Форсированный двигатель это: Что такое форсированный двигатель? Подробная информация и видео материалы

Что такое форсирование двигателя и для чего его делают

Что такое форсирование двигателя и для чего его делают

У этого поста — 3 комментария.

Форсирование двигателя – это его тюнинг, который является одной из важных составляющих в общем тюнинге автомобиля. Ведь именно форсировка двигателя дает возможность определить максимальную мощность двигателя, а значит улучшить его основные динамические характеристики. Чем больше у мотора мощность, тем меньше тратится времени на разгон автомобиля, а значит, увеличивается его максимальная скорость.

Автолюбителей можно разделить на два своеобразных лагеря. Одним требуется только на немного увеличить мощность своего двигателя, так как в большинстве их не устраивает то, как автомобиль набирает скорость и другие динамические характеристики. Данная категория автолюбителей предпочитает делать тюнинг двигателя своими силами. Этот выбор основан на том, что перечень работ, которые будет необходимо осуществить для форсирования двигателя, минимален.

Из чего состоит форсировка двигателя.

Она состоит из нескольких элементов:

• • Осуществляется перепрошивка основного блока управления двигателем;
• • Происходит замена отдельных деталей двигателя на более мощные, а вернее будет сказать, на спортивные.

Как итог: мощность двигателя увеличивается в среднем не более чем на 10 — 15 процентов.

Другая категория автолюбителей подходит к процессу форсирования двигателя более основательно и методично. Они не просто производят на своем автомобиле замену всех основных деталей двигателя на спортивный вариант. Кроме этого, на автомобиль устанавливается турбина и происходит расточка самого двигателя. И вот здесь будущая мощность автомобиля будет зависеть не только от имеющегося потенциала двигателя, но и от такой прозаической вещи, как платежеспособность автовладельца. Может получиться так, что мощность двигателя после его форсирования увеличится как на 100 «лошадей», так и до 1000 «лошадок». Тут все будет зависеть от тех конкретных задач, для которых и будет производиться форсирование двигателя.

Одним из вариантов форсирования двигателя является установка спортивного распределительного вала. Во первых, стоит сказать, что распределительный вал является механическим «мозгом» мотора. Он определяет скорость подъема и общую продолжительность по времени для открытия клапанов, что сильно влияет или только формирует будущий характер мотора. Причина, по которой происходит подобная замена, такая же, как и для других элементов двигателя. Штатная модель уж слишком средняя, так как разрабатывалась в соответствии с основными запросами большего числа владельцев автомобилей.

Основная характеристика автомобильного двигателя – это мощность, хотя основное влияние оказывает не только его максимальная мощность, но и так называемый крутящий момент. Стоит отметить, что самая максимальная мощность, а автомобиле со стандартной комплектацией возможна лишь на определенных оборотах, которые становятся близки к максимальным. «Горячий» водитель выберет приемистый двигатель, который стоит только тронуть педаль газа, с места идет в разгон, как будто на поводке следуя за нажатием педали.

Вот поэтому замена распределительно вала на спортивный и является первым этапом в форсировании двигателя. Только он способен обеспечить путем увеличения основной высоты подъема клапанов подачу полноценной смеси в цилиндр.
А что именно делать и каким образом, решает каждый для себя. Ведь для большинства из нас автомобиль не только средство передвижения, но и эталон благостостояния и престижа.

Другие похожие статьи:

Форсированный двигатель что это такое

Форсируем двигатель, чтобы повысить его мощность

Знаете ли вы, уважаемый автомобилист, что значит форсированный двигатель? Такой мотор позволяет значительно повысить мощность, и тем самым автомобиль получает такую разгонную динамику, о которой даже подумать страшно. По сути, становишься обладателем настоящего гоночного болида, приобрести который слишком дорого обходится, и далеко не каждый россиянин может себе позволить его купить. А вот превратить обычный двигатель в форсированный можно даже своими руками. Об этом мы и расскажем в этой статье.

Форсированный дизельный двигатель

Форсировать двигатель — значит повысить его показатели за счёт уменьшения потерь энергии ДВС, уходящей на трение и работу дополнительного оборудования. Кроме того, повышение производительности двигателя подразумевает раскрытие его скрытых резервов.

Что это такое

Для начала хотелось бы отметить, что форсирование двигателя — это не новость или фантазия, а вполне реальная процедура, которую уже давно и успешно используют многие фирмы по проведению тюнинга. А такое понятие, как тюнинг, означает доработку таких заводских конструкций и параметров, которые полностью не раскрыты. По сути, каждый ДВС имеет резервы, которые нужно знать и уметь раскрывать.

Проводя форсирование двигателя, вы получаете возможность усилить заводские показатели ДВС. И делается это с определённой целью — получить более высокую производительность различных составляющих силового агрегата.

На видео показано, что такое форсированный двигатель:

Другими словами, форсировать двигатель означает увеличить мощность ДВС за счёт чего-то, а в нашем случае за счёт повышения рабочего объёма. И такой подход в деле используют не только так называемые тюнинговые фирмы, но и автоконцерны. К примеру, ДВС ВАЗ 2106 был получен путём форсирования ДВС ВАЗ 2103. И таких примеров множество.

Несколько способов повысить производительность ДВС

Форсирование двигателя имеет основные принципы, и такие работы могут быть проведены по-разному. Самым популярным и распространённым способом повышения производительности мотора является, как и было сказано выше, увеличение рабочего объёма камеры сгорания. Если у гоночного автомобиля такой параметр изменить бывает сложно, так как он жёстко прописан в техрегламенте, то для обычного легкового транспортного средства это возможно. По стандарту всех выпускаемых на сегодня легковых моделей авто ограничивается только геометрический размер ГБЦ.

Первый способ механического форсирования подразумевает замену коленвала на другой — с более увеличенным ходом и диаметром цилиндров.

Для форсирования двигателя можно заменить коленвал

Кроме этого, усилить двигатель внутреннего сгорания можно и другим методом. Это можно сделать путём установки приводного компрессора. Этот метод очень популярен в западных странах, в частности в США. На автомобиль устанавливается приводной компрессор или тот же механический нагнетатель, который проводится от коленвала. Что происходит? Благодаря этому методу (впрочем, то же происходит и при использовании первого способа) крутящий момент увеличивается во всём диапазоне эксплуатации ДВС.

Следующий способ поднять показатели ДВС — это сдвиг пика крутящего момента. Такой способ применяется в основном в спорте. Пик крутящего момента сдвигается в направлении высоких оборотов, и главной целью в таком случае является уменьшить сопротивление при впуске воздуха в цилиндры. Как этого добиться? Очень просто. Нужно устранить определённые ступеньки, которые образуются в области соединения впускного коллектора с ГБЦ и карбюратором. Для этого обычно полируют впускной коллектор, поле чего вставляют клапаны большего размера, используя специальные головки.

Что касается карбюратора, то его часто заменяют, используя для этого сдвоенный вариант с горизонтальным протоком. В итоге такой метод форсирования ДВС даёт увеличение суммарного сечения диффузоров, а смесь распределяется по всем цилиндрам равномерно, ведь потоку топливной смеси не приходится менять направление на выходе из карбюратора.

Установка и настройка распредвала для увеличения мощности двигателя

Следующий способ повышения мощности ДВС — это совершенно иная установка распределительного вала. Другими словами, его нужно поставить с широкими фазами, что значительно улучшает наполнение камеры сгорания на высоких оборотах и происходит это за счёт снижения момента «на низах». Из-за этого автомобиль, наделённый таким распредвалом, при движении вынуждает водителя постоянно задействовать рычаг КПП, чтобы обороты ДВС не падали, а сам силовой агрегат, если можно так выразиться — не тупел.

Настройка впуска и выпуска — это очередной способ повысить мощность двигателя. Что даёт этот способ? Благодаря ему удаётся повысить подачу крутящего момента в узком диапазоне за счёт резонанса. Форсирование ДВС этим методом позволяет увеличить мощность двигателя, и приходится уже ставить не обычные, а лёгкие кованые поршни, чтобы сохранить приемлемость инерционных нагрузок.

Наконец, увеличение степени сжатия даёт возможность увеличить показатели ДВС. Это объясняется тем, что детонация на высоких оборотах возникает довольно редко. Правда, владелец такого двигателя должен суметь обеспечивать свой автомобиль высокооктановым бензином, но, если знать, как уменьшать расход топлива, метод станет лучшим.

Говоря другими словами, этот способ форсирования двигателя подразумевает изменение фаз газораспределения.

Электронное и механическое форсирование ДВС

На видео рассказывается о простом способе форсирования двигателя:

Рассмотрим теперь методы форсирования ДВС с общей точки зрения, не вдаваясь во все тонкости. Самый подходящий и распространённый метод — это чип-тюнинг, который идеален для автомобилей современного типа. Знание этого способа форсирования ДВС является, по сути, методом того, как можно форсировать двигатель, вторгаясь в электронный мозг транспортного средства. Благодаря определённым способам коррекции или «прошивки» удаётся управлять программами, которые автоматически повышают производительность. В таком случае следует установить дополнительные контроллеры или модули, что и станут, по сути, составляющими, которые увеличат мощность двигателя. Минусом такого способа является то, что проводить его в гараже своими руками просто невозможно, так как нужны особые знания и, самое главное, дорогостоящее оборудование.

Что касается механического форсирования ДВС, то этот метод более прост. Как и говорилось выше, метод подразумевает доработку уже существующих узлов автомобиля или их замену на новые.

Хотя такой вид тюнинга и прост, но начинать его без проведения особых расчётов не стоит.

Минимизируем механические потери

На видео рассказано о плюсах и минусах форсирования двигателя:

Практически все способы форсирования двигателя бывают направлены на одно — уменьшить механические потери ДВС. Куда же уходит немалая часть энергии двигателя? Оказывается, трение, которое происходит в цилиндрах любого ДВС, уменьшает производительность. В этом случае можно устанавливать сборные маслосъёмные кольца, тем самым увеличивая зазоры между цилиндром и поршнем. Этот способ не проводится на ура. Нужно вначале провести тщательную балансировку составляющих и все детали кривошипно-шатунного механизма подобрать по весу.

Трение в цилиндрах — это не единственная причина потери мощности ДВС. Кроме этого, потери объясняются и трением в шейках коленвала. В этом случае, как и было сказано выше, применяют установку распредвала с более широкими фазами и ещё дополнительно ставят систему под названием «сухой картер», которая значительно снижает насосные потери, затрачиваемые коленвалом. Следует помнить, что попадание на коленвал масла значительно тормозит его вращение.

Значительная часть энергии двигателя может уходить и на вспомогательное оборудование. Например, к ним относятся такие детали и приборы, как привод ГРМ, кондиционер, водяной насос, гидроусилитель и многое другое. В этом случае приходится увеличивать передаточное отношение генератора и привода водяного насоса.

Форсировать двухтактный двигатель — это не просто модернизация ДВС, а в наше время необходимость. Если на четырёхтактном двигателе имеется больший ресурс и экономичность, что делает форсирование делом правильным, но не обязательным, то на двухтактных ДВС сделать это уже важно. Кроме того, как утверждают эксперты, проводить форсирование на двухтактных двигателях легче.

Что такое форсированный двигатель

Понятие форсирования и тюнинга двигателя (от англ. слов  force -усиление, стимуляция и tune — настройка) предполагает реализацию целого комплекса работ по доработке штатной заводской конструкции ДВС. Такие работы направлены на повышение величины крутящего момента форсированного двигателя и увеличение максимальных оборотов.  Другими словами, форсированный мотор имеет большую мощность сравнительно с базовым аналогом.

Для повышения мощности двигателя производится замена штатных деталей мотора на тюнинговые, вносятся изменения в прошивку ЭБУ (чип-тюнинг), осуществляется разносторонняя доработка заводских узлов и т.п. Также на двигатель в целях его форсирования может быть установлена турбина или механический компрессор, дополнительно дорабатывается система топливоподачи, впуск, выпуск и т.д.

Мощностной тюнинг: преимущества и недостатки

Стоит начать с того, что практически любой бензиновый или дизельный двигатель можно форсировать. Так называемый «железный» тюнинг без установки турбины обеспечивает прирост мощности около 10-20%. Доработка мотора посредством установки турбонаддува обеспечивает до 40% увеличения мощности.

Что касается моторесурса, форсирование может как значительно сократить, так и увеличить срок службы силового агрегата. Также ресурс будет напрямую зависеть от целевого назначения и индивидуальных условий, в которых эксплуатируется конкретный двигатель.

В качестве примера можно провести сравнение тюнингового агрегата и заводского. Если новый форсированный мотор собирается специалистами в техническом центре, то при одинаковых условиях эксплуатации именно тюнинговый ДВС прослужит в полтора или два раза дольше. Дело в том, что в процессе массового изготовления на заводе обычный двигатель не проходит индивидуальной настройки и подгонки во время сборки. Главной задачей сборки на конвейере выступает не максимальная точность и последующая надежность агрегата, а сборка в соответствии с рядом стандартов и допусков. Что касается индивидуально собранного двигателя, то в процессе его создания учитываются даже десятые доли граммов и миллиметров (развесовка, балансировка и т.п.) для достижения лучших показателей, а также устанавливаются усиленные детали и узлы, изначально рассчитанные на более серьезные нагрузки.

К минусам значительного поднятия мощности ДВС стоит отнести серьезные финансовые затраты, а также необходимость доработки других узлов автомобиля: подвески, КПП, тормозной системы и т.д.

Такой прирост мощности зачастую достигается в комплексе с установкой турбонагнетателя или механического компрессора. По этой причине многие автовладельцы останавливают свой выбор на доработке мотора без монтажа турбины.

Основные способы форсирования двигателя

В списке наиболее распространенных методов увеличения мощности двигателя отмечают:

Модернизация ГБЦ

Наиболее важную роль в доработке двигателя играет правильная подготовка головки блока цилиндров. Качественно выполненный тюнинг ГБЦ способен обеспечить прирост мощности двигателя до 20%.  В таком моторе значительно улучшается наполнение цилиндров смесью топлива и воздуха, полноценнее протекает процесс сгорания смеси, эффективнее реализован отвод отработавших газов.

Работа с ГБЦ нацелена на то, чтобы максимально улучшить процесс сгорания топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Именно в камере сгорания энергия газов передается на поршень, который затем совершает рабочий ход. Смесеобразование, вентиляция, воспламенение и сам процесс горения топлива напрямую зависят от исполнения камеры сгорания. По этой причине во время доработки вносятся изменения в устройство указанной камеры, осуществляется полировка камеры сгорания, увеличивается проходное сечение головки блока цилиндров, расширяются впускные и выпускные каналы, дорабатываются клапана, коллекторы совмещаются с каналами головки.

Установка спортивного распредвала

Данное решение представляет собой достаточно эффективный способ увеличения мощности мотора без изменения его рабочего объема. Тюнинговый распредвал предполагает форсировку двигателя путем изменения фаз газораспределения на определенных режимах работы силового агрегата. Такой распредвал позволяет сдвинуть мощностной диапазон применительно к особым условиям, в которых используется транспортное средство. Например, данное решение способно поднять тягу на «низах», при этом в режиме высоких оборотов разгонная динамика закономерно ухудшается.

Например, на двигатель производства ВАЗ с рабочим объемом 1.7, который имеет коленвал с ходом 78 мм и поршень 82.4 мм, тюнеры часто устанавливают распредвал с подъёмами клапанов от 10.93 мм и более. Такая компоновка двигателя считается наиболее удачной, мотор раскручивается до 7500-8000 об/мин, двигатель хорошо тянет практически во всем диапазоне оборотов.

Увеличенный объем

Увеличение рабочего объема двигателя достигается путем установки коленчатого вала, который имеет больший ход сравнительно с заводским решением, а также в результате увеличения диаметра цилиндра. Дополнительно нужно учитывать, что изменение объема двигателя параллельно требует увеличения объема камеры сгорания для достижения оптимального баланса.

Более высокая степень сжатия

Увеличенная степень сжатия позволяет значительно повысить КПД двигателя. Степень сжатия имеет зависимость от фаз газораспределения. Если точнее, то степень сжатия зависит от той задержки, с которой осуществляется закрытие впускного клапана. Дополнительно степень сжатия зависит от того угла, на который открыта дроссельная заслонка.

Увеличение степени сжатия достигается благодаря форсированию ДВС при помощи тюнингового распредвала, который обеспечивает более широкие фазы, тем самым увеличивая показатель геометрической степени сжатия. Также для прироста мощности требуется заправка бензином, который имеет более высокое октановое число. Такой способ форсирования обеспечивает увеличенную мощность во всем диапазоне оборотов двигателя.

Улучшенное наполнение цилиндров

Комплекс работ для получения более высокого коэффициента наполнения цилиндров представляет собой один из методов форсирования двигателя, который требует доработки или полной замены штатного впуска и выпуска. Например, серийный мотор ВАЗовской «восьмерки» имеет показатель максимального коэффициента наполнения на отметке 0.75.

Тюнерам удается добиться снижения сопротивления путем модернизации впускной системы двигателя, при этом коэффициент наполнения становится 1.0 и даже более. Такое увеличение является результатом снижения аэродинамического сопротивления как во впускной и выпускной системах, так и в каналах самой ГБЦ.

Дополнительно осуществляется установка воздушного фильтра нулевого сопротивления (нулевика), монтируется раздельный выпускной коллектор. Данный коллектор также называется «паук» 4-2-1, который дополняется прямоточной выхлопной системой (прямоток).

Стоит отметить, что комплексный подход является достаточно затратным в финансовом плане. Также специалисты отмечают, что хотя тюнинг впуска и выпуска позволяет добиться снижения потерь, но на общую существенную прибавку мощности рассчитывать не стоит.

Минимизация потерь на трение

В списке так называемых механических потерь двигателя находятся: трение, насосные потери, а также потери на вращение приводов других механизмов. Стоит отметить, что наибольший отбор мощности происходит в результате трения в цилиндрах мотора. Чтобы поднять КПД специалисты по форсированию двигателей прибегают к установке таких поршней, который имеют меньшую площадь юбки поршня. Также необходимо уменьшение хода поршня, поршни обязательно проходят развесовку, все детали кривошипно-шатунного механизма тщательно балансируются.

В определенный момент происходит наполнение цилиндров воздухом, работа мотора в это время напоминает работу насоса. Часть мощности затрачивается на приведение в движение всего механизма. Снижение аэродинамического сопротивления на впуске позволит уменьшить потери.

Также в процессе активной езды, которая включает в себя линейное и боковое ускорение, моторное масло в картере двигателя оказывается на щеках и шейках коленчатого вала, частично препятствуя его вращению. Для снижения таких потерь на автомобили может быть установлена система сухого картера. Принцип работы данного решения состоит в том, что масло принудительно выкачивается из поддона в специальный резервуар и обеспечивается прирост мощности.

Потери на приведение в движение приводов дополнительных механизмов (ГРМ, генератор, помпа и т.п.) также отнимают часть энергии. Если мотор форсируют для езды на максимальных оборотах, тогда параллельно необходимо реализовать увеличение передаточного отношения приводов оборудования.

Двигатель форсированный — это…

Тот, кто решается на серьезный тюнинг своего автомобиля, вряд ли обойдет вниманием двигатель. Что значит форсированный? В медицине есть такое понятие, как форсированный диурез. Это означает ускоренный метод дезинтоксикации. Ключевым здесь является слово «ускоренный». Именно такое понятие вкладывается и в словосочетание «форсированный двигатель».

Что это такое?

Задаваясь целью форсировать двигатель, разными методами улучшают его характеристики, благодаря которым мотор раскрывает все свои возможности и начинает работать на гораздо большей мощности. Часто удается увеличить качественные показатели вдвое и выше. И все это без потери ресурса мотора.

Способами, увеличивающими производительность двигателя, являются:

• действия, не имеющие характер конструктивных изменений;
• действия с конструктивными изменениями;
• установка компрессора.

