Что значит «форсированный двигатель» и как это сделать

Знаете ли вы, уважаемый автомобилист, что значит форсированный двигатель? Такой мотор позволяет значительно повысить мощность, и тем самым автомобиль получает такую разгонную динамику, о которой даже подумать страшно. По сути, становишься обладателем настоящего гоночного болида, приобрести который слишком дорого обходится, и далеко не каждый россиянин может себе позволить его купить. А вот превратить обычный двигатель в форсированный можно даже своими руками. Об этом мы и расскажем в этой статье.

Форсированный дизельный двигатель

Форсировать двигатель — значит повысить его показатели за счёт уменьшения потерь энергии ДВС, уходящей на трение и работу дополнительного оборудования. Кроме того, повышение производительности двигателя подразумевает раскрытие его скрытых резервов.

Содержание

• Что это такое
• Несколько способов повысить производительность ДВС
• Электронное и механическое форсирование ДВС
• Минимизируем механические потери

Что это такое

Для начала хотелось бы отметить, что форсирование двигателя — это не новость или фантазия, а вполне реальная процедура, которую уже давно и успешно используют многие фирмы по проведению тюнинга. А такое понятие, как тюнинг, означает доработку таких заводских конструкций и параметров, которые полностью не раскрыты. По сути, каждый ДВС имеет резервы, которые нужно знать и уметь раскрывать.

Проводя форсирование двигателя, вы получаете возможность усилить заводские показатели ДВС. И делается это с определённой целью — получить более высокую производительность различных составляющих силового агрегата.

На видео показано, что такое форсированный двигатель:

Другими словами, форсировать двигатель означает увеличить мощность ДВС за счёт чего-то, а в нашем случае за счёт повышения рабочего объёма. И такой подход в деле используют не только так называемые тюнинговые фирмы, но и автоконцерны. К примеру, ДВС ВАЗ 2106 был получен путём форсирования ДВС ВАЗ 2103. И таких примеров множество.

Несколько способов повысить производительность ДВС

Форсирование двигателя имеет основные принципы, и такие работы могут быть проведены по-разному. Самым популярным и распространённым способом повышения производительности мотора является, как и было сказано выше, увеличение рабочего объёма камеры сгорания. Если у гоночного автомобиля такой параметр изменить бывает сложно, так как он жёстко прописан в техрегламенте, то для обычного легкового транспортного средства это возможно. По стандарту всех выпускаемых на сегодня легковых моделей авто ограничивается только геометрический размер ГБЦ.

Первый способ механического форсирования подразумевает замену коленвала на другой — с более увеличенным ходом и диаметром цилиндров.

Для форсирования двигателя можно заменить коленвал

Кроме этого, усилить двигатель внутреннего сгорания можно и другим методом. Это можно сделать путём установки приводного компрессора. Этот метод очень популярен в западных странах, в частности в США. На автомобиль устанавливается приводной компрессор или тот же механический нагнетатель, который проводится от коленвала. Что происходит? Благодаря этому методу (впрочем, то же происходит и при использовании первого способа) крутящий момент увеличивается во всём диапазоне эксплуатации ДВС.

Следующий способ поднять показатели ДВС — это сдвиг пика крутящего момента. Такой способ применяется в основном в спорте. Пик крутящего момента сдвигается в направлении высоких оборотов, и главной целью в таком случае является уменьшить сопротивление при впуске воздуха в цилиндры. Как этого добиться? Очень просто. Нужно устранить определённые ступеньки, которые образуются в области соединения впускного коллектора с ГБЦ и карбюратором. Для этого обычно полируют впускной коллектор, поле чего вставляют клапаны большего размера, используя специальные головки.

Что касается карбюратора, то его часто заменяют, используя для этого сдвоенный вариант с горизонтальным протоком. В итоге такой метод форсирования ДВС даёт увеличение суммарного сечения диффузоров, а смесь распределяется по всем цилиндрам равномерно, ведь потоку топливной смеси не приходится менять направление на выходе из карбюратора.

