1. Два слова про потужності
2. Що важливіше для розгону - потужність або крутний момент
3. Трохи про природу крутного моменту
4. Крутний момент і обсяг
5. Чому сучасні мотори ламаються частіше старих і перевірених
6. Роботи по «залізу»
7. Зайві конячки: небезпечний і безглуздий чіп-тюнінг атмосферних моторів
8. ефект
9. межа конструкції

Скільки у вашому моторі сил? А який у нього робочий об'єм? Якби всі автовласники Росії чесно відповіли на питання, то вийшло б в середньому щось близько 1,6-1,8 літра робочого об'єму і 110-120 кінських сил. І майже кожен, у кого потужність приблизно «середня», мріє її збільшити до ... А тут скільки вистачає куражу і фантазії. Ось у Формулі 1 з такого ж обсягу «знімають» мінімум 600 л. с., а Mercedes в минулому сезоні говорив про віддачу гібридної силової установки в 900 л. с. Скільки з них припадає на сам ДВС, не повідомляється, але навряд чи менше 750. А чим взагалі відрізняється форсований мотор від «звичайного», що дозволяє йому бути настільки могутніше? У цій частині сфокусуємось на атмосферних моторах.

Два слова про потужності

В такому питанні не можна без щіпки теорії, тому дозвольте пару слів про природу потужності, щоб сенс будь-яких «залізних» доробок був зрозуміліше. Детально на цьому питанні я зупинявся в одному з минулих матеріалів , А тут лише позначу коротко по суті. Потужність для будь-якого двигуна внутрішнього згоряння може бути виражена як крутний момент, помножений на обороти, з коефіцієнтом.

Не хвилюйтеся, на виході це все та ж робота в одиницю часу, просто так куди зручніше оперувати цифрами з технічних характеристик машини.

Тому очевидно: для збільшення потужності потрібно збільшувати крутний момент і обороти. Ну або один з цих параметрів.

На словах завдання виглядає просто. Здавалося б, яка різниця, 5 тисяч обертів або 8? На практиці залежність навантажень на циліндропоршневу групу від оборотів - квадратична. Якщо по-простому, то безоглядно піднімати робочі обороти не можна - мотор швидко отримає незворотні механічні пошкодження. Тому потрібно або «заточувати» мотор під високі обороти , Або все-таки йти шляхом збільшення крутного моменту.

На фото: Koenigsegg Regera, потужність 1 100 к.с., максимальний обертовий момент 1 280 Н * м при 4 100 об / хв

Статті / Практика

Що важливіше для розгону - потужність або крутний момент

У дитинстві багато людей старшого віку збирали фантики "Турбо", на них майже обов'язково вказувалися потужність і максимальна швидкість машини. Чим більше цифри, тим більше поваги моделі авто. Схоже, так і триває до сих ...

02.02.2015

Трохи про природу крутного моменту

З ним теж не так все просто. При піднятті моменту навантаження на поршневу групу зростає вже не квадратично, а лінійно, але збільшується навантаження інакше. Сильніше навантажуються колінчастий вал, шатуни, поршневі пальці і сам блок циліндрів.

Ну добре, будемо збільшувати момент обережно. А що для цього треба зробити? «Увігнати» в мотор більше повітря для окислення більшої кількості палива. Як відомо, для спалювання одного кілограма бензину потрібно 14,7-15 кілограмів повітря. У перерахунку на літри це виглядає куди солідніше: 1,4 літра бензину проти 12 кубометрів, або ж 12 тисяч літрів повітря. Тому-то, як ви розумієте, не так складно подати в мотор потрібну кількість бензину, як забезпечити його повітрям.

Тому крутний момент буде залежати від кількості повітря, що подається в циліндр за такт, а потужність - від того, скільки мотор може переварити в одиницю часу.

Висновки напрошуються самі собою: для форсування потрібно або збільшувати робочий об'єм, або застосувати наддув!

Крутний момент і обсяг

Так вже вийшло, що по відношенню до майже будь-якого атмосферного двигуна діє емпіричне правило: 85-100 ньютон-метрів припадають на 1 літр робочого об'єму. Моторчик об'ємом 1,6 літра буде мати 140-160 Нм, дволітровий - 180-200. Це фактичний межа.

Правило це досить універсальне і застосовується до моторам як давнім, так і зовсім новим. Потужним і зовсім слабеньким. Хіба що зовсім старі мотори відхиляються від нього. Ось МеМЗ-968, мотор від Запорожця, його робочий об'єм 1,2 літра, момент - 80 Нм. Але при цьому ВАЗ-2101 - ті ж 1,2 літра, але вже 87 Нм. І це старі карбюраторні двигуни з абсолютно жахливими за сучасними мірками характеристиками системи живлення і запалювання!

У сучасного моторчика Skoda Fabia 1,2 видає вже 112 Нм. Тойотовский 1ZZ-FE на 1,8 літра об'єму видає 171 Нм, а куди більш потужний 2ZZ-GE - всього 180 Нм. Мерседесовський М111 2,3 літра видає 220 Нм, а куди більш новий і потужний М272 3,0 - рівно 300 Нм. Екстремально форсований Honda K20A 2,0 має момент 215 Нм - трохи краще «середнього». Ну і так далі.

До речі, навіть формульні атмосферні мотори 2,4 мали момент в межах 260 Нм. При оборотах за 18 тисяч цього вистачало для отримання дуже високої потужності.

Причина такої малої розкиду в «форсуванні по моменту» саме в тому, що він залежить від ступеня наповнення, площі поршня і ходу поршня. Ступінь наповнення обмежена атмосферним тиском і ще трохи можна вичавити за рахунок добре відпрацьованої системи впуску. Тому сильно підняти крутний момент без збільшення робочого об'єму не тільки не можна, цього просто не потрібно.

Ось мотори з турбонаддувом роблять, що хочуть. Хочете 250 Нм з мотора 1,4? Будь ласка, двигун 1,4 TSI EA111 на Skoda Octavia це може. На Fabia RS той же мотор могутніше, але момент такий же. А на Мерседесах мотор M274 2,0 ​​DE20 AL може мати як 350 Нм, так і 370. Загалом, будь-які варіанти можливі. Турбіна Наддо стільки, скільки витримає механічна частина двигуна.

На фото: двигун M274, потужність: 245 к.с., крутний момент: 370 Н * м при 1 300-4 000 об / хв

Головний висновок, який потрібно зробити: без наддуву немає моменту. Навіть найсерйозніші зміни дадуть лише невеликий приріст. І то в основному на високих оборотах.

Про форсировку турбомоторов я детально розповім в наступній статті. Але якщо ви противник турбін і все ж зважилися «допив» свій атмосферний мотор, рушимо далі. Що такого відбувається з мотором, що з атмосферного 1,6 якийсь Fiesta отримують 180-220 кінських сил без жодного наддуву, а потужність скромних дволітрових з турбонаддувом перевалює за 400 або навіть 800 сил? І що доведеться поміняти в вашому зовсім звичайному двигуні, щоб він видавав хоча б 180-200 «коней»? Глобально начебто все зрозуміло: або «дути» в ім'я моменту, або «крутити» в ім'я оборотів. А що доведеться міняти в конструкції для досягнення фантастичних результатів?

Роботи по «залізу»

Навіть якщо мотор залишається атмосферним, клопоту чимало. Збільшення робочих оборотів - справа складна і витратна. В першу чергу дбають про те, щоб поршнева група взагалі витримала навантаження. Покращення йдуть в двох напрямках: збільшують міцність і разом з тим знижують масу поршневої групи.

Нам необхідні: кований колінчастий вал, ковані Н-образні шатуни, Т-образні поршні зниженою висоти, особливо міцні болти шатунів. Ну а більш продуктивний маслонасосів дозволить знизити втрати і забезпечити прийнятну міцність. У особливо форсованих двигунів для гонок поршень може залишитися всього з двома поршневими кільцями для зниження маси, а для зниження втрат на тертя їх роблять мінімальної товщини.

Якщо у ваших планах - обороти понад 10 тисяч в хвилину, шатуни доведеться робити з титанових сплавів, хоча це не найкращий матеріал для деталей двигуна. Незважаючи на високу міцність, його сплави дуже пластичні, а в ДВС точність виготовлення йде на мікрони. Дуже високе навантаження припадає на нижню голівку шатуна, і тому вимоги до їх шпильок або болтів дуже високі, і тюнінгові деталі стоять вкрай дорого саме з цієї причини.

Статті / Практика

Зайві конячки: небезпечний і безглуздий чіп-тюнінг атмосферних моторів

Найкраще перспективність подібного підходу демонструють, як не дивно, самі автовиробники. Ось два майже однакових Polo Sedan, але у одного мотор потужністю 85 л. с., а в іншого - 110, а відмінність ...

16.03.2016

Звичайно, нової поршневий групою зміни не обмежуються. Вимоги до механізму ГРМ теж ростуть. З ростом оборотів повинна зростати пружність клапанних пружин, щоб вони встигали повертати тарілки в закрите положення. Тут потрібно знижувати масу клапанів, а заодно і їх можливості по тепловіддачі. До того ж з більш агресивними розподільними валами швидкість відкриття і закриття клапанів збільшується, і зростає навантаження на всі компоненти механізму. Загалом, клапани зазвичай заміняють на полегшені і особливо міцні. Титанові деталі зрідка застосовують і тут, але частіше в хід йдуть високоміцна сталь і металокераміка.

Ну а далі питання в налаштуванні резонансних явищ на впуску і випуску мотора за допомогою впускного колектора, випуску і розподілвалів. Зрозуміло, розширюють «вузькі місця» у вигляді дроселя, а то і переходять на багатодросельний впуск, з окремою заслінкою для кожного циліндра.

Якщо діяти по розуму, то оптимізації зазвичай вимагає також форма каналів в ГБЦ і інших місцях впускного тракту. Для цього мотор «продувають» і шукають точки втрати тиску - місця з підвищеним опором течією повітря. Процеси доопрацювання впускання на практиці нітрохи не простіше доопрацювання поршневої групи двигуна, а при «легкому» тюнінгу і зовсім з'їдають основну частку бюджету доробок.

Ось, наприклад, мотор Opel C20XE. Двигун допрацьовувався фахівцями Lotus і є типовим прикладом «двигуна для омологації» - мотора, спочатку підготовленого до переробок самим виробником. Не дарма його використовували в WTCC команди Opel, а потім Chevrolet і Lada добрих півтора десятка років. Його конструкція непогано переносить форсування, і тому список необхідних змін виглядає досить скромним.

З мотором спочатку менш «міцним» бюджет був би вищим, причому в рази. Стоковий C20XE має обсяг 2,0 літра і потужність 150 л. с. Англійські компанії набрали великий досвід по підготовці цього двигуна до різних гонок і існують так звані «кити», які можна купити і встановити на свій мотор. Зрозуміло, двигун повинен бути ідеально зібраний і не мати значного зносу. Для прикладу скористаємося продуктами компанії Qedmotorsport.

Будь-комплект доопрацювань включає в себе впускний колектор з індивідуальними дроселями на кожен циліндр діаметром 45 мм, новий регулятор тиску палива, паливну рампу, нову систему управління двигуном (ECU), двоступеневий обмежувач максимальних обертів і поставляється в зборі з комплектом проводки. Система омологована для застосування в автоспорті.

Мінімальний рівень доробок гарантує потужність 190-200 л. с. при установці розподільних валів з великою висотою кулачків і міцніших болтів шатунів. Ціна такого комплекту - 1 800 фунтів. Небюджетної, зате все розраховане не в гаражі на коліні, а професіоналами.

Хочете більше? Набір доробок C20XE до 210 л. с. включає в себе заміну поршнів для роботи на більш високих оборотах, розрізні шестерні ГРМ для тонкої настройки фаз і ще більш «агресивні» розподільні вали. Ціна такого комплекту вже 2 300 фунтів.

Для отримання ще 10 к.с. зверху, з межею потужності 215-220 к.с., комплект отримує нові розподільчі вали, призначені для роботи без гидрокомпенсаторов, нові штовхачі, нові клапанні пружини. Ціна такого комплекту вже 2 550 фунтів.