Работы без конструктивных изменений

Самый распространенный способ сделать двигатель форсированный — это прошивка блока ЭБУ или, как его часто называют, проведение чип-тюнинга. При этом стандартную программу заменяют на более «рабочую», усиленную. Она увеличит мощность приблизительно на десять процентов.

Другим известным способом является замена коллекторов — впускного и выпускного. Распространенный «паук» увеличит мощность еще на пять процентов.

Для того чтобы мотор «задышал на полную», полностью убирают катализатор. Однако при этом следует учесть, что выхлопные газы будут значительно грязнее.

Последняя доработка без конструктивных изменений проводится в той же части — глушителе. Здесь ставят прямоток. Тогда выхлоп не будет соприкасаться с различными перегородками, что усилит мощность.

Такие методы являются самыми простыми и дешевыми. Но если стоит цель, чтобы двигатель стал по-настоящему форсированный, это потребует более серьезной работы.

Тюнинг с конструктивными изменениями

Такие действия являются более дорогими. Они могут доходить по стоимости до самого мотора. Некоторые элементы, например, меняются, чтобы уменьшить силу трения. В общем, нужно понимать в этом случае, что мотор будет перестраиваться полностью.

Проводятся следующие доработки:

• увеличивают цилиндры, расширяя объем мотора от 1,6 литра до 2,0 в отдельных случаях;
• проделывают «гильзование», то есть монтируют более износостойкие детали;
• устанавливают другой вариант коленчатого вала, выполненного из высокопрочных металлов и способного выдерживать сильные нагрузки;
• его помещают в специальный блок с вкладышами, которые меняют на более надежные;
• затем проводят замену поршней, шатунов и малосъемных колец — они, помимо специальных материалов, приобретают облегченный вес;
• в конце наступает черед замены головки блока и распредвалов — здесь главной задачей будет лучшее наполнение камеры сгорания, и для этого фазы делают более широкими.

Установка компрессора

Данный метод является очень эффективным. Некоторые даже считают, что в нем и заключается весь спектр работ по тюнингу мотора. Несмотря на то что это далеко не так, подобная доработка служит очень важным шагом к тому, чтобы двигатель сделать форсированный. Это в значительной степени повысит производительность. Установив оборудование с проводкой от коленвала, можно улучшить работу крутящего момента.

Заключение

Таким образом, понятно, что требуется сложная и тонкая работа, чтобы получить двигатель форсированный. Это включает в себя задействование фактически всех узлов агрегата и даже прошивку. Поэтому перед тем, как решаться на подобный шаг, нужно подробно изучить и понять все, что вы собираетесь делать в моторе.

Что такое форсированный двигатель

Понятие форсирования и тюнинга двигателя (от англ. слов  force -усиление, стимуляция и tune — настройка) предполагает реализацию целого комплекса работ по доработке штатной заводской конструкции ДВС. Такие работы направлены на повышение величины крутящего момента форсированного двигателя и увеличение максимальных оборотов.  Другими словами, форсированный мотор имеет большую мощность сравнительно с базовым аналогом.

Для повышения мощности двигателя производится замена штатных деталей мотора на тюнинговые, вносятся изменения в прошивку ЭБУ (чип-тюнинг), осуществляется разносторонняя доработка заводских узлов и т.п. Также на двигатель в целях его форсирования может быть установлена турбина или механический компрессор, дополнительно дорабатывается система топливоподачи, впуск, выпуск и т.д.

Основные способы форсирования двигателя

В списке наиболее распространенных методов увеличения мощности двигателя отмечают:

• тюнинг головки блока цилиндров;
• установку тюнингового распредвала;
• расточку блока цилиндров для увеличения рабочего объема;
• повышение степени сжатия;
• улучшение наполнения цилиндров;
• снижение потерь на трение и вращение приводов;

Модернизация ГБЦ

Наиболее важную роль в доработке двигателя играет правильная подготовка головки блока цилиндров. Качественно выполненный тюнинг ГБЦ способен обеспечить прирост мощности двигателя до 20%.  В таком моторе значительно улучшается наполнение цилиндров смесью топлива и воздуха, полноценнее протекает процесс сгорания смеси, эффективнее реализован отвод отработавших газов.

Работа с ГБЦ нацелена на то, чтобы максимально улучшить процесс сгорания топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Именно в камере сгорания энергия газов передается на поршень, который затем совершает рабочий ход. Смесеобразование, вентиляция, воспламенение и сам процесс горения топлива напрямую зависят от исполнения камеры сгорания. По этой причине во время доработки вносятся изменения в устройство указанной камеры, осуществляется полировка камеры сгорания, увеличивается проходное сечение головки блока цилиндров, расширяются впускные и выпускные каналы, дорабатываются клапана, коллекторы совмещаются с каналами головки.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как заварить трещину в блоке цилиндров или в головке блока цилиндров. Из этой статьи вы узнаете об основных способах устранения данной неисправности.

Установка спортивного распредвала

Данное решение представляет собой достаточно эффективный способ увеличения мощности мотора без изменения его рабочего объема. Тюнинговый распредвал предполагает форсировку двигателя путем изменения фаз газораспределения на определенных режимах работы силового агрегата. Такой распредвал позволяет сдвинуть мощностной диапазон применительно к особым условиям, в которых используется транспортное средство. Например, данное решение способно поднять тягу на «низах», при этом в режиме высоких оборотов разгонная динамика закономерно ухудшается.

Например, на двигатель производства ВАЗ с рабочим объемом 1.7, который имеет коленвал с ходом 78 мм и поршень 82.4 мм, тюнеры часто устанавливают распредвал с подъёмами клапанов от 10.93 мм и более. Такая компоновка двигателя считается наиболее удачной, мотор раскручивается до 7500-8000 об/мин, двигатель хорошо тянет практически во всем диапазоне оборотов.

Увеличенный объем

Увеличение рабочего объема двигателя достигается путем установки коленчатого вала, который имеет больший ход сравнительно с заводским решением, а также в результате увеличения диаметра цилиндра. Дополнительно нужно учитывать, что изменение объема двигателя параллельно требует увеличения объема камеры сгорания для достижения оптимального баланса.

Более высокая степень сжатия

Увеличенная степень сжатия позволяет значительно повысить КПД двигателя. Степень сжатия имеет зависимость от фаз газораспределения. Если точнее, то степень сжатия зависит от той задержки, с которой осуществляется закрытие впускного клапана. Дополнительно степень сжатия зависит от того угла, на который открыта дроссельная заслонка.

Увеличение степени сжатия достигается благодаря форсированию ДВС при помощи тюнингового распредвала, который обеспечивает более широкие фазы, тем самым увеличивая показатель геометрической степени сжатия. Также для прироста мощности требуется заправка бензином, который имеет более высокое октановое число. Такой способ форсирования обеспечивает увеличенную мощность во всем диапазоне оборотов двигателя.

Улучшенное наполнение цилиндров

Комплекс работ для получения более высокого коэффициента наполнения цилиндров представляет собой один из методов форсирования двигателя, который требует доработки или полной замены штатного впуска и выпуска. Например, серийный мотор ВАЗовской «восьмерки» имеет показатель максимального коэффициента наполнения на отметке 0.75.

Тюнерам удается добиться снижения сопротивления путем модернизации впускной системы двигателя, при этом коэффициент наполнения становится 1.0 и даже более. Такое увеличение является результатом снижения аэродинамического сопротивления как во впускной и выпускной системах, так и в каналах самой ГБЦ.

Дополнительно осуществляется установка воздушного фильтра нулевого сопротивления (нулевика), монтируется раздельный выпускной коллектор. Данный коллектор также называется «паук» 4-2-1, который дополняется прямоточной выхлопной системой (прямоток).

Стоит отметить, что комплексный подход является достаточно затратным в финансовом плане. Также специалисты отмечают, что хотя тюнинг впуска и выпуска позволяет добиться снижения потерь, но на общую существенную прибавку мощности рассчитывать не стоит.

Минимизация потерь на трение

В списке так называемых механических потерь двигателя находятся: трение, насосные потери, а также потери на вращение приводов других механизмов. Стоит отметить, что наибольший отбор мощности происходит в результате трения в цилиндрах мотора. Чтобы поднять КПД специалисты по форсированию двигателей прибегают к установке таких поршней, который имеют меньшую площадь юбки поршня. Также необходимо уменьшение хода поршня, поршни обязательно проходят развесовку, все детали кривошипно-шатунного механизма тщательно балансируются.

В определенный момент происходит наполнение цилиндров воздухом, работа мотора в это время напоминает работу насоса. Часть мощности затрачивается на приведение в движение всего механизма. Снижение аэродинамического сопротивления на впуске позволит уменьшить потери.

Также в процессе активной езды, которая включает в себя линейное и боковое ускорение, моторное масло в картере двигателя оказывается на щеках и шейках коленчатого вала, частично препятствуя его вращению. Для снижения таких потерь на автомобили может быть установлена система сухого картера. Принцип работы данного решения состоит в том, что масло принудительно выкачивается из поддона в специальный резервуар и обеспечивается прирост мощности.

Потери на приведение в движение приводов дополнительных механизмов (ГРМ, генератор, помпа и т.п.) также отнимают часть энергии. Если мотор форсируют для езды на максимальных оборотах, тогда параллельно необходимо реализовать увеличение передаточного отношения приводов оборудования.

 

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Что значит форсированный двигатель и как это сделать

Как улучшают железо

Комплексное форсирование двигателя включает в себя доработку:

• деталей мотора;
• впускной системы;
• выпускной системы;
• системы приготовления топливно-воздушной смеси.

Остановимся на всех пунктах по порядку.

Доработка «сердца»

В кругу тюнеров до сих пор не угасают споры о правильной последовательности проведения работ. Поэтому мы просто дадим перечисление возможных методов форсирования мотора:

• доработка ГБЦ, которая может в себя включать увеличения сечения впускных и выпускных каналов, что позволит мотору лучше дышать, замена седл, установку больших клапанов, стачивание толщины ГБЦ, приводящее к увеличению степени сжатия;
• блок двигателя может быть расточен до желаемого ремонтного размера, что позволит увеличить объем двигателя. В случае с гильзованными блоками, возможна установка гильз с увеличенным внутренним диаметром. Это влечет за собой установку больших поршней, а также иных колец;
• установка распредвалов, изменяющих процесс газообразования в камере сгорания. Изменение происходит за счет подбора формы кулачков, что влияет на величину подъема клапанов и степень перекрытия. В зависимости от настройки, распределительные валы могут быть низовыми (машина хорошо разгоняется с низких оборотов), верховыми («в полную грудь» мотор дышит лишь на высоких оборотах), а также с усредненным значением. К примеру, мотор будет выдавать хороший момент на «низах», неплохой в среднем диапазоне оборотов, но затухать на «верхах»;
• замена коленчатого вала на изделие с большим радиусом кривошипа. Величину стоит подбирать с учетом длины шатуна. Зарубежная литература называет это отношение «R/S». Правильно подобранное соотношение может сделать мотор «верховым» либо низовым;
• установка облегченных компонентов ЦПГ, маховика. Такое решение позволяет мотору легче набирать обороты. Для облегчения используют кованные шатуны и поршни. Для особо «злых» моторов это жизненно необходимо еще и потому, что используемый материал позволяет переносить большие механические и термические нагрузки.

Впуск и выпуск

Для увеличения количества поступающего воздуха рекомендуют:

• установить фильтр нулевик, реализовав холодный забор воздуха;
• подобрать оптимальное сечение каналов впускной системы; возможна установка равнодлинного впускного коллектора.

Отдельным пунктом при форсировании стоит установка турбины либо турбкомрессора. Каждое из решений имеет свои преимущества и недостатки.
Доработка выпускной системы начинается с установки коллекторов, именуемых «пауками». Форма и длина выпуска должны подбираться индивидуально. Сечение трубы выхлопной системы должно быть увеличено. Обязательны к удалению катализаторы, сажевые фильтры.

https://youtube.com/watch?v=2pSTqdTTJ9M

Зажигание

Форсирование старых моторов, на которых применяется контактная система зажигания, обязательно требует доработки узлов искрообразования. Причина этого в том, что искра в таких системах слабая, а на высоких оборотах и вовсе не стабильная.

Решением этой проблемы – в переходе на бесконтактную систему зажигания. Еще лучших показателей можно добиться с микропроцессорной системой управления искрообразованием.

Подача топлива

Логично, что увеличение количества поступающего воздуха, приводит к возможности подачи большей порции топлива. Этого можно достичь, установив жиклеры с большей пропускной способностью, большие форсунки в случае с инжекторными ДВС, а также топливного насоса большей производительности.

Если вы улучшили «железо», это еще не значит, что вы провели грамотное форсирование двигателя. Каждое изменение в конфигурации требует настройки и соответствующей прошивки ЭБУ. Лучше всего, если настройка мотора будет осуществляться онлайн в процессе движения. Только в таком случае можно получить действительно хороший результат.

https://youtube.com/watch?v=QtkdNzvp5r0

Какие моторы поддаются форсированию

Многие владельцы бюджетных авто пребывают в абсолютной уверенности, что их машину нельзя форсировать, называя при этом массу невнятных причин. Это полная ерунда – форсировать можно любой, за очень редким исключением, силовой агрегат, бензиновый или работающий на дизтопливе. Если не использовать установку турбины, то поднять планку мощности с использованием «железных» доработок можно, причём на величины порядка 10-20%. С одной стороны, такая прибавка кажется незначительной, но с другой – увеличить мощность со 100 до 120 л. с. вполне можно считать реальным успехом. С учётом того, что при желании этот показатель можно будет поднимать вверх ещё и ещё.

Установка турбонаддува – наиболее затратный, но кардинальный способ решения проблемы, позволяющий однократно увеличить мощностные показатели на 40 и более процентов.

Турбонаддув двигателя автомобиля

Но что значит форсированный двигатель с точки зрения его ресурса? Снизится он или увеличится? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Всё зависит от того, что именно подверглось доработке, а также от индивидуальных особенностей эксплуатации силовой установки конкретным автовладельцем.

Как известно, многие современные производители легковых машин конструируют их таким образом, чтобы иметь возможность в будущем выпускать тюнинговые модификации. Чем и пользуются специалисты многочисленных тюнинговых ателье, как известных, так и работающих в локальном масштабе. И если сравнивать заводское авто и тюнингованное, ресурс последнего может оказаться на 50-100% больше.

Как это можно объяснить? Да очень просто. Процесс массовой сборки, да ещё и на унифицированных шасси (а это тенденция последнего десятилетия) не предполагает индивидуальной настойки каждого автомобиля, весь технологический процесс происходит в строгих рамках существующих допусков и стандартов. Другими словами, возможности улучшения конструкции двигателя и его обслуживающих систем здесь если и присутствуют, то в очень долговременной форме. То есть как минимум при очередном рестайлинге.

Специалисты по тюнингу такими ограничениями не скованы, и если они находят какое-то решение, позволяющее повысить мощность силового агрегата, то без проблем его реализовывают. Разумеется, с учётом внесения сопутствующих изменений в другие узлы. При этом они имеют возможность учитывать балансировку, развесовку и другие переменные величины, характеризующие совокупный баланс машины, с точностью до миллиметров и граммов.

Разумеется, если всё было бы так просто, на наших дорогах просто не осталось бы тихоходов. Но большинство желающих форсировать мотор своего авто сталкиваются с тем, что такая доработка мотора стоит очень недёшево, поскольку приходится вносить изменения и в конструкцию других узлов: трансмиссии, подвески, тормозов и т. д.

Особенно это актуально в случае монтажа турбонагнетателя (как вариант – механического компрессора). Поэтому подавляющее большинство автолюбителей предпочитает улучшать двигатель без использования такого кардинального средства, как турбина.

Форсирование двигателя автомобиля Москвич 412

Также, как и на «шестёрке», основным направлением модернизации мотора с целью форсирования на 412 модели Москвича принято считать увеличение объёма цилиндра с переходом на 92мм поршни. Это даёт увеличение объёма и мощности двигателя на 26%. Кроме того, уменьшается относительная длина хода поршня, что уменьшает тепловые потери, увеличивает срок службы КШМ, коэффициент наполнения камеры сгорания, имеется возможность использовать «волговские» поршневые кольца.

После доработки степень сжатия не должна превышать 9,8-10. Блок цилиндров лучше использовать производства Уфимского завода, который легче и прочнее

При этом важно выдержать точное совпадение отверстий для вкладышей скольжения. Соосность отверстий проверяется калиброванным валом

Расточка блока цилиндров производится под гильзу 100+0,035мм и водяную рубашку 115+0,4мм с межцентровым расстоянием 104мм.

Форсирование двигателя на 412 модели Москвича сводится к увеличению объёма цилиндра с переходом на 92мм поршни

Имеет смысл проточка днища поршня с целью его облегчения и придания ему плоской формы, что уменьшает нагрев в процессе работы. Увеличение объёма камеры сгорания уменьшает компрессию, поэтому для обеспечения нужной степени сжатия следует сделать фрезеровку блока на 1мм в вверху, укоротить настолько же гильзы, отфрезеровать головку блока на 1,8-2мм. Между поршнем в верхней точке и всасывающим клапаном должен оставаться зазор 0,8-1мм.

Форсировка — напряжение

Форсировка напряжения применима и на трансформаторах с РПН путем максимально возможного снижения коэффициента трансформации, и на конденсаторных батареях. На конденсаторных батареях форсировка напряжения осуществляется путем переключения схемы батареи из звезды в треугольник, а схемы треугольника — в два параллельных треугольника. При этом напряжение на каждом конденсаторе повышается соответственно в 3 раз и в 2 раза, а мощность — в 3 и 4 раза. Но такое резкое повышение номинального напряжения снижает надежность работы конденсаторов.
 

Характеристики магнитного усилителя.| К графическому расчету переходного процесса с учетом внутренней обратной связи.

Явление форсировки напряжения на зажимах нагрузки обусловливается запаздыванием действия внутренней обратной связи по току нагрузки вследствие индуктивного характера последней.
 

Схема обеспечивает форсировку напряжения генератора при пуске, ручное регулирование тока возбуждения двигателя, ползучую заправочную скорость и электрическое рекуперативное торможение в две ступени с механическим торможением в конце процесса торможения. Аппаратом управления машиниста является командокон-троллер.
 

Векторная диаграмма фазных токов при параллельном включении двигателя и компенсирующей емкости.

А — автомат форсировки напряжения с помощью дополнительной батареи конденсаторов; РН — реле напряжения автомата А; С — конденсаторы; ПР — пускатели реверсивные; а, в, с — выходные зажимы утроителя частоты.
 

Характеристика насыщенного усилителя.

Применение насыщенного усилителя с самовозбуждением обеспечивает получение большой начальной форсировки напряжения и повышенную точность регулирования при медленных изменениях за счет повышенного коэффициента усиления при самовозбуждении.
 

На некоторых ЭКС для обеспечения четкой работы реле частоты при снижении напряжения применена форсировка напряжения, состоящая из автотрансформатора, сопротивления и пускового реле. Напряжение срабатывания пускового реле принимается 50 В, что эффективно при близких коротких замыканиях на питающих линиях электропередач.
 

Магнитный усилитель должен выбираться с запасом по выходному напряжению, чтобы могла быть обеспечена достаточная форсировка напряжения на обмотке возбуждения генератора в переходных режимах.
 

В бесконтактном генераторе с системой гармонического компаундирования скорость нарастания напряжения генератора определяется постоянными времени форсировки напряжения в системе гармонического компаундирования, цепей возбуждения возбудителя и генератора. Значение напряжения генератора с системой гармонического компаундирования определяется приращением напряжения в системе гармонического компаундирования.
 

Следует, однако, иметь в виду, что в схеме рис. 5 — 21 форсировка напряжения магнитного усилителя ускоряет переходный процесс только при увеличении нагрузки на валу двигателя, когда усилитель открывается для уменьшения тока возбуждения. При сбросе нагрузки ускорения переходного процесса не получается, поскольку запасенная в обмотке возбуждения двигателя электромагнитная энергия рекуперироваться в сеть через магнитный усилитель не может.
 

