надежности. Более старые двигатели могут быть тюнингованы путем добавления упрочненных седел клапанов и специальных клапанов, что позволяет двигателю работать на малоэтилированном и неэтилированном бензине.
Поршни для высокой степени сжатия улучшают мощность и эффективность работы при всех оборотах, но если степень сжатия превысит соотношение 9:1, то в дальнейшем необходимо будет топливо с высоким октановым числом. Поршни с плоским дном обеспечивают лучший фронт пламени в камере сгорания, чем поршни с выпуклым (вогнутым) дном. Усиленные поршни жестче, чем литые, однако, литые поршни лучше работают в обычных условиях.
Коленчатые валы с более длинным ходом поршня совместно с соответствующими шатунами и поршнями увеличенного размера могут увеличить мощность без ухудшения приемистости и крутящего момента на низких оборотах. Однако если есть намерение создать высокооборотистый двигатель, то этот способ вряд ли вам подойдет: длинноходные двигатели с большим ходом поршня могут ограничить потенциальную мощность на высоких оборотах. Перед сборкой двигателя обратитесь в мастерскую и отбалансируйте детали, это поможет получить дополнительную мощность, которая не потребуется дополнительного расхода топлива.
Стоит помнить, что если замене подлежит одна деталь, также должны быть изменены или подлежат замене и другие, сопутствующие ей детали, которые работают совместно с ней. Вполне разумно рассчитать расход топлива, а также приемистость автомобиля с помощью секундомера до и после каждого изменения, для определения эффективности. Для большей точности стоит их проводить в одинаковых условиях и на одной и той же дороге.
Не смотря на рост цен на топливо, находятся энтузиасты, которые стремятся форсировать двигатели. Для увеличения мощности необходимо дополнительное топливо, и чем быстрее едет автомобиль, тем больше топлива ему требуется. Но вместе с тем, мощность и экономичность не всегда являются взаимоисключающими понятиями. При правильно подобранных деталях и тщательной регулировке можно улучшить не только скоростные характеристики, но и экономичность двигателя.
Конструкция автомобиля подразумевает наличие компромиссов. Конструкторы и инженеры предусматривают большие допуски в процессе проектирования и изготовления узлов, технологические возможности производства, усредненное октановое число топлива, образование от него нагара, средний износ, отсутствие необходимого и регулярного обслуживания, и в тоже время, добиваться по возможности невысокой цены узла. Стандартные легковые и небольшие грузовые автомобили рассчитываются на ежедневные поездками на небольшие расстояния внутри города и движением с высокой скоростью по шоссе. Двигатели и трансмиссии оптимизируются в основном для работы в области низких и средних оборотов, а не в области высоких оборотов.
Двигатель конструируется для работы с наибольшей активностью в определенном диапазоне оборотов. Длина и диаметр входных и выходных каналов, впускных и выпускных коллекторов определить диапазон мощности двигателя. Длинные и с небольшими диаметрами выпускные и впускные коллекторы улучшают крутящий момент на средних оборотах и уменьшают мощность на высоких оборотах. И наоборот, короткие каналы с большими сечениями повышают мощность на высоких оборотах.
Тип и пропускная способность впускной и выпускной систем, конструкция распределительного вала, клапанные пружины и толкатели клапанов, система зажигания, головки блоков цилиндров, диаметры клапанов, соотношение диаметр цилиндра на ход поршня подбираются на заводе для обеспечения хорошей комбинации экономичности, мощности, приемистости и низкой концентрации выхлопных газов. Кроме этого, характеристики трансмиссии, передаточное число главной передачи и диаметр шин тоже должны согласовываться с характеристиками движения.
Для движения в городском режиме более подходит высокий крутящий момент в области низких и средних оборотов, так как более экономичен, чем теоретическая максимальная мощность при высоких оборотах. Двигатели для городской езды, которые выдают высокий крутящий момент в широкой области оборотов, обеспечивают более равномерную мощность при разгоне автомобиля с переключением передач, чем двигатели, которые выдают высокую максимальную мощность в узком диапазоне оборотов.
Тяжелые автомобили с относительно небольшими двигателями должны иметь более высокие передаточные числа трансмиссии, чем легкие автомобили с относительно большими двигателями. Также двигатель в тяжелом автомобиле должен быть оптимизирован для получения максимального крутящего момента в области низких и средних оборотов, так как он обеспечивает больший крутящий момент для движения и разгона автомобиля.
Современные легковые автомобили и грузовики имеют низкие передаточные числа главной передачи, гидротрансформаторы с блокировкой и большее число передач в КПП для обеспечения большого пробега и динамичности. На форсированном двигателе максимальная мощность обычно будет выше, чем максимальный крутящий момент, а максимальная мощность будет достигаться при относительно высоких оборотах. Как правило, форсированные двигатели выдают примерно 1 л.с. на 16,0 см3. К примеру, стандартный усредненный двигатель может иметь 4,916 см3 рабочего объема, максимальный крутящий момент 373 Н/м при 3000 об/мин и мощность 200 л.с. при 4200 об/мин. Форсированная версия двигателя с таким же рабочим объемом может иметь крутящий момент 330 Н/м при 3800 об/мин и мощность 325 л.с. при 5600 об/мин.