147762 (594410), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Структура занятия:
1. Орг. момент (2 мин.).
2. Сообщение темы и цели занятия. Мотивация учебной деятельности (5 мин.).
3. Изложение нового материала (165 мин.).
4. Подведение итогов (8 мин.).
Итого: 180 мин. (4 часа)
Ход урока:
Организационный момент: преподаватель приветствует учащихся, проверяет посещаемость.
Постановка темы и цели занятия перед учащимися:
Педагог: Темой нашего занятия сегодня является «Основные способы поднятия мощности двигателя». Целью занятия является дать начальное представление о способах поднятия мощности двигателя. (Педагог даёт время чтобы учащиеся записали тему).
Актуализация знаний: преподаватель задает вопрос: Как вы думаете, для чего некоторые водители стремятся поднять мощность двигателя? (Для улучшения динамики разгона автомобиля и приемистости двигателя.)
Изложение нового материала:
Зачем делается тюнинг двигателя? Прежде всего потому, что мы хотим иметь более динамичный автомобиль. И поэтому нам хотелось бы получить существенную прибавку мощности. Это наиболее распространенный ответ. Автолюбитель хочет иметь динамичный автомобиль и автоматически переносит это понятие на мощность двигателя.
Прежде чем рассматривать нюансы настройки мотора, хотелось бы отметить, что работа с мотором наиболее ответственная в тюнинге автомобиля. Настройка мотора неизбежно повлечет за собой целый ряд мероприятий, таких, как работа с трансмиссией, с подвеской, с тормозами. Теоретически, да и практически, мощность двигателя можно увеличить весьма существенно, но вопрос в разумности этого мероприятия, т. к. рано или поздно сам автомобиль конструктивно перестанет соответствовать своему силовому агрегату.
Способ 1. Увеличение вращающего момента, три варианта.
Совершенно точно известно, что вращающий момент на коленчатом вале – это в чистом виде объем двигателя при прочих равных условиях. Из простых рассуждений понятно, что чем больше за один рабочий ход мы получим заряд топливовоздушной смеси в цилиндре и сожжем ее, тем больше получим энергии, которая затем превратится в движение механических частей. Это справедливо для атмосферных моторов.
Второй вариант применим к семейству наддувных двигателей. Изменив характеристику блока управления, можно несколько увеличить величину наддува, благодаря чему удастся снять больший момент с коленчатого вала.
И третий вариант – добиться лучшего наполнения цилиндров, улучшив газодинамику, – самый распространенный и самый… негарантированный. Идея в том, что нужно сделать нечто с каналами и камерой сгорания… Но все по порядку.
Рабочий объем. Один из основных вариантов – увеличение рабочего объема цилиндров настолько, на сколько это возможно. В разумных пределах, конечно. Для дорожного автомобиля этот подход наиболее правильный, потому что, увеличив объем, при этом не изменяя распредвал, т.е. оставив моментную кривую в том же диапазоне оборотов, в котором она и была, мы не заставим водителя переучиваться манере вождения. А на выходе получим искомое – более динамичный автомобиль.
Рабочий объем можно увеличить двумя способами – заменив стандартный коленвал на коленвал с большим эксцентриситетом или расточив цилиндры под поршни большего диаметра. Логично поинтересоваться – что более эффективно и что менее затратно. Ведь что такое объем двигателя: это есть произведение площади поршня на его ход. Увеличив, условно говоря, в два раза диаметр, мы в четыре раза увеличиваем площадь. Потому что в квадрате. А увеличив в два раза ход, мы лишь в два раза увеличиваем объем. Вот такая математика. Теперь об экономике вопроса. На первый взгляд кажется, что замена кривошипного механизма менее затратна, нежели расточка блока в больший размер. Нюанс в том, что коленвал с большим эксцентриситетом еще найти надо. Делают их на заказ редкие фирмы, производство дорогостоящее и сложное. Разумно в этом случае уповать на стандартизацию производителя. Поэтому логично купить серийное изделие, в нашем случае коленвал, и уже под него подбирать поршневую группу. Конечно, понадобятся другие поршни и шатуны. Это сложно, но подобрать можно. Вопрос в другом. Конструктивно такой ход закладывает некие дополнительные механические потери в работе двигателя, виновниками которых станут более короткие шатуны. В чем их минус и почему? Чем короче шатун, тем с большим углом он «переламывается», тем с большим усилием он прижимает поршень к стенке цилиндра. А чем больше усилие прижима, при том же коэффициенте трения, тем больше величина сопротивления движения. И этот фактор следует рассматривать не только с точки зрения механических потерь, но и с точки зрения надежности, т. к. короткие шатуны подвергаются большим нагрузкам. В тюнинге, как правило, такими «мелочами» пренебрегают. Очевидный выигрыш в плане минимизации затрат – увеличение рабочего объема за счет увеличения диаметра цилиндра. Как правило, все двигатели имеют достаточно толстую стенку цилиндра, запас по прочности. Если, скажем, на два миллиметра увеличить диаметр, то можно получить дополнительный объем. При толщине стенки 7–8 мм одним миллиметром можно пожертвовать. И достаточно часто можно обойтись серийными поршнями. Ведь все поршни круглые. И механика всех двигателей диктует примерно одни и те же пропорции. Правда, однозначно заявлять, что увеличение диаметра цилиндров дешевле, нежели замена коленчатого вала, нельзя. Каждый из этих двух способов разумно рассматривать в ракурсе специфики отдельно взятого двигателя.
