Тюнинг двигателя. Наиболее популярные доработки

Смотрите также

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.

Помните, что в некоторых случаях замена двигателя целесообразнее его доработки.

Присоединяйтесь

© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.

3.3. Модернизация автомобилей, их систем и агрегатов при ремонте: увеличение ресурса и улучшение характеристик по сравнению с базовыми моделями

3.3.1. Эксплуатационные свойства автомобилей

Эксплуатационные свойства автомобиля характеризуют возможность его эффективного использования в определенных условиях и позволяют оценить, в какой мере конструкция автомобиля соответствует требованиям эксплуатации.

Основными эксплуатационными свойствами автомобиля являются: динамичность, топливная экономичность, управляемость, устойчивость, проходимость, плавность хода, вместимость, прочность, долговечность, приспособленность автомобиля к техническому обслуживанию и ремонту, приспособленность к погрузочно-разгрузочным операциям [1, 4, 6, 7, 9].

Под динамичностью автомобиля понимают его свойство перевозить грузы и пассажиров с максимально возможной средней скоростью при заданных дорожных условиях. Чем лучше динамичность автомобиля, тем меньше время, затрачиваемое на перевозку, следовательно, тем больше производительность автомобиля, т.е. больше количество грузов или пассажиров, перевезенных на определенное расстояние в единицу времени. Этот показатель тесно связан с характеристиками силовых агрегатов восстанавливаемых автомобилей.

Динамичность автомобиля зависит от его тяговых и тормозных свойств. Поэтому в дальнейшем динамичность изучается в двух разделах: тяговая динамика и тормозная динамика автомобиля.

Топливной экономичностью автомобиля называется его свойство рационально использовать для движения энергию сжигаемого топлива.

Топливная экономичность является весьма важным эксплуатационным свойством, так как затраты на топливо составляют значительную часть общей себестоимости перевозок. Чем меньше расход топлива, тем дешевле эксплуатация автомобиля.

Управляемость автомобиля – это свойство изменять направление движения изменением положения управляемых колес. От управляемости в большой степени зависит безопасность движения автомобиля.

Под устойчивостью автомобиля понимают его свойство противостоять заносу, скольжению и опрокидыванию. Устойчивость автомобиля, наряду с его тормозной динамичностью и управляемостью, обеспечивает безопасность движения. Особенно важна устойчивость автомобиля при работе на скользких дорогах и при движении с большими скоростями.

Проходимость автомобиля – это свойство автомобиля работать в тяжелых дорожных условиях и вне дорог (снежная целина, песок, размокший грунт, болотистая местность). Проходимость имеет важное значение для автомобилей, работающих в сельском хозяйстве, лесной промышленности, на строительстве, в карьерах, и других автомобилей, которые работают, главным образом, по бездорожью.

Плавностью хода автомобиля называют его свойство двигаться с большой скоростью по неровным дорогам без колебаний кузова. От плавности хода в большой степени зависят средняя скорость движения, сохранность грузов при перевозке и комфортабельность езды в автомобиле, влияющая на утомляемость водителя и пассажиров.

Вместимость автомобиля характеризуется количеством грузов или числом пассажиров, которое может быть одновременно перевезено автомобилем. Вместимость грузового автомобиля зависит от его грузоподъемности и внутренних размеров кузова. Вместимость пассажирского автомобиля определяется количеством мест для проезда.

Прочность автомобиля – это свойство автомобиля работать без поломок и других неисправностей, для устранения которых необходимы перерывы в работе.

Долговечностью автомобиля называют его свойство работать без интенсивного изнашивания деталей, вызывающего прекращение эксплуатации.

Приспособленность автомобиля к техническому обслуживанию и ремонту характеризует конструктивные особенности автомобиля, от которых зависит простота и трудоемкость выполнения этих работ, а также время простоя автомобиля. При больших затратах на техническое обслуживание и ремонт повышается себестоимость перевозок.

Приспособленность автомобиля к погрузочно-разгрузочным ра­ботам – это свойство, обеспечивающее погрузку и разгрузку (или посадку и высадку пассажиров) с минимальной затратой времени и труда.

Перечисленные эксплуатационные свойства можно разделять на две группы. К первой группе относятся первые шесть свойств; динамичность, топливная экономичность, управляемость, устойчивость, проходимость, плавность хода. Характерная особенность этих свойств заключается в том, что каждое из них непосредственно связано с движением автомобиля и в той или иной степени определяет закономерности этого движения.

Конструктивная сложность автомобиля и многообразие требований, предъявляемых к нему, не позволяют оценить его свойства одним универсальным критерием. Поэтому соответствие конструкции автомобиля условиям его работы и эффективность использования автомобиля в конкретной обстановке оценивают всем комплексом эксплуатационных свойств, что позволяет изучить преимущества и недостатки принятых конструктивных решений.

