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.
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.
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.
Форсированный двигатель: доработка установки, методы форсирования
Форсирование двигателя подразумевает под собой комплекс мер по улучшению показателей стандартной комплектации силовой установки. Под показателями в основном подразумевается мощность, поскольку она главным образом отвечает за разгонную динамику автомобиля. Таким образом, пользователь, за относительно невысокую цену может добиться от обычного автомобиля спортивных характеристик.
Форсировать двигатель, это устранить энергетические потери, возникающие внутри мотора, уходящие на трение и работу дополнительного оборудования. Пустить эту энергию на увеличение коэффициента полезного действия силовой установки, и повысить её мощность в целом.
Форсирование позволяет воспользоваться всеми возможностями мотора, заложенными на этапе проектирования.
Для повышения мощности агрегата используют различные методы: меняют штатные детали мотора на улучшенные; заново прошивают электронный блок управления; дорабатывают заводские узлы и многое другое.
Доработка силовой установки
Для начала стоит заметить, что практически любой двигатель, не зависимо от вида топлива, на котором он работает, можно форсировать. Если перебрать заводской мотор и учесть все тонкости и нюансы, пропущенные при конвейерной сборке, можно получить прирост мощности в размере 10-20%. Дело в том, что при массовой сборке не применяется индивидуальная настройка и подгонка под каждый агрегат. Задача конвейера в том, что бы мотор попал в установленный диапазон допусков и посадок.
При индивидуальной сборке, учитываются даже самые мелкие погрешности, для достижения максимальных показателей при выходе на форсаж двигателя. Кроме того, меняются детали и узлы на более прочные, способные вынести серьёзные нагрузки.
Минусом метода является значительная цена и необходимость замены других узлов автомобиля (тормозная система, коробка передач и др.).
Основные методы форсирования силовой установки
Улучшение показателей мотора за счёт форсирования набирает все большую популярность. Существует целый ряд фирм, проводящих доводку и модернизацию агрегатов сразу, после их выхода с конвейера завода. Форсирование ДВС, как правило, происходит за счёт каких-то изменений в его конструкции, к ним можно отнести:
Изменения в головке блока цилиндров
Доработка головки блока цилиндров играет одну из важнейших ролей в модернизации. Правильно проведённая работа способна добавить 20% мощности установке. Форсированный двигатель не только демонстрирует улучшенные характеристики, а так же имеет повышенный ресурс за счёт большего наполнения цилиндров смесью, правильного и полноценного сгорания топлива, и отвода продуктов сгорания.
Поскольку камера сгорания является местом, в котором протекают основные рабочие процессы силовой установки, именно на её улучшение направлена основная работа.
От камеры сгорания напрямую зависят такие процессы, как смесеобразование, продувка, воспламенение, горение. Что бы улучшить их, камеру полируют, увеличивают впускные и выпускные каналы, проходные сечения головки блока цилиндров, улучшают клапана, коллекторы и др.
Замена распределительного вала
Положительным моментом в применении такой модернизации является отсутствие необходимости изменять рабочий объём установки. Такое конструктивное решение позволяет сдвинуть диапазон мощности относительно условий эксплуатации агрегата. Таким образом, на определённых режимах работы мотора, будут изменены фазы газораспределения, и двигатель получит прирост мощности.
Однако есть и недостатки, например, на низких оборотах тяга будет поднята, тогда как при достижении высоких, динамика упадёт
Увеличение объёма силовой установки
Данный метод форсирования является самым простым и популярным. Для его осуществления можно прибегнуть к нескольким действиям: увеличить диаметр цилиндров, или установить коленчатый вал, имеющий больший ход.
Увеличение степени сжатия
Метод позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия силовой установки. Степень сжатия напрямую зависит от задержки закрытия впускного клапана, а так же от угла открытия дроссельной заслонки. Процесс достигается при помощи установки специального распределительного вала, который позволяет повлиять на фазы газораспределения, расширив их.
Способ обеспечивает прирост мощности агрегата во всем диапазоне оборотов. Кроме того, требует применения другого сорта топлива, с увеличенным показателем октанового числа.
Увеличение наполнения цилиндров
Принцип метода: снизить аэродинамическое сопротивление во впускной и выпускной системе, в каналах головки блока цилиндров. Для увеличения коэффициента наполнения цилиндров выполняются работы по полной замене впуска и выпуска или их модификации.
Кроме того, параллельно устанавливается раздельный выпускной коллектор, прямоточная выхлопная система и воздушный фильтр нулевого сопротивления.
Как пример, ВАЗ 2108 с коэффициентом 0,75 после доработки имеет коэффициент 1,0 и выше.
Недостатком метода является его значительная стоимость по отношению к прибавке мощности, полученной на выходе.
Уменьшение механических потерь
К механическим потерям при работе силовой установки можно отнести: потери на трение, насосные потери, потери на привод механизмов мотора.
Самое сильное трение происходит в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Для уменьшения силы одними из способов является установка поршней с меньшей площадью юбки. Кроме того, уменьшают ход поршня, подгоняют поршни и детали кривошипно-шатунного механизма по весу, производят балансировку. К насосным потерям относят потери мощности на всасывание двигателем воздуха.
В этот момент все системы агрегата работают на преодоление аэродинамического сопротивления. Снизив его, можно получить дополнительную экономию мощности.
Приводы газораспределительного механизма, генератора, помпы и др.
так же требуют энергии. В идеале при форсировании силовой установки все их необходимо уравновесить, с целью уменьшения и равномерного распределения мощности. Иногда для этого достаточно воспользоваться изменением передаточного отношения.
Установка сухого картера так же положительно сказывается на экономии мощности. При движении транспортного средства, в обычном картере происходит колебание излишков масла, которые, попадая на коленчатый вал и другие механизмы, вызывают их дисбаланс. Как следствие, потери мощности на противостояние ему. Сухой картер минимизирует эти потери.
Что такое двигатель с турбонаддувом?
Что делает турбо?
Турбина сжимает выхлопные газы на выходе и направляет их обратно в двигатель. Увеличенный поток воздуха посылает больше топлива в двигатель, увеличивая его мощность.
Преимущества и недостатки двигателей с турбонаддувом
Использование турбонагнетателя для получения дополнительной мощности от двигателя меньшего размера может показаться простым способом избежать недостатков более крупного двигателя. Вот некоторые плюсы и минусы добавления турбокомпрессора к вашему автомобилю.
Плюсы двигателя с турбонаддувом
- Производительность : Когда вам нужно ускориться, чтобы влиться в полосу встречного движения, дополнительная мощность, которую дает ваш двигатель с турбонаддувом, может повысить его производительность на дороге.
- Топливная эффективность : Поскольку турбонагнетатели дают вашему автомобилю дополнительную мощность без увеличения размера двигателя, они обычно более экономичны, чем более крупные двигатели.
- Звук : Турбины приглушают звуки двигателя, делая автомобили с турбодвигателями более тихими в движении.
Минусы двигателя с турбонаддувом
- Задержка : Турбинам нужно немного времени для подготовки, поэтому может пройти несколько секунд с момента нажатия акселератора до включения турбонаддува.
- Доступность по цене : Автомобили с двигателями с турбонаддувом, как правило, дороже, чем автомобили со стандартными двигателями, поскольку в вашем автомобиле может потребоваться бензин премиум-класса.
- Надежность : Двигатели с турбонаддувом могут быть не такими надежными, как стандартные двигатели. В двигателях с большим количеством деталей больше проблем, которые могут выйти из строя.
- Техническое обслуживание : Поскольку турбонагнетатели создают нагрузку на двигатель и его части, двигатели с турбонаддувом часто требуют более регулярного обслуживания.
- Возможность буксировки : Турбокомпрессоры не лучший вариант, если вы планируете перевозить тяжелые грузы. Обычно вам нужен двигатель большего размера, а не двигатель меньшего размера с турбонаддувом.
Как получить автомобиль с турбодвигателем
Многие автомобили стандартно поставляются с двигателями с турбонаддувом, поэтому, если вы ищете новую машину, найти машину с турбонаддувом будет относительно легко.
Если вы хотите добавить турбонаддув к своему нынешнему автомобилю, вы можете приобрести комплект, в котором должны быть все детали, необходимые для турбонаддува вашего двигателя.
Однако это не лучший вариант. Перед турбонаддувом вашего автомобиля подумайте, сможет ли двигатель и остальная часть вашего автомобиля справиться с дополнительной мощностью. Возможно, вам придется модернизировать такие компоненты, как сцепление, поршни и клапаны, прежде чем вы сможете турбонагнетать двигатель, чтобы не повредить автомобиль. Если вы не разбираетесь в автомобилях или не уверены, как турбонаддув повлияет на ваш двигатель, рекомендуется поговорить с квалифицированным механиком.
Повлияет ли наличие двигателя с турбонаддувом на мою страховку?
Страхование автомобилей с двигателями с турбонаддувом часто обходится дороже, потому что их ремонт обходится дороже, чем их аналоги без турбонаддува. У них также больше мощности и скорости, чем у стандартного двигателя, что увеличивает риск аварии.
Ваша премия по страхованию автомобиля может отражать повышенный риск для страховой компании. Обратитесь в свою страховую компанию, чтобы узнать подробности и узнать больше о факторах стоимости страхования автомобиля.
Если вы покупаете автомобиль с двигателем с турбонаддувом, страховая компания узнает, когда они введут идентификационный номер автомобиля (VIN), чтобы добавить его в ваш полис, и страховщик соответственно рассчитает вашу премию. Однако, если вы добавляете турбокомпрессор к двигателю после покупки автомобиля, важно сообщить об этом страховой компании. Вам, вероятно, понадобится одобрение или индивидуальный полис страхования автомобиля для покрытия модификаций. Страховщик может отклонить ваше требование, если вы не сообщите страховой компании об изменениях и ваш автомобиль будет поврежден или украден. Узнайте больше о страховании модифицированных автомобилей.
Общие сведения о Turbo Boost
Сценарии (JavaScript) отключены в вашем браузере.
Без него этот сайт не будет работать должным образом.
01.04.2021 — Пол Бертуччи
Как превратить взрыв в толчок?
Название игры внутреннего сгорания — преобразование тепловой энергии в движение. Внутри двигателя мы воспламеняем топливо, такое как бензин, и горячие, расширяющиеся топливно-воздушные газы давит на поршни. Поршни, перемещающиеся вверх и вниз, соединены с вращающимся коленчатым валом в нижней части двигателя, превращая это вертикальное движение в возвратно-поступательное. Подключите все это к трансмиссии, соединенной с колесами, и вперед!
Как сделать более мощные взрывы для большей тяги? Если вы когда-нибудь разжигали костер, чтобы приготовить смор, вы, вероятно, помните три части «огненного треугольника»: воздух, топливо и источник воспламенения. Это то же самое у вашего костра, что и внутри вашего двигателя, когда воздух поступает во впускное отверстие, смешивается с топливом из ваших топливных форсунок и получает воспламенение от ваших свечей зажигания.
Если мы хотим увеличить мощность, нам нужно убедиться, что у нас достаточно всех трех компонентов нашего огненного треугольника. В двигателе это означает, что если мы впрыскиваем больше топлива, мы также должны быть уверены, что получаем больше воздуха (и, следовательно, больше кислорода), чтобы сжечь все топливо, поскольку лишнее топливо не сгорит, если в нем не будет больше кислорода. что соединить и сжечь.
В химии есть термин, обозначающий идеальное количество реагентов в уравнении, чтобы сбалансировать его без остатка: стехиометрия. В бензиновом двигателе стехиометрическое соотношение кислородсодержащего воздуха и топлива составляет 14,7 частей (по массе) воздуха на 1 часть бензина.
Ввести принудительную индукцию «Нет замены рабочему объему» — это фраза из дней большого блока V8, когда большая мощность означала физически более крупные двигатели, потреблявшие больше воздуха и топлива. Цилиндры большего размера могли всасывать не только больше топлива, но и больше воздуха для полного сгорания топлива, и это давало вам больше мощности.
К сожалению, больший размер также означает больший вес, поэтому некоторые инженеры вместо этого пришли к идее подавать больше воздуха в двигатель, накачивая его: вместо того, чтобы физически увеличивать двигатель до , всасывать больше воздуха, толкать больше воздуха в двигателе того же размера. Сжатый воздух, нагнетаемый в двигатель, называется наддувом, при этом повышение давления по сравнению с давлением окружающего воздуха измеряется в фунтах на квадратный дюйм или в барах/килопаскалях.
Эти первые воздушные насосы с принудительной индукцией назывались нагнетателями, а их лопастные колеса компрессора приводились в движение самим двигателем через ремни или шестерни, приводимые в движение коленчатым валом двигателя. Стехиометрия означает, что каждая небольшая доза топлива требует в 14,7 раз больше воздуха, поэтому неудивительно, что нагнетатели используют огромное количество энергии (иногда до 20% от общей мощности двигателя!), чтобы перекачивать весь этот воздух.
Размер и вес — плохие вещи в автомобилях и хуже вещи в самолетах, которые были в начале разработки принудительной индукции. Мало того, что тяжелый двигатель делает самолет тяжелым, физически большой двигатель также создает громоздкий неаэродинамический фюзеляж. В самолетах был добавлен стимул повышать давление входящего воздуха, чтобы компенсировать разрежение воздуха на больших высотах, чтобы мощность двигателя не падала на большой высоте.
При такой высокой мощности и весе в самолетах швейцарский авиационный инженер Альфред Бюхи придумал, как избавиться от потери мощности нагнетателя на 20 %: вместо того, чтобы использовать мощность двигателя через ремень/шестерни для вращения компрессора, подключите компрессор колесо к соответствующей турбине колесо в выхлопной системе, улавливая энергию из выхлопного потока, который в противном случае тратится впустую, как ветряная мельница улавливает энергию от бриза.
Эти ранние «турбинные нагнетатели» или «турбо-нагнетатели» в конечном итоге стали использоваться во многих гоночных самолетах, бомбардировщиках и истребителях 19-го века.30-х и 1940-х годов, и в то время считались передовой аэрокосмической технологией, детали которой вращались со скоростью сотен тысяч об/мин, а турбинные колеса подвергались воздействию температур выхлопных газов до 1800°F/1000°C. Таким образом, внедрение такого дорогого оборудования в автомобили сначала было медленным и экспериментальным, поскольку с 1950-х годов появилось несколько моделей, таких как Chevrolet Corvair, с дополнительным турбодвигателем.
Разработка турбокомпрессора шла рука об руку с разработкой газовой турбины (реактивного двигателя) на протяжении 1950-х и 1960-х годов. В дополнение к лучшим материалам, способным выдерживать высокие температуры и давление на горячей стороне турбонагнетателя, общая компоновка турбонагнетателя в конечном итоге была стандартизирована:
- Корпус холодной стороны, который направляет впускной воздух к турбокомпрессору
- Колесо компрессора, который создает давление в воздухе
- Байпас компрессора, который открывается при сбросе газа, чтобы воздух наддува не скапливался за закрытой дроссельной заслонкой и не вызывал остановки компрессора
- CHRA (вращающийся узел центрального корпуса, также иногда называемый «картриджем»)
- Вал, на котором закреплены колеса компрессора и турбины
- Подшипники вала, обеспечивающие свободное вращение вала
- Смазка и охлаждение
- Корпус горячей стороны, который направляет воздух из выпускного коллектора в турбину
- Турбинное колесо, которое улавливает энергию выхлопных газов крутиться быстрее
Именно энергетический кризис 1970-х действительно подтолкнул автопроизводителей к тому, чтобы начать серьезно рассматривать турбокомпрессоры как способ уменьшить размеры двигателей (и улучшить выбросы и экономию топлива) без ущерба для мощности.
1970-е и 1980-е годы также совпали с компьютерной революцией, и эти передовые технологии управления подачей топлива и двигателем доказали свою эффективность и долговечность. От первых аналоговых датчиков температуры и расхода в 1970-х годов до нескольких объединенных в сеть блоков управления в 2000-х годах и позже, системы были усовершенствованы, чтобы не отставать от потребности выжимать как можно больше энергии из капли топлива: первый автопроизводитель, использовавший эту комбинацию датчиков для измерения расхода топлива:
- Датчики массового расхода воздуха для измерения количества воздуха, поступающего в двигатель воздух
- Датчики кислорода (лямбда), измеряющие остаточное топливо или кислород в выхлопных газах, чтобы определить, насколько близко к стехиометрическому соотношению 14,7:1 работает двигатель
- A: точно определить, какую мощность запрашивает водитель (путем нажатия правой ноги на педаль газа).
