Що таке форсований двигун

Навряд чи можна знайти автовласника, який би не мріяв в явній або прихованій формі про те, щоб його чотириколісний друг був набагато могутніше. Коли ми купуємо автомобіль, нас в першу чергу цікавлять його комплексні характеристики, починаючи з кольору і зовнішнього вигляду і закінчуючи економічністю, функціональністю і ремонтопридатністю. Потужність силового агрегату в цьому списку рідко стоїть на перших позиціях.

Форсований двигун УЗАМ 412

Але після закінчення певної кількості часу ми починаємо розуміти, що було б непогано, якби наша машинка була трохи швидше, «конячок» на 10-30-50-100, в залежності від апетитів і стилю водіння.

Якщо звернутися до статистичних даних, то середній автомобіль, який є власністю такого ж пересічного українанина, має мотор об’ємом 1.6 л при потужності 120 кінських сил. А ось болід Формули при такому ж обсязі двигуна може видавати уп’ятеро більше!

Акція: Розпродаж нових авто 2018-2019 року випуску
У Московському Автомобільному Домі

Lada Vesta
від 434 900 руб
Детальніше

Hyundai Solaris
від 550 000 руб
Детальніше

Kia Rio
від 574 900 руб
Детальніше
Акція: Розпродаж нових авто 2018-2019 року випуску
У Московському Автомобільному Домі

Renault Duster
від 474 000 руб
Детальніше

Hyundai Creta
від 767 000 руб
Детальніше

Toyota RAV4
від 1 406 000 руб
Детальніше

Не дивно, що гонка за кінськими силами вихлюпнулася з лабораторій автовиробників в численні тюнінгові ательє, що спеціалізуються на доопрацюванні штатних силових агрегатів з метою істотного поліпшення їх динамометричних характеристик.

Потрібно відразу відзначити, що для рядового СТО така послуга в рідкісних випадках виявляється посильної – в сучасному автомобілі величезна кількість вузлів і агрегатів, функціонування яких в тій чи іншій мірі пов’язано один з одним. Тому бездумне втручання в конструкцію ні до чого доброго не приводить. Форсування двигунів як спосіб зміни їх робочих характеристик якраз і передбачає проведення комплексних заходів з урахуванням взаємного впливу всіх систем. І облік цей заснований на глибокому розумінні фізичних процесів, що відбуваються як в самому моторі, так і вузлах, його обслуговують, від системи охолодження до вихлопної труби.

Якщо бути більш конкретним, то існують тільки два фактори, що визначають потужності параметри автомобіля: потужність мотора і що ним забезпечується крутний момент. Тому левова частка зусиль при форсуванні двигунів спрямована на збільшення саме цих характеристик.

Які мотори піддаються форсування

Багато власників бюджетних авто перебувають в абсолютній впевненості, що їх машину не можна форсувати, називаючи при цьому масу невиразних причин. Це повна нісенітниця – форсувати можна будь-який, за дуже рідкісним винятком, силовий агрегат, бензиновий або працюючий на дизпаливі. Якщо не використовувати установку турбіни, то підняти планку потужності з використанням «залізних» доробок можна, причому на величини порядку 10-20%. З одного боку, така надбавка здається незначною, але з іншого – збільшити потужність з 100 до 120 л. с. цілком можна вважати реальним успіхом. З урахуванням того, що при бажанні цей показник можна буде піднімати вгору ще й ще.

Установка турбонаддува – найбільш витратний, але кардинальний спосіб вирішення проблеми, що дозволяє одноразово збільшити показники потужності на 40 і більше відсотків.

Наддувши двигуна автомобіля

Але що значить форсований двигун з точки зору його ресурсу? Знизиться він або збільшиться? Однозначної відповіді на це питання немає. Все залежить від того, що саме піддалося доопрацюванню, а також від індивідуальних особливостей експлуатації силової установки конкретним власником авто.

Як відомо, багато сучасних виробники легкових машин конструюють їх таким чином, щоб мати можливість в майбутньому випускати тюнінгові модифікації. Чим і користуються фахівці численних тюнінгових ательє, як відомих, так і працюють в локальному масштабі. І якщо порівнювати заводське авто і тюнінговане, ресурс останнього може виявитися на 50-100% більше.

Як це можна пояснити? Та дуже просто. Процес масової збірки, та ще й на уніфікованих шасі (а це тенденція останнього десятиліття) не припускав індивідуальної настойки кожного автомобіля, весь технологічний процес відбувається в строгих рамках існуючих допусків і стандартів. Іншими словами, можливості поліпшення конструкції двигуна і його обслуговують систем тут якщо й присутні, то в дуже довготривалої формі. Тобто як мінімум при черговому рестайлінгу.

Фахівці з тюнінгу такими обмеженнями не скуті, і якщо вони знаходять якесь рішення, що дозволяє підвищити потужність силового агрегату, то без проблем його реалізовують. Зрозуміло, з урахуванням внесення супутніх змін в інші вузли. При цьому вони мають можливість враховувати балансування, розподіл ваги і інші змінні величини, що характеризують сукупний баланс машини, з точністю до міліметрів і грамів.

Зрозуміло, якщо все було б так просто, на наших дорогах просто не залишилося б тихоходів. Але більшість бажаючих форсувати мотор свого авто стикаються з тим, що така доробка мотора варто дуже недешево, оскільки доводиться вносити зміни і в конструкцію інших вузлів: трансмісії, підвіски, гальм і т. Д.

Особливо це актуально в разі монтажу турбонагнетателя (як варіант – механічного компресора). Тому переважна більшість автолюбителів воліє покращувати двигун без використання такого кардинального кошти, як турбіна.

Основні методи форсування мотора

У перекладі з англійської одне зі значень слова force – посилення (чого-небудь). У нашому випадку мова йде про автомобільний двигуні. Як правило, його форсування і поняття тюнінгу (tune означає «налаштування») – це поняття-синоніми. Таким чином, під форсуванням силового агрегату слід розуміти проведення цілого комплексу заходів, спрямованих на доопрацювання заводського ДВС. Такі роботи як раз і є сфера інтересів тюнінгових компаній різного масштабу, вузькоспеціалізованих і широкопрофільних.

І хоча кінцева мета одна – збільшення потужності двигуна, способів, як форсувати двигун, існує майже два десятка. І ця кількість тільки збільшується. Зрозуміло, їх внесок в загальну справу неоднаковий – деякі методи передбачають зростання потужних характеристик на величини менше одного відсотка, які навряд чи можна назвати відчутними. Та й в точності визначення цих горезвісних відсотків завжди можна засумніватися.

Електричний турбокомпресор на двигуні авто

Ми постараємося розглянути тільки ті з них, які довели свою ефективність сотнями і тисячами прикладів реальної експлуатації, а не тільки інструментально-лабораторними вимірами і дослідженнями.

І ще один момент: в наші завдання не входить розгляду з варіантом установки турбонагнетателя – ця тема, яка заслуговує окремого розгляду. Хоча б тому, що вимагає внесення більш кардинальних змін в конструкцію як самого силового агрегату, так і інших систем автомобіля.

механічне форсування

Кожен автовласник, замислюються про прийнятні способи збільшення потужності мотора, повинен запитати себе, відповіді на які можуть виявитися вирішальними при ухваленні остаточного рішення.

Основне питання – для чого потрібен такий тюнінг, наскільки він необхідний. З нього випливають і інші, не менш важливі – буде чи можливе покращення характеристики мотора в достатній мірі (щоб через рік не з’явилися ідеї про новий поліпшенні), і чи будуть виправдані витрати на форсування з фінансової точки зору?

І тільки якщо всі відповіді на частково філософські, частково – раціональні питання виявляться позитивними, можна замислюватися про конкретну реалізацію. Існує два основних напрямки форсування: так званий чіп-тюнінг і механічні способи.

Перший варіант передбачає зміни алгоритму робота святая святих сучасного автомобіля – бортового комп’ютера. Саме він сьогодні відповідає за координацію роботи всіх систем, керуючись показаннями численних датчиків і виконавчих пристроїв. В даному випадку ні про яке самостійному зміні керуючої програми не йде й мови – завдання перепрограмування ЕБУ вимагає досконального знання алгоритмів роботи контролера, а це закрита інформація, доступ до якої коштує великих грошей. І, зрозуміло, наявності відповідного багажу знань. Основною перевагою чіп-тюнінгу можна назвати невтручання в конструкцію силового агрегату – збільшення потужності відбувається за рахунок зміни налаштувань роботи програми, зміни самого коду і / або додавання нових контролерів.

Навпаки, механічне форсування передбачає внесення змін в штатні вузли заводського мотора, а найчастіше – установку нових, модифікованих, або ж додаткових, які роблять роботу двигуна більш продуктивною.

Якщо ви добре володієте слюсарним інструментом, технічна сторона завдання може виявитися вам цілком під силу. Але при форсуванні володіння такими навичками явно недостатньо, бо будь-яке внесення змін до конструкції автомобіля, будь то мотор, підвіска або навіть тюнінг салону, вимагає ретельного розрахунку необхідності внесення змін до інших вузли, що впливають на поведінку транспортного засобу на дорозі при різних режимах і навантаженнях.

Форсований двигун МЕМЗ 968

Тюнінгові ательє, що спеціалізуються на форсуванні моторів, мають власні апробовані напрацювання, спрямовані на збільшення оборотів силового агрегату, така робота вимагає ретельного прорахунку збільшеного навантаження на поршневу групу. Зокрема, потрібного ефекту досягають за рахунок заміни шатен на деталі, виготовлені з титанових сплавів – вони набагато міцніше і легше, хоча сам по собі титан можна назвати ідеальним матеріалом через його високої пластичності – це важливо там, де робочі розміри вимірюються з точністю до мікронів. Збільшуються вимоги по навантаженню до нижньої головцішатуна, що в свою чергу, ставить завдання щодо посилення болтів і шпильок, і такі деталі зазвичай стоять на порядок дорожче оригінальних.

Посилення поршневий групі незмінно позначається на роботі інших вузлів двигуна. Наприклад, на вимогах, пропонованих до ГРМ. Якщо верхня межа оборотів виріс, необхідно подбати про відповідну зміну пружності клапанних пружин – вони повинні встигати справлятися з завданням закриття тарілок при збільшених швидкостях, оскільки спочатку вони на це не розраховані. Досягається це за рахунок зменшення ваги клапанів, і / або шляхом пригнічення тепловіддачі, що з точки зору фізичних процесів – завдання нетривіальне, яке вирішується за допомогою використання нових матеріалів і їх комбінацій (металокераміки, того ж титану, високоміцних марок сталі).

Збільшення оборотів вимагає зусиль щодо запобігання резонансних явищ у впускному / випускному трактах силового агрегату. Реалізується це внесенням змін до конструкції распредвала, впускного колектора і його випускного аналога, використанням більш точного багатодросельним впуску, коли кожен циліндр комплектується власної заслінкою.

Швидше за все, буде потрібно оптимізувати і форму каналів, і не тільки в ГБЦ, але і в деяких частинах впускного тракту. Досягається це використанням вельми специфічних алгоритмів – продувкою мотора з метою виявлення точок, що володіють збільшеним опором потоку повітря. Відзначимо, що тюнінгова доопрацювання впускного тракту за складністю нітрохи не поступається внесенню змін до поршневу групу. Більш того, якщо виконується легке форсування, впуск бере на себе основну частину ресурсів, включаючи фінансові.

Збільшення робочого об’єму

Якщо міркувати чисто теоретично, то найвдалішим варіантом покращення віддачі мотора слід визнати збільшення його сукупного робочого об’єму. Технічно це можна реалізувати різними способами – зростанням кількості циліндрів, збільшенням їх діаметра, зміною ходу поршня.

Звичайно, додавання циліндрів – завдання, вирішити яку може тільки автовиробник, так що його відразу можна відкинути. А значить, реальних змін можна досягти, коригуючи лише два останніх параметра.

Заслінки впускного колектора автомобіля Mazda

Але і тут не все просто. Діаметр циліндра змінити можна, причому саме в бік збільшення, але при цьому слід піддати відповідній обробці блок циліндрів (така операція називається расточкой, вона часто застосовується при виконанні капремонту двигунів).

Залишається тільки підібрати нові поршні зі збільшеним діаметром, після чого нанести на їх поверхню мікронерівності для поліпшення зчіпних властивостей з масляною плівкою.

Найпростіше вносити подібні зміни в силові агрегати, що мають алюмінієві блоки і мокрі вставні гільзи. В цьому випадку підібрати новий комплект зі збільшеним діаметром не важко – в роздрібній мережі вони представлені у великому асортименті. Більш складним завданням є збільшення ходу поршнів, оскільки для цього доведеться вносити зміни в колінвал. Конкретніше – збільшувати радіус кривошипа. На щастя, автоіндустрія і тут приходить на допомогу: у продажу є величезна кількість різновидів колінчастих валів, призначених, в тому числі, для застосування на тюнінгованих моторах.

Форсований режим двигуна за допомогою збільшення його обсягу вимагає використання так званих длінноходниє або, навпаки, короткоходних варіантів, в залежності від зміни діаметра циліндра або ходу поршня. У деяких випадках коригування піддаються обидва параметри, але тоді підбір необхідних компонентів ускладнюється з огляду на зменшення кількості відповідних варіантів.

Не слід забувати про те, що зміна обсягу мотора впливає як на параметр потужності, вимірюваний в кінських силах, так і на величину оборотів, при яких досягається пік потужності, а також на величину крутного моменту – це взаємопов’язані характеристики. Причому ця залежність носить цілком певний характер: збільшення потужності й крутного моменту відповідає зменшенню оборотів обертання коленвала.

Збільшення ступеня стиснення

Потужність ДВС – це по суті, сила, з якою поршень тисне на коленвал, змушуючи його обертатися. Один із способів їй збільшення полягає в зміні ступеня стиснення в циліндрі. Збільшивши цей показник в камері згоряння, можна домогтися від мотора і більшої віддачі при незмінному обсязі.

Теоретично це означає, що приріст потужності не вплине на економічність двигуна, на відміну від попереднього способу.

Але якщо це так, чому автовиробники самі не роблять такого поліпшення, адже збільшення ступеня стиснення до максимального показника можна домогтися ще на етапі проектування?

Виявляється, можуть бути встановлені обмеження, пов’язані з необхідністю дотримуватися певних стандартів. В даному випадку мова йде про бензин. Збільшення ступеня стиснення пов’язано з появою шкідливих детонаційних процесів, але тут є пряма залежність. Щоб уникнути негативних наслідків, потрібно просто використовувати пальне з вищим октановим числом. Автовиробники на такий крок піти не можуть, бо це пов’язано з високою вартістю преміальних марок бензину. Для середньостатистичного автомобіліста такий варіант явно неприйнятний.

Тим часом для тих, хто хоче домогтися збільшення потужності, незважаючи на зростання супутніх витрат, цей спосіб не виглядає таким вже й поганим. Справа в тому, що перехід на більш високооктанове паливо навіть без збільшення ступеня стиснення гарантує зростання ефективності, що полягає в зменшенні витрат на бензин, так що зростання в ціні буде в значній мірі нівельовано збільшенням економічності.

При цьому затребувані два способи, як можна форсувати двигун за допомогою збільшення ступеня стиснення в циліндрах:

Перший передбачає установку між БЦ і ГБЦ тоншою прокладки. Однак тут існує ймовірність, що через зміни відстані ходу поршня клапан може зіткнутися з поршнем, що загрожує великими неприємностями. Так що на практиці тонку прокладку використовують вкрай рідко, і якщо застосовують, то ретельно все розраховують.

Ситуацію можна виправити, встановивши модернізовані поршні, у яких є більш глибока виїмка. Таке удосконалення обійдеться вам дорожче, до того ж доведеться займатися настройками фаз газорозподілу через зміну його параметрів.

Другий спосіб вимагає розточення циліндрів і, відповідно, використання поршнів зі збільшеним діаметром. Хоча цей варіант і можна віднести до форсування за допомогою збільшення обсягу мотора, ступінь стиснення при цьому теж виросте, оскільки обсяг самої камери згоряння залишається незмінним, а зміни зачіпають тільки обсяг циліндра.

Якщо співвідношення цих двох обсягів змінюється, то і рівень стиснення виросте. Але тут потрібно врахувати ще один нюанс: при стандартних налаштуваннях силового агрегату чим нижче ступінь стиснення, тим більшого приросту потужності можна домогтися, збільшивши стиснення даними способом.

Так відбувається розточування блоків циліндра

Зменшення механічних втрат

Ідеальних, «вічних» двигунів не існує – цю істину ми засвоюємо з молоком матері … пардон, зі шкільної лави. ДВС в цьому плані – далеко не найефективніший вид моторів: його середній ККД не перевищує 30%, і цілком очевидно, що стеля тут не набагато вище. Якщо не брати до уваги втрати пального через швидкоплинність циклів займання і горіння (з цієї причини втрачається близько 30% пального), залишається сподіватися на зменшення механічних втрат. Їх джерела відомі:

  • насосні втрати;
  • тертя в ЦПГ;
  • втрати при роботі численного допоміжного обладнання.

Основною проблемою прийнято вважати тертя поршнів об стінки циліндрів – тут ми маємо і велику площу зіткнення, і високу швидкість поступального руху. Яким же чином можна зменшити втрати? Тут теж є кілька варіантів:

  • застосування збірних маслос’емних кілець;
  • конструктивне збільшення робочого зазору між труться деталями;
  • використання шатунів меншої ваги.

Всі три способи можуть бути реалізовані, але вони вимагають ретельного виконання процедури балансування і развесовки, тобто підбору всіх деталей КШМ за ваговими показниками.

Якщо говорити про насосних втрати, то тут основна частка зниження ефективності силового агрегату доводиться на тертя в шийках коленвала. Зменшити втрати вдається за рахунок установки распредвала, що характеризується більш широкими робочими фазами. Якщо доповнити це застосуванням системи під назвою «сухий картер», можна домогтися значного зменшення насосних втрат в районі коленвала (моторне масло, як не дивно, запобігаючи перегрів, гальмує обертання коленвала).

Нарешті, чимала частка втрат потужності доводиться на роботу додаткового обладнання. Як приклад можна привести кондиціонер (один з найбільш витратних споживачів), помпу, генератор, а також рульової гідропідсилювач – всі вони приводяться в рух від приводного ременя клонували. Але оскільки відмовитися від їх використання не можна, вирішити проблему, хоча б частково, можна за рахунок збільшення придаткового відносини помпи і генератора, що, звичайно ж, позначиться на їх характеристиках, і не в кращу сторону.

Оптимізація процесу згорання ТВС

Як не дивно, але для використання цього методу можна обійтися без детального вивчення теорії, що пояснює особливості процесу горіння суміші в камері згоряння. Досить розуміти, що обсяг КС повинен бути мінімізований, що дозволить уникнути виникнення зайвих теплових втрат і зменшити ймовірність виникнення детонаційних процесів, що роблять величезний вплив на процес горіння ТВС. Суттєвого покращення можна домогтися і за рахунок більш ефективного приготування суміші.

Зменшення камери згоряння і більш ретельна її очищення – заходи цілком здійсненні, спрямовані на оптимізацію процесу займання і згоряння суміші. Збільшення наповнюваності КС можна домогтися, зменшивши показник аеродинамічного опору потоку повітря у впускному і відпрацьованим газам в випускному трактах двигуна. Ще один напрямок робіт – зменшення аеродинамічного опору в каналах ГБ. Оптимізації також підлягає конструкція вихлопної системи, особливо резонатора. Має значення і його форма, і місце розташування, допомагає домогтися бажаного монтаж багатодросельним системи, яка передбачає установку випускної труби з індивідуальним підключенням до циліндрів.

Ще раз про ресурс форсованих двигунів

Це питання необхідно «розжувати», оскільки багато автовласників перебувають у впевненості, що форсування – процедура виключно одностороння, яка веде до зменшення ресурсу мотора і його систем.

Тут не все так однозначно. Факторів, що впливають на моторесурс, більш ніж достатньо: це і рівень форсування силового агрегату, і ступінь збільшення навантаження, і умови експлуатації, і такий суб’єктивний фактор, як якість використовуваних технічних рідин (пального і масла).

Якщо говорити про режими роботи двигуна на максимальних навантаженнях, то вони нетривалі, незалежно від того, форсований мотор чи ні. Це дозволяє стверджувати, що тюнінг двигуна не робить помітного впливу на його сукупний ресурс. Більш того, якщо форсування вироблялося якісно, ??то мотор буде справно працювати навіть більше, ніж без тюнінгу. Справа в тому, що доведення силового агрегату – це завжди продумана індивідуальна робота, виконувана з застосуванням максимально точних методів розваговки, підгонки деталей, балансування двигуна. Чим досвідченіший команда фахівців, тим більше знань таких тонкощів в роботі ДВС, які часто невідомі навіть автовиробникам, і це не голослівне твердження. У будь-якому випадку якість робіт при форсуванні не можна порівнювати з конвеєрної складанням – там стандарти зовсім інші.

Зрозуміло, що такий кваліфікований тюнінг потужності – задоволення дороге, оскільки, крім заходів, пов’язаних з поліпшенням роботи мотора, доводиться чаклувати над коригуванням конструкції підвіски, КПП, гальм.

Ми вже говорили, що форсування підлягають практично будь-які мотори. Але методи, використовувані для автомобілів різного класу, можуть істотно відрізнятися.

Так, для збільшення потужності малолітражного ДВС об’ємом менш як 1500 «кубиків» буде потрібно розкручувати мотор до позамежних величин, порядку 6-9 тисяч оборотів. Втім, існує безліч інших способів вирішення проблеми. Наприклад, на малолітражку можна встановити 1.6-літровий мотор, але при цьому використовувати распредвал від слабший двигун, у якого підйом клапанів буде меншим. Така переробка зажадає регулювання шестерні распредвала з випередженням на 3-4 градуси. Такий силовий агрегат буде мати хорошу динаміку вже з низових оборотів. Якщо взяти ВАЗОВСКИЙ мотор об’ємом 1.7 л. (У якого поршень має хід 82.40 мм., А колінвал – 78.00 мм.), То тут можна спробувати встановити распредвал з ходом клапанів від 10.92 мм. Така форсировка вважається дуже перспективною, оскільки тюнінгований мотор володіє пристойним крутним моментом практично на всьому діапазоні оборотів, при цьому здатний розкручуватися до 8 тисяч обертів / хвилину.

Інші підходи слід використовувати для двигунів середньої потужності. Так, 1.8-літровий мотор можна теж форсувати настільки вдало, що водій зможе перемикатися на високі передачі на відносно невеликих оборотах двигуна.

Для цього досить встановити на такий мотор распредвал, у якого підйом клапанів перевищує 12 мм. Розплачуватися доведеться холостими оборотами, які стануть нестійкими, але не критично. А самим стійким буде режим на 1000-1100 оборотах. Але слід визнати, що такий тюнінг призведе до зменшення моторесурсу, причому особливо обережним потрібно бути на максимальних обертах – навантаження буде настільки висока, що може тріснути колінвал – такі випадки відомі.

Нікелеві турбокомпресори для авто

Вважається, що вирішальну роль в доопрацюванні мотора грають зміни, що вносяться в конструкцію ГБЦ. Якщо все зробити правильно і акуратно, то можна розраховувати на збільшення потужності в межах 20%, а при поєднанні з іншими методами – то і на всі 30%.

Це досягається завдяки цілому рядку поліпшень: більш якісній підготовці ТВС, поліпшенню наповнюваності камери згоряння сумішшю, оптимізації самого процесу згоряння і зниження втрат в випускному тракті.

Тим же цілям служить установка «фільтра нульового опору» (і теж за рахунок зниження ресурсу мотора), використання павука (випускного колектора з множинними відводами), прямоточного глушника. Правда, ці вдосконалення забезпечують незначну прибавку потужності, але їх акумулює ефект теж не варто ігнорувати. Відзначимо, що тюнінг випускного / впускного тракту помітно здорожує процедуру форсування двигуна, абсолютно не відповідаючи підсумкового результату, але це вже справа смаку, бажання і можливостей.

Таким чином, форсування двигуна являє собою досить ресурсномісткий і дорогий процес, але якщо цим займаються професіонали, отриманий результат виявиться цілком задовільним. Але не слід забувати, що змін зазнають і інші системи, що тягне за собою відповідні коригування при їх експлуатації, техобслуговуванні і ремонті.

Ссылка на основную публикацию