Каждое эксплуатационное свойство зависит от трех факторов: общих параметров автомобиля, особенностей рабочих процессов его агрегатов и технического состояния последних. В действительных условиях работы автомобиля эксплуатационные свойства, обеспечиваемые его конструкцией, не всегда могут быть полностью реализованы. Так, например, при движении по улицам крупных городов средние скорости легковых и грузовых автомобилей оказываются примерно равными, в то время как на шоссе скорость легкового автомобиля значительно больше скорости грузового.

При анализе эксплуатационных свойств учитывается влияние на них основных конструктивных параметров автомобиля и некоторых внешних факторов, например, качества и состояния дорожного покрытия, профиля и плана дороги, силы и направления ветра. Влияние остальных условий эксплуатации (дальность перевозок, интенсивность движения, климатические условия, способы погрузки и выгрузки) рассматриваются при изучении других дисциплин.

Эксплуатационные свойства автомобиля рассматриваются обычно изолированно друг от друга, однако, это делается лишь для простоты их изучения. В действительности все эксплуатационные свойства тесно связаны между собой и изменение конструктивных параметров автомобиля, предпринятое для изменения одного из свойств, неизбежно отражается на остальных. Так, для улучшения устойчивости автомобиля конструкторы стремятся расположить центр тяжести как можно ниже, однако, при этом может ухудшиться проходимость автомобиля. Скорость движения автомобиля зависит, прежде всего, от его динамичности, однако, на скользких дорогах максимальная скорость ограничивается требованиями сохранения устойчивости, а на неровных дорогах – плавности хода. Увеличение средней скорости автомобиля, имеющее решающее значение для повышения его производительности, связано обычно с увеличением расхода топлива и ускоренным изнашиванием агрегатов и узлов.

Взаимосвязь эксплуатационных свойств и противоречивость требований, предъявляемых к конструкции автомобиля, приводит конструкторов к необходимости отыскивать компромиссные решения. При этом неизбежно ограничение одних свойств, менее существенных для данного типа автомобиля, и повышение за их счет других, имеющих большую значимость.

Эксплуатационные свойства автомобиля могут по-разному проявляться в зависимости от сочетания дорожных, климатических и организационно-производственных факторов, определяющих в совокупности условия эксплуатации подвижного состава. Современное состояние науки и техники позволяет создать автомобиль, конструкция которого удовлетворит требованиям любого сочетания эксплуатационных условий. Однако создание автомобиля, одинаково приспособленного для всех условий эксплуатации, практически невыполнимо. Этому препятствует, с одной стороны, массовость современного производства, которая требует выпуска ограниченного числа разнотипных моделей автомобилей и унификации агрегатов и узлов, устанавливаемых на автомобилях различного назначения. С другой стороны, автомобиль за время своей работы используется в разнообразных условиях и должен обладать известной универсальностью. Этим объясняется, например, выпуск большого количества грузовых автомобилей с кузовом в виде бортовой платформы, пригодной для перевозки разнородных грузов. Однако по мере развития автомобильного транспорта возникает потребность в специализированных автомобилях, приспособленных к работе в определенных дорожных условиях и предназначенных для перевозки однотипных грузов. Эффективность использования специализированных автомобилей в тех условиях, для которых они предназначены, значительно выше, чем универсальных автомобилей. Поэтому при оценке необходимо учитывать, какие условия эксплуатации считались характерными при проектировании данного автомобиля, для каких условий он предназначался промышленностью.

Для оценки эксплуатационных свойств применяют измерители и пока­затели.

Измеритель – это единица измерения эксплуатационного свойства автомобиля. Измеритель характеризует эксплуатационные свойства с качественной стороны.

Показатель – это число, указывающее величину измерителя, его количественное значение. В силу своей однозначности показатель позволяет оценить эксплуатационное свойство автомобиля лишь при одном, частном сочетании условий его работы. Чаще всего показатель характеризует предельные возможности автомобиля в определенных, совершенно конкретных условиях, и для полной оценки рассматриваемого эксплуатационного свойства в достаточно широком диапазоне условий приходится применять несколько показателей.