Установка и настройка распредвала для увеличения мощности двигателя

Следующий способ повышения мощности ДВС — это совершенно иная установка распределительного вала. Другими словами, его нужно поставить с широкими фазами, что значительно улучшает наполнение камеры сгорания на высоких оборотах и происходит это за счёт снижения момента «на низах». Из-за этого автомобиль, наделённый таким распредвалом, при движении вынуждает водителя постоянно задействовать рычаг КПП, чтобы обороты ДВС не падали, а сам силовой агрегат, если можно так выразиться — не тупел.

Настройка впуска и выпуска — это очередной способ повысить мощность двигателя. Что даёт этот способ? Благодаря ему удаётся повысить подачу крутящего момента в узком диапазоне за счёт резонанса. Форсирование ДВС этим методом позволяет увеличить мощность двигателя, и приходится уже ставить не обычные, а лёгкие кованые поршни, чтобы сохранить приемлемость инерционных нагрузок.

Наконец, увеличение степени сжатия даёт возможность увеличить показатели ДВС. Это объясняется тем, что детонация на высоких оборотах возникает довольно редко. Правда, владелец такого двигателя должен суметь обеспечивать свой автомобиль высокооктановым бензином, но, если знать, как уменьшать расход топлива, метод станет лучшим.

Говоря другими словами, этот способ форсирования двигателя подразумевает изменение фаз газораспределения.

Электронное и механическое форсирование ДВС

На видео рассказывается о простом способе форсирования двигателя:

Рассмотрим теперь методы форсирования ДВС с общей точки зрения, не вдаваясь во все тонкости. Самый подходящий и распространённый метод — это чип-тюнинг, который идеален для автомобилей современного типа. Знание этого способа форсирования ДВС является, по сути, методом того, как можно форсировать двигатель, вторгаясь в электронный мозг транспортного средства. Благодаря определённым способам коррекции или «прошивки» удаётся управлять программами, которые автоматически повышают производительность.

В таком случае следует установить дополнительные контроллеры или модули, что и станут, по сути, составляющими, которые увеличат мощность двигателя. Минусом такого способа является то, что проводить его в гараже своими руками просто невозможно, так как нужны особые знания и, самое главное, дорогостоящее оборудование.

Что касается механического форсирования ДВС, то этот метод более прост. Как и говорилось выше, метод подразумевает доработку уже существующих узлов автомобиля или их замену на новые.

Хотя такой вид тюнинга и прост, но начинать его без проведения особых расчётов не стоит.

Минимизируем механические потери

На видео рассказано о плюсах и минусах форсирования двигателя:

Практически все способы форсирования двигателя бывают направлены на одно — уменьшить механические потери ДВС. Куда же уходит немалая часть энергии двигателя? Оказывается, трение, которое происходит в цилиндрах любого ДВС, уменьшает производительность. В этом случае можно устанавливать сборные маслосъёмные кольца, тем самым увеличивая зазоры между цилиндром и поршнем. Этот способ не проводится на ура. Нужно вначале провести тщательную балансировку составляющих и все детали кривошипно-шатунного механизма подобрать по весу.

Трение в цилиндрах — это не единственная причина потери мощности ДВС. Кроме этого, потери объясняются и трением в шейках коленвала. В этом случае, как и было сказано выше, применяют установку распредвала с более широкими фазами и ещё дополнительно ставят систему под названием «сухой картер», которая значительно снижает насосные потери, затрачиваемые коленвалом. Следует помнить, что попадание на коленвал масла значительно тормозит его вращение.

Значительная часть энергии двигателя может уходить и на вспомогательное оборудование. Например, к ним относятся такие детали и приборы, как привод ГРМ, кондиционер, водяной насос, гидроусилитель и многое другое. В этом случае приходится увеличивать передаточное отношение генератора и привода водяного насоса.

Форсировать двухтактный двигатель — это не просто модернизация ДВС, а в наше время необходимость. Если на четырёхтактном двигателе имеется больший ресурс и экономичность, что делает форсирование делом правильным, но не обязательным, то на двухтактных ДВС сделать это уже важно. Кроме того, как утверждают эксперты, проводить форсирование на двухтактных двигателях легче.