Семейство турбированных двигателей интересно для тюнинга своими конструктивными особенностями, серьезно упрощающими настройку мотора. В нашем случае можно получить больший момент, опять-таки не трогая ни моментную кривую, ни объем и даже не разбирая двигатель, лишь незначительно изменив величину наддува. В чем особенность конструкции наддувных двигателей? Прежде всего, в особенностях управления компрессором, будь то турбина или механический компрессор. Привод и первого, и второго зависит от количества оборотов двигателя. Чем больше оборотов, тем выше давление. Но увеличивать его можно только до определенной величины. За этим следит некий блок управления, стравливая лишнее давление. Изменив характеристику, т.е. слегка подняв планку этого самого стравливания, мы увеличим давление, с которым топливовоздушная смесь «забивается» в объем цилиндра. И «забивает» реально больший объем, нежели в случае «щадящих» параметров у серийного двигателя. Работы по увеличению давления не безболезненны – у серийных двигателей есть некий запас по механическим и тепловым нагрузкам, по детонационной стойкости. В разумных пределах увеличить наддув возможно. Но если перешагнуть, то мы или сломаем двигатель, или придется выполнить дополнительные меры – увеличение объема камеры сгорания, другая система охлаждения, дополнительный радиатор, дополнительные дыры, воздухозаборники, промежуточный охладитель воздуха. Наверное придется чугунный коленчатый вал заменить на стальной, подобрать более прочные поршни и обеспечить им охлаждение.
Изменения газодинамики. Суть понятна – для того чтобы получить больший момент, надо увеличить заряд топливовоздушной смеси. Для этого нужно убрать некие дефекты серийной сборки – сделать впускные и выпускные каналы более гладкими и ровными, убрать в камере сгорания непродуваемые зоны, модифицировать сами клапаны… Работа эта сложная, но гарантии не дает. Аэродинамика – вещь непростая. Математически описать процессы, проистекающие в двигателе, сложно. Порой результат прямо противоположный ожидаемому или никакой. Ради справедливости надо сказать, что в аэродинамике есть резервы. Но извлечь их гарантированно можно, только выполнив ряд экспериментов, продувая пластилиновые макеты каналов на специальной установке, подбирая форму в соответствии с требованиями новых условий работы двигателя.
Способ 2. Переносим момент в зону высоких оборотов.
Что такое мощность? Это произведение крутящего момента на скорость вращения двигателя. Таким образом, сместив стандартную характеристику момента в зону высоких оборотов, мы получим искомую прибавку мощности. Минусы, прежде всего, те, о которых мы говорили выше – на низах мотор плохо «едет». Любой газораспределительный механизм (без механизма изменяемых фаз) позволяет хорошо наполнять цилиндры только в своем диапазоне оборотов. И как только мы перемещаем вращающий момент в область более высоких оборотов, мы тут же потеряем его внизу. На низких он будет плохо продуваться, а для обычного дорожного автомобиля это плохо – давим на газ, а он не едет. Водитель должен держать стрелку в зоне высоких оборотов. Трогаться с места – сцепление жечь. Поэтому все серийные двигатели имеют максимальный момент где-то в области разумных 2–3 тысяч, чтобы внизу ничего не провалилось.
Конечно, современные двигатели с изменяемыми фазами газораспределения такими провалами не страдают. На низких оборотах с помощью некоего механизма фазы становятся узкими, перекрытие маленьким, и на низких оборотах происходит хорошее наполнение цилиндров. Как только этот двигатель забирается в зону высоких оборотов, переключается в другой режим механизм газораспределения, фазы расширяются, появляется большая фаза перекрытия, цилиндры начинают хорошо продуваться на высоких оборотах, и мы имеем хороший вращающий момент.
Итак, если у нас традиционный мотор (без изменяемых фаз), мы можем отказаться от низких оборотов, поставив широкофазный распредвал в двигатель, тем самым позволяем иметь хорошее наполнение в зоне высоких оборотов. Правда, маловероятно, что мы получим большой вращающий момент, скорее всего, мы его по абсолютной величине получим такой же, как у серийного, только в зоне высоких оборотов. Но произведение его на обороты, на которых он достигается, будет существенно больше, чем у серийного мотора, следовательно, и мощность выше. Двигатель будет иметь ярко выраженный спортивный характер. Использовать таким образом полученную мощность можно, только подогнав передаточные числа в трансмиссии. Это тот путь, который применяется в спорте.
Тюнинг выпускных систем. Выхлопная система стандартного автомобиля служит для отвода отработавших газов из камеры сгорания мотора. Попутно решается задача глушения звука выхлопа. Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью. В выпускной системе ДВС присутствуют два процесса. Первый – сдемпфированное в той или иной степени истечение газа по трубам. Второй – распространение ударных волн (звука) в газовой среде. Оба процесса оказывают влияние на коэффициент наполнения цилиндров. С первым всё просто и понятно. Большое сопротивление потоку газов (заткните выхлопную трубу!) вызовет снижение качества продувки и потерю мощности. Совершенно понятно, что чем короче и большего диаметра труба, тем меньше её сопротивление потоку. В реальной жизни для полуторалитрового мотора, работающего на оборотах не выше 8000 достаточно диаметра 45–50 мм при длине 3–3,5 метра. Дальнейшее увеличение диаметра не вызывает существенного уменьшения динамического сопротивления. Если в выпускной системе построить на некотором расстоянии от клапана отражатель, который называют резонатором, то на определённых оборотах улучшится продувка цилиндров, что поднимет вращающий момент двигателя. Это явление называется «настроенный выхлоп» и используется для корректировки моментной кривой. Если задача стоит повысить мощность, как для спортивного мотора, то резонатор настраивают на падающий после максимума участок. Таким образом, продлевают момент на большие обороты. Мощность, как известно, произведение угловой скорости на вращающий момент. Если мы хотим получить более «тяговитый» мотор на низах, то настраиваем на растущий участок до максимума. Что касается шума, то этим занимается глушитель, расположенный как можно дальше, для того, чтобы снизить его влияние на резонансные свойства. Задача глушителя – только погасить звук многократным отражением в лабиринте или направить его в звукопоглощающий материал (стекловату, например), оказав как можно меньшее сопротивление потоку газов. Если обратиться к зарубежной практике, то выясняется, что специалисты в области выхлопных систем могут получить прибавку в мощности более 12-15 лошадиных сил. Эта солидная прибавка мощности получается заменой всех частей выхлопной системы («штаны», катализатор, резонатор, оконечная часть).
Далеко не последнее место среди наиболее тюнингуемых деталей занимает система выпуска отработавших газов. Является ли основной целью доводки автомобиля только украшение внешнего вида или же, наоборот, только улучшение мощностных и ходовых характеристик – в любом случае владелец сталкивается с тем, что надо также менять и выхлоп: в одном случае для того, что бы мотор, получивший дополнительную порцию лошадей, не задыхался в стандартной выхлопной системе, в другом случае только для лучшего «вида сзади», в третьем для получения хорошего звука из глушителя, что тоже является, в своём роде, украшением. А в большинстве случаев и первое, и второе, и третье вместе взятое. Для тех, кому внешний образ своего автомобиля без красивых выхлопных труб, благородно выглядывающих из под бампера, кажется незаконченным, а вкладываться в замену всего глушителя видится нецелесообразным, предлагаются различные насадки глушителя из нержавеющей полированной стали любого типа: круглые, овальные, квадратные, сдвоенные и т.д. и даже с подсветкой. Можно подрезать бампер соответственно форме насадок, можно развести выхлопной тракт так, чтобы насадки стояли с обоих сторон бампера, а можно и вывести 2–3–4–5–6 насадок по центру. Покупателю нужно определиться в предпочтениях – хочет ли он вороненую сталь, никелировку или тусклый белый металл, прямые, загнутые вверх или вниз трубы, с вылетом или без. При желании поменять заднюю часть глушителя с целью не только облагородить внешний вид автомобиля, но и получить благородный рык, устанавливаются прямоточные глушители, изготовленные из нержавеющей стали.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