Для ряда приводов ( прокатные станы с ударной нагрузкой) для уменьшения динамического падения скорости применяется форсировка напряжения МУ. При этом номинальное напряжение его устанавливается обычно в 1 5 — 2 раза выше напряжения, которое требуется для восстановления наибольшего падения скорости.
 

При низких частотах fi, когда потери ( ДРм ДА ех) сравнительно малы, можно допускать более значительную форсировку напряжения, чем при номинальной частоте.
 

На зарубежных металлургических заводах для снижения влияния на питающую сеть резкопеременных нагрузок применяются синхронные компенсаторы с высокой кратностью форсировки напряжения возбуждения и быстродействующей системой регулирования. Зарубежные фирмы в настоящее время выпускают компенсаторы со значительными пиковыми мощностями.
 

Современный форсированный двигатель

На самом деле то или иное количество отложений в камере сгорания не может служить в современных форсированных двигателях критерием качества масла вообще и эффективности добавляемых к маслу присадок, в частности.
 

До последного времени наиболее широко для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей использовалось масло АС-8, содержащее 3 5 % присадки ВНИИ НП-360. Однако это масло не соответствовало требованиям современных форсированных двигателей, поэтому в 1974 г. было начато производство автомобильного масла M-SBiY более высокого качества. В состав композиции присадок этого масла кроме присадки ВНИИ НП-360 входит сульфонат кальция ( ПМС А), диалкилдитиофосфат цинка ( ДФ-11) и аитипен-ная присадка ПМС-200А. Это масло по своим эксплуатационным свойствам превосходит масло АС-8 ( табл. 63) и имеет более длительный срок службы до замены. Выпускаемое с 1976 г. масло M — 8Bi имеет еще более высокие показатели и по своим эксплуатационным свойствам в основном удовлетворяет требованиям современных среднефорсированных двигателей.
 

Более сложен процесс регенерации отработанных моторных масел. Здесь дополнительно необходим отгон горючего, кроме того, после обработки на фильтропрессах в масла вводят необходимые композиции присадок. Как правило, после регенерации не удается получить моторные масла, отвечающие требованиям эксплуатации современных форсированных двигателей. Использовать их можно в карбюраторных двигателях автомобилей старых марок и как трансмиссионные.
 

Более сложен процесс регенерации отработанных моторных масел. Здесь дополнительно необходим отгон горючего, кроме того, после обработки на фильтр-прессах в масла вводят необходимые композиции присадок. Как правило, после регенерации не удается получить моторные масла, отвечающие требованиям эксплуатации современных форсированных двигателей. Использовать их можно в карбюраторных двигателях старых автомобилей и как трансмиссионные.
 

В результате проведенных испытаний было установлено, что угар масла в этих двигателях должен быть не ниже 0 4 % к расходу топлива. Оптимальный угар масла достигается в этом двигателе путем профилирования маслосъемных колец, обеспечивающего повышение давления на стенки цилиндров с 0 35 до 0 7 МПа. Благодаря такому мероприятию угар моторного масла на всех режимах работы двигателя снижается в два раза. Свойства масла непосредственно влияют на его расход. При повышении вязкости проникновение масла в камеры сгорания затрудняется. Высоковязкие масла характеризуются относительно низкой испаряемостью, что также способствует снижению расхода масла. Разделить эти влияния по их значимости трудно. Показано , что в пределах 85 — 110 С расход масла на испарение не более 20 % от общего расхода. С повышением температуры масла, что типично для современных форсированных двигателей, влияние испаряемости масла возрастает. Как правило, указанными обстоятельствами выбор типа масла для двигателя не определяется. Оптимизация расхода масла на угар должна быть обеспечена конструктивными путями. Тип масла, его состав, композицию присадок выбирают в соответствии с требованиями, сформулированными в гл. Выполнение этих требований обеспечивает высокую эффективность системы смазки.
 

Присутствие жидкой пленки во впускном трубопроводе препятствует распределению топлива по цилиндрам двигателя. В одни цилиндры жидкая пленка поступает в большом количестве, и тогда рабочая смесь в них оказывается переобогащенной, в другие — в меньшем, и рабочая смесь в них оказывается обедненной. То и другое приводит к плохому сгоранию смеси, уменьшению мощности и экономичности двигателя. Температура рабочей смеси в конце такта сжатия в двигателях без наддува составляет 670 — 770 К, а давление — 1 — 1 6 МПа. За 15 — 20 до верхней мертвой точки смесь поджигается от искры. В этом месте начинается первая фаза — период задержки воспламенения. Фаза завершается образованием крупного очага горения. Давление в цилиндре двигателя в первой фазе повышается практически так же, как и при сжатии без горения. После первой фазы в точке 2 ( см. рис. 5.8) начинается процесс горения, сопровождающийся плавным повышением давления. Скорость распространения фронта пламени составляет 20 — 30 м / с, а температура газов в цилиндре двигателя — 2770 — 3100 К. Давление достигает максимума 4 — 5 МПа для автомобильных и 8 — 9 МПа для авиационных двигателей. Время сгорания ( II фаза) составляет 0 002 — 0 01 с. При средней скорости сгорания 15 — 40 м / с скорость нарастания давления в современных форсированных двигателях составляет 0 2 — 0 3 МПа на градус поворота коленчатого вала.
 

Мощностной тюнинг преимущества и недостатки

Стоит начать с того, что практически любой бензиновый или дизельный двигатель можно форсировать. Так называемый «железный» тюнинг без установки турбины обеспечивает прирост мощности около 10-20%. Доработка мотора посредством установки турбонаддува обеспечивает до 40% увеличения мощности.

Что касается моторесурса, форсирование может как значительно сократить, так и увеличить срок службы силового агрегата. Также ресурс будет напрямую зависеть от целевого назначения и индивидуальных условий, в которых эксплуатируется конкретный двигатель.

В качестве примера можно провести сравнение тюнингового агрегата и заводского. Если новый форсированный мотор собирается специалистами в техническом центре, то при одинаковых условиях эксплуатации именно тюнинговый ДВС прослужит в полтора или два раза дольше. Дело в том, что в процессе массового изготовления на заводе обычный двигатель не проходит индивидуальной настройки и подгонки во время сборки. Главной задачей сборки на конвейере выступает не максимальная точность и последующая надежность агрегата, а сборка в соответствии с рядом стандартов и допусков. Что касается индивидуально собранного двигателя, то в процессе его создания учитываются даже десятые доли граммов и миллиметров (развесовка, балансировка и т.п.) для достижения лучших показателей, а также устанавливаются усиленные детали и узлы, изначально рассчитанные на более серьезные нагрузки.

К минусам значительного поднятия мощности ДВС стоит отнести серьезные финансовые затраты, а также необходимость доработки других узлов автомобиля: подвески, КПП, тормозной системы и т.д.

Такой прирост мощности зачастую достигается в комплексе с установкой турбонагнетателя или механического компрессора. По этой причине многие автовладельцы останавливают свой выбор на доработке мотора без монтажа турбины.

Форсирование двигателя

Форсирование двигателя (от франц. forcer — усиливать) — вывод двигателя на такой режим, при котором его тяга превышает максимальную тягу, установленную для двигателя данного образца. Наибольшее распространение получили следующие 3 способа форсирования авиационных ГТД.

1. Ф. д. путём подачи дополнительного количества топлива в камеру сгорания, в результате чего увеличиваются частота вращения роторов, температура газа перед турбиной, степень повышения давления и расход воздуха с соответствующим возрастанием тяги. Поскольку на таком режиме механические и тепловые нагрузки на некоторые узлы и детали двигателя превышают их максимальные нормированные значения, режим получил название чрезвычайного. Двигатели старой конструкции, не имевшие запаса по температуре и частоте вращения, после работы на чрезвычайном режиме, как правило, подлежали капитальному ремонту (с заменой ряда деталей новыми). Современные двигатели рассчитаны на режимы работы, превышающие максимальные эксплуатационные, и для них, если это не оговаривается специально, ремонт после работы на чрезвычайном режиме не обязателен.

2. Ф. д. впрыском жидкости (как правило, воды) на входе в компрессор или в камеру сгорания. В данном случае рост тяги двигателя обеспечивается увеличением массы рабочего тела, а при впрыске на входе в компрессор — и снижением потребной мощности компрессора из-за уменьшения температуры воздуха на его входе. Этот способ Ф. д. существенно уступает предыдущему по экономичности, его применение ограничивается некоторыми ТРД и ТРДД ранних поколений.

3. Ф. д. подачей топлива в специальную форсажную камеру сгорания, расположенную перед реактивным соплом. Такое Ф. д. применяется практически на всех самолётах, имеющих сверхзвуковую скорость полёта. Форсажная камера сгорания несколько утяжеляет и заметно удлиняет двигатель. В некоторых случаях она определяет миделевое сечение. В то же время на старте этот способ позволяет увеличивать тягу двигателя на 40—60%, чего нельзя достигнуть другими способами. С увеличением скорости полёта относительное приращение тяги возрастает. Экономичность при максимальном Ф. д. таким способом ухудшается в 2 раза и более, но с ростом скорости полёта это ухудшение становится меньше, и на скоростях, соответствующих 2,5—3 скоростям звука, форсажный двигатель становится даже более экономичным, чем бесфорсажный. Первые два способа Ф. д. применяются кратковременно, а на самолётах пассажирской и транспортной авиации — в экстремальных случаях (например, взлёт с короткой ВПП, отказ одного из двигателей, неблагоприятное сочетание атмосферных условий — высокая температура и понижение атмосферного давление).

• « Назад
• Вперёд »

Основные методы форсирования силовой установки

Улучшение показателей мотора за счёт форсирования набирает все большую популярность. Существует целый ряд фирм, проводящих доводку и модернизацию агрегатов сразу, после их выхода с конвейера завода. Форсирование ДВС, как правило, происходит за счёт каких-то изменений в его конструкции, к ним можно отнести:

Изменения в головке блока цилиндров

Доработка головки блока цилиндров играет одну из важнейших ролей в модернизации. Правильно проведённая работа способна добавить 20% мощности установке. Форсированный двигатель не только демонстрирует улучшенные характеристики, а так же имеет повышенный ресурс за счёт большего наполнения цилиндров смесью, правильного и полноценного сгорания топлива, и отвода продуктов сгорания.

Поскольку камера сгорания является местом, в котором протекают основные рабочие процессы силовой установки, именно на её улучшение направлена основная работа. От камеры сгорания напрямую зависят такие процессы, как смесеобразование, продувка, воспламенение, горение. Что бы улучшить их, камеру полируют, увеличивают впускные и выпускные каналы, проходные сечения головки блока цилиндров, улучшают клапана, коллекторы и др.

Замена распределительного вала

Положительным моментом в применении такой модернизации является отсутствие необходимости изменять рабочий объём установки. Такое конструктивное решение позволяет сдвинуть диапазон мощности относительно условий эксплуатации агрегата. Таким образом, на определённых режимах работы мотора, будут изменены фазы газораспределения, и двигатель получит прирост мощности.

Увеличение объёма силовой установки

Данный метод форсирования является самым простым и популярным. Для его осуществления можно прибегнуть к нескольким действиям: увеличить диаметр цилиндров, или установить коленчатый вал, имеющий больший ход.

Увеличение степени сжатия

Метод позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия силовой установки. Степень сжатия напрямую зависит от задержки закрытия впускного клапана, а так же от угла открытия дроссельной заслонки. Процесс достигается при помощи установки специального распределительного вала, который позволяет повлиять на фазы газораспределения, расширив их.

Способ обеспечивает прирост мощности агрегата во всем диапазоне оборотов. Кроме того, требует применения другого сорта топлива, с увеличенным показателем октанового числа.

Увеличение наполнения цилиндров

Принцип метода: снизить аэродинамическое сопротивление во впускной и выпускной системе, в каналах головки блока цилиндров. Для увеличения коэффициента наполнения цилиндров выполняются работы по полной замене впуска и выпуска или их модификации.

Кроме того, параллельно устанавливается раздельный выпускной коллектор, прямоточная выхлопная система и воздушный фильтр нулевого сопротивления. Как пример, ВАЗ 2108 с коэффициентом 0,75 после доработки имеет коэффициент 1,0 и выше.

Недостатком метода является его значительная стоимость по отношению к прибавке мощности, полученной на выходе.

Уменьшение механических потерь

К механическим потерям при работе силовой установки можно отнести: потери на трение, насосные потери, потери на привод механизмов мотора.

Самое сильное трение происходит в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Для уменьшения силы одними из способов является установка поршней с меньшей площадью юбки. Кроме того, уменьшают ход поршня, подгоняют поршни и детали кривошипно-шатунного механизма по весу, производят балансировку. К насосным потерям относят потери мощности на всасывание двигателем воздуха.

Приводы газораспределительного механизма, генератора, помпы и др. так же требуют энергии. В идеале при форсировании силовой установки все их необходимо уравновесить, с целью уменьшения и равномерного распределения мощности. Иногда для этого достаточно воспользоваться изменением передаточного отношения.

Установка сухого картера так же положительно сказывается на экономии мощности. При движении транспортного средства, в обычном картере происходит колебание излишков масла, которые, попадая на коленчатый вал и другие механизмы, вызывают их дисбаланс. Как следствие, потери мощности на противостояние ему. Сухой картер минимизирует эти потери.

https://youtube.com/watch?v=K_lDfewbfjs

Силовые трансформаторы. Назначение и классификация трансформаторов.

Силовой трансформатор — это статическое
устройство для преобразования одного
напряжения в другое. По числу преобразуемых
фаз трансформаторы делятся: трехфазные
и однофазные. Трехфазные применяются
повсеместно, однофазные в тех случаях,
когда ограничена мощность трехфазных
и вместо одного трехфазного устанавливаются
три однофазных по одному на фазу.

По числу обмоток трансформаторы делятся:
двухобмоточные, двухобмоточные с
расщеплением обмоток низкого напряжения,
трехобмоточные, автотрансформаторы.

По материалу диэлектрика трансформаторы
бывают масляные, сухие, заполненные
негорючим диэлектриком, а также
трансформаторы с литой изоляцией.

Двухобмоточные трансформаторы имеют
два номинальных напряжения высшееU_ВН
инизшее U_НН.
Они применяются как повышающие, так
и как понижающие. Соответственно
подстанции, на которых они устанавливаются,
называют понизительные (понижающие)
или повысительные (повышающие).

В двухобмоточных трансформаторах с
расщеплением обмоток низкого напряжения,
обмотка низкого напряжения разделена
на две параллельные изолированные от
земли. Применяются такие трансформаторы
на станциях для подключения двух
генераторов к одному трансформатору,
на подстанциях собственных нужд, на
подстанциях предприятий. На станциях
их применение дает возможность создания
крупных энергоблоков 200-1200 МВт, и упростить
схему распределительных устройств на
напряжениях 330-500 кВ.

На подстанциях предприятий их применяют
для ограничения токов короткого
замыкания, для раздельного питания
резко переменной и спокойной нагрузки.

Трехобмоточные трансформаторы имеют
три номинальных напряжения высшее U_ВН,
среднее U_СН
инизшее U_НН.
Обмотки могут быть выполнены как на
одну мощность, так и на разные мощности.

Автотрансформаторы также имеют три
номинальных напряжения, но отличаются
от трансформаторов наличием электрической
и электромагнитной связей между
обмотками, в отличие от трансформаторов,
в которых присутствует только
электромагнитная связь.

Силовые трансформаторы больших мощностей
устанавливают на открытом воздухе и
вместе с основным электрооборудованием
образуют открытое распределительное
устройство (ОРУ). При таком способе
установке применяется принудительное
охлаждение трансформаторов и высокий
класс изоляции. Трансформаторы меньших
мощностей применяются на предприятиях,
устанавливают в помещениях, что позволяет
значительно повысить их загрузку,
использовать естественную вентиляцию,
но условия охлаждения хуже, чем при
установке на открытом воздухе.

Маркировка силовых трансформаторов
буквенно-цифровая:

— вид электротехнического устройства
А — автотрансформатор, без обозначения
— трансформатор;

— число фаз, О — однофазный, Т — трехфазный;

— расщепленная обмотка низкого напряжения,
Р;

— основные системы охлаждения описаны
в п. 2.2.3;

— число обмоток, без обозначения — означает
двухобмоточный, Т — трехобмоточный;

— наличие устройства регулирования
напряжения — Н;

— исполнение бывает З. — защищенное, Г —
грозоупорное, У — усовершенствованное,
Л — с литой изоляцией;

— специфическая область применения, С
— для систем собственных нужд электростанций,
Ж — для электрификации железных дорог;

— цифрами после буквенной маркировки
обозначается номинальная мощность в
кВА;

— класс напряжения обмотки высокого
напряжения, кВ;

— климатическое исполнение;

— категория размещения.

Например, двухобмоточный трансформатор
с маркировкой ТМН-4000/35-расшифровывается:

Т — трансформатор трехфазный,

М — с естественной циркуляций воздуха
и масла;

Н — с устройством регулирования напряжения
(РПН)

Форсирование двигателя автомобиля — как сделать и зачем это нужно?

Ни один серьезный тюнинг автомобиля не обходится без форсирования мотора. Данная процедура серьезно увеличивает мощность двигателя, а значит, повышает скоростные характеристики автомобиля. В этой статье мы подробно рассмотрим, что такое форсирование двигателя, как это делается, для чего это нужно и имеется ли в этом необходимость?

В чем заключается форсирование двигателя?

Во многих языках слово «форсирование» может переводиться как, «усиливать», «ускорять» и т. п. Независимо от типа двигателя, улучшение его скоростных характеристик производится при помощи замены стандартных деталей на улучшенные, изменения размеров определенных камер, регулировка систем питания, выхлопа и т. д. В настоящее время существует множество способов форсирования, которые позволяют, так или иначе, улучшить динамические свойства и добиться самой эффективной работы двигателя.

Недорогие способы форсирования двигателей

• Перепрограммирование контроллера. Данный способ стал в последнее время наиболее актуальным. Ведь современные моторы полностью управляются за счет электронного микропроцессора, который занимается распределением количества, качества и временем подачи смеси. Изменение параметров работы ЭБУ, можно реально повлиять на мощность мотора. Дело в том, что производители автомобиля стараются сделать мотор более экологичнее, таким образом, в память процессора заносятся параметры, которые настроены на наиболее экологичную работу двигателя, нежели эффективную. Перепрограммирование позволяет сделать прирост в мощности, примерно, на 10 процентов от стандартного значения.
• Замена системы выхлопа. Мало кто знает, но выхлопная система тоже влияет на мощность двигателя. Дело в том, что выхлопная труба и коллектор создают определенное сопротивление для движения отработавших газов. Работа двигателя направлена не только на вращение коленчатого вала, но и на преодоление этого сопротивления, чтобы обеспечить освобождение камеры сгорания. Чем выше сопротивление выхлопной системы, тем больше усилий потребуется мотору для выталкивания выхлопных газов, а значит, его КПД будет снижен. Многие сейчас подумают, что отсутствие выхлопной системы позволит полностью убрать сопротивление и увеличить мощность двигателя. Однако, это не так. Сопротивление выхлопа позволяет поддерживать давление в системе, а значит, тоже играет роль в поддержании мощности.  Выхлопная система подбирается таким образом, чтобы помимо поддержки давления, обеспечивалось и наименьшее сопротивление выхлопной системы. Такой тюнинг дает примерно 5 % к приросту мощностных характеристик.
• Применение фильтра нулевого сопротивления. Такой фильтр разрабатывается с учетом того, чтобы сохранить очищающие свойства и полностью исключить сопротивление фильтрующего элемента. Количество кислорода в камере сгорания заметно вырастит, а расход топлива снизится. Прирост мощности будет незначительным, и вы его почти не заметите, однако, мотор станет работать намного экономичнее.

Видео — Тюнинг двигателя своими руками

На этом заканчиваются самые не дорогие способы форсирования двигателя. Как правило, они не позволяют серьезно повысить производительность мотора, однако требуют меньших финансовых затрат. А теперь, самое время узнать о более серьезных методах, которые реально улучшают характеристики двигателя.

Как форсировать мотор более эффективно

Увеличение рабочего объема мотора. По-другому такой способ называют «расточкой» цилиндров. Все знают, что чем выше объем двигателя, тем он мощнее. Поэтому, увеличение рабочего объема является обязательным при форсировании двигателя.  Расширение стенок цилиндра выполняется как подгонка к новому размеру поршней. Это говорит о том, что растачивать цилиндры «от балды» — недопустимо. В первую очередь, приобретаются необходимые поршни и шатуны, а затем уже увеличение объема.

• Гильзование. Такой способ можно назвать, как дополнение к первому. Дело в  том, что при расточке стенок цилиндра, они теряют свои свойства и становятся менее прочными. Таким образом, вероятность выхода из строя блока цилиндров заметно увеличивается. Чтобы снизить износ стенок цилиндра, необходимо установить внутрь специальные гильзы, которые обладают хорошей износостойкостью. Таким образом, ресурс мотора увеличивается в разы.
• Применение более легкого коленчатого вала. Облегчение коленвала является тоже обязательным условием форсирования. На самом деле, такая деталь выполняется из более прочного материала и имеет больший вес по сравнению со стандартной. Однако, при достижении оборотов отметки в 3000 об/мин начинает работать сила инерции, которая раскручивает его еще сильнее. Таким образом, достигается эффективная работа двигателя при заданных оборотах.

Не забудьте, что вместе с заменой коленчатого вала, в блок устанавливается специальная постель с вкладышами. Эта мера необходима для снижения износа блока цилиндров, которая достигается трением более твердого материала о более мягкое.

• Замена поршней. Вместе с приобретением увеличенных поршней, учитывается их вес и конструктивное исполнение. Как вы уже догадались, при форсировании мотора обязательным является установка облегченных поршней, которые движутся заметно быстрее. Многие мастера облегчают вес стандартных поршней путем рассверливания в них отверстий. Делать это настоятельно не рекомендуется. Форма поршней в рабочей части позволяет добиться наилучшего сжатия смеси. Хорошая степень сжатия обеспечит вам максимальную компрессию, а значит, поможет добиться увеличения мощности.

Вместе с изменением объема, меняется или растачивается головка блока цилиндров, в частности, камера сгорания. Изменениям подлежат многие части ГБЦ, а также такие параметры, как газораспределение. Ведь наравне с изменением объема, должно быть увеличено количество смеси, подаваемой в цилиндр. Настройка параметров ГБЦ требует больших навыков, поэтому выполнять ее самостоятельно не рекомендуется.

• Применение турбонаддува. Самым серьезным шагом к увеличению мощности можно считать установку турбокомпрессора. Он представляет собой насос, который закачивает дополнительную порцию воздуха в камеру сгорания под большим давлением. Компрессор работает за счет усилия, создаваемого выхлопными газами в выпускном коллекторе, и делает максимальный прирост мощности для мотора.

Зачем форсируют мотор? Нужно ли это?

Не смотря на все преимущества форсированного мотора с увеличенной мощностью, его применение для автомобилей повседневных поездок нецелесообразно. Дело в том, что мощный мотор однозначно имеет два недостатка: повышенный расход смазочных материалов и горючего, а также меньший ресурс.

Такой мотор можно устанавливать только на гоночный автомобиль, ремонт которого производится после каждого заезда. В этом случае, его максимальные скоростные характеристики необходимы лишь на непродолжительное время – заезд или небольшая серия заездов, а долгая и монотонная езда по городским дорогам будет совершенно не экономичной. Именно поэтому, перед тюнингом двигателя рекомендуется поставить себе вопрос «нужно ли оно мне?».

Это все, что необходимо знать о форсировании двигателя. Надеемся, что эта статья поможет вам сделать правильный выбор относительно этого вопроса. 

Что значит «форсированный двигатель» и как это сделать

Знаете ли вы, уважаемый автомобилист, что значит форсированный двигатель? Такой мотор позволяет значительно повысить мощность, и тем самым автомобиль получает такую разгонную динамику, о которой даже подумать страшно. По сути, становишься обладателем настоящего гоночного болида, приобрести который слишком дорого обходится, и далеко не каждый россиянин может себе позволить его купить. А вот превратить обычный двигатель в форсированный можно даже своими руками. Об этом мы и расскажем в этой статье.

Форсированный дизельный двигатель

Форсировать двигатель — значит повысить его показатели за счёт уменьшения потерь энергии ДВС, уходящей на трение и работу дополнительного оборудования. Кроме того, повышение производительности двигателя подразумевает раскрытие его скрытых резервов.

Форсирование двигателя на примере автомобиля Mercedes E240

Онлайн-экзамен ПДД РФ по билетам ГИБДД (категории «А», «В», «М» и подкатегорий «A1», «В1»).

Расчитайте реальную стоимость страхового полиса ОСАГО с учетом водительского стажа.

Узнайте в режиме онлайн, когда можно будет садиться за руль после употребления спиртных напитков.

Онлайн-калькулятор транспортного налога и интерактивная таблица ставок по всем регионам РФ.

Сервис поможет визуально сравнить размеры шин и дисков автомобиля при их замене.

Материалы: https://unit-car.com/tuning/57-forsirovanie-dvigatelya.html

Какие двигатели можно форсировать?

Практически любой двигатель может быть форсирован, при этом такой тюнинг может привести в конечном итоге как к снижению, так и к повышению его ресурса в зависимости от того, как именно будет осуществляться эта процедура. Помните, что ресурс этого механизма непосредственно зависит от того, как именно он будет эксплуатироваться.

Если автомобиль работает в оптимальном режиме, при этом в нем используется действительно качественное масло, то ваш двигатель прослужит в течении длительного времени. Если же вы, к примеру, занимаетесь стрит-рейсингом, готовьтесь к тому, что вам придется достаточно часто заниматься ремонтом.

Таким образом, форсирование двигателя зачастую значительно увеличивает его срок службы, так как в процессе массового производства автомобилей просто нет времени на то, чтобы разбираться в каждой детали изготавливаемых моторов, выверяя каждый градус или миллиметр.

Увеличение рабочего объема мотора. По-другому такой способ называют «расточкой» цилиндров. Все знают, что чем выше объем двигателя, тем он мощнее. Поэтому, увеличение рабочего объема является обязательным при форсировании двигателя. Расширение стенок цилиндра выполняется как подгонка к новому размеру поршней.

• Гильзование. Такой способ можно назвать, как дополнение к первому. Дело в том, что при расточке стенок цилиндра, они теряют свои свойства и становятся менее прочными. Таким образом, вероятность выхода из строя блока цилиндров заметно увеличивается. Чтобы снизить износ стенок цилиндра, необходимо установить внутрь специальные гильзы, которые обладают хорошей износостойкостью. Таким образом, ресурс мотора увеличивается в разы.
• Применение более легкого коленчатого вала. Облегчение коленвала является тоже обязательным условием форсирования. На самом деле, такая деталь выполняется из более прочного материала и имеет больший вес по сравнению со стандартной. Однако, при достижении оборотов отметки в 3000 об/мин начинает работать сила инерции, которая раскручивает его еще сильнее. Таким образом, достигается эффективная работа двигателя при заданных оборотах.

Вместе с изменением объема, меняется или растачивается головка блока цилиндров, в частности, камера сгорания. Изменениям подлежат многие части ГБЦ, а также такие параметры, как газораспределение. Ведь наравне с изменением объема, должно быть увеличено количество смеси, подаваемой в цилиндр. Настройка параметров ГБЦ требует больших навыков, поэтому выполнять ее самостоятельно не рекомендуется.

• Применение турбонаддува. Самым серьезным шагом к увеличению мощности можно считать установку турбокомпрессора. Он представляет собой насос, который закачивает дополнительную порцию воздуха в камеру сгорания под большим давлением. Компрессор работает за счет усилия, создаваемого выхлопными газами в выпускном коллекторе, и делает максимальный прирост мощности для мотора.

Зачем форсируют мотор? Нужно ли это?

Не смотря на все преимущества форсированного мотора с увеличенной мощностью, его применение для автомобилей повседневных поездок нецелесообразно. Дело в том, что мощный мотор однозначно имеет два недостатка: повышенный расход смазочных материалов и горючего, а также меньший ресурс.

Такой мотор можно устанавливать только на гоночный автомобиль, ремонт которого производится после каждого заезда. В этом случае, его максимальные скоростные характеристики необходимы лишь на непродолжительное время – заезд или небольшая серия заездов, а долгая и монотонная езда по городским дорогам будет совершенно не экономичной. Именно поэтому, перед тюнингом двигателя рекомендуется поставить себе вопрос «нужно ли оно мне?».

Это все, что необходимо знать о форсировании двигателя. Надеемся, что эта статья поможет вам сделать правильный выбор относительно этого вопроса.

ПОДРОБНОСТИ: Как происходит замена масла в двигателе Chevrolet Aveo

Тюнинг с конструктивными изменениями

Такие действия являются более дорогими. Они могут доходить по стоимости до самого мотора. Некоторые элементы, например, меняются, чтобы уменьшить силу трения. В общем, нужно понимать в этом случае, что мотор будет перестраиваться полностью.

Проводятся следующие доработки:

• увеличивают цилиндры, расширяя объем мотора от 1,6 литра до 2,0 в отдельных случаях;
• проделывают «гильзование», то есть монтируют более износостойкие детали;
• устанавливают другой вариант коленчатого вала, выполненного из высокопрочных металлов и способного выдерживать сильные нагрузки;
• его помещают в специальный блок с вкладышами, которые меняют на более надежные;
• затем проводят замену поршней, шатунов и малосъемных колец — они, помимо специальных материалов, приобретают облегченный вес;
• в конце наступает черед замены головки блока и распредвалов — здесь главной задачей будет лучшее наполнение камеры сгорания, и для этого фазы делают более широкими.

Обновление

Самый легкий и в то же время экономичныйметод тюнинга мощности двигателя – это проведение восстанавливающих процедур. В данном случае как двигатель, так и узлы трансмиссии обрабатываются специализированным модификатором трения. При помощи таких препаратов вы увеличиваете мощность и приемистость не только двигателя, но еще и узлов трансмиссии.

После форсирования вы в любом случае почувствуете результат, особенно если речь идет об автомобиле с большим пробегом, производительность двигателя в котором существенно снизилась. Помимо всего прочего вы исключите потребность в проведении целого комплекса трудоемких процедур, что также заметно скажется на общей стоимости тюнинга.

Этот вариант форсирования является доступным практически каждому, и в случае необходимости его можно будет даже провести самостоятельно. Конечно, вы не сможете добиться значительного увеличения производительности, но вам определенно удастся увеличить его мощность приблизительно на 3-5%.

Конструкция синхронного реактивного двигателя

Статор

реактивного двигателя бывает с распределенной и сосредоточенной обмоткой, и состоит из корпуса и сердечника с обмоткой.

Синхронный реактивный двигатель

Статор синхронного реактивного электродвигателя с распределенной обмоткой

Выделяют три основных типа ротора

реактивного двигателя: ротор с явновыраженными полюсами, аксиально-расслоенный ротор и поперечно-расслоенный ротор.

Ротор с явновыраженными полюсами

Аксиально-расслоенный ротор

Поперечно-расслоенный ротор

Чип-тюнинг

Чип-тюнинг представляет собой наиболее оптимальный вариант форсирования двигателей современных автомобилей. Это своего рода вторжение в электронную систему автомобиля для того, чтобы изменить стандартные настройки управляющего ПО. В большинстве случаев изменяется блок управления двигателем или же монтируются дополнительные контроллеры, обеспечивающие увеличение мощности двигателя.

На этом заканчиваются самые не дорогие способы форсирования двигателя. Как правило, они не позволяют серьезно повысить производительность мотора, однако требуют меньших финансовых затрат. А теперь, самое время узнать о более серьезных методах, которые реально улучшают характеристики двигателя.

Установка компрессора

Данный метод является очень эффективным. Некоторые даже считают, что в нем и заключается весь спектр работ по тюнингу мотора. Несмотря на то что это далеко не так, подобная доработка служит очень важным шагом к тому, чтобы двигатель сделать форсированный. Это в значительной степени повысит производительность. Установив оборудование с проводкой от коленвала, можно улучшить работу крутящего момента.

Увеличение рабочего объема

Увеличить рабочий объем двигателя можно: заменив колен.вал на другой с большим ходом, увеличив диаметр цилиндра или то и другое одновременно. Не надо забывать, что при изменении объема двигателя, необходимо увеличить объем камеры сгорания — для компенсации увеличения объема цилиндра.

Для ВАЗовских двигателей, используемых на заднеприводных автомобилях существуют колен.валы с ходом 66, 80, 84, 86, 88 мм.

Для ВАЗовских двигателей, используемых на переднеприводных автомобилях существуют колен.валы с ходом 60.6, 71, 74.8, 75.6, 78, 80, 84 мм.

При установке колен.вала с большим ходом необходимо доработать (либо заменить) шатуны или поршни.

К расточке цилиндров блока на значительную величину ( 2мм.) нужно подходить осторожно. Например, при расточке серийного блока ВАЗ 21083 с 82мм. до 84 мм. у двигателя наблюдается повышенный расход масла. Это происходит за счет потери жесткости блока. В этом случае лучше использовать специальную толстостенную отливку блока. Такие блоки ВАЗ выпускает мелкими сериями.

Увеличение объема двигателя приводит к увеличению максимального крутящего момента, но при этом происходит снижение оборотов максимальной мощности. Это происходит из-за уменьшения механического КПД. Если повышение объема происходит за счет увеличения диаметра цилиндров, то возрастает площадь контакта между стенками цилиндра и поршнем с поршневыми кольцами.

В любом случае повышение объема приводит к падению общего КПД двигателя.

Производится за счёт: замены коленвала на коленвал с большим ходом, увеличения диаметра цилиндров. При этом вам понадобится такая услуга, как расточка блока цилиндров, гильзование и всё, что с этим связано. Изменение объёма двигателя неизменно сопровождается увеличением объёма камеры сгорания.

Если вы и в состоянии провести эту работу самостоятельно, то не забудьте о техническом осмотре, и всеми нюансами, связанными с изменением объёма двигателя.

Форсированный двигатель после такой обработки оснащается коленвалом с увеличенным ходом, а также диаметром цилиндров. Самостоятельно выполнить такую работу крайне сложно, так как необходимо будет произвести гильзование, расточку блока цилиндров и все остальные работы, которые к этому относятся.

Если вы можете проделать все эти процедуры самостоятельно, изначально нужно провести тщательный технический осмотр автомобиля, после чего соблюсти все нюансы, которые связаны с корректировкой объема привода.

Увеличение степени сжатия в камере сгорания

Термический КПД

Увеличение степени сжатия (степени расширения) является эффективным способом повышения КПД двигателя.

— объемы камеры сгорания в головке

— объемы в прокладке

— объемы созданный не доходом поршня до плоскости разьема (если есть)

— объем выборки в поршне

При работе двигателя, особенно на высоких оборотах, геометрический объем камеры сгорания уменьшается. Это происходит из-за: выбирания зазоров, термического расширения поршня, динамического удлинения шатуна. Так, на гоночном безпрокладочном моторе при сборке поршень не доходил до плоскости головки 0.85мм. После эксплуатации двигателя на 9000 об.мин на поршне и плоскости головки присутствовали явные следы контакта.

ПОДРОБНОСТИ: Замена масла в двигателе Ниссан Х-Трейл Т31 пошаговая видео инструкция

Степень сжатия зависит от фаз газораспределения (запаздывания закрытия впускного клапана) и угла открытия дроссельной заслонки. Так, на серийных двигателях угол зажигания при частичных нагрузках превышает 40 градусов. Это возможно благодаря низкому наполнению цилиндров и как следствию понижению степени сжатия.

Чем выше наполнение, тем выше степень сжатия. Существует понятие — динамическая степень сжатия. У большинства двигателей, дорожных и гоночных, динамическая степень сжатия находится в диапазоне от 7 до 10 и зависит от октанового числа используемого бензина.

Очень высокая геометрическая степень сжатия спортивных двигателей в первую очередь объясняется применением распред. валов с широкими фазами. Установка на двигатель модифицированного распред. вала с широкими фазами позволяет несколько увеличить геометрическую степень сжатия.

Этот метод форсирования двигателя достигается путем изменения фаз газораспределения (закрытия впускного клапана). Кроме того, установка модифицированного распредвала с широкими фазами увеличивает степень сжатия. Плюс ко всему переход на высокооктановый бензин увеличит мощность двигателя во всем диапазоне оборотов.

Этот вариант предусматривает корректировку фаз газораспределения посредством перекрытия впускного клапана. Также более эффективное сжатие обеспечивает монтаж тюнингованного распределительного вала, имеющего более широкие фазы. Помимо всего прочего,увеличить производительность привода можно посредством заливания высокооктанового бензина.

Что такое форсированный двигатель

Понятие форсирования и тюнинга двигателя (от англ. слов force -усиление, стимуляция и tune — настройка) предполагает реализацию целого комплекса работ по доработке штатной заводской конструкции ДВС. Такие работы направлены на повышение величины крутящего момента форсированного двигателя и увеличение максимальных оборотов. Другими словами, форсированный мотор имеет большую мощность сравнительно с базовым аналогом.

Для повышения мощности двигателя производится замена штатных деталей мотора на тюнинговые, вносятся изменения в прошивку ЭБУ (чип-тюнинг), осуществляется разносторонняя доработка заводских узлов и т.п. Также на двигатель в целях его форсирования может быть установлена турбина или механический компрессор, дополнительно дорабатывается система топливоподачи, впуск, выпуск и т.д.

Основные способы форсирования двигателя

В списке наиболее распространенных методов увеличения мощности двигателя отмечают:

• тюнинг головки блока цилиндров;
• установку тюнингового распредвала;
• расточку блока цилиндров для увеличения рабочего объема;
• повышение степени сжатия;
• улучшение наполнения цилиндров;
• снижение потерь на трение и вращение приводов;

Модернизация ГБЦ

Наиболее важную роль в доработке двигателя играет правильная подготовка головки блока цилиндров. Качественно выполненный тюнинг ГБЦ способен обеспечить прирост мощности двигателя до 20%. В таком моторе значительно улучшается наполнение цилиндров смесью топлива и воздуха, полноценнее протекает процесс сгорания смеси, эффективнее реализован отвод отработавших газов.

Работа с ГБЦ нацелена на то, чтобы максимально улучшить процесс сгорания топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Именно в камере сгорания энергия газов передается на поршень, который затем совершает рабочий ход.

Смесеобразование, вентиляция, воспламенение и сам процесс горения топлива напрямую зависят от исполнения камеры сгорания.

[/su_box]

По этой причине во время доработки вносятся изменения в устройство указанной камеры, осуществляется полировка камеры сгорания, увеличивается проходное сечение головки блока цилиндров, расширяются впускные и выпускные каналы, дорабатываются клапана, коллекторы совмещаются с каналами головки.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как заварить трещину в блоке цилиндров или в головке блока цилиндров. Из этой статьи вы узнаете об основных способах устранения данной неисправности.

Установка спортивного распредвала

Данное решение представляет собой достаточно эффективный способ увеличения мощности мотора без изменения его рабочего объема. Тюнинговый распредвал предполагает форсировку двигателя путем изменения фаз газораспределения на определенных режимах работы силового агрегата. Такой распредвал позволяет сдвинуть мощностной диапазон применительно к особым условиям, в которых используется транспортное средство. Например, данное решение способно поднять тягу на «низах», при этом в режиме высоких оборотов разгонная динамика закономерно ухудшается.