Как форсировать двигатель

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

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

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

Содержание статьи

• Мощностной тюнинг: преимущества и недостатки
• Основные способы форсирования двигателя
  • Модернизация ГБЦ
  • Установка спортивного распредвала
  • Увеличенный объем
  • Более высокая степень сжатия
  • Улучшенное наполнение цилиндров
  • Минимизация потерь на трение

Мощностной тюнинг: преимущества и недостатки

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

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

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

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

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

Основные способы форсирования двигателя

В списке наиболее распространенных методов увеличения мощности двигателя отмечают:

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

Модернизация ГБЦ

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

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

Установка спортивного распредвала

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

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

Увеличенный объем

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

Более высокая степень сжатия

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

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

Улучшенное наполнение цилиндров

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

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

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

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

Минимизация потерь на трение

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

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

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

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

Глава 4 Концепции

Глава 4 Концепции

Глава 4

Концептуальные вопросы: 5, 6, 10, 24

| ВЕРНУТЬСЯ К ДОМАШНИМ ЗАДАНИЯМ |

 

5. Пытаясь затянуть ослабленную стальную головку молотка, плотник держит молоток вертикально, поднимает его вверх, а затем быстро опускает, ударяя нижним концом деревянной рукоятки о доску. Объясните, как это затягивает головку обратно на рукоятку.

Когда рукоятка молотка и головка движутся вниз, они оба совершают движение. Это кажется очевидным и избыточным утверждением, но это важная часть этой головоломки.

Сила воздействует на ручку (доску), поэтому она ускоряется до остановки, но головка молотка все еще движется. Он продолжает двигаться до тех пор, пока ручка не ускорит его до остановки, что происходит только тогда, когда головка движется вниз.

6. Когда автомобиль начинает двигаться вперед, какая сила заставляет его это делать? Помните, что это должно быть внешняя сила — сумма внутренних сил равна нулю. Как двигатель увеличивает движущую силу?

Чтобы что-то ускорить, нужна сила извне. Для автомобиля, разгоняющегося из состояния покоя, единственное, что действует на него в прямом направлении, — это трение о землю. Это кажется обратным — как может трение производить движение, если оно всегда действует против движения вещей? Хитрость здесь в том, что шина отталкивается от дороги, поэтому дорога должна автоматически толкать шину вперед. Это 3-й закон Ньютона. Как только вы задумаетесь об этом, вы увидите множество примеров трения, толкающего предметы вперед, когда они отталкиваются назад: ходьба, выталкивание себя из постели, движение вперед на велосипеде и т. д.

О, двигатель. Все, что делает двигатель, это заставляет гизмо двигаться, чтобы вращать шестерню, чтобы заставить ось вращаться, чтобы заставить колесо вращаться. Итак, внутри автомобиля действует множество других сил. Но сила, непосредственно ответственная за ускорение автомобиля, — это трение о дорогу.

А когда машина остановится?

10. Товарный поезд состоит из паровоза и нескольких одинаковых вагонов, стоящих на ровной поверхности. Определите, является ли каждое из этих утверждений правильным или неправильным, и объясните, почему:

а. Если поезд движется с постоянной скоростью, двигатель должен тянуть с силой, превышающей вес поезда.
Это ЛОЖЬ. Если поезд движется с постоянной скоростью, он должен тянуть в прямом направлении с некоторой силой, достаточной только для уравновешивания сил, тянущих в противоположном направлении, таких как трение. Его не нужно сравнивать с весом поезда, и ему не нужно тянуть больше, чем какая-либо конкретная сила, потому что он не ускоряется.

б. Если поезд движется с постоянной скоростью, тяговое усилие двигателя первого вагона должно превышать обратное тяговое усилие этого вагона.
ЛОЖЬ. Тяга вперед не должна превышать силы, тянущей назад. Он должен только балансировать с силой, чтобы произвести чистую силу, равную нулю, и ускорение, равное нулю.

в. Если поезд движется по инерции, его инерция заставляет его замедляться и, в конце концов, останавливаться.
ЛОЖЬ. «Инерция» ничего не делает — это не сила. Это просто свойство объектов оставаться в движении, что они все и делают, и бывает труднее изменить движение, когда объект имеет большую Mмассу (что часто рассматривается как способ количественной оценки инерции). Если когда-либо происходит толчок, притяжение и т. д., это должно быть вызвано внешней силой, воздействующей на объект. В данном случае это, вероятно, трение, но это также может быть сила тяжести, тянущая вниз с холма, сопротивление воздуха и т. д.

24. Вы решаете проверить свои знания по физике, преодолевая водопад в бочке. Вы берете с собой в бочку бейсбольный мяч и, падая вертикально вниз, отпускаете мяч. Что вы ожидаете увидеть при движении мяча относительно ствола? . . .

Очевидно, это вопрос с подвохом. Ничего не увидишь, потому что в бочке темно!!

Но если бы ты мог посмотрите внутри бочки, вы бы воссоздали сценарий, который мы разыгрываем в задаче с лифтом в классе. Во-первых, вы знаете, что все объекты падают с постоянным ускорением -g . Итак, вы идете вперед и вытаскиваете лист бумаги, пока вы падаете в ба

СПАС!

Ой, слишком поздно. Но допустим, вы сделали расчет до того, как попали в бочку, что всегда хорошая идея. Вы заметите, что сила, действующая на бейсбольный мяч, равна его весу ( мг ), и ваша рука толкает вверх. Ускорение мяча -g , как мы упоминали ранее. Итак, когда вы доберетесь до линии:

Н — мг = м(-г)

и решить для Н , получится, что эта контактная сила равна нулю! Это означает, что вам не нужно держать мяч, он просто парит там!

Другой способ представить это — знать, что все объекты падают с одинаковой скоростью, включая бочку, вас и ваш бейсбольный мяч. Если вы все падаете одинаково, никто из вас никого не догоняет, поэтому ничто не будет давить на что-либо еще.

Но почему это ? Почему все падает с одинаковой скоростью? И почему такая скорость ускорения -g ? Что ж, теперь, когда вы кое-что знаете о гравитации, составьте уравнение, в котором результирующая сила, действующая на объект, является результатом силы гравитации здесь, на Земле, F=GMm/r ² (где «М» — масса Земли). а «m» — это ваша масса или масса любого другого объекта, притягиваемого Землей). Это должно быть равно вашей массе, умноженной на ускорение, или ma . Когда вы настроите это, вы заметите, что м с каждой стороны компенсируются, и у вас есть уравнение для ускорения. Угадайте, чему равно это ускорение, если ввести правильные значения G, M и r? И тот факт, что м компенсируется, означает, что это ускорение , а не зависит от массы падающего объекта. Это то, что открыл Галилей, и это то, что мы использовали в нескольких главах. Это объясняет, почему это работает.

| ВЕРНУТЬСЯ К ДОМАШНИМ ЗАДАНИЯМ |

домашнее задание и упражнения — Является ли сила двигателя постоянной, когда транспортное средство достигает максимальной скорости?

спросил 4 года, 2 месяца назад

Изменено 29 дней назад

Просмотрено 430 раз

$\begingroup$

Я наткнулся на вопрос из учебника и запутался в нем, хотя кажется, что он должен быть простым. Фургон разгоняется с (предположительно) постоянной силой сопротивления до максимальной скорости. Очевидно, что на максимальной скорости сила двигателя равна силе сопротивления. В реальном мире сила сопротивления будет увеличиваться с увеличением скорости, но почему сила двигателя будет уменьшаться с увеличением скорости? Мощность двигателя постоянна, так почему же не сила?

• домашние задания и упражнения
• ньютоновская механика
• силы
• мощность

$\endgroup$

4

$\begingroup$

Уравнение мощности обычно записывается как $P=W/t$. Это уравнение нелегко использовать, когда объект, такой как автомобиль, ускоряется при постоянной мощности, и нужно знать силу, участвующую в этом ускорении, как функцию времени. Соответственно, этим уравнением рабочего времени можно манипулировать, чтобы получить другое уравнение для мощности, которое включает силу и скорость:

$P=W/t$

$W=Fd$

Подстановка уравнения работы в уравнение мощности дает:

$P=Fd/t$

$P=F(d/t) $

Поскольку $d/t$ равно скорости,

$P=Fv$

Таким образом, легко увидеть, что при условии постоянной мощности сила уменьшается с увеличением скорости, так что

$F=P /v$

$\endgroup$

$\begingroup$

Ускорение автомобиля массой $m$ и мощностью $P$ при постоянном сопротивлении $F_R$ равно

$$ a= \frac{P}{m v} — \frac{F_R}{m} $$

Максимальная скорость существует, когда $a=0$. В противном случае это упражнение «включи и пей».