Топовий комплект, з максимальною потужністю до 245 к.с., включає в себе той же набір, що і попередній, але налаштований на більш високі обороти і навантаження. Ціна - 2 750 фунтів. Готовий же двигун з сертифікатом стенду на 240-260 к.с. має ціну близько 3 500-5 000 фунтів, в залежності від виробника.

Максимальний рівень потужності, який мали заводські гоночні команди з таким мотором, - порядку 280-320 кінських сил при необмеженій бюджеті.

Інший приклад - дуже популярний на ралійних Fiesta і Focus мотор 2,0 Duratec. Ті ж 2 літри і 150 к.с., але більш сучасна конструкція. Для прикладу візьмемо англійські доопрацювання Omex Technology Systems.

Мотор з комплектом доробок до потужності в 180 к.с. коштує 5 995 фунтів без урахування податку з продажів. У комплект входить новий впускний колектор з індивідуальними впускними патрубками і дросельними заслінками, система управління, «злі» розподільні вали, посилені болти шатунів і випускна система. Максимальні обороти - 7 800 в хвилину, максимальна потужність досягається при 6 500.

Мотор з комплектом доробок до 200 л. с. включає в себе вже доопрацювання ГБЦ і камер згоряння. Ціна такого мотора - 6 895 фунтів без урахування податків. Максимальна потужність досягається при 7 000 оборотів.

Максимальний рівень доопрацювання до потужності 260 сил - це ковані поршні для найвищих навантажень, Н-образні ковані шатуни, більш еластичні пружини клапанів і комплект полегшення ГРМ, більш продуктивні форсунки та інші доробки. Максимальні обороти 8 700, максимальна потужність при 8 500 оборотах. Ціна такого двигуна вже 11 595 фунтів.

Загалом, як бачите, правильний «атмосферне тюнінг» - це досить дорого, складно, а віддача на виході не те щоб приголомшлива.

ефект

Навіть при невеликому збільшенні максимальних обертів можна істотно додати в потужності, якщо зменшити падіння крутного моменту або навіть трохи збільшити його на максимальній швидкості обертання.

При збереженні величини крутного моменту за рахунок його перенесення в зону більш високих обертів можна отримати зростання потужності на 30-40%. Фактично саме перебудова впуску є запорукою високої потужності атмосферного двигуна, а обмеженням тут виступають можливості поршневої групи.

межа конструкції

Чим вище ступінь форсування атмосферного мотора, тим більше зусиль потрібно докладати. Обороти до 7 тисяч не вимагають особливих зусиль, якщо максимум стокового мотора був на рівні 6 тисяч.

Кожна тисяча оборотів понад дається дорогою ціною. Всі елементи повинні ставати легше і міцніше, а це не просто складно, а дуже складно поєднувати. Вже 10 тисяч обертів для стандартної поршневої групи типового «квадратного» мотора - недосяжна мрія. Велика частина сильно форсованих двигунів обмежується оборотами 8 500-9 000 в хвилину. Конструкції з особливо коротким ходом поршня можуть спробувати отримати і більш високі обороти. Скажімо, малорозмірні мотоциклетні мотори цілком непогано себе почувають на оборотах за 13 тисяч, але форсувати до такої міри «цивільний» автомобільний мотор нереально.

Всі хитрощі марні, втрати в поршневий групі зростають надто швидко. І навіть серйозні переробки механізму ГРМ для підвищення ККД вже не допоможуть, хоча для мотоциклетних і гоночних короткоходних є ще шляхи. Скажімо, є така штука як десмодромного клапанний механізм, де не використовуються пружини - вони витримують екстремально високі обороти. Але це дорого і невиправдано - зараз такий механізм використовують тільки на мотоциклах Ducati, і в основному заради іміджу. А на машинах формули використовували «Пневмопружіни» клапанів, що дозволяють «грати» пружністю в широких межах.

Словом, ще раз повторю вже сказане вище. Серйозно підняти потужність мотора без застосування того чи іншого наддуву неможливо. Про «НАДДУВНИМ тюнінг» я розповім у другій частині розповіді про форсировке.

Опитування