Показатели эксплуатационных свойств можно определять экспериментальным путем или расчетным способом. В экспериментальных условиях автомобиль испытывают на специальных стендах или непосредственно на дороге и при помощи аппаратуры замеряют отдельные параметры, по которым можно количественно оценить эксплуатационные свойства автомобиля. Эксперименты позволяют определить поведение автомобиля в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным. Однако проведение экспериментов сопряжено с затратой сил и средств и требует длительной подготовки. Кроме того, не всегда удается охватить экспериментом весь диапазон эксплуатационных условий работы автомобиля. Поэтому испытания автомобиля и его агрегатов сочетают с теоретическим анализом эксплуатационных свойств и расчетом их показателей. Последнее в особенности важно для работников автомобильного транспорта, получающих от автомобильной промышленности готовую продукцию, основные параметры которой почти не поддаются изменению в условиях автохозяйства. Чтобы установить степень соответствия конструкции автомобиля требованиям эксплуатации, необходимо выявить основные эксплуатационные свойства и наметить хотя бы с приближением значение отдельных показателей. Эта работа легче и быстрее всего выполняется расчетным путем, при котором, наряду с положениями теоретической механики, термодинамики и гидравлики, используют эмпирические данные и поправочные коэффициенты, учи­тывающие специфику рабочих процессов агрегатов автомобиля. Недостаток расчетного метода заключается в его приближенности.

Несмотря на большой опыт экспериментальных и теоретических исследований, число показателей эксплуатационных свойств автомобиля, которые можно определить одновременно обоими способами, сравнительно невелико. Это объясняется сложностью отыскания такого измерителя, который имел бы четко выраженный физический смысл, однозначно оценивал бы данное эксплуатационное свойство автомобиля и мог быть достаточно просто и точно определен количественно как путем эксперимента, так и расчетным способом. Поэтому на автомобильном транспорте, с одной стороны, нашли применение показатели эксплуатационных свойств, относительно просто определяемые экспериментально, но требующие сложных и трудоемких расчетов. С другой стороны, применяются расчетные показатели, не поддающиеся экспериментальному определению. Очевидно, лучшие результаты могут быть получены при сочетании обоих методов исследования, когда аналитические расчеты уточняются экспериментами, а опытные данные обобщаются и обосновываются теоретически. Окончательная проверка достигнутых результатов происходит в процессе эксплуатации автомобиля. Таким образом, в итоге совместного труда ученых, конструкторов, экспериментаторов и работников, связанных с эксплуатацией автомобилей, должна быть установлена система измерителей эксплуатационных свойств автомобиля и разработаны нормативы их показателей. Как известно, свойства восстановленного автомобиля определяются совокупностью его числовых (количественных) характеристик. Если при выполнении ремонта автомобиля на него устанавливаются агрегаты, узлы и детали с улучшенными характеристиками, восстановленный автомобиль будет обладать большей экономичностью и повышенной работоспособностью по сравнению с базовой моделью.

Далее приводятся примеры модернизации автомобилей при их ремонте за счет улучшения характеристик рабочих процессов, узлов и агрегатов при восстановлении транспортных средств.

3.3.2. Совершенствование температурного состояния моторных отсеков при восстановлении автомобилей

Оценка эффективности установки тепловых экранов на выпускных коллекторах двигателей для моторных отсеков, расположенных в передней части кузова легковых автомобилей

Для легковых автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109, ВАЗ-2199, «Фиат», «Форд», «Хундай», МЗМА-2141-S конструкторы моторных отсеков часто используют тепловые экраны на выпускных коллекторах двигателей. Эффективность установки таких экранов можно оценить по следующим выражениям:

, (58)

где q – удельный тепловой поток; t₁ – температура внутренней поверхности выпускного коллектора; t₂ – температура внешней (наружной) поверхности теплового экрана; ₁ – толщина стенки выпускного коллектора; ₃ – толщина стенки экрана; ₁, ₂ – соответствующие коэффициенты теплопроводности их материалов; ₂ – толщина слоя воздуха между выпускным коллектором и экраном; ₂ – условный коэффициент теплопроводности слоя воздуха при 50% конвективном теплообмене;

, (59)

где Q_x – нагрев внутренней поверхности экрана от тепловых излучений выпускного коллектора; f_x – площадь проекции экрана на горизонтальную плоскость, параллельную продольной оси двигателя по нормали к излучению; C₁ – коэффициент лучеиспускания наружных стенок выпускного коллектора (0,7); C₂ – коэффициент поглощения теплоты внутренней поверхности теплового экрана (0,5); Т_л – температура тепловых лучей излучений коллектора (максимальная), (К); Т_э – температура внутренней поверхности теплового экрана (К); K_k – коэффициент учета конвекции (0,3…0,5).

По результатам расчетно-экспериментальных исследований при t₁ от 450 до 500С при расстоянии от экрана до коллектора 35…55 мм снижение температуры для наружной поверхности теплового экрана составляло от 150 до 180С по сравнению с температурами наружных поверхностей выпускных коллекторов ДВС.