Например, на двигатель производства ВАЗ с рабочим объемом 1.7, который имеет коленвал с ходом 78 мм и поршень 82.4 мм, тюнеры часто устанавливают распредвал с подъёмами клапанов от 10.93 мм и более. Такая компоновка двигателя считается наиболее удачной, мотор раскручивается до 7500-8000 об/мин, двигатель хорошо тянет практически во всем диапазоне оборотов.

Увеличенный объем

Увеличение рабочего объема двигателя достигается путем установки коленчатого вала, который имеет больший ход сравнительно с заводским решением, а также в результате увеличения диаметра цилиндра. Дополнительно нужно учитывать, что изменение объема двигателя параллельно требует увеличения объема камеры сгорания для достижения оптимального баланса.

Более высокая степень сжатия

Увеличенная степень сжатия позволяет значительно повысить КПД двигателя. Степень сжатия имеет зависимость от фаз газораспределения. Если точнее, то степень сжатия зависит от той задержки, с которой осуществляется закрытие впускного клапана. Дополнительно степень сжатия зависит от того угла, на который открыта дроссельная заслонка.

Увеличение степени сжатия достигается благодаря форсированию ДВС при помощи тюнингового распредвала, который обеспечивает более широкие фазы, тем самым увеличивая показатель геометрической степени сжатия. Также для прироста мощности требуется заправка бензином, который имеет более высокое октановое число. Такой способ форсирования обеспечивает увеличенную мощность во всем диапазоне оборотов двигателя.

Улучшенное наполнение цилиндров

Комплекс работ для получения более высокого коэффициента наполнения цилиндров представляет собой один из методов форсирования двигателя, который требует доработки или полной замены штатного впуска и выпуска. Например, серийный мотор ВАЗовской «восьмерки» имеет показатель максимального коэффициента наполнения на отметке 0.75.

Тюнерам удается добиться снижения сопротивления путем модернизации впускной системы двигателя, при этом коэффициент наполнения становится 1.0 и даже более. Такое увеличение является результатом снижения аэродинамического сопротивления как во впускной и выпускной системах, так и в каналах самой ГБЦ.

Дополнительно осуществляется установка воздушного фильтра нулевого сопротивления (нулевика), монтируется раздельный выпускной коллектор. Данный коллектор также называется «паук» 4-2-1, который дополняется прямоточной выхлопной системой (прямоток).

Стоит отметить, что комплексный подход является достаточно затратным в финансовом плане. Также специалисты отмечают, что хотя тюнинг впуска и выпуска позволяет добиться снижения потерь, но на общую существенную прибавку мощности рассчитывать не стоит.

Минимизация потерь на трение

В списке так называемых механических потерь двигателя находятся: трение, насосные потери, а также потери на вращение приводов других механизмов. Стоит отметить, что наибольший отбор мощности происходит в результате трения в цилиндрах мотора. Чтобы поднять КПД специалисты по форсированию двигателей прибегают к установке таких поршней, который имеют меньшую площадь юбки поршня. Также необходимо уменьшение хода поршня, поршни обязательно проходят развесовку, все детали кривошипно-шатунного механизма тщательно балансируются.

Снижение механических потерь

— Потери на трение.

— Насосные потери.

— Потери на привод вспомогательного оборудования.

Наиболее значительная часть потерь вызвана трением в цилиндре. Потери зависят от площади трущихся деталей, жесткости и количества поршневых колец, толщины масляной пленки и средней скорости поршня.

При превышении средней скорости поршня выше 20 м./сек. резко возрастают потери на трение и нагрузки на детали КШМ. Поэтому на высокофорсированных двигателях для увеличения механического КПД необходимо уменьшать ход поршня.

Для уменьшения потерь на трение в паре поршень — цилиндр, необходимо использовать сборные маслосъемные кольца, также целесообразно несколько увеличить зазор между поршнем и цилиндром. Облегчение шатуна, особенно верхней головки, уменьшает боковое давление на поршень, с этой же целью нужно использовать по возможности более длинный шатун, что благоприятно скажется на уменьшении потерь на трение. Теоретически необходимо подогнать по весу и отбалансировать все детали КШМ.

Нами был произведен эксперимент. Был испытан на стенде серийный двигатель ВАЗ 21083. После чего его разобрали, все детали КШМ тщательно подогнали по весу. Отбалансировали колен. вал и шатуны (шатуны балансируются на специальном приспособлении, позволяющем развесить шатуны так, чтобы центр масс у всех находился в одной точке). После повторных испытаний на стенде мы не заметили прибавки мощности. Можно себя успокаивать тем, что хуже не будет.

Для уменьшения потерь на трение в наши гоночные моторы мы устанавливаем новые поршни со значительно уменьшенной площадью юбки, одним компрессионным кольцом, высотой 1.2мм. и сборным маслосъемным кольцом высотой 2мм. Также используем специально изготовленные шатуны Н-образного сечения, которые длинней серийного 2108 на 12 мм. и намного жестче и легче.

Для уменьшения трения в шейках колен.вала, необходимо хонингованием увеличить на 0.02мм.(от номинального вазовского размера) внутренний диаметр нижней головки шатуна и постелей колен.вала. Падение давления масла при этом не происходит. Также необходимо проконтролировать легкость вращения распред.вала.

При наполнение цилиндров воздухом возникает перепад давлений между цилиндрами двигателя и атмосферой. Двигатель в этой части цикла работает как насос и на его привод расходуется часть мощности. Чем меньше аэродинамическое сопротивление впускной системы, тем меньше потери энергии.

Уровень масла в поддоне серийного двигателе находится в непосредственной близости от вращающегося колен.вала. При боковых и линейных ускорениях автомобиля масло попадает на противовесы и шейки колен.вала и тормозит его вращение. Применение системы «сухой картер», когда масло откачивается из поддона в отдельную емкость, позволяет увеличить мощность двигателя, особенно при высоких оборотах.

Часть энергии двигателя используется на привод вспомогательного оборудования, такого как: привод механизма ГРМ, водяной насос, генератор и т.д. Для форсированных двигателей, используемых на высоких оборотах, целесообразно увеличить передаточное отношение привода водяного насоса и генератора. При установке кондиционера и гидроусилителя руля эффективная мощность двигателя снижается.

ПОДРОБНОСТИ: Меняем масло в вариаторе Ниссан Теана своими руками

К механическим потерям двигателя относятся: на приводы вспомогательного оборудования, на трение, на насосные потери.

• Трение в цилиндрах блока. Их уменьшение производится за счёт: использования сборных маслосъёмных колец, увеличения зазора между поршнем и цилиндром, облегчение шатуна. В теории рекомендуется проведение тщательной балансировки и подбор по весу всех деталей кривошипно-шатунного механизма.

• Насосные потери. Это более всего трение в шейках коленвала. К снижению насосных потерь ведет и установка распредвала с более широкими фазами. Плюс ко всему необходимо применить систему «сухой картер», что снизит насосные потери, затрачиваемые коленвалом. Ведь попадание на него масла тормозит вращение.

• Вспомогательное оборудование. Привод ГРМ, кондиционер, гидроусилитель, генератор и водяной насос. Это все ведет к снижению эффективности двигателя. Рекомендуется на авто с форсированным двигателем увеличение передаточного отношения привода водяного насоса и генератора.

Снижение трения осуществляется за счет увеличения расстояния от поршня до цилиндра, применения специализированных маслосъемных колец, а также снижения массы шатуна. Рекомендуется часто проводить тщательную балансировку, а также выбор по весу элементов, которые включает в себя кривошипно-шатунный механизм.

Наиболее сильно этот недостаток проявляется в виде трения, которое происходит в шейках коленвала. Уменьшение насосных потер обуславливается монтажом распределительного вала, имеющего расширенные фазы. Также рекомендуется устанавливать систему, изготовленную по технологии «сухой картер», которая позволит минимизировать насосные потери, которые затрачиваются коленвалом в процессе эксплуатации.

Различные комплектующие снижают эффективность работы двигателя. Рекомендуется в автомобилях, оснащенных форсированным двигателем, увеличивать передаточное отношение генератора и привода водяного насоса.

• Вспомогательное оборудование.

Какие моторы поддаются форсированию

Многие владельцы бюджетных авто пребывают в абсолютной уверенности, что их машину нельзя форсировать, называя при этом массу невнятных причин. Это полная ерунда – форсировать можно любой, за очень редким исключением, силовой агрегат, бензиновый или работающий на дизтопливе. Если не использовать установку турбины, то поднять планку мощности с использованием «железных» доработок можно, причём на величины порядка 10-20%. С одной стороны, такая прибавка кажется незначительной, но с другой – увеличить мощность со 100 до 120 л. с. вполне можно считать реальным успехом. С учётом того, что при желании этот показатель можно будет поднимать вверх ещё и ещё.

Установка турбонаддува – наиболее затратный, но кардинальный способ решения проблемы, позволяющий однократно увеличить мощностные показатели на 40 и более процентов.

Турбонаддув двигателя автомобиля

Но что значит форсированный двигатель с точки зрения его ресурса? Снизится он или увеличится? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Всё зависит от того, что именно подверглось доработке, а также от индивидуальных особенностей эксплуатации силовой установки конкретным автовладельцем.

Как известно, многие современные производители легковых машин конструируют их таким образом, чтобы иметь возможность в будущем выпускать тюнинговые модификации. Чем и пользуются специалисты многочисленных тюнинговых ателье, как известных, так и работающих в локальном масштабе. И если сравнивать заводское авто и тюнингованное, ресурс последнего может оказаться на 50-100% больше.

Как это можно объяснить? Да очень просто. Процесс массовой сборки, да ещё и на унифицированных шасси (а это тенденция последнего десятилетия) не предполагает индивидуальной настойки каждого автомобиля, весь технологический процесс происходит в строгих рамках существующих допусков и стандартов. Другими словами, возможности улучшения конструкции двигателя и его обслуживающих систем здесь если и присутствуют, то в очень долговременной форме. То есть как минимум при очередном рестайлинге.

Специалисты по тюнингу такими ограничениями не скованы, и если они находят какое-то решение, позволяющее повысить мощность силового агрегата, то без проблем его реализовывают. Разумеется, с учётом внесения сопутствующих изменений в другие узлы. При этом они имеют возможность учитывать балансировку, развесовку и другие переменные величины, характеризующие совокупный баланс машины, с точностью до миллиметров и граммов.

Разумеется, если всё было бы так просто, на наших дорогах просто не осталось бы тихоходов. Но большинство желающих форсировать мотор своего авто сталкиваются с тем, что такая доработка мотора стоит очень недёшево, поскольку приходится вносить изменения и в конструкцию других узлов: трансмиссии, подвески, тормозов и т. д.

Особенно это актуально в случае монтажа турбонагнетателя (как вариант – механического компрессора). Поэтому подавляющее большинство автолюбителей предпочитает улучшать двигатель без использования такого кардинального средства, как турбина.

Форсированный или тюнингованный двигатель: определяем трудозатраты.

Рев двигателей и стремительно летящая под колеса серая лента шоссе. Заботы и проблемы остаются позади, а впереди — лишь бешеный драйв…. Кто из автолюбителей откажется от этого? Но часто после приобретения автомобиля обнаруживается, что заявленных в техпаспорте лошадиных сил недостаточно, чтобы почувствовать себя хозяином полосы. Поэтому владельцы «железных коней» всеми способами пытаются изменить их технические характеристики в сторону увеличения.

 

Выполненные правильно, такие работы имеют успех, учитывая, что завод-изготовитель всегда оставляет небольшой «запас прочности» для двигателей внутреннего сгорания. Остается только определиться, на какие трудозатраты готов пойти каждый из автовладельцев для получения настоящего драйва.

Форсируем двигатель

В принципе, все работы по форсированию ДВС можно разделить на 5 групп:

1. Увеличение рабочего объема.
2. Снижение механических потерь.
3. Оптимизация процесса горения топливной смеси.
4. Увеличение компрессии.
5. Увеличение наполняемости цилиндров.

В первом случае поставленная цель достигается путем выполнения таких операций, как замена коленвала, увеличение диаметров цилиндров (могут выполняться одновременно). При этом, естественно, требуется замена или адаптация шатунов и поршней. Как и практически любое вмешательство в конструкцию ТС, эти работы имеют «побочные эффекты», основными из которых являются снижение жесткости блока цилиндров, увеличение расхода масла (особенно актуально для отечественных машин) и падение КПД двигателя в целом.

В процессе работы двигатель несет известные потери при трении (головка блока цилиндров), насосные потери и потери при приводе вспомогательного оборудования. Их можно избежать следующим образом: увеличить длину шатуна и одновременно облегчить его верхнюю головку, отбалансировать коленвал. Следует также повысить передаточные числа механизма ГРМ. Но чтобы почувствовать при этом заметные изменения в динамике автомобиля, рекомендуется обойтись без таких опций, как гидроусилитель руля и кондиционер, чтобы не создавать дополнительную нагрузку на ДВС.

Оптимизировать процесс горения топливной смеси можно, уменьшив зазор между головкой поршня, отполировав поверхность поршня и днище камеры сгорания. Однако тут есть два «подводных камня»: в первом случае работа двигателя станет жестче, а полировку придется проводить систематически, поскольку в процессе эксплуатации эти поверхности неизбежно вновь покроются нагаром.

Увеличение степеней сжатия и наполняемости цилиндров более эффективны по сравнению с предыдущими типами форсирования ДВС. Но подобные операции также требуют длительной и кропотливой регулировки двигателя, замене некоторых его составляющих.

ВРЕЗКА: В середине 70-х годов прошлого века на американских автомобилях достигалась высокая степень сжатия (до 13:1). Но при этом требовалось топливо, содержащее ядовитую добаваку — тетраэтилсвинец. Даже для того времени это было очень неэколгично. Поэтому добавка была вскоре запрещена, а на серийных автомобилях производства США степень сжатия была понижена.

Тюнингование двигателя

Это второй распространенный путь для увеличения мощности ДВС. Такая операция, как чип-тюнинг, не требует серьезного вмешательства в конструкцию двигателя. Поставленная цель достигается путем установки на автомобиль специальных блоков мощности с заранее заданными параметрами и возможностью их быстрой регулировки на специальном стенде.

Ранние образцы подобных модулей имели некоторые недостатки, главным из которых являлась полная потеря гарантийных обязательств производителя на автомобиль, подвергшийся такой доработке. Современные модели блоков увеличения мощности двигателя (в частности, британский Spider, реализуемый на российском рынке компанией Morendi) легко деинсталлируются непосредственно перед прохождением ТО в дилерских центрах и сертифицированных автомастерских, а следы их установки не обнаруживаются при диагностике. Единственным фактором, смущающим многих автовладельцев, является цена продукта.

Но в этом случае каждому водителю предоставляется свобода выбора: проводить форсирование двигателя и быть готовым к проведению дополнительных работ в течение длительного времени (и, как следствие, к значительным финансовым затратам), либо вложить средства один раз и получать удовольствие от новой динамики своего авто. При этом не следует забывать, что если результаты операций по увеличению мощности вас не устроят, то элементы форсированного двигателя, скорее всего, придется менять. А снятие блока Spider не нанесет мотору никакого вреда и оставит его в первозданном виде.

Современный форсированный двигатель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Современный форсированный двигатель

Cтраница 1

Современные форсированные двигатели с повышенной степенью сжатия характеризуются напряженным скоростным и термическим режимом, создающим для масла ужесточенные условия работы, способствующие более интенсивному их старению с образованием коррозийных и твердых продуктов, повышающих износ двигателя.  [1]

Современные форсированные двигатели чаще всего выполняются с У-образным расположением цилиндров; при этом возрастают нагрузки на шатунные подшипники. Повышение степени форсирования двигателей сопровождается улучшением их весовых и габаритных показателей. Так, в среднем вес автомобильного двигателя, отнесенный к единице мощности ( по данным НАМИ), уменьшился за двадцать лет более чем в два раза. Важно отметить значительное увеличение мощности двигателя, приходящейся на единицу объема масла в картере, увеличение температуры масла в картере и снижение его расхода на сгорание в цилиндрах.  [2]

Современные форсированные двигатели предъявляют особо высокие требования к надежности вкладышей коленчатых валов. В связи с этим баббитовые вкладыши неперспективны; их применяют в основном лишь на тихоходных судовых дизелях при небольших нагрузках на подшипники коленчатого вала.  [3]

Современные форсированные двигатели с воспламенением от сжатия отличаются повышенной чувствительностью к качеству применяемого топлива. Для малогабаритного высокооборотного и экономичного двигателя необходимо топливо определенной чистоты, а также соответствующего фракционного и химического состава. Долговечность современного быстроходного двигателя определяется в основном износостойкостью гильз и поршневых колец, а стойкость против износа этих деталей в значительной степени зависит от качества применяемого топлива.  [4]

Для современных форсированных двигателей Дизеля образование нагара в камере сгорания не представляет проблемы.  [6]

В современных форсированных двигателях теплонапряжен-ность всех узлов возрастает, грань между зонами в значительной степени стирается.  [7]

В современных форсированных двигателях масло работает при больших скоростях сдвига и высоких температурах. Временное снижение вязкости при повышенных температурах проявляется слабее, чем при низких.  [9]

Моторные масла, предназначенные для современных форсированных двигателей, должны иметь хороший цвет и быть прозрачными. Только такие масла могут быть экспортированы на мировой рынок. Светлые масла должны содержать и прозрачные светлые присадки. Прозрачная сульфонатная присадка к моторным маслам, как чистый, лишенный побочных соединений продукт, должна обладать и повышенным качеством по сравнению с темными сульфонатными присадками. Для создания такой присадки прежде всего необходимо выбрать сырье, которое может представлять собой либо индивидуальные ( специально синтезированные) алкилароматические углеводороды [46, 138, 139], либо товарные масла селективной очистки, из которых дополнительно полностью удалены полициклические углеводороды и смолистые соединения. Сульфирование масел, содержащих указанные вещества, приводит к ухудшению цвета масляного раствора сульфо-ната.  [10]

Все это показывает, что надежная работа современных форсированных двигателей может быть обеспечена только в случае применения масел с высокими эксплуатационными свойствами.  [11]

Как видно из рисунка, температура верхней кольцевой канавки поршней современных форсированных двигателей может достигать 270 — 280 С, а в ряде случаев и 300 — 330 С.  [13]

При решении данной проблемы подбор композиций присадок к маслам, удовлетворяющим требованиям современных форсированных двигателей внутреннего сгорания, был бы значительно упрощен.  [14]

Лишь некоторые масла, вырабатываемые из очень ограниченного числа нефтей, можно надежно использовать в современных форсированных двигателях; однако и яти качественные масла на ходятся на грани требований, предъявляемых двигателем.  [15]

Страницы:      1    2    3

Что такое естественная и принудительная индукция в двигателях внутреннего сгорания? »Science ABC

Процесс сжатия и подачи в двигатель плотного и богатого кислородом воздуха для улучшения характеристик сгорания известен как принудительная индукция.

Если бы кто-нибудь сказал вам, что автомобильные двигатели дышат так же, как люди, вы, вероятно, отклонили бы эту идею как бред. Однако подумайте об этом так … каждая реакция сгорания включает потребление кислорода для высвобождения энергии в той или иной форме, поэтому давайте распространим ту же логику на двигатели.Общеизвестно, что двигатели работают на топливе, но это верно лишь отчасти, поскольку для сжигания топлива требуется кислород, и оно не может сгорать само по себе.

Смесь воздуха и топлива сжигается внутри двигателя для выработки энергии, которая используется в качестве механической энергии (Фото: yucelyilmaz / Shutterstock)

Таким образом, все автомобили оснащены системой впуска, которая всасывает, фильтрует и смешивает воздух. с топливом для образования горючего «заряда», который затем подается в двигатель. Этот заряд горит и генерирует энергию, которая затем используется в виде механической энергии и может вращать колеса.

Что такое естественная и принудительная индукция в автомобилях?

Система впуска воздуха втягивает свежий воздух из атмосферы и подает его к двигателю через впускной коллектор (Фото предоставлено: One Photo / Shutterstock)

Процесс подачи воздуха в двигатель, чтобы могло произойти сгорание, известен как стремление или индукция. Индукция может быть естественной или принудительной, в зависимости от конструкции двигателя.

Двигатель, который втягивает воздух при атмосферном давлении путем создания вакуума в системе впуска воздуха, известен как двигатель без наддува, и это явление называется естественной индукцией.

Однако некоторые двигатели оснащены устройствами, которые позволяют им всасывать воздух с давлением на выше, чем на атмосферное. Эти устройства называются нагнетателями, а процесс называется принудительной индукцией.

Что такое принудительная индукция?

Концепция принудительной индукции легко объясняется с помощью «аналогии с чемоданом». Нехватка места в чемоданах — обычное дело во время путешествий. Хотя для нас логично просто получить вторую сумку, мы распаковываем ее и стараемся втиснуть как можно больше багажа в первую, чтобы полностью избежать хлопот, связанных со второй сумкой.

Эта «более эффективная» упаковка позволяет нам перевозить лишний багаж (и делать дополнительные покупки, если мы в отпуске), не требуя дополнительной сумки.

Сжатие воздуха с помощью принудительной индукции аналогично сжатию багажа для размещения большего количества вещей (Фото: izzet ugutmen / Shutterstock)

Та же концепция может быть применена к двигателям. Теоретически двигатель может вместить столько воздушно-топливной смеси, чтобы помочь ему выработать свою номинальную мощность. Чтобы получить больше мощности, в идеале нужно искать двигатель большего размера, но принудительная индукция может помочь «обмануть», сжимая больше заряда в том же пространстве, тем самым помогая сжигать больше топлива и генерировать мощность, превышающую номинальную.

Нагнетатели

Как указывалось ранее, сжатие воздуха достигается с помощью устройства, называемого нагнетателем.

Нагнетатели — это механические насосы, которые сжимают воздух и подают его во впускной коллектор (канал, через который горючий заряд попадает в камеру сгорания в двигателе).

Для работы насосов требуется мощность, и нагнетатель ничем не отличается. Нагнетатель будет получать мощность от двигателя с помощью шкива и ремня, чтобы сжимать воздух и подавать его обратно.Однако, как и нагнетатель, многие другие жизненно важные функции, такие как кондиционирование воздуха и усилитель рулевого управления, зависят от самого двигателя. Таким образом, нагнетатель увеличивает нагрузку на двигатель, что сводит на нет преимущества. Это стимулировало разработку турбокомпрессора, устройства, которое зависит не от мощности двигателя, а от выхлопных газов!

Вверху: нагнетатель, подключенный к двигателю. Внизу: нагнетатель получает энергию от двигателя для сжатия воздуха и подачи его обратно в двигатель (Фото предоставлено Владимиром Горбовым и Studio BKK / Shutterstock)

Турбокомпрессоры

Турбокомпрессор механическое устройство, состоящее из турбины, соединенной с компрессором.Выхлопные газы двигателя на своем пути вращают турбину, которая, в свою очередь, вращает компрессор. Теперь этот компрессор сжимает свежий воздух и подает его в двигатель, таким образом достигая того, чего может достичь нагнетатель без дополнительной нагрузки на двигатель.

Вверху: турбокомпрессор, внизу: турбокомпрессор получает энергию от выхлопных газов для сжатия воздуха и подает свежий воздух в двигатель (Фото: Sanit Fuangnakhon & Studio BKK / Shutterstock)

Системы принудительной индукции также содержат важную вспомогательную систему : интеркулер.Поскольку воздух находится под давлением в нагнетателях, его температура повышается, что может вызвать преждевременное сгорание внутри двигателя, что в долгосрочной перспективе пагубно сказывается на его целостности. Таким образом, сжатый воздух проходит через теплообменник, который охлаждает его перед подачей в камеру сгорания. Этот процесс теплообмена известен как промежуточное охлаждение.

Хотя турбонаддув является подмножеством наддува, эти термины находят особое применение в автомобильной промышленности. Хотя наддув как таковой стал реже, популярность турбонаддувных установок растет.

Преимущества и недостатки наддува (и турбонаддува)

По мере того, как становится возможным втиснуть больше воздуха и топлива в одно и то же пространство, вы можете получить больше мощности, не вкладывая средства в двигатель большего размера. Однако за эту мощность приходится платить из-за недостатков, присущих конструкции устройств с принудительной индукцией.

Самый значительный недостаток заключается в снижении экономии топлива из-за того, что в двигатель подается больше топлива. Чтобы преодолеть этот недостаток, инженеры теперь оборудуют автомобили двигателями меньшего размера для выработки той же мощности, что и их более крупные аналоги, при этом применяя принудительную индукцию.

Например, более мощный двигатель в пикапах будет потреблять больше топлива по сравнению с легковыми автомобилями из-за большей мощности (Фото: Nuk2013 / Shutterstock)

Например, автомобиль, который изначально был оснащен 2-литровым двигателем. (мощность по топливовоздушной смеси) двигатель мощностью 120 кВт может выдавать ту же мощность, что и 1,2-литровый двигатель с турбонаддувом. Поскольку размер второго двигателя меньше, он будет потреблять меньше топлива и уменьшать пробег.

Второй недостаток заключается в том, что нагнетатели и турбокомпрессоры не дают сразу дополнительную мощность.Это происходит из-за того, что движущиеся части этих устройств не сразу достигают полных рабочих скоростей из-за инерции.

В то время как этот разрыв в блоке питания едва заметен в нагнетателях, он довольно заметен в турбокомпрессорах и называется турбо-лагом. Это привело к развитию многоступенчатого турбонаддува, при котором меньшие турбокомпрессоры используются для более низких оборотов двигателя, а более крупные турбокомпрессоры используются для высоких оборотов двигателя.

Промежуток между нажатием педали акселератора и получением наддува от двигателя известен как задержка наддува.Это очень заметно в турбокомпрессорах.

Текущее использование и будущее принудительной индукции

Статьи по теме

Статьи по теме

Принудительная индукция находит применение как в коммерческих, так и в высокопроизводительных приложениях. Для производителей автомобилей это простой способ поставлять небольшие двигатели, соответствующие нормам безопасности и выбросов, при этом обеспечивая прилично мощный автомобиль. В культуре производительности и модификации это недорогой способ выработки большей мощности в уже мощной системе.

Однако будущее принудительной индукции мрачно, так как ей суждено встретить очень неизбежную кончину, когда двигатель внутреннего сгорания исчезнет в недалеком будущем!

Незаменимое введение в принудительную индукцию

Вынуждает ли ваш грузовик работать сверхурочно при движении по самым небольшим уклонам? Вы избегаете крутых троп, опасаясь не преодолеть весь путь? Неужели даже малолитражки безнаказанно проезжают мимо вас? Разве вы не хотите, чтобы у вашего грузовика было больше мощности? Что ж, не смотрите дальше, для этого есть решение.Добавление нагнетателя или турбокомпрессора к вашей поездке может быть только ответом на проблемы с выходной мощностью вашего грузовика.

Преимущества двигателя с принудительным впуском над безнаддувным не являются секретом. У него, несомненно, лучшее соотношение мощности и веса, он более эффективен, а принудительная индукция значительно улучшает характеристики на больших высотах.

Двигатель внутреннего сгорания — это, по сути, большой воздушный насос, который всасывает воздух с одного конца и выдувает выхлопные газы с другого — конечно, с побочным продуктом работы.Двигатель считается «безнаддувным», если он работает с использованием поступающего воздуха при нормальном атмосферном давлении (14,7 фунта на квадратный дюйм на уровне моря или около одного бара) и без внешнего компрессора. Следовательно, во впускном коллекторе безнаддувного двигателя обычно имеется разрежение. Вы можете значительно улучшить характеристики двигателя без наддува, добавив к нему принудительную индукцию.

Принудительная индукция

Система принудительного впуска создает более плотный заряд воздуха, который попадает в двигатель.Это создает условие положительного давления внутри коллектора, делая больше кислорода доступным для сгорания в том же объеме воздуха. В этот момент можно добавить больше топлива для смешивания с дополнительным кислородом, создавая больше мощности, но при этом делая это более эффективно.

Компрессор с принудительной индукцией может приводиться в действие механически или от выхлопных газов. Если он приводится в действие механически (обычно коленчатым валом), это нагнетатель. Если он приводится в движение выхлопными газами, то это турбокомпрессор.Независимо от того, обсуждаем ли мы двигатели, работающие на бензине или дизельном топливе, теория принудительной индукции остается неизменной: воздух поступает в двигатель, создавая сценарий положительного давления (под наддувом) во впускном коллекторе и значительно улучшая объемный КПД двигателя. двигатель.

Почувствуйте ускорение Turbo Boost

Турбокомпрессор — это компрессорный агрегат, который приводится в действие горячими расширяющимися выхлопными газами для создания более плотного воздушного заряда. Он состоит из двух основных частей: турбины и компрессора.

Турбокомпрессоры

можно разместить в различных местах внутри моторного отсека, но в современных автомобилях самая большая проблема при разработке комплекта — это установка его в моторном отсеке.

Корпуса турбины и компрессора соединяются вместе, а турбоагрегат обычно устанавливается непосредственно на конце выпускного коллектора или на кронштейне, прикрепленном к двигателю. Колесо турбины и компрессора раскручивается выходящими отработанными газами; преобразование давления газа в механическую энергию.Это дает турбонагнетателям возможность исключительно хорошо компенсировать большую высоту за счет более быстрого вращения турбины, чтобы учесть более разреженный воздух.

В системах турбонаддува

используются перепускные клапаны и продувочные клапаны для обеспечения безопасной работы как двигателя, так и турбонагнетателя. Перепускная заслонка регулирует поток выхлопных газов, поступающих в турбину; это контролирует, насколько сильно повышается (и как подавляется избыточное усиление). Контроллер наддува в кабине позволяет вам вручную регулировать уровни наддува на лету для большей или меньшей мощности.

Выпускной клапан между компрессором и двигателем используется для сброса больших объемов избыточного сжатого воздуха, когда дроссельная заслонка закрыта. Этот сброс избыточного давления воздуха предотвращает возможное повреждение турбины. Турбинам требуется внешняя подача масла из системы подачи моторного масла, но они не требуют специального обслуживания и обычно служат столько же, сколько и двигатель.

Поскольку турбокомпрессор приводится в движение выхлопными газами, наддув не начнется, пока выхлопные газы не разовьются достаточно быстро, чтобы начать создавать положительное давление на стороне компрессора турбонагнетателя (это известно как турбо-лаг).Когда система не находится в режиме наддува, нет необходимости добавлять дополнительное топливо, поэтому они, естественно, более экономичны, чем нагнетатели.

Так как нет прямого механического соединения с двигателем, есть также незначительные паразитные потери с турбонагнетателем; однако наблюдается увеличение противодавления выхлопных газов, которое увеличивает насосные потери (намного превышаемые увеличением мощности). Несмотря на то, что турбокомпрессоры приводятся в действие горячими выхлопными газами, они, как правило, имеют лучший адиабатический КПД (способность сжимать воздух без добавления избыточного тепла к воздуху), чем нагнетатели.

Ох уж этот нагнетатель ныть

Нагнетатель — это воздушный компрессор или нагнетатель воздуха, который приводится в движение коленчатым валом двигателя механически. Это можно сделать с помощью ремня, вала, шестерен или цепи. Наиболее распространенный метод в автомобильной промышленности — это ременная или зубчатая передача. Поскольку нагнетатель напрямую связан с двигателем, он несет больше паразитных потерь мощности, чем турбонагнетатель. Есть два способа, которыми нагнетатель создает наддув: через внешнее сжатие или внутреннее сжатие.

Пытаясь не упускать из виду широкий спектр стилей дизайна нагнетателя и не отвергать какой-либо конкретный дизайн как копию другого, мы собираемся сказать, что на рынке доступны три основных варианта нагнетателей: корни (нагнетатели), винтовой вариант нагнетателя Рутса и центробежного нагнетателя.

Нагнетатель типа «рут» был первым в своем роде. Это устройство объемного действия, которое подает почти одинаковый объем воздуха за один оборот на любой скорости.Обычно, установленный на коллектор наверху двигателя, он имеет более низкий адиабатический КПД; к тому же он страдает от перегрева и невозможности добавить интеркулер.

Воздуходувка Рутса создает наддув за счет обратного потока, который сжимает поступающие газы во впускной коллектор. Хотя он менее эффективен, чем сжатие воздуха внутри корпуса, он имеет безошибочный внешний вид и звук, которые всегда будут востребованы.

Доступен ряд нагнетателей винтового типа, и хотя они могут напоминать нагнетатели Рутса, есть одно очень четкое различие: эти внутренние компрессорные агрегаты создают давление в своих собственных корпусах, что приводит к большой разнице давлений между их входами и выходами. .

Комплект

ProCharger F-150, установленный на двигателе Ford объемом 5,0 л-8, дает ему примерно 50-процентный прирост мощности при использовании примерно шести фунтов наддува. При другом общем соотношении этот автономный нагнетатель может быть увеличен до восьми или девяти фунтов наддува для 70-процентного скачка мощности.

Вместо лопастных роторов в винтовых компрессорах прямого вытеснения используются два винтовых винта с зацеплением, которые сжимают воздух и проталкивают его в двигатель. Из-за расположения винтового компрессора установка промежуточного охладителя «воздух-воздух» невозможна, хотя в некоторых комплектах используется система промежуточного охлаждения «жидкость-воздух».Винтовые нагнетатели более эффективны, чем воздуходувки, но менее эффективны, чем центробежные компрессоры.

Наконец, центробежный нагнетатель — это нагнетатель, который создает наддув, используя центробежную силу для сжатия воздуха и проталкивания его в двигатель. Обычно он устанавливается на передней части двигателя с помощью кронштейна и приводится в движение ремнем, вращаемым коленчатым валом. Чаще всего он включается в систему ремня привода вспомогательных агрегатов.

Центробежные агрегаты

имеют внутри зубчатый привод для вращения компрессора со скоростью, намного превышающей скорость вращения коленчатого вала.Скорость воздуха меняется на давление за счет использования диффузора, который снижает скорость воздуха и обеспечивает выброс воздуха под высоким давлением в сторону двигателя.

Этот динамический компрессор не ограничен выходом фиксированного объема, и давление может увеличиваться по мере того, как он вращается быстрее. Это делает его более эффективным устройством, чем компрессор или нагнетатель прямого вытеснения. Еще одним преимуществом центробежного нагнетателя является возможность легко укомплектовать его промежуточным охладителем воздух-воздух.

Все об этой силе

Как нагнетатели, так и турбонагнетатели могут добавить значительную мощность за счет увеличения объемного КПД двигателя.Объемный КПД — это измерение того, насколько хорошо двигатель может перемещать воздух и топливо в цилиндры и из них. Чем выше объемный КПД, тем выше выходная мощность. Эту эффективность также можно настроить в зависимости от величины приложенного давления наддува. Как нагнетатели, так и турбонагнетатели могут быть отрегулированы на более или менее наддув, увеличивая или уменьшая преимущество мощности от добавления принудительной индукции.

Но если вы хотите отрегулировать уровни наддува на нагнетателе, вам нужно будет изменить размер шкива, чтобы отрегулировать передаточное число нагнетателя.У них есть большое преимущество в мощности по сравнению с турбонаддувом на более низких оборотах, хотя в этот момент наддув нагнетателя происходит намного раньше. Турбонагнетателю может потребоваться секунда, чтобы раскрутиться, но он может значительно увеличить мощность при меньшем расходе топлива. Кроме того, турбонаддув можно легко отрегулировать с помощью контроллера в кабине.

Если у вас есть деньги, действительно мало ограничений на то, что вы можете построить. Это установка дизельного двигателя Duramax, с которой Banks Engineering экспериментировала — с использованием как нагнетателя на верхней части двигателя, так и турбонагнетателя, питающего его.Идея состоит в том, что в двигателе нет абсолютно никаких задержек и экстремального постоянного наддува, независимо от числа оборотов.

Время задержки

Конечно, когда дело доходит до дроссельной заслонки на месте, здесь нет конкурентов. Нагнетатель — король в создании наддува на низких оборотах. Существует множество размеров турбонаддува и типов составных систем и конструкций с изменяемой геометрией, чтобы попытаться минимизировать турбо-задержку, но всегда будет небольшой промежуток времени, прежде чем двигатель произведет достаточно выхлопных газов, чтобы турбо вращалось и ускорялось.Это известно как турбо-задержка (нет причины, по которой никто не называет это отставанием нагнетателя).

Если вы используете свой автомобиль для соревнований на короткой дистанции или постоянно включаете и выключаете дроссель, когда выходите на улицу и играете, то нагнетатель, вероятно, будет вашим лучшим выбором.

Простота установки

Как правило, послепродажный комплект нагнетателя будет проще установить, чем любой турбо-комплект, потому что он не требует перенаправления выхлопных газов, как это было бы с турбонаддувом на вторичном рынке.При этом для некоторых комплектов нагнетателя, которые монтируются на коллекторе вместо удаленной установки, может потребоваться разборка и повторная сборка верхней части двигателя. Простота установки и время, затрачиваемое на это, всегда будут варьироваться от комплекта к комплекту, но центробежный нагнетатель, установленный на прилагаемом кронштейне двигателя, обычно будет самой простой системой для установки.

Надежность и долговечность

В целом, мы должны сказать, что добавление послепродажной системы турбонаддува или нагнетателя к любому двигателю, предназначенному для использования без наддува, сокращает срок его службы.Если бы автомобиль был построен на заводе с принудительным впуском и оснащенным двигателем, чтобы справиться с ним, то мы не видим причин, по которым он не прожил бы так долго, как стандартный безнаддувный двигатель.

Что касается самих комплектов вторичного рынка, вы должны ожидать, что турбо-комплект будет соответствовать сроку службы двигателя. Комплект нагнетателя прослужит долго, но в конечном итоге может потребовать некоторого обслуживания из-за его механической конструкции. Ремни могут изнашиваться, или может потребоваться замена подшипников шкива, но по большей части он должен быть надежным и автономным.

Законность

Поскольку мы обсуждаем уличный транспорт в практических целях, законность, безусловно, может быть проблемой. Если вы не живете в каком-то округе, где не проводятся проверки на выбросы, или не имеете дело с классическим автомобилем, вам понадобится система вторичного рынка, разрешающая выбросы (обычно с пометкой «Закон 50 штатов»).

Вот где нагнетатели действительно превосходят турбокомпрессоры: гораздо проще получить выпущенный правительством номер EO (номер приказа об исключении) для модификации, которая идет в линию перед впуском двигателя, в отличие от модификации, которая проходит между двигателем и каталитические преобразователи).Это одна из главных причин, по которой вы видите в продаже больше комплектов наддува, разрешенных к использованию на улице, чем комплектов турбокомпрессора.

Хотите получить больше мощности?

Хит этих парней:

Плюсы и минусы компрессорных комплектов

Нагнетатель	Турбокомпрессор
ПРОФИ	ПРОФИ
Наборы юридических документов	Увеличенный срок службы
Без задержки	Регулируемый наддув в кабине
Обеспечивает наддув при низких оборотах	Более экономичный
Внешняя смазка не требуется	Снижение шума (выхлоп)
	Больше потенциала мощности
	Компенсация для больших высот
Минусы	Минусы
Слегка фиксированный наддув	Турбо лаг
Паразитные потери больше, чем у турбонагнетателя	Сложнее упаковать (занимает больше места)
Менее адиабатический КПД	Более жесткие для соответствия закону о выбросах
Менее экономичный	Повышенный порог
Постоянное усиление при более высоких оборотах	Требования к внешнему смазыванию

Сохраняйте прохладу

Интеркулер, также известный как охладитель наддувочного воздуха, представляет собой теплообменник, используемый для повышения теплового КПД в системе с принудительной индукцией.Они часто устанавливаются между двигателем и компрессором (турбонагнетателем или нагнетателем) для охлаждения поступающего воздуха до того, как он достигнет двигателя.

Хотя они не обязательно требуются в установках с принудительной индукцией, интеркулеры — отличная идея, если их можно добавить в систему. Побочным продуктом сжатия воздуха является тепло, и промежуточный охладитель помогает рассеивать это тепло по нескольким ребрам.

Более холодный воздушный заряд — это более плотный воздушный заряд, содержащий больше молекул кислорода и обеспечивающий более эффективное сжигание.Следовательно, промежуточный охладитель помогает подавать более холодный и плотный заряд воздуха и обычно позволяет добавить дополнительный фунт или два положительного давления наддува по сравнению с системой принудительной индукции без промежуточного охлаждения.

Существует два основных типа промежуточных охладителей: охладитель воздух-воздух (слева) и охладитель воздух-жидкость (справа). Как правило, промежуточный охладитель воздух-воздух идеально подходит для уличного использования, и вот почему: хотя вода обладает отличными (лучше, чем воздух) теплообменными свойствами, охлаждающая жидкость в конечном итоге нагревается по мере того, как двигатель достигает нормальной рабочей температуры.Итак, жидкость, которую вы пытаетесь использовать для охлаждения воздушного заряда, близка к температуре двигателя в замкнутой системе.

Примечание редактора: Версия этой статьи впервые появилась в зимнем выпуске журнала Tread Magazine за 2016 год.

Принудительная индукция

— зачем ее увеличивать?

Проще говоря, двигатель — это не что иное, как воздушный насос. Воздух из атмосферы втягивается через корпус дроссельной заслонки (или карбюратор) во впускной коллектор, где он смешивается с топливом (это называется соотношением воздух / топливо), прежде чем попасть в камеру сгорания.Когда смесь сжимается и воспламеняется, энергия, выделяемая при горении (и быстром расширении) топливно-воздушной смеси, вызывает приложение силы к поршням. Поршни прикладывают усилие к коленчатому валу, и создается крутящий момент.

При использовании естественного всасывания воздух втягивается в двигатель из-за разницы давлений между низким давлением в цилиндре (создаваемым быстрым движением поршней вниз) и более высоким (атмосферным) давлением в коллекторе. Наша атмосфера примерно 14.7 фунтов на квадратный дюйм, плюс-минус, в зависимости от фактического барометрического давления и высоты, на которой вы находитесь.

Итак, основная теория говорит нам, что чем больше воздуха может потреблять двигатель, тем больше топлива он может сжечь (конечно, вы должны поддерживать эффективное соотношение a / f) и тем больше мощности и крутящего момента он в конечном итоге будет производить. Больше воздуха — больше топлива — больше мощности.

Поскольку мы полагаемся на давление воздуха, мы находимся во власти нашего местоположения и матери-природы для подачи воздуха, но, напротив, мы можем полностью контролировать подачу топлива по мере необходимости.Итак, самая сложная часть — добавить дополнительный воздух.

Каждый раз, когда мы модифицируем двигатель, добавление воздуха (улучшение воздушного потока) является частью нашей цели. Например, новый воздухозаборник для холодного воздуха обычно пропускает больше воздуха и, в свою очередь, увеличивает мощность. Впускной коллектор побольше? Больше воздуха. Эти новые головки на 325 куб. Футов в минуту? Что ж, cfm — это кубический фут в минуту воздушного потока, и это именно то, что нам нужно. Эти заголовки вы только что установили? Они помогают убирать отработанные газы из выпускных отверстий и всасывать немного больше воздуха в камеру через впускной клапан, что создает больше мощности!

Но что произойдет, если мы уже оптимизировали двигатель со всеми этими деталями? Что произойдет, когда ваша полностью моторизованная комбинация исчерпана и вы пропускаете как можно больше воздуха? Или вам нужен простой болт, стоящий большой мощности? Ответ? Подайте больше воздуха с помощью сумматора мощности.

Но как это сделать? Ну вы добавляете нагнетатель или турбокомпрессор. Поскольку эти устройства получают воздух при атмосферном давлении, сжимают его и передают этот дополнительный воздух в двигатель, где он может быть объединен с дополнительным топливом, и вырабатывается большая мощность.

Для стартеров дополнительный воздух, нагнетаемый в двигатель, обычно называется наддувом. На самом деле наддув — это мера дополнительного давления воздуха (обычно измеряемого в фунтах на квадратный дюйм или фунт / кв. Дюйм) во впускном тракте (до того, как он попадет в процесс сгорания).Вы можете сделать это с помощью центробежного нагнетателя, нагнетательного нагнетателя, турбонагнетателя, пары турбонагнетателей или любой их комбинации. Но чтобы найти подходящую для вас, важно сначала четко определить свои цели (и бюджет), а затем понять, как каждая конкретная система работает на пользу вам и вашему движку.

Центробежные нагнетатели

Эти нагнетатели, обычно устанавливаемые на передней части двигателя на одной линии с передним вспомогательным приводом, приводятся в движение ремнем, прикрепленным к коленчатому валу.При вращении коленчатого вала ремень вращает шкив нагнетателя, который вращает набор внутренних «повышающих» шестерен. Эти шестерни увеличивают скорость вращения крыльчатки (часто более 100 000 об / мин). Когда крыльчатка движется, она втягивает воздух из атмосферы и отправляет его в улитку нагнетателя, где он сжимается, прежде чем пройти через диффузор и доставить в двигатель для потребления. Проще говоря, центробежный нагнетатель втягивает воздух в себя и сжимает его за счет центробежной силы, прежде чем направить его через ряд труб (и часто интеркулер) к корпусу дроссельной заслонки (или карбюратору).Центробежные нагнетатели используют центробежную силу для создания воздуха под высоким давлением во впускном тракте.

Тепловая эффективность: центробежные нагнетатели по своей сути просты и эффективны как по потребляемой мощности (сколько мощности они забирают от двигателя для работы), так и по тепловой мощности (насколько горячий воздух после сжатия). Чем меньше тепла они выделяют во время сжатия, тем ниже температура воздуха на впуске, что приводит к увеличению выработки энергии и повышению сопротивления детонации.Кроме того, поскольку нагнетатель не прикреплен непосредственно к воздухозаборнику, меньше тепла передается двигателю от самого нагнетателя.

Компактная конструкция: современные центробежные нагнетатели могут быть невероятно компактными для данной мощности и довольно легко помещаются в любой современный моторный отсек. Поскольку они устанавливаются вместе с передним вспомогательным приводом, а не на двигателе, нет необходимости в послепродажном капоте, а многие системы не требуют перемещения или замены какого-либо OEM-оборудования.

Линейное производство наддува: центробежные нагнетатели, приводимые в движение коленчатым валом двигателя, часто создают очень линейные кривые наддува, что упрощает управление ими на улице и упрощает управление на трассе. На низких оборотах наддув минимален, при этом большой прирост обычно наблюдается выше 3000–3500 об / мин на модульном двигателе Mustang. Это облегчает управление тягой вне линии, с большим зарядом мощности для большого прироста миль в час и захватывающим пробегом до красной черты.

Линейное производство наддува: центробежные нагнетатели, приводимые в движение коленчатым валом двигателя, часто создают очень линейные кривые наддува с очень небольшим производством воздушного потока на низких и средних оборотах двигателя.Это приводит к минимальной дополнительной выработке крутящего момента во время работы на низких и средних оборотах, что может показаться «запаздывающим» для водителей, которые ищут большую дозу крутящего момента сразу же.

Проскальзывание ремня: В приложениях с высокой мощностью, где используются шкивы нагнетателя малого диаметра, можно столкнуться с проблемами проскальзывания ремня, при которых приводной ремень нагнетателя проскальзывает на верхний шкив, вызывая падение частоты вращения рабочего колеса и потеря наддува. Современные ремни, а также более прочные кронштейны, повышенное натяжение и более толстые шкивы помогли бороться с проскальзыванием ремня.

Скорость вращения крыльчатки в конечном итоге определяется оборотами двигателя, внутренней повышающей передачей нагнетателя и шкивами, используемыми как на коленчатом валу, так и на самом нагнетателе. Регулировки производятся путем замены шкивов разного диаметра на коленчатом валу или на самом нагнетателе до тех пор, пока не будет достигнут максимальный желаемый наддув. Важно отметить, что возможно превышение максимальной скорости вращения центробежного нагнетателя, что может привести к повреждению агрегата.

Нагнетатели с принудительным рабочим объемом

Нагнетатели с принудительным смещением, которые чаще всего устанавливаются на двигатель вместо заводского впускного коллектора, приводятся в движение ремнем, соединенным с коленчатым валом, и, как правило, доказали значительное увеличение отклика дроссельной заслонки. и лошадиные силы.В отличие от центробежного нагнетателя, который сжимает воздух, рассеивая его, нагнетатель прямого вытеснения просто собирает и подает воздух либо с помощью набора винтов (двухвинтовой), либо с помощью пары лопастей (типа Roots или TVS).

Важно отметить, что винтовые нагнетатели сжимают воздух в корпусе (используя фактические винтовые лепестки), тогда как нагнетатели Рутса или TVS сжимают воздух в коллекторе. Любая конструкция с принудительным смещением обеспечивает подачу фиксированного количества воздуха на каждый оборот, обычно измеряемого в литрах, и, поскольку подача воздуха не зависит от частоты вращения, может привести к значительному увеличению воздушного потока при очень низких оборотах двигателя.

Например, нагнетатель на 2,3 литра может подавать, как вы уже догадались, 2,3 литра воздуха на каждый оборот. Это исправлено и, хотя некоторая утечка между роторами действительно возникает, не изменяется в зависимости от скорости. Воздуходувки PD могут создавать такой мгновенный крутящий момент, как только вы нажимаете на газ, потому что они обеспечивают отличные возможности наполнения цилиндров при низких оборотах.

Посмотреть все 9 фотографийПоложительные нагнетатели, такие как этот от Kenne Bell, разделяют и доставляют воздух во впускной коллектор двигателя, протягивая его через корпус дроссельной заслонки в коллектор.Нагнетатель прямого вытеснения перемещает фиксированное количество воздуха за один оборот и может обеспечивать значительный воздушный поток при низких оборотах.

Производство крутящего момента на низких оборотах: нагнетатели PD типа Рутса и двухвинтовые работают, перемещая фиксированный объем воздуха за один оборот. На низких оборотах этот воздушный поток значительный, и его нагнетание в камеры сгорания приводит к значительному увеличению выработки энергии. Если вы ищете автономное питание, то вам подойдет воздуходувка PD.

Упаковка: нагнетатель прямого вытеснения заменяет заводской впускной коллектор практически на всех последних моделях Ford, что делает упаковку очень простой и понятной.Благодаря встроенному промежуточному охладителю воздух-вода, присутствующему в большинстве оригинальных и вторичных систем, почти все содержится в одной области и легко устанавливается или снимается для обслуживания.

Тепло и КПД: Нагнетательный двигатель прямого вытеснения выделяет значительное количество тепла как под капотом, так и внутри сжатого воздуха, подаваемого в камеры сгорания, и с этим теплом может быть трудно справиться. Промежуточное охлаждение воздух-вода имеет важное значение, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы должным образом охладить агрегат между циклами, чтобы обеспечить стабильную подачу мощности.Некоторые компании разработали системы охлаждения, которые снижают температуру воздуха на входе, и в последнее время мы видим больше технологий в этой области.

Зазор: Для более крупных нагнетателей PD требуется дополнительный капот для очистки высокого узла нагнетателя. Это увеличивает стоимость некоторых систем и может ухудшить желаемый внешний вид вашего проекта. Или это могло бы быть круто, если бы вы всегда хотели его.

Скорость вращения внутренних роторов определяется передаточным числом шкивов, устанавливаемым верхним и нижним шкивами.Приводимые ремнем, прикрепленным к коленчатому валу, шкив коленчатого вала (нижний) и шкив нагнетателя (верхний) работают вместе, чтобы установить общий наддув.

Турбокомпрессоры

Турбокомпрессор технически представляет собой тип нагнетателя — выхлопные газы двигателя вместо коленчатого вала приводят в движение крыльчатку. Турбонагнетатель, соединенный с выпускными коллекторами двигателя серией труб, имеет два колеса, соединенных валом, которые вращаются с одинаковой частотой вращения. Турбинное колесо приводится в действие за счет расширения выхлопных газов через его лопасти, в то время как рабочее колесо отвечает за захват свежего воздуха и его сжатие внутри улитки.Благодаря использованию выхлопных газов вместо набора приводных шкивов турбокомпрессоры обеспечивают повышенную эффективность и непревзойденную регулируемость, хотя их значительно сложнее установить по вертикали и установить.

Посмотреть все 9 фотографий Турбокомпрессоры имеют два колеса (рабочее колесо и турбинное колесо), соединенные центральным валом. Выхлопной газ раскручивает турбинное колесо, которое вращает рабочее колесо, которое втягивает воздух и сжимает его. Турбонаддув может осуществляться с помощью одного, двух или более турбонагнетателей, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток на двигателе любого размера.

КПД: Турбокомпрессоры эффективны как внутри, так и снаружи. Современная конструкция крыльчатки и корпуса компрессора создает значительный воздушный поток при умеренных температурах, что приводит к надежному охлаждению воздуха во впускном тракте. И, поскольку они приводятся в движение отработанным выхлопным газом, а не коленчатым валом, турбокомпрессоры не требуют такой большой мощности для привода (есть некоторые потери), что может привести к чистому увеличению мощности на несколько сотен лошадиных сил по сравнению с нагнетателем аналогичного размера.

Подача мощности: Турбокомпрессоры чрезвычайно управляемы — подачу мощности, наддув и скорость крыльчатки можно регулировать с точностью до десятых долей фунта на квадратный дюйм. Это позволяет водителям, гонщикам и тюнерам набирать именно ту мощность, которая им нужна, когда она им нужна для решения проблем с тягой или управляемостью на улице.

Lag: Турбокомпрессоры не приводятся в движение частотой вращения двигателя, и их мощность не является линейной, что означает, что турбокомпрессору неправильного размера может потребоваться несколько тысяч оборотов в минуту для разгона.Это приводит к ощущению вялости при взлете. Правильный подбор турбокомпрессоров для комбинации двигателей может легко решить проблему запаздывания, хотя для этого требуется, чтобы пользователь ставил реалистичные цели и мудро выбирал турбокомпрессор.

Упаковка: Турбо-система сложна из-за большого количества трубопроводов и изменения маршрута выпускных коллекторов к турбинам, а также промежуточного охладителя и впускного отверстия. Это требует значительного количества места под капотом современного Мустанга. Водопровод может быть трудным, а прокладка труб — иногда до 5 дюймов в диаметре — через отсек Мустанга обычно требует изготовления на заказ или снятия заводских деталей.

Стоимость: Системы с турбонаддувом обычно стоят больше, чем системы с наддувом, если только по той причине, что количество задействованных деталей. По сути, вы покупаете выхлопную систему, сумматор мощности, систему контроля наддува и промежуточный охладитель одновременно, что может быть сложно для кошелька.

Регулировка уровней наддува турбокомпрессора осуществляется путем открытия или закрытия перепускной заслонки. Перепускная заслонка, подключенная к турбонагнетателю, работает, отводя выхлопные газы от колеса турбины турбонагнетателя, что замедляет его (или ускоряет) и увеличивает или снижает уровень наддува.С дополнительными электронными контроллерами наддува водители могут регулировать уровни наддува на лету, что отлично подходит для уличного / уличного проекта или для проекта, который вы хотите увеличить по выходным и снизить в течение недели.

Интеркулеры

Посмотреть все 9 фотографий В настоящее время Ford производит самый мощный в мире двигатель V-8. В нем используется нагнетатель типа TVS с промежуточным охлаждением, встроенным в коллектор.

В типичных установках с принудительной индукцией на вторичном рынке и / или на складе есть два типа промежуточных охладителей, используемых для отвода тепла от сжатого воздуха.Интеркулеры воздух-воздух имеют установленный спереди алюминиевый блок (обычно за передней решеткой, перед радиатором), который пропускает сжатый воздух через набор трубок, которые охлаждаются набором ребер, которые подвергаются воздействию окружающего воздуха. давление.

Промежуточное охлаждение воздух-воздух — это просто и отлично подходит для уличных автомобилей, которые имеют достаточный поток воздуха через переднюю часть при движении на высокой скорости. С другой стороны, промежуточные охладители воздух-вода передают тепло, пропуская хладагент по набору трубок, содержащих сжатый воздух.Многие OEM-системы поставляются с завода с блоками воздух-вода, в которых используется установленный спереди теплообменник (например, радиатор) для поддержания нормального уровня охлаждающей жидкости. В гоночных автомобилях теплообменник обычно снимается, и для охлаждения всего используется смесь льда и воды. Конечно, как только лед тает и вода нагревается, система может нагреваться, что нежелательно.

Boost Glossary

На большом конце он весил около 15 фунтов, а затем заслонка широко распахнулась и перевернула крыльчатку.Турбонагнетатель выстрелил, и я думаю, что часть турбины теперь застряла в передней опоре. «Если эти утверждения имеют для вас смысл, добро пожаловать в выпуск о повышении скорости MM&FF. Если это не так, не бойтесь, мы здесь, чтобы научит вас (в буквальном смысле) и познакомит вас со всем жаргоном и продуктом, которые охватывают улучшенную игру на вторичном рынке. Говоря простым языком, мы собираемся объяснить все, что нужно. Как только вы освоите это, это легко , и ничто не говорит о «веселом времяпрепровождении», как сравнение журналов kPA с журналами «холодного» журнала на местном тусовке или споры с друзьями о теоретических преимуществах химического охлаждения теплообменника на дорожках…

Boost — это название игры и, проще говоря, представляет любое дополнительное давление во впускном коллекторе.Давление наддува, обычно измеряемое в фунтах на квадратный дюйм (psi), говорит нам, какое дополнительное давление нагнетатель или турбокомпрессор создает в двигателе в любой момент времени. Например, 14,7 фунта наддува (или 14,7 фунта на квадратный дюйм) представляют собой дополнительную атмосферу (поскольку Мать-природа обеспечивает нас естественным давлением примерно 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря) воздуха внутри впускного коллектора, что резко увеличивает объемный КПД двигателя и потенциал. выходная мощность. Другие методы измерения наддува включают кПа (килопаскаль), бар или дюйм ртутного столба, которые представляют собой разные единицы давления, относящиеся к одному и тому же.

14,5 фунтов на квадратный дюйм = 100 кПа = 1 бар = 29,53 дюйма рт. На вторичном рынке можно найти два основных типа: центробежные нагнетатели и нагнетатели прямого вытеснения. Центробежные агрегаты обычно устанавливаются на передней части двигателя с помощью кронштейна, тогда как нагнетатели прямого вытеснения обычно прикрепляются непосредственно к головкам цилиндров вместо впускного коллектора.

Обычно приводимый ремнем (хотя приводы с зубчатым приводом становятся все более частыми на гоночных автомобилях), нагнетатель имеет рабочее колесо или роторы, которые втягивают окружающий воздух, сжимают его, а затем передают его во впускной коллектор. Рутс-, TVS- или двухвинтовые нагнетатели используют шкивы для их привода, тогда как центробежные нагнетатели используют шкивы в сочетании с внутренней трансмиссией с заданным передаточным числом для приведения в движение крыльчатки. Регулировка передаточного числа шкивов устанавливает скорость ротора или крыльчатки и, следовательно, уровень наддува.

Турбокомпрессор — это также воздушный компрессор, который обеспечивает увеличенный поток воздуха к двигателю, хотя вместо коленчатого вала двигателя им управляют выхлопные газы. Турбонагнетатель, состоящий из двух колес, соединенных центральным валом (компрессора и турбинного колеса), использует расширение выхлопных газов над турбиной для вращения компрессора, который сжимает свежий воздух и направляет его во впускной коллектор. Использование выхлопных газов вместо шкивов и ремня делает турбокомпрессоры очень эффективными.Они полагаются на вестгейты для управления общей скоростью рабочего колеса и наддува, что позволяет пользователям регулировать целевые уровни наддува на лету, без необходимости менять шкивы.

Выпускной клапан — это клапан сброса давления, расположенный во впускном тракте, который установлен между компрессором (с наддувом или с турбонаддувом) и корпусом дроссельной заслонки (или карбюратором). Устанавливаемый между компрессором и корпусом дроссельной заслонки (или карбюратором), работа продувочного клапана, в буквальном смысле, заключается в том, чтобы сбрасывать (или выпускать) избыточное давление наддува, оставшееся в системе, когда дроссельная заслонка закрывается.В нормальных условиях движения выпускной клапан закрыт, и сжатый воздух содержится в наддувном трубопроводе, направляя его через открытую заслонку дроссельной заслонки во впускной коллектор. Когда дроссельная заслонка быстро закрывается после полного открытия дроссельной заслонки, двигатель все равно будет работать наддува; поскольку дроссельная заслонка закрыта, избыточный наддув вызывает реверсирование впуска, что может повредить колесо турбины или вызвать проблемы с управляемостью. Выпускной клапан определяет изменение давления (от атмосферного до вакуума), и клапан открывается, выпуская сжатый воздух из напорной трубы в атмосферу.Он также издает классные звуки.

Вестгейт — это устройство, которое отводит выхлопной газ до того, как он достигнет входа в корпус турбины турбокомпрессора. Чтобы полностью понять концепцию, давайте рассмотрим турбо-систему без вестгейта.

Когда выхлопные газы заполняют коллектор, они направляются к турбонагнетателю и попадают в корпус турбины перед тем, как выйти через спускную трубу. В замкнутой системе турбина будет видеть все давление выхлопных газов / газы во всем диапазоне оборотов двигателя, и наддув будет продолжать бесконтрольно расти, пока либо дроссельная заслонка не будет закрыта, либо колесо турбины не достигнет своей точки дросселирования.Практически для любого двигателя это создает чрезмерное усиление и в конечном итоге может разрушить детали. Для управления наддувом и общим потоком воздуха в двигателе системы турбонагнетателей полагаются на перепускные клапаны, которые устанавливаются перед корпусом турбины (или внутри него в случае турбины с внутренними затворами) и действуют как управляемый байпас для определенного процента выхлопных газов для регулирования турбины. скорость и, следовательно, общий прирост. Многие вестгейты настраиваются, поэтому вы можете выбрать желаемый уровень наддува / производительности.

Горячая сторона системы с турбонаддувом относится к любому трубопроводу или компоненту, по которому циркулирует выхлопной газ.Обычно горячая сторона системы содержит выпускные коллекторы, трубопровод от коллектора к турбонагнетателю и спускную трубу турбонагнетателя. Поскольку горячая сторона имеет дело с чрезвычайно горячими выхлопными газами, она обычно изготавливается из трубок из нержавеющей стали (в некоторых недорогих системах также используется низкоуглеродистая сталь) и должна быть покрыта, обернута или проложена таким образом, чтобы снизить температуру под капотом. Горячая сторона горячая — отсюда и название.

Водосточная труба соединяется с выходом турбины турбокомпрессора и передает отработанный выхлопной газ от турбокомпрессора в атмосферу.На типичном уличном автомобиле даунпайп подключается к традиционной выхлопной системе и направляет отработанные газы вдоль днища Mustang и через выхлопные трубы. В гоночных автомобилях выхлопная труба обычно просто сбрасывает выхлоп прямо из моторного отсека или через отверстие в переднем крыле. Это выглядит круто и звучит потрясающе, но не всегда законно, поэтому сверьтесь с правилами, прежде чем вырезать 5-дюймовое отверстие в переднем бампере. Или не надо и присылайте нам фотографии! В любом случае, водосточные трубы обычно изготавливаются из нержавеющей стали (это горячая сторона!), Хотя гонщики, стремящиеся к максимальной экономии веса, экспериментировали с алюминиевыми водосточными трубами.

Как вы, наверное, догадались, холодная сторона (вход) в системе с наддувом имеет дело с любым трубопроводом или компонентом, который циркулирует сжатый воздух через систему. Это включает в себя любой трубопровод, который питает вход турбонагнетателя или нагнетателя, любой трубопровод со стороны компрессора турбонагнетателя или нагнетателя, промежуточный охладитель (если он присутствует) и любые трубопроводы, соединяющиеся с корпусом дроссельной заслонки или карбюратором. Поскольку температура на холодной стороне относительно низка (по сравнению с выхлопом), трубки обычно изготавливаются из алюминия, что снижает вес и эффективно передает тепло.Холодная сторона системы обычно удерживается силиконовой муфтой и зажимом. Если вы начинаете «пропускать некоторый наддув», сначала проверьте муфты.

Интеркулеры позволяют снизить температуру входящего воздуха после его сжатия, но до того, как он достигнет камеры сгорания. Сжатие воздуха нагревает его (иногда сильно), а горячий воздух — плохой воздух, как скажет вам любой гонщик. Чем горячее поступающий воздух, тем менее плотным он становится (что плохо сказывается на производительности, поскольку присутствует меньше кислорода), и тем более подвержен детонации двигатель.Это неудачная часть Закона об идеальном газе (мы сэкономим вам урок науки), но с теплом, возникающим при сжатии воздуха, необходимо иметь дело, если вы хотите оптимизировать свой Ford с форсированным двигателем. Для охлаждения сжатого воздуха во многих системах с принудительной индукцией используется промежуточный охладитель, который представляет собой просто устройство, похожее на радиатор, передающий тепло.

Интеркулеры типа «воздух-воздух» являются наиболее популярными для уличных автомобилей с турбонаддувом. Они основаны на передаче холодного воздуха через небольшие алюминиевые ребра, чтобы отводить тепло от сжатого воздуха внутри трубок.Промежуточные охладители воздух-вода основаны на аналогичном принципе, поскольку они отбирают тепло из сжатого воздуха, хотя в системе воздух-вода используется вода (или хладагент) для передачи тепла. В стандартных системах Ford, установленных на автомобилях SVT, используется промежуточный охладитель с теплообменником для уменьшения тепла в системе охлаждения промежуточного охладителя.

Low Boost, Pump Gas, No Timing

Эту общую фразу можно услышать среди любого гонщика, тюнера, королевы дино или жокея форума, и она призвана преуменьшить текущие характеристики рассматриваемого автомобиля.«Да, и это только при низком наддуве, подкачивающем газе и без тайминга — в этом есть намного больше!» Обычно за этим следует владелец / водитель / тюнер, либо фактически включающий его и ломающий что-то, либо оставляющий его в неизменном виде на все остальное время. Никогда не верьте этому заявлению.

Что такое принудительная индукция и как она работает?

Концепция принудительной индукции восходит к 1889 году, но как работают турбокомпрессор и нагнетатель?

НЕ ТАКОЕ давно турбокомпрессоры использовались только в дизельных двигателях грузовиков и автобусов… и самолетов.Тогда инженеры решили, что они станут отличным способом получить больше мощности от бензиновых двигателей для мощных автомобилей, а теперь они используются во всем, от небольших городских автомобилей до больших внедорожников.

Как давно существуют турбокомпрессоры?

Человек, которому приписывают «концепцию» турбокомпрессора, был швейцарский инженер доктор Альфред Бучи, и его патенты датируются 1904 годом. У доктора Бучи был рабочий дизельный двигатель с турбонагнетателем, работающий к 1911 году, а в 1915 году он запатентовал турбокомпрессор. дизайн, который не был реализован до 1980-х годов.

Доктор Бучи явно опередил свое время, потому что турбокомпрессоры не использовались в легковых автомобилях до окончания Второй мировой войны. Большая часть разработок в 1950-х и 60-х годах была связана с использованием турбокомпрессоров в дизельных двигателях для автобусов и грузовиков. За это время многие компании начали дальнейшую доработку турбокомпрессоров для использования в автоспорте.

Только в 1976 году, когда был выпущен Saab 99 (на фото выше), серийный дорожный автомобиль был выпущен с бензиновым двигателем с турбонаддувом.А с 1980-х годов большинство автомобильных компаний по всему миру либо имели в своих конюшнях прототипы, либо серийные автомобили с турбонаддувом.

Нагнетатели

, которые принадлежат к тому же семейству, что и турбокомпрессоры (см. Ниже), в качестве концепции были придуманы Готлибом Даймлером, который предложил наддувку под давлением в своем первоначальном патенте на свой «автомобиль» в 1889 году. К 1893 году Даймлер построил поршневой двигатель. управляемый нагнетатель. И с турбонаддувом, и с наддувом известны как двигатели FI, или двигатели с «принудительной индукцией».

Как работает двигатель автомобиля?

Двигатель автомобиля работает, втягивая воздух в цилиндр, сжимая воздух поршнем, добавляя топливо, а затем производя управляемый взрыв, который приводит в движение поршень, вращая коленчатый вал и, в конечном итоге, поворачивая колеса.По сути, топливо + воздух = мощность. Соотношение топлива и воздуха постоянно, поэтому чем больше у вас воздуха, тем больше топлива вы можете добавить, тем сильнее взрыв и мощность.

Турбокомпрессоры и наддувы сжимают воздух, поступающий в двигатель, поэтому больше воздуха помещается в то же пространство в цилиндре. Это означает, что вы можете добавить больше топлива — сохраняя постоянное соотношение топливо / воздух — и, следовательно, получить больше мощности.

Вот почему малые двигатели с турбонаддувом могут производить такую ​​же мощность, что и более крупные двигатели без турбонаддува (известные как «безнаддувные», или NA) двигатели.Турбо втягивает большое количество воздуха и сжимает его в небольшом пространстве. Двигатель NA втягивает большое количество воздуха в большее пространство, но не сжимает его.

Разница между турбонагнетателем и нагнетателем проста. Турбокомпрессор имеет привод компрессора с помощью турбины («вентилятора»), которая приводится в движение выхлопными газами. Наддув находится прямо у водителя ремнем от двигателя.

Турбокомпрессоры и нагнетатели из одного семейства

Слово «турбокомпрессор» является сокращением слова «турбокомпрессор».Действительно, турбокомпрессор принадлежит к тому же семейству, что и нагнетатель — все дело в «принудительной индукции» (FI) или нагнетании большего количества воздуха в двигатель, чтобы обеспечить более крупный контролируемый взрыв в цилиндрах и, следовательно, большую мощность. Действительно, принудительная индукция за счет турбонаддува или наддува может увеличить мощность и крутящий момент примерно на 40% и 30% соответственно.

В отличие от турбонагнетателя, который использует выхлопные газы для приведения в действие / вращения турбины (вентилятора), нагнетатель напрямую соединен с коленчатым валом, обычно с помощью вспомогательного ремня.Этот ремень оборачивается вокруг шкива и ведущей шестерни, которые помогают вращать шестерню компрессора. Когда компрессор вращается (со скоростью до 50 000 с лишним оборотов в минуту), в двигатель нагнетается воздух. Таким образом, можно впрыснуть больше топлива, а значит, получить больше мощности и крутящего момента из-за большего взрыва.

Как работает турбокомпрессор?

Как и нагнетатель, турбонагнетатель предназначен для увеличения количества сжатого воздуха в двигателе. Подумайте об этом так: турбокомпрессор более или менее похож на рот, который выдувает воздух в огонь, чтобы разжечь пламя.

Как правило, и турбокомпрессор, и нагнетатель закачивают в двигатель около восьми фунтов на квадратный дюйм (8 фунтов на квадратный дюйм) сжатого воздуха. Это примерно вдвое больше нормального атмосферного давления, которое составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм. Это означает, что вы обычно можете согласиться с увеличением производительности двигателя за счет турбонаддува или наддува примерно на 40% или немного меньше (в процессе есть потери эффективности).

В отличие от нагнетателя, который использует «привод» от двигателя для питания своей турбины, турбонагнетатель использует выхлопные газы для вращения своей турбины / вентилятора, который может вращаться со скоростью до 200000 об / мин — чем больше выхлопных газов вы закачиваете в турбину, тем быстрее он будет вращаться.Произведенный сжатый и сжатый воздух затем нагнетается в цилиндры, что, наряду с впрыском большего количества топлива, позволяет производить больше энергии из-за более сильного взрыва.

Если вы управляли старым бензиновым автомобилем с турбонаддувом, вы бы почувствовали что-то, называемое «отставанием», в основном это время, которое требуется турбокомпрессору, чтобы начать вращаться и нагнетать воздух в двигатель. Это давало ощущение нажатия на дроссель, а затем ничего, ничего, ничего, а затем ВСЕ.Старые турбокомпрессоры, как правило, были больше и, следовательно, медленнее раскручивались. Современные агрегаты, с другой стороны, меньше по размеру, имеют меньшее трение благодаря новым технологическим процессам и используемым материалам и, таким образом, быстрее начинают прядение. Однако если использовать турбонагнетатель слишком маленького размера, он может стать злейшим врагом самого себя, слишком быстро вращаясь при увеличении оборотов двигателя. Некоторые автопроизводители стали оснащать свои двигатели двумя турбокомпрессорами (двойной наддув), меньшим по размеру для обеспечения наддува на более низких скоростях и большим, который действует при увеличении скорости.

А как насчет дизельного двигателя с турбонаддувом?

И бензиновые, и дизельные двигатели мы называем двигателями внутреннего сгорания. Но горение происходит по-разному. Поскольку у дизельного топлива температура горения намного выше, чем у бензина, в дизельном двигателе используется сжатие топливно-воздушной смеси внутри цилиндра, в 14-20 раз превышающее первоначальный объем (бензиновый двигатель имеет тенденцию сжимать свою топливно-воздушную смесь. намного меньше, чем это). Это сжатие вызывает самовозгорание и заставляет поршень опускаться.Свеча зажигания не требуется. Тем не менее, в старых моделях дизельных двигателей использовались свечи накаливания для предварительного подогрева воздуха в цилиндрах. Современные турбодизельные двигатели не требуют свечей накаливания.

Как и в бензиновом двигателе, турбонаддув дизельного транспортного средства позволяет закачивать в двигатель больше воздуха и часто может увеличить мощность примерно на 50% по сравнению с дизельным двигателем без турбонаддува того же размера и технологии. Также можно снизить расход топлива.

Дизельные двигатели

тем эффективнее, чем горячее они нагреваются, поэтому обычно только водители дизелей, которые ездят на большие расстояния, осознают преимущества эффективности.Из-за своей конструкции и методов сгорания дизельные двигатели, как правило, вырабатывают свою мощность и крутящий момент ниже в диапазоне оборотов (ниже 3000 об / мин), чем аналогичный бензиновый автомобиль, который имеет тенденцию вырабатывать пиковую мощность и крутящий момент выше в диапазоне оборотов (выше 3000 об / мин). Это означает, что автомобили с дизельным двигателем могут на самом деле казаться «хрюкающими» и более экономичными (когда-то горячими), чем их бензиновые братья и сестры.

В чем преимущество турбокомпрессора?

Существует три основных преимущества турбонаддува двигателя.И дело в том, что относительно небольшой двигатель, а некоторые производители используют двигатели с турбонаддувом всего 1,0 литр с тремя цилиндрами, может вырабатывать гораздо больше мощности, чем без турбонагнетателя. Кроме того, использование турбонагнетателя не сильно увеличивает вес двигателя, и, если не используются его характеристики, двигатель с турбонаддувом не так сильно жаждет, как безнаддувный (без турбонаддува) двигатель аналогичного размера и мощности. . И это потому, что турбокомпрессоры полагаются на повторное использование выхлопных газов для вращения вентилятора, чего нет ни в двигателях без наддува, ни в двигателях с наддувом.Это еще и потому, что турбонаддув позволяет в первую очередь использовать двигатель меньшего размера.

Какие недостатки у турбокомпрессора?

Турбокомпрессоры часто страдают от задержек, хотя это становится все менее актуальным для современных автомобилей с турбонаддувом. Турбокомпрессоры также, как правило, работают только в определенном диапазоне оборотов, и они могут довольно сильно нагреваться, часто требуя дополнительных водопроводных труб, чтобы перекачивать моторное масло вокруг них, чтобы они оставались холодными; это означает, что двигатели с турбонаддувом иногда могут быть немного тяжелее по маслу, чем двигатели без турбонаддува.

Что такое атмосферный двигатель?

Любой автомобиль без принудительной индукции (с турбонаддувом или наддувом) считается безнаддувным. А это означает, что двигатель полагается на атмосферное давление и вакуум, вызванный движением цилиндра, чтобы засасывать воздух в двигатель.

Существуют ли разные типы турбонагнетателей?

Да, в большинстве автомобилей с турбонаддувом используется только один турбонагнетатель, известный как одинарный турбонаддув. Некоторые двигатели оснащены двумя двигателями с двойным турбонаддувом (BMW — это особый вентилятор), который использует меньший турбонаддув в нижнем диапазоне оборотов, а другой — в более высоком диапазоне оборотов.Некоторые двигатели работают с параллельными двойными турбонагнетателями, которые также называют би-турбо.

Кроме того, есть турбокомпрессоры с двумя спиральными спиралями (большинство турбонагнетателей представляют собой одну спираль), что означает, что выхлопные газы разделены, чтобы один набор цилиндров питал одну спираль, а другой набор цилиндров питал другую спираль, которая поддерживает давление в турбонагнетателе, несмотря на последовательности зажигания цилиндра. Следующий тип турбонагнетателя — это турбонагнетатель с изменяемой геометрией, который позволяет турбонагнетателю работать стабильно во всем диапазоне оборотов, эффективно адаптируясь к большему или меньшему давлению.Это обеспечивает меньшую задержку и более плавную подачу энергии.

Следующим этапом в разработке турбокомпрессоров станут электрические турбокомпрессоры, которые позволят подключать электродвигатель к крыльчатке компрессора в турбонагнетателе для обеспечения мощности при недостаточном количестве выхлопных газов, устраняя задержку и позволяя двигателю с турбонаддувом производить много низких частот. крутящий момент выключен на холостом ходу.

Теория двигателя: принудительная индукция

Как отмечалось в первой статье этой серии несколько месяцев назад, поршневые двигатели лучше всего рассматривать как воздушные насосы.Чем больше воздуха закачивает двигатель, тем большую мощность он может произвести. Мы также можем вспомнить, что это вес атмосферы над двигателем, который толкает воздух в цилиндры, так называемое естественное вдыхание.

Конечно, чем выше летает двигатель, тем меньше атмосферы над ним. Масса воздуха, поступающего в двигатель, уменьшается примерно на 3% на 1000 футов высоты, так что на высоте 10 000 футов теряется около одной трети мощности двигателя на уровне моря. Спросите любого капитана Cessna 150.

Подобно компрессорам турбонагнетателей, центробежные нагнетатели, такие как этот агрегат Vortech, забирают воздух в своем центре, поворачивают его на 90 градусов и продувают через спиральную камеру в форме улитки.Здесь у воздухозаборника видны быстро вращающиеся лопасти крыльчатки. На задней стороне этого узла находится прямозубая шестерня, которая помогает увеличить частоту вращения крыльчатки в 10–12 раз по сравнению с частотой вращения коленчатого вала.

Инженерное решение — принудительная индукция. То есть добавление любого устройства или системы, использующей энергию для нагнетания большего количества атмосферной массы в цилиндры двигателя. На просторечии это наддув, что означает «поднятый» или «выше», а «заряд» относится к заряду воздуха / топлива в цилиндре.Есть удивительно много способов поднять двигатель. Все это замечательно, и каждый двигатель должен иметь наддув и все такