Повышение мощности двигателя реферат

Обновлено: 06.07.2024

Повышение экономичности ДВС достигается совершенствованием их конструкции. Основой сокращения расхода топлива при этом является улучшение процесса его сгорания в цилиндрах.

Что же касается режима принудительного холостого хода, то здесь необходимо иметь в виду следующее: в городских транспортных потоках продолжительность работы, например, грузовых автомобилей на этом режиме достигает 25 % времени нахождения их на линии, из них 18 % при закрытой дроссельной заслонке. При этом ДВС не совершает транспортной работы, однако потребляет 8—12 % топлива от общего расхода с выделением большого количества токсичных веществ с ОГ.

Существует несколько направлений реализации технических средств, позволяющих уменьшить выброс токсичных веществ с ОГ на режиме принудительного холостого хода.

Устройства для улучшения горения топлива. Эти устройства бывают двух видов. К первому относятся устройства для улучшения горения топлива (приоткрыватель дроссельной заслонки, демпфер ее закрытия при резком отпускании педали управления этой заслонкой, различного рода клапаны для подачи дополнительного количества горючей смеси или воздуха), что приводит к снижению выброса углеводородов на 30—40 %. Однако при этом существенно ухудшается эффект от торможения автомобиля двигателем, увеличивается на 2—4 % расход топлива, повышается на 7—10 % уровень выброса СО и возрастает износ тормозных накладок. Вследствие этого первое направление следует считать нерациональным. Поэтому в настоящее время распространение находят устройства второго вида (прекращается горение топлива на режиме принудительного холостого хода), к которым относятся экономайзеры принудительного холостого хода. Экономайзер принудительного холостого хода отключает подачу топлива воздушной смеси через систему холостого хода на режиме принудительного холостого хода, т. е. при торможении автомобиля двигателем, когда отпущена педаль управления дроссельными заслонками, а сцепление не выключено. При режиме принудительного холостого хода дроссельные заслонки закрыты, а частота вращения коленчатого вала превышает частоту вращения на холостом ходу. С помощью экономайзера перекрывается выход топливовоздушной эмульсии, что исключает выброс в атмосферу оксида углерода (СО) и одновременно уменьшает расход топлива. Например, использование такого экономайзера на автомобиле ЗИЛ-130 обеспечило реальную экономию топлива на 1, 5—2 % при снижении содержания СО в 2, 1 раза и углеводородов в 1, 35 раза во время замедления хода автомобиля.

Использование электронных средств регулирования состава горючей смеси. Применение электронных карбюраторных систем не требует существенных изменений всей подачи топлива, поскольку карбюратор используется как основной дозирующий орган, к которому добавочно устанавливается электронный регулятор, уточняющий состав горючей смеси. В результате применения электронного управления дроссельной заслонкой карбюратора расход топлива уменьшается вследствие прекращения его подачи на принудительном холостом ходу (на 1—4 %) и регулирования частоты вращения вала ДВС на холостом ходу (на 1—2 %), суммарное снижение расхода топлива в условиях эксплуатации составляет 8—10 %.

Применение электронных систем управления впрыском бензина дает снижение расхода топлива при одновременном уменьшении концентрации токсичных компонентов в ОГ. Здесь вместо карбюраторов применяются специальные распылители, где происходит распад струи жидкого топлива на мелкие однородные капли, истекающие через сопло вместе с воздухом со скоростью звука, и полученная таким образом топливовоздушная смесь поступает через соответствующий регулятор во впускной трубопровод и цилиндры ДВС. Специальные электронные датчики системы подают в микроЭВМ информацию о разряжении во впускном трубопроводе, степени и скорости открытия дроссельной заслонки, температурном режиме ДВС и температуре воздуха, поступающего в цилиндры, частоте вращения коленчатого вала ДВС и т. д. ЭВМ за доли секунды перерабатывает всю информацию и подает временной импульс к впрыскивающим форсункам, обеспечивающим подачу в цилиндр определенной дозы топлива. Преимуществом электронной системы впрыска является отсутствие отдельного привода от ДВС и то, что она может быть установлена на любом ДВС с минимальными переделками. Точное же дозирование топлива по отдельным цилиндрам на всех режимах работы ДВС с обеспечением необходимого согласования характеристик топливной системы ДВС и условий его эксплуатации помимо снижения токсичности ОГ уменьшает расход топлива на 8—9 %.

Одна из попыток решения проблемы экологической безопасности автомобильных двигателей предпринята фирмой Orbital Engine Company (ОЕС) применительно к двухтактному двигателю. В системе впрыска ОЕС топливо сначала поступает в смесительную камеру пневматической форсунки, установленной в камере сгорания сферической формы. Туда же под давлением 0, 5 МПа подается сжатый компрессором воздух. В начале такта сжатия воздух, поступающий в смесительную камеру форсунки, захватывает топливо и через распылитель переносит в камеру сгорания, обеспечивая, благодаря критической скорости истечения воздуха, молекулярный уровень распыления топлива. Сферическая форма камеры сгорания обеспечивает на частичных нагрузках глубокое расслоение заряда (до состава смеси от 25: 1 до 29: 1).

В двигателях фирмы Mazda (1, 5 л) для обеднения топливовоздушной смеси используются такие технические решения, как применение четырехклапанного газораспределительного механизма с системой формирования сложного управляемого вихря внутри камеры сгорания; системы распределенного высокодисперсного впрыска топлива; системы зажигания высокой энергии; микропроцессорного управления. В результате двигатель может работать на очень бедных смесях с воздухо-топливным соотношением 25: 1.

Изменение конструкции впускного трубопровода с подогревом воздуха на входе в карбюратор. Мощностные, экономические и экологические показатели ДВС зависят в определенной мере от конструкции впускного трубопровода, режима подогрева воздуха на входе в карбюратор и движущейся по этому трубопроводу топливовоздушной смеси, поскольку отклонения температуры и давления воздуха от средних значений, для которых подобрана регулировка карбюратора, приводят к увеличению расхода топлива и повышению выброса токсичных веществ с О Г. В связи с этим рекомендуется оснащать ДВС устройствами для регулируемого подогрева воздуха и топливовоздушной смеси. При этом на режимах частичных нагрузок ДВС следует поддерживать постоянную температуру воздуха 35—40 °С, а на полных нагрузках предусматривать подачу только холодного воздуха или частичную добавку подогретого воздуха. Интенсивный подогрев топливовоздушной смеси во впускных трубопроводах можно осуществить с помощью ОГ или использовать электрический подогреватель мощностью порядка 180 Вт. В последнем случае достигается достаточное уменьшение времени прогрева ДВС, а расход топлива при его пуске уменьшается на 30 %.

Наряду с рассмотренным к мероприятиям, направленным на повышение экологичности конструкции ДВС, относятся: система вентиляции картера, система рециркуляции ОГ, подача дополнительного воздуха в выпускной трубопровод для дожигания токсичных продуктов неполного сгорания топлива, улавливание топливных испарений из системы питания.

Перспективными техническими направлениями при разработке ДВС в части повышения их экологических качеств считаются: обеспечение вихревого движения заряда топливовоздушной смеси, ультразвуковое распыление топлива и ионизация, интенсификация искрового разряда, применение электронной системы управления ДВС и наддув.

Вихревое движение заряда обеспечивается винтовым движением потока впускаемой рабочей смеси, которое из-за специально подобранной формы камеры сгорания сохраняется до момента подачи искры, обеспечивая активную газодинамическую подготовку заряда бедной топливовоздушной смеси к воспламенению и горению. Повышение стабильности сгорания при этом на 10—15 % позволяет снизить расход топлива и токсичность ОГ.

При ионизации топлива, воздуха или горючей смеси появляются возбужденные атомы, оказывающие влияние на процесс сгорания. Ионизатор размещают между карбюратором и бензиновым насосом. Протекающее через ионизатор топливо соприкасается с электродом в стенке, подводимый к нему заряд улавливается частицами топлива, которые затем проходят через сильное магнитное поле, создаваемое находящимися внутри ионизатора постоянными магнитами. Под влиянием магнитного поля увеличивается электростатический заряд и изменяется структура частиц топлива. Вследствие этого сгорание топлива происходит наиболее полно, нагара образуется меньше.

Интенсификация искрового разряда связана с применением электронных систем зажигания для ДВС, обладающих возможностью повышения энергии искрового разряда. При этом показатели топливной экономичности и токсичности ОГ здесь примерно такие, как у двигателей с форкамерно-факельным зажиганием, и в реальных эксплуатационных условиях использование повышенной энергии искрового разряда позволяет уменьшить расход топлива на 2—5 % и снизить выброс углеводородов с ОГ.

Однако при наличии многих положительных качеств автомобиль ЗАЗ 968 имеет ряд конструктивных особенностей, которые можно назвать его недостатками. Одним из самых важных недостатков является малая мощность силового агрегата – двигателя МеМЗ 968ГЭ. Малая мощность сочетается с высоким расходом топлива, реально достигающим 10 литров на 100 километров.

В нашей семье до недавнего времени был автомобиль ЗАЗ 968М и во время проведения ремонта я решил внимательно изучить двигатель и попытаться внести такие изменения в его конструкцию, которые бы позволили увеличить мощность с одновременным снижением расхода топлива.

Недостатки двигателя МеМЗ 968ГЭ и

возможные пути их устранения.

Любые попытки внести изменения в топливную систему с целью экономии топлива приводили к положительному результату только вместе со снижением динамических характеристик автомобиля. Однако в наших условиях горной местности уменьшение мощности в целях экономии топлива приводит к другому затруднению – перегреву на затяжных подъемах. Воздушное охлаждение не позволяет эффективно охлаждать цилиндры двигателя при работе с очень высокими нагрузками. Требовалось вносить изменения в конструкцию двигателя, что стало возможным при его капитальном ремонте.

Внимательно изучив принципы работы двигателей внутреннего сгорания, я понял, что мощность двигателя можно повысить несколькими путями:

- увеличением объема цилиндров и количества подаваемого топлива;

- увеличением длины хода поршня и соответствующим увеличением степени сжатия топливно – воздушной смеси в цилиндрах;

- увеличением давления сжатия топливно – воздушной смеси в цилиндрах каким – либо другим способом.

Первый вариант мной не рассматривался, так так он приводит к еще большему расходу топлива.

Второй вариант оказался трудно выполнимым, так как требует изменения конструкции коленчатого вала и удлинения шатунов. Такую работу возможно сделать только в заводских условиях и потому я не разрабатывал этот вариант.

Разрабатывая третий вариант, я пришел к выводу, что увеличить давление сжатия рабочей смеси в цилиндрах можно двумя способами – уменьшить при сжатии утечку смеси, а при рабочем ходе уменьшить прорыв выхлопных газов в картер двигателя между корпусом цилиндра и корпусом поршня (первый способ), или принудительно нагнетать воздух в цилиндры для создания давления в них еще на стадии впуска (второй способ).

Второй способ достаточно труден в реализации и требует тщательной разработки. В настоящее время я веду разработку конструкции нагнетателя воздуха с ременным приводом, однако более простым, хотя и менее эффективным, является первый способ. Рассмотрим, что нам даст уплотнение зазора между поршнем и стенками цилиндра при работе четырехтактного карбюраторного двигателя, каким является двигатель МеМЗ968ГЭ.

При проектировании и расчете двигателя внутреннего сгорания величина давления в цилиндре при сжатии рабочей смеси (так называемая компрессия ) имеет важнейшее значение и оказывает прямое влияние на эффективную мощность двигателя.

Начнем с цикла впуска. Формула расчета давления в конце цикла впуска имеет вид:

где Р₀ – плотность заряда (давление в цилиндре) на впуске, D Р_а - потери воздуха из – за сопротивления впускных каналов и неплотности зазора между поршнем и цилиндром. Здесь мы видим, что уплотнение зазора уменьшает потери при впуске за счет увеличения разрежения в цилиндре при впуске.

Соответственно мы получаем давление в конце сжатия в соответствии с формулой:

Р_с = Р_а × e n ,

где Р_а - давление в конце цикла впуска, e - степень сжатия ( в нашем случае величина неизменная, зависящая от соотношения длины хода поршня и величины рабочей камеры), n – коэффициент политропности процесса ( в нашем случае не изменяющий значения ).

Из него мы можем получить среднее эффективное давление рабочего цикла:

где p_i – индикаторное давление рабочего цикла двигателя, прямо пропорциональное давлению при сжатии ( p_i = P _c / e - 1 ) , p_m – давление механических потерь на преодоление сопротивления кривошипно – шатунного механизма, сил инерции, возникающих при работе двигателя и сопротивления внешних устройств (генератора, топливного насоса и т.д.), а так же потери при прорыве газов через неплотности газораспределительных клапанов и неплотность между стенками цилиндра и поршнем.

Эффективная мощность двигателя рассчитывается по формуле:

Из нее мы видим, что мощность прямо пропорциональна среднему эффективному давлению рабочего цикла.

При дополнительном уплотнении зазора между стенками цилиндра и поршнем мы получаем увеличение заряда при впуске, соответственно получая более высокое давление при сжатии. Это дает нам более высокое среднее эффективное давление рабочего цикла, что приводит к увеличению мощности двигателя.

В автомобильном двигателе роль уплотнителя между стенками цилиндра и поршнем выполняют компрессионные поршневые кольца. В двигателе МеМЗ 968ГЭ их два – верхнее и нижнее. Поршневая группа обеспечивает такую степень сжатия, которая соответствует давлению компрессии в цилиндрах 9 кг./ см 2 при объеме цилиндров 1198 см 3 . Автомобильные двигатели ВАЗ, АЗЛК, имеющие близкие по значению объемы цилиндров (ВАЗ 2101 – 1200 см 3 ), развивают давление компрессии в цилиндрах 12 кг./см 2 . Такая существенная разница получается за счет больших тепловых зазоров между поршнем и цилиндром в двигателе МеМЗ 968ГЭ из – за малоэффективного воздушного охлаждения.

При рассмотрении поршневой группы, снятой для ремонта, я обратил внимание на большое расстояние между донышком цилиндра и кольцевой канавкой для установки верхнего поршневого кольца ( рис. 1). Я предполагаю,

Предложения по модернизации двигателя МеМЗ 968ГЭ.

ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ПОРШНЯ

АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ ПОРШЕНЬ

АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

донышком поршня и канавкой составит 3 мм., что соответствует толщине перегородок между кольцами.

Практическая установка дополнительного компрессионного поршневого кольца на двигателе МеМЗ 968ГЭ автомобиля ЗАЗ 968М позволила определить, что давление компрессии в цилиндрах увеличилось до 11 кг./см 2 , мощность двигателя увеличилась с 40 л. с. до 45 л. с. Улучшились тяговые и динамические характеристики – время набора скорости до 100 км./ч. уменьшилось на 6 секунд или на 17% ( см. приложение № 1). Расход топлива уменьшился с 8,5 ( по паспорту ) до 7,74 литров на 100 км. или на 9% за счет более полного сгорания смеси ( см. приложение № 2).

Однако при установке дополнительного кольца мы увеличиваем площадь трущихся поверхностей, что увеличивает нагрев цилиндров и поршней. Так же вызывает нагрев и более высокое давление смеси в цилиндрах. При нагреве двигателя МеМЗ968ГЭ до температуры 105 0 С начинает теряться мощность и возникает необходимость более эффективного охлаждения. Проблему снятия теплоизбытков я предлагаю решить следующим способом - можно установить второй вентилятор на вал генератора. Из стального листа толщиной 1 мм надо вырезать круг диаметром 190 мм с отверстием в центре диаметром 16 мм. Разделив круг на 16 секторов, нужно сделать надрезы по радиусам на глубину 50 мм. Получившиеся лопасти следует изогнуть так же, как у основного вентилятора. С вала генератора надо отвернуть гайку, снять пружинную шайбу и установить на вал крыльчатку, надежно закрепив ее теми же шайбами и гайкой ( см. рис. 3 ). Дополнительный вентилятор увеличит количество подаваемого для охлаждения воздуха и позволить сделать более эффективным охлаждение. Рекомендую применять в модернизированном двигателе гильзы цилиндров с аллюминиевым оребрением, имеющем более высокую теплоотдачу, чем гильзы с чугунным оребрением.

АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ МеМЗ968ГЭ

Установка дополнительного кольца производилась на трех двигателях. Двигатель автомобиля ЗАЗ 968М выпуска 1985 года, эксплуатировавшийся в условиях Ялты с дополнительным поршневым кольцом, на момент выхода из строя шатуна имел пробег 73 000 километров при норме пробега до капитального ремонта 60 000 километров. Представляемый поршень был установлен на этом двигателе и мы можем убедиться в том, что его износ не превышает нормы, а перегородка между донышком поршня и канавкой дополнительного поршневого кольца не имеет следов прогара и разрушения.

Двигатель автомобиля ЗАЗ 968М выпуска 1990 года, эксплуатировавшийся в условиях Фороса с дополнительным поршневым кольцом, на момент выхода из строя направляющей впускного клапана механизма газораспределения имел пробег 45 000 километров. При обследовании снятой поршневой группы не было обнаружено каких – либо деформаций или неисправностей.

На двигателе автомобиля ЗАЗ968А выпуска 1980 года, эксплуатировавшегося в условиях Ялты с дополнительным поршневым кольцом после 55 000 километров пробега была произведена замена поршневых колец. Каких – либо следов разрушения или повышенного износа поршневой группы обнаружено не было.

Установка дополнительного компрессионного поршневого кольца на двигателе МеМЗ 968ГЭ автомобиля ЗАЗ 968М позволила получить увеличение мощности двигателя на 12,5 % и уменьшение времени разгона с места до 100 км./час на 17% . Расход топлива при этом уменьшился на 9 %. Улучшились тяговые и разгонные характеристики автомобиля. Практическая эксплуатация модернизированной поршневой группы на двигателях трех автомобилей показала, что модернизация не приводит к снижению надежности шатунно – поршневой группы.

Приложение № 1

Определение тяговых характеристик двигателя МеМЗ968ГЭ.

Определение тяговых качеств производилось путем определения максимальной скорости автомобиля с двигателем, на котором была установлена модернизированная поршневая группа. Используемая методика рекомендуется заводом – изготовителем для определения тяговых характеристик двигателя и определения его мощности. Максимальная скорость определялась при движении на высшей передаче на мерном участке длиной 1 километр с хода. Замер производился после регулировки ходовой части, регулировки развала – схождения колес, регулировки токсичности выхлопа, предварительного разогрева двигателя до температуры +85 0 С, сухом дорожном покрытии, температуре воздуха + 20 0 С и отсутствии ветра, в автомобиле находились 2 человека. Время прохождения мерного участка фиксировалось путем включения секундомера при пересечении начальной отметки и отключения при пересечении конечной отметки. Замер производился за два заезда в обоих направлениях участка, оба замера производились непосредственно один за другим.

Скорость автомобиля определялась по формуле: V = 3600/ T ( км. /час ), где

Т – время ( в секундах ) прохождения километрового мерного участка.₂ За действительное значение максимальной скорости автомобиля было принято среднее арифметическое из величин скоростей, полученных в двух заездах.

T ₁ = 28 c . V ₁ = 3600/28 = 128,6 км. /час.

T ₂ = 27,5 c . V ₂ = 3600/27,5 = 130,9 км. / час.

V = (128,6+130,9)/2 = 129,75 км. /час.

Завод – изготовитель для определения мощности двигателя дает следующие контрольные цифры максимальной скорости в зависимости от мощности:

· Двигатель МеМЗ968Э мощностью 30 л.с. – 118 км./час.

· Двигатель МеМЗ968ГЭ мощностью 40 л.с. – 123 км./час.

· Двигатель МеМЗ968БЭ мощностью 45 л.с. – 130 км./час.

По результатам замера максимальной скорости можно сделать вывод, что мощность двигателя в результате установки дополнительного компрессионного кольца увеличилась с 40 л. с. до 45 л. с. и прирост мощности составил 12,5%.

Для полноты оценки тяговых качеств произвели замер времени разгона от нуля до 100 км./час с последовательным переключением передач при тех же условиях, что и замеры максимальной скорости. Автомобиль разгонялся с места на первой передаче энергичным нажатием на педаль акселератора. Трогание с места плавное. Переключение передач производилось быстро и бесшумно при наивыгоднейших режимах. Замеры производились в двух направлениях участка, непосредственно один за другим.

Т₁ = 30 сек. Т₂ = 28 сек. Т = (30+28)/2 = 29 сек.

Завод – изготовитель дает следующие контрольную цифру времени разгона до

100 км./час: для автомобиля ЗАЗ968М с двигателем МеМЗ 968ГЭ – 35 сек.

Уменьшение времени разгона составило 6 сек. или на 17%.

Приложение № 2

Определение контрольного расхода топлива двигателем МеМЗ968ГЭ.

Эксплуатационный расход бензина является одним из параметров, характеризующих общее техническое состояние двигателя. Величина эксплуатационного расхода бензина в большей степени зависит от дорожных и климатических условий, режима движения (скорость, нагрузка, дальность и частота поездок) и совершенства вождения автомобиля (квалификации водителя). В связи с этим нельзя с достаточной объективностью судить о техническом состоянии автомобиля по эксплуатационному расходу бензина, тем более по нему нельзя судить о техническом состоянии двигателя (так как на расход бензина существенно влияет состояние ходовой части автомобиля).

Замер контрольного расхода заключается в определении расхода бензина (л/100 км) при скорости автомобиля 80 км/ч с технически исправной ходовой частью при соблюдении условий испытания, изложенных в приложении № 1.

Измерение выполнялся на участке дороги длиной 5 км, с постоянной скоростью, в двух противоположных направлениях движения по 2 раза в каждом направлении. При этом бензин в карбюратор подавался из специальных мерных колб. Замеры производились лишь после того, как полностью установился нормальный тепловой режим двигателя. Завод – изготовитель дает контрольную цифру контрольного расхода бензина для технически исправного автомобиля ЗАЗ968М с двигателем МеМЗ968ГЭ – 8,5 литров/ 100 км.

Мерным участком служил 5 – километровый отрезок дороги Бахчисарай - Симферополь с ровным профилем, сухим покрытием.

При проведении контрольных замеров были получены следующие результаты:

V ₁ = 385 гр./5 км.

V ₂ = 388 гр./5 км.

V ₃ = 385 гр./5 км.

V ₄ = 390 гр./5 км.

Средний арифметический контрольный расход на 5 километров после четырех замеров составил:

V _зам = ( V ₁ + V ₂ + V ₃ + V ₄ )/4 = (0,385+0,388+0,385+0,390)/4 = 0,387 л. / 5 км.

Контрольный расход топлива на 100 километров составил:

V _контр. = V_зам. * 20 = 0,387 * 20 = 7,74 л./100 км.

Из результатов замера контрольного расхода топлива следует, что после установки дополнительного компрессионного кольца на поршневой группе расход уменьшился на V пасп. - V _контр = 8,5 – 7,74 = 0,76 л./100 км. или на 9% .

Список используемой литературы.

1. С. Фучаджи «Автомобиль ЗАЗ 968М, руководство по ремонту и

4. Колчин А. И. Демидов В. П. «Расчет автомобильных и тракторных

Но доработка силового агрегата – не магия, и поэтому и клиенту, и мастеру важно сразу определиться, что именно необходимо получить на выходе – приемистость, мощность, экономичность или компромиссное сочетание этих характеристик.

рассмотрим эти способы:

Чтобы улучшить характеристику крутящего момента на низких оборотах двигателя и не потерять мощность на высоких, в этой части головки блока требуется выполнить не такой уж большой объем работ. Ключевые условия, которым должен отвечать впускной канал – малая площадь поперечного сечения, грубая текстура поверхности и форма, обеспечивающая равномерный поток воздушно-топливной смеси.

Точная обработка кромки седла клапана дает значительные улучшения характеристик двигателя практически во всем диапазоне рабочих частот вращения коленчатого вала.

Прохождение потока может быть улучшено, если на нижней стороне впускного клапана добавить фаску, выполненную под углом 30 0 к плоскости тарелки клапана. Минимальная площадь поперечного сечения впускного канала должна согласовываться с максимальным потоком смеси.

Как показывает практика, модернизация впускных каналов позволяет увеличить мощность заводского двигателя на 5-8%.

Наиболее простой способ увеличить мощность стандартного мотора – использовать распределительные валы других конфигураций, которые обеспечивают больший подъем клапанов, продолжительность их открытия и перекрытия. Подъем клапана – передаваемый кулачком распредвала интервал, в пределах которого перемещается клапан.

В двигателях гоночных автомобилей для повышения мощности широко используются распределительные валы, которые обеспечивают подъем клапанов на 50% больше, чем в серийном двигателе.

Профиль кулачка определяет скорость подъема, ускорения при подъеме и скорость закрывания клапана. При более быстром открывании до максимального значения и четком закрывании клапанов может быть получен больший поток воздушно – топливной смеси.

Еще один способ увеличить скорость и плотность потока воздушно – топливной смеси во впускном канале – установить впускные клапана большего диаметра. Хороший поток при низком подъеме клапанов необходим в двигателе для обеспечения интенсивного разгона и хорошей приемистости. Так как впускные клапаны большего размера могут улучшить поток при низком подъеме клапанов, этот способ может быть использован для получения дополнительной мощности.

Одной из самых распространенных причин потери мощности форсированного двигателя является использование выпускной системы с недостаточной пропускной способностью, так как любое обратное давление на поршень при его движении вверх во время такта выпуска совершает отрицательную работу. Конструкция выпускного тракта должна обеспечивать минимальное сопротивление потоку и скорость потока, достаточную для удаления отработавших газов на такте выпуска.

Оптимальное смешение потока.

Установка выпускных клапанов большего размера может повысить мощность двигателя, но может и не дать ожидаемого эффекта, если диаметры выпускных и впускных клапанов не будут находиться в соотношении примерно 0,75:1, при этом размер впускного клапана может составлять до 50% диаметра поршня (цифры приведены для двухклапанных цилиндров). Именно в этом случае удается получить мощность, близкую к максимальной, с каждой единицы объема двигателя. Следует сделать оговорку: пропорция 0,75:1 справедлива только тогда, когда комбинируемые клапаны максимально закрывают пространство камеры сгорания, то есть почти касаются друг друга. Если размер используемых клапанов значительно меньше максимальных, и доработка ГБЦ производиться не с целью повышения мощности, то баланс между потоками впускного и выпускного каналов другой.

В нашем случае правило 0,75:1 действует. Если двигатель оснащен турбонаддувом или впрыском закиси азота, требуется обеспечить более интенсивный отвод отработавших газов из камеры сгорания, и, может быть, использовано соотношение 0,9:1.

В современных двигателях чаще всего используются камеры сгорания двух типов:

Замкнутая (разделенная) – классической клиновидной формы, которая не покрывает полностью диаметр отверстия цилиндра.
Открытая (неразделенная) – модифицированная версия клиновидной камеры сгорания, которая простирается на весь диаметр цилиндра со стороны свечи зажигания либо с противоположной ей стороны, или в обе стороны.

Двигатели с замкнутыми камерами сгорания, как правило, развивают большую мощность, чем двигатели с открытыми камерами сгорания.

Определенная дополнительная мощность может быть получена благодаря полировке камеры сгорания. Удаление неровностей уменьшит площадь поверхности, поглощающей тепло, и снизит вероятность образования нагара, который служит причиной детонации.

Термическая эффективность и, следовательно, эффективность использования топлива для совершения полезной работы непосредственно связаны со степенью сжатия. Чем она выше, тем меньше топлива требуется для получения одной и той же мощности.

Однако увеличение степени сжатия не всегда приводит к повышению мощности. Например, если расчетная степень сжатия уже близка к порогу детонации.

Лучший способ повысить степень сжатия – увеличить диаметр цилиндра путем расточки. В этом случае степень сжатия повышается за счет увеличения рабочего объема двигателя, что зачастую позволяет обойтись без использования поршней с большими куполами или уменьшения объема камер сгорания.

Снижение тепловых потерь.

Теплопроводность алюминиевых и чугунных головок блока цилиндров можно существенно снизить, применив относительно новую технологию: нанесение покрытия из тепловых барьеров. Толщина слоя теплоизолирующего материала – примерно 0,4 мм.

Изолирующие покрытия на поршнях могут улучшить тепловую эффективность двигателя на 4 – 8%. Теплоизолирующая обработка поршней и камер сгорания повышает мощность силового агрегата примерно на 10%.

Делается не на все модели. Им занимаются, как правило, независимые от производителя тюнинговые фирма. Очень важно изучить потенциальную фирму, где будет производиться работа, по отзывам ее клиентов. Хорошим подтверждением качества работы является гарантия фирмы вернуть деньги при неубедительном, с точки зрения клиента, результате чип-тюнинга. Эту систему называют money-back. Уточните, где разрабатывается программное обеспечения для оптимизации программы управления блока двигателя. Почитайте ссылки об этой фирме в интернете. Помните, что качество чип-тюнинга в большей степени зависит от грамотного изменения программы.

Облегчение выхлопа отработавших газов.

Если выхлоп с трудом покидает камеры сгорания, то он крадет мощность. При малом сечении выхлопной трубы или выпускного коллектора при прохождении отработавших газов через них возникает обратное давление. Спортивные выхлопные системы имеют увеличенное сечение труб и выпускные коллекторы оптимальный формы для уменьшения обратного давления выхлопной системы.

Замена головки блока и распредвалов.

Многие заводские двигатели идут с одним впускным и одним выпускным клапаном на цилиндр. Покупка новой головки блока с 4-мя клапанами на цилиндр существенно увеличит поток входящего воздуха в двигатель и из него, а это увеличивает мощность. Хорошую прибавку в мощности дают спортивные распредвалы.

Загон большего количества воздуха в каждый цилиндр.

Если загонять больше воздуха (а значит и топлива) в цилиндр данного размера, Вы получите больше мощности с цилиндра (аналогично увеличению объема цилиндра). Турбины и компрессоры под давлением нагнетают воздух в каждый цилиндр, а значит, его входит больше. Многие производители выпускают дополнительные турбины и компрессоры для конкретных моделей.

Охлаждение входящего воздуха.

Сжатие воздуха повышает его температуру. В идеале температура входящего воздуха должна быть минимальной, потому что, чем горячее воздух, тем меньше он расширяется при горении. Именно поэтому многие машины с турбинами и компрессорами идут с интеркулером. Интеркулер – это особый радиатор, через который нагнетаемый под давлением воздух проходит и охлаждается перед тем, как попасть в цилиндры.

В завершении своей работы хочу заметить, что при несложной модернизации двигателя - увеличение его мощности, расход топлива и расчетный ресурс службы силового агрегата остается практически неизменный. Но более мощные двигатели требуются далеко не только на легковые и спортивные автомобили. Эксплуатируя дорожную, сельскохозяйственную, строительную и другую специальную технику, всем известно, что скорость передвижения для данных машин не имеет определенного значения, чего не скажешь о потребности в их мощности, соответственно производительности. Вот здесь и сыграют свою роль усовершенствованные, более мощные двигатели, не потребляющие дополнительное топливо и не требующие дополнительного обслуживания и ремонта.
Увеличение мощности силового агрегата на 10-20% без дополнительных затрат на эксплуатацию на первый взгляд не дает существенных экономических показателей, но если данный вопрос рассматривать в масштабах крупного автопарка, то ситуация будет выглядеть совершенно по другому. И системная модернизация двигателей даст нам ощутимый экономический эффект в виде повышения производительности машин и агрегатов, а также экономии топливных ресурсов.

Список использованных источников:

В статье освещены основные способы тюнинга двигателя, отмечены важные моменты, которые необходимо соблюдать при проведении доработок, даны некоторые общие рекомендации.

Тюнингом называется доработка двигателя в целях увеличения его мощности и эффективности. Модернизация происходит за счет замены заводских деталей, установки новых механизмов и улучшения уже имеющихся систем.

Двигатели современных автомобилей с электронным блоком управления подвергаются также чип-тюнингу – корректировке программы бортового компьютера. Такой метод позволяет повысить мощность агрегата без наддува на 10 %, с наддувом – на 30-40 %.

Достичь наилучших результатов форсирования двигателя можно только в специализированных сервисных центрах, оборудованных профессиональным инструментом и качественными запчастями.

Каждый автомобиль имеет свои конструктивные нюансы, поэтому индивидуальный подход к ТС – залог его оптимальной доработки. По большому счету, в улучшении параметров нуждаются только двигатели гоночных автомобилей, в остальных случаях тюнинг не всегда целесообразен, так как требует больших затрат при спорных результатах.

Далее в статье освещены основные способы модернизации двигателя, отмечены важные моменты, которые необходимо соблюдать при проведении работ, даны общие рекомендации по тюнингу.

Основные способы тюнинга двигателя

Существует два основных способа повышения мощности двигателя:

Снижение массы движущихся частей
Установка новых элементов

Так, к примеру, стандартные детали двигателя заменяют на облегченные (поршни, шкивы, маховик и пр.), вместо механических систем устанавливают электрические. Некоторые автовладельцы (особенно это касается водителей гоночных автомобилей) в целях снижения веса снимают с ТС все навесное оборудование.

Рассмотрим наиболее распространенные методы совершенствования двигателя подробнее.

Смена головки блока цилиндров

Сегодня существует множество вариантов головок блока цилиндра, предназначенных специально для тюнинга двигателя. Их соединительные разъемы и патрубки имеют такую же конструкцию, как и стандартные ГБЦ, поэтому при их установке сложностей не возникает.

Помимо специальных головок, выпускаются модифицированные модели для конкретных автомобилей. Стоят они дешевле тюнинговых, однако также привносят новые возможности для двигателя.

Современные ГБЦ с вертикальным и горизонтальным вихрем увеличивают скорость поступления воздуха и в улучшают общие характеристики воздушного потока.

Расточка блока цилиндров

Процедура расточки цилиндров помогает увеличить общий объем двигателя. Операция по увеличению сечения гильз изнутри осуществляется только на специализированном высокоточном станке, позволяющем сохранить их правильную геометрию.

Для расточенных цилиндров подбираются бОльшие по диаметру поршни, так как только идеальное совмещение этих деталей обеспечивает необходимый уровень компрессии двигателя.

Тюнинг клапанов двигателя

Клапаны двигателя пропускают и выпускают воздушный поток. Временем открытия клапанов управляет распределительный вал, а степенью – толкатель.

Впускные клапаны не должны иметь острых углов и "заусенцев", препятствующих прохождению воздуха, поэтому эти элементы должны быть тщательно отполированы. Важно, чтобы клапаны размещались в посадочных местах плотно и без зазоров.

Увеличить количество поступающего воздуха можно путем расширения впускных отверстий или установки большего количества клапанов (16, 20, 24, 32 и т.д.). Последний способ наиболее актуален, так как увеличенные отверстия и большие клапаны уменьшают скорость воздушного потока на низких оборотах, что негативно отражается на крутящем моменте.

Помимо увеличения количества клапанов, устанавливают специальные тюнинговые клапанные пружины.

Замена штатного распредвала

Не менее популярный способ тюнинга, чем расточка блока цилиндров.

Распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов двигателя. Время открытия задается профилем кулачков вала.

В отличие от обычных распредвалов, тюнинговые имеют более высокие и широкие кулачки, позволяющие клапанам подниматься выше и находится в открытом состоянии дольше. Это способствует подаче большего количества топливно-воздушной смеси.

Существует несколько видов модернизированных распределительных валов для умеренной, быстрой и спортивной езды:

Mild Road Cams: подходят практически для всех автомобилей, улучшают приемистость и мощность двигателя
Fast Road Cams: идеальны для скоростных автомобилей, увеличивают мощность двигателя, однако нестабильно работают на холостом ходу
Competition Cams: предназначены для спортивных автомобилей; эффективно повышают мощность двигателя, однако увеличивают расход топлива, обладают неровным холостым ходом и быстро изнашиваются

Спортивные распредвалы непригодны для использования в городских условиях, так как характеризуются максимальной отдачей в области почти предельных частот вращения двигателя (2-3 тыс. оборотов).

Доработка топливной системы

Для повышения мощности двигателя очень важно увеличить количество топливно-воздушной смеси, поступающей в камеру сгорания. Сделать это можно путем доработки топливной системы автомобиля: установки более производительного насоса, топливной рампы с мощными инжекторами, усовершенствования топливного регулятора.

После проведения этих мероприятий обычно требуется использовать бензин с максимальным октановым числом.

Использование строкер-китов

Многие компании производят готовые комплекты (поршни, кольца, шатуны, подшипники и коленвал) для механического тюнинга двигателя. В основном, эти наборы ориентированы на американские восьмицилиндровые двигатели. Их использование изменяет длину хода поршня, увеличивает крутящий момент и в результате добавляет силовому агрегату 10-15 % объема.

Все детали строкер-китов изготавливаются по передовым спортивным технологиям, поэтому имеют больший запас прочности и износостойкости.

В зависимости от оборотистости двигателя существует несколько базовых вариантов строкер-китов с деталями разной высоты, ширины, углом поворота кулачка и прочими характеристиками.

Повышение компрессии двигателя

Повысить компрессию в цилиндрах можно разными способами. Одним из них является использование так называемых высококомпрессионных поршней. Обычно они выполнены из алюминиевого сплава с добавлением кремния, имеют увеличенное компрессионное кольцо и выпуклость на днище.

Высококомпрессионные поршни создают более высокое давление, чем стандартные, чем ускоряют процесс сгорания топлива и повышают мощность двигателя. В процессе работы они выдерживают очень большие нагрузки и температуры, поэтому могут использоваться для комплектации автомобилей с самыми мощными двигателями.

Снизить износ дорогостоящих высококомпрессионных и стандартных поршней помогает их обработка специальными антифрикционными покрытиями с дисульфидом молибдена и графитом.

Ранее они наносились только на заводе-изготовителе, сейчас их применение не ограничено промышленными рамками – защитные составы доступны в компактном и удобном аэрозольном формате.

По-настоящему уникальным средством для восстановления изношенного заводского покрытия является MODENGY Для деталей ДВС. Оно защищает детали при "масляном голодании" и перегреве, предотвращает появление задиров на сопряженных поверхностях и максимально снижает их износ.

Состав используется для юбок поршней, вкладышей распредвалов, дроссельных заслонок, шлицевых соединений, штоков клапанов.

Покрытие наносится после предварительного очищения и обезжиривания поверхностей Специальным очистителем-активатором MODENGY, сохнет при комнатной температуре и не требует возобновления в дальнейшем.

Уровень компрессии двигателя можно увеличить не только с помощью применения специальных поршней, но и путем шлифовки головки блока цилиндров. При этом стандартная прокладка ГБЦ меняется на тюнинговую (выдерживающую избыточное давление).

Различные методы повышения давления не следует применять в двигателях с турбонаддувом – для них свойственна малая компрессия, в противном случае возникает риск детонации и повреждения силового агрегата.

Установка турбокомпрессора или турбонагнетателя

Принудительно закачать во впускной коллектор больше воздуха и создать тем самым более высокое давление могут 2 устройства: турбокомпрессор и турбонагнетатель.

Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя только при достижении нужного числа оборотов. Промежуток времени от старта двигателя до этого момента называется турболагом.

Турбонагнетатель начинает свою работу сразу, однако при этом отнимает около 30 % мощности силового агрегата.

Установка прямоточного глушителя

Чтобы выхлопные газы легче отделялись от двигателя с турбокомпрессором, устанавливается глушитель без катализатаров, с ровными изгибами или вообще без них. Он оказывает наименьшее сопротивление газам, и при комплексном подходе к тюнингу выхлопной системы прибавляет 15-20 % к мощности двигателя.

Установка дополнительного радиатора

Мощный модернизированный двигатель испытывает экстремальные нагрузки и температуры, поэтому требует более совершенной системы охлаждения.

Именно поэтому, чтобы продлить срок службы силового агрегата после доработки, желательно установить отдельный масляный радиатор и тосольный радиатор большего размера.

Общие рекомендации

Затраты на тюнинг практически не ограничены, поэтому, прежде, чем приступать к доработке двигателя, определитесь с конкретными целями.

Перед покупкой запчастей для тюнинга обязательно проконсультируйтесь у квалифицированных специалистов, а лучше доверьте им весь процесс.

Внимательно относитесь к автомобилю после тюнинга, не пренебрегайте советами мастеров, вовремя меняйте масло и проходите диагностику.

Читайте также: