Анатомия гоночного автомобиля. Часть 1. Двигатель
Как построить гоночный мотор? К каким ухищрениям прибегают специалисты?
От гражданского мотора гоночный отличается очень сильно . Доработкам подвергаются практически все системы и механизмы.
В первую очередь, модернизируют систему впуска . Самое простое — установка фильтра нулевого сопротивления, благодаря ей можно получить прибавку до 5% л.с. даже на стандартном моторе.
Дальнейшим изменениям подвергают головку блока цилиндров — путем увеличения сечения и шлифовки проходных каналов, клапанов и выравнивания плоскостей можно добиться улучшения наполнения цилиндров и снижения потерь по ходу движения топливо-воздушной смеси. Всё вместе это может дать прибавку до 10-15% . Но важно не переусердствовать , ведь увеличение размеров клапанов снижает скорость потока смеси, а значит и ухудшает «продувку» цилиндров, что будет особенно заметно на моторах с турбонаддувом — на низких и средних оборотах турбина будет раскручиваться ощутимо дольше !
Впускной ресивер (аккумулятор воздуха) увеличивают в размерах и изменяют его форму для улучшения наполнения цилиндров и снижения колебаний воздушного потока. Это позволяет уменьшить паразитные завихрения (турбулентность) на впуске. А длина впускных каналов позволяет повысить наполнение цилиндров в заранее просчитанном диапазоне оборотов. Также в него могут быть установлены так называемые «дудки» для создания необходимых завихрений (да-да, они всё же нужны) в зоне низких и средних оборотов. Применяют также и впускной коллектор необходимой (рассчитанной) длины, отполированный до блеска. Красота здесь не главное — гладкая поверхность не создает сопротивления топливной смеси и на ней не оседают тяжелые капли топлива.
Также в ГБЦ устанавливают иные о блегченные распределительные валы с увеличенным подъемом клапанов и расширенными фазами для повышения наполнения цилиндров и улучшения их продувки, также обязательно применяют регулируемые шестерни механизма ГРМ для точной подгонки фаз газораспределения . К примеру, на двигателе ВАЗ-2108 (2111) путем установки одного только распредвала с подъемом клапана 10,93мм (против 9,5 в стандартном исполнении) мощность увеличивается на 10-15 л.с.
Святая святых — блок цилиндров . Доработкам подвергается, в первую очередь, шатунно-поршневая группа. Для повышения рабочих оборотов и объема двигателя необходимы иные поршни, шатуны и коленчатый вал. Все детали должны быть максимально легкими и прочными — шатуны производят из титановых сплавов , коленчатые валы облегчают и усиливают, ставят более жаропрочные поршни.
К блоку цилиндров можно отнести и систему смазки — для предотвращения масляного голодания устанавливают системы с так называемым «сухим картером» . Суть системы в создании отдельного выносного резервуара для масла с отдельными насосами, что предотвращает отливы масла от насоса во время серьезных ускорений и боковых перегрузок. Кроме того, это позволяет опустить мотор ниже и снизить центр тяжести автомобиля.
Если Вам понравилась данная публикация, то вы можете поставить лайк и подписаться на канал здесь , чтобы не пропустить новое на канале. Есть что добавить, обсудить? Пишите в комментарии!
Модификациям подвергается система охлаждения — устанавливают многослойные радиаторы большего размера для эффективного охлаждения двигателя при экстремальных нагрузках.
В системе подачи топлива устанавливают специальный топливный бак с противоотливными емкостями, насосы и форсунки повышенной производительности.
На пути выхода отработавших газов в системе выпуска устанавливают специально рассчитанные равнодлинные коллекторы по схемам 4-2-1 или 4-1 (могут быть разными, в зависимости от количества цилиндров). Схема 4-2-1 позволяет улучшить отдачу мотора на средних оборотах, а 4-1 на высоких.
Вишенка на торте — специально настроенная и рассчитанная под определенные обороты мотора выпускная система, позволяющая достичь максимальной отдачи в заданном диапазоне оборотов и, разумеется, звука, который так нравится болелщикам (согласитесь, спутать «бу-бу-бу» от Subaru и визг Honda на 9 тысячах оборотов нереально). Как правило, для облегчения ее выполняют из титановых сплавов — дорогая игрушка!
Забытый способ постройки гоночного мотора из СССР. Часть 1
Любителям автомобилей, неутомимым самостоятельным ремонтникам и, конечно же, самым разным водителям – привет!
Меня зовут Николай Остапцов. Я инженер-механик. Мне 55 лет, из которых 37 связан с автомобилями. В молодости заработал 1 разряд по автоспорту.
Более 23 лет занимался самостоятельным авторемонтом, кузовными работами и покраской.
— —— Ставьте лайки, делитесь с друзьями, подписывайтесь на канал
Недавно я рассказывал о движках спортивных автомобилей. Выводы получались такие: построить самостоятельно «супермотор» — затея невыполнимая.
А ведь ещё на моей памяти, совсем небольшие клубы могли позволить себе построить очень даже достойные агрегаты. Как?
Какой парк инструментов и станков нам понадобится?
1. Токарный станок.
2. Фрезерный станок.
3. Углошлифовальная машина УШМ, известная, как «Болгарка»
4. Сварочный аппарат.
5. Ручной слесарный инструмент, ключи, отвёртки и т.д.
Для начала, нужно определиться, какой движок вы хотите получить? Приеемистый? Жутко мощный? Для участия в соревнованиях, или для личного удовольствия? Какую «болванку» возьмёте, какое «изделие» хотите получить «на выходе».
Не буду рассматривать современные моторы, которые сложно доработать, если возможно вообще.
Что можно сделать?
1. Поставить поршневую группу большего диаметра.
2. Доработать КВ
3. Облегчить маховик.
4. Поставить «горбатый» распредвал (изменим фазы газораспределения)
5. Доработать ГБЦ
Что ещё понадобится?
Коленчатый вал, в пригодности которого не возникает сомнений,
Полный комплект (желательно сверх него иметь пару гильз в запасе) от двигателей М-21, ГАЗ-53 или ГАЗ-24 с поршнями диаметром 92 мм.
Шатунов понадобится два комплекта: один «родной» — от УЗАМ, второй — от «ГАЗов». Зачем? — Расскажу чуть позже.
Хорошо бы иметь возможность к термообработке металлов (закалка, азотирование).
Что предстоит сделать (для общего представления)
Для установки «больших» гильз, понятно, блок придётся расточить. Гильза должна садиться на своё место без натяга и без люфта, иначе она либо деформируется, либо будет нарушена жесткость всего двигателя.
Чтобы поставить такую гильзу в блок, её придётся укоротить на 34 мм. Правда, тут нужна «Большая хитрость» — при зажатии гильзы в патрон токарного станка произойдёт деформация.
Обрезным резцом гильзу подрезаем на 4 мм с запасом по высоте 1-2 мм. Затем ножовкой проводим окончательную обрезку. Точный размер выводим на токарном станке торцевым резцом с самой малой подачей.
Обращаю ваше внимание, что в «газовские» гильзы запрессованы вставки из жаропрочного чугуна, а они окажутся на линии отрезания. После обработки место стыка вставки с гильзой не должно ощущаться на ощупь.
Не пытаемся обрезанные по высоте гильзы поставить в блок — они ещё не готовы! На гильзах есть утолщения, которые будут мешать.
Придётся снять «лыски» на фрезерном станке, но можно и напильником, осторожно зажав гильзу в тисках. Правда, «маслать» придётся долго.
На гильзах первого и четвёртого цилиндров — по лыске с одной стороны, на втором и третьем — с двух сторон.
Теперь можно примерить на блоке. Между ними должен быть зазор 1-2 мм, чтобы при нагреве избежать взаимных деформаций.
Разница по высоте верхних торцов соседних гильз не должна превышать 0,03 — 0,04 мм.
Если гильзы правильно садятся в блок, их надо сразу пометить по номерам цилиндров, не забыв пометить, где передняя часть.
Не пропало желание построить Двигатель?
Подписывайтесь на канал и пишите комментарии!
Как строит двигатели «КАМАЗ-мастер»: 1150 лошадиных сил из обычного мотора
На мировых ралли-марафонах гоночная команда «КАМАЗ-мастер» непобедима уже несколько десятков лет. Залог триумфа — невероятный труд всего состава команды: от рядовых механиков до пилотов-чемпионов. Однако не стоит забывать и про технику, которую создают отечественные инженеры и благодаря которой российские грузовики КАМАЗ знает весь мир. Корреспондент журнала «Движок» побывал в цехах самой титулованной гоночной команды России и своими глазами увидел, как создаются непобедимые грузовые болиды.
Гоночные соревнования мирового уровня — это не только накал спортивной борьбы, но еще и изрядная доля всевозможных закулисных интриг, внутренних организационных нюансов и финансовых перипетий. Мировые ралли-марафоны тут, увы, не исключение. За время проведения разных соревнований неоднократно всплывали всевозможные истории о том, что организаторы, как сейчас модно говорить, «хайли лайкли» — не всегда объективны и беспристрастны по отношению к разным участникам и командам.
Как ни крути, но «КАМАЗ-мастер» с этой точки зрения давно в перекрестии прицела, причиной чего являются, конечно, безостановочные победы. Ни организаторам гонок, ни другим участникам не особо интересно, когда победитель на 90% известен заранее, а оставшиеся 10% приходится списывать фактически только на отвернувшуюся от россиян удачу.
Гоночные чиновники с завидной регулярностью ужесточают технический регламент и с особой скрупулезностью занимаются проверками — конечно же, в первую очередь тех, кто претендует на победу. Официальное объяснение такого подхода — борьба за равные условия участия, нормы безопасности и, в последнее время, экологические тренды. Реальное положение дел часто намекает на то, что технические требования — возможность выбить из борьбы «не тех» лидеров.
В прямом разговоре камазовцы «теорию заговора» отвергают, однако, не скрывая, говорят о том, что судьи международных соревнований нередко применяют максимальные наказания к «КАМАЗ-мастер» за то, за что другим участникам гонки порой просто прощают.
Именно по этой причине быть начеку приходится не только «боевым» экипажам, но и инженерам, которые создают гоночный грузовик. Малейшее отступление от техрегламента может дорогого стоить.
Собственно, одним из камней преткновения всегда был двигатель. «КАМАЗ-мастер» прекрасно сражался с отечественными моторами — до 2010 года на гоночных грузовиках стоял 18,5-литровый агрегат V8 ЯМЗ, а после команда перешла на простой и надежный мотор ТМЗ мощностью 850 л. с. Кстати, его же первоначально использовали как основу для гибридного газодизельного грузовика Сергея Куприянова.
Однако в 2013 году FIA ограничила объем моторов 16,5 литрами, и «КАМАЗ-мастеру» пришлось оперативно искать замену. Найденный Liebherr D9508 достаточно долго доводился нашими инженерами до ума, а когда вновь оказался непобедим, организаторы гонок выставили новое условие — ограничить объем двигателя 13 литрами. Так команде вновь пришлось отправиться на поиски подходящего агрегата.
Часто обыватель задается вопросом, почему такой гигант, как КАМАЗ, не может сам сделать двигатель? Главная причина заключается в том, что по правилам гонок двигатель должен быть серийным. То есть сделать мотор мало — его еще нужно запустить в массовое производство для гражданских грузовиков, что стоит колоссальных затрат и усилий. А с учетом того, что требования организаторов соревнований за 10 лет поменялись четыре раза (!), данная затея становится бессмысленной
Итак, новым мотором стал серийный Cummins ISZ-13, выпускаемый по лицензии в Китае компанией Dongfeng. Это рядный шестицилиндровый двигатель объемом 13 литров и мощностью 450 л. с. Агрегат оказался по габаритам выше и короче прошлых V-образных «восьмерок», а потому с учетом новых габаритов машину фактически пришлось проектировать заново.
Двигатель в первую очередь устраивал команду по надежности, а вот его серийные характеристики по мощности и тяге нужно было увеличивать минимум вдвое, доводя до гоночных показателей.
Первым делом двигатель разбирается, после чего каждая деталь подвергается ревизии. Блок, цилиндры, клапаны, распредвалы, система впрыска и выпуска, охлаждения и турбонаддува — все это проходит проверку на возможность улучшения характеристик мотора. Более того, улучшенные, а чаще всего полностью замененные детали должны еще надежно работать друг с другом, что требует целой серии испытаний. На стеллажах производства «КАМАЗ-мастер» лежат десятки различных видов компонентов, которые подбираются к новому мотору, а иногда создаются под заказ.
Отдельный цикл работ ведется по подбору характеристик турбокомпрессора и оптимизации программы управления двигателем. Далее мастера вручную собирают мотор, подбирают смазочные материалы и на финальном этапе отправляют получившийся агрегат на испытательный стенд, где двигатель работает по специальной программе фактически на предельных нагрузках.
В результате от серийного мотора Cummins ISZ-13, по сути, родным остается только корпус и шорт-блок, а характеристики достигают впечатляющих показателей: 1150 л. с. и 5000 Нм крутящего момента. С такими данными гоночный КАМАЗ разменивает первую «сотню» за 6 секунд.
Само собой, на моторе испытания не заканчиваются. Все остальные агрегаты также подвергаются существенным изменениям. Так, например, форсированный двигатель повысил температуру выхлопа с 800 до 900 °C, что потребовало применения дорогих более жаростойких материалов. И так практически по каждой системе.
Применение иностранных комплектующих в отечественных гоночных машинах — мировая практика. Глобализация чисто экономически не позволяет каждому производителю быть полностью автономными в постройке машин. Куда больше смущает ситуация в российском производстве: в цехах КАМАЗ-мастер, как и много где, отечественного оборудования почти не найти. Особенно «прекрасно» выглядит рабочее место на пильном станке, оператор которого, создавая детали для гордости российского автоспорта, всю смену смотрит. на американский флаг. Увы, производство средств производства в России было почти полностью уничтожено в ходе перестроечных реформ.
Каков итог?
Камазовцы открыто говорят о том, что гоночный КАМАЗ построен с массовым применением импортных комплектующих. Многие детали освоены на российском производстве и дают рабочие места в нашей стране — та же кабина К5 локализована на 100% и скоро появится на гоночных грузовиках.
А самое главное, закупка импортных агрегатов при отсутствии затрат на разработку оставляет огромный потенциал для развития нашей инженерии при минимальных вложениях. Тот же двигатель Cummins ISZ-13 от грузовика Dongfeng и от гоночного КАМАЗа 43509 — по факту два разных мотора. В последний вложено столько отечественных идей, что агрегат можно смело называть российским.
Собственно, и правда: подобным путем отечественный автопром шел с момента своего основания, когда еще в царской России в 1908 году было освоено производство бельгийских автомобилей Fondu. А после уже советская власть локализовала у нас модельный ряд Ford, превратившийся в «эмки» и «полуторки», на которых была выиграна война. Про итальянские «Жигули» тоже знают все. Вопрос исключительно в конечном результате. А в случае с «КАМАЗ-мастер» он остается неизменным: какие бы условия ни выставлял технический регламент FIA, на каком бы континенте ни проходил очередной «Дакар» и какие бы агрегаты ни использовал отечественный автогигант, золото соревнований остается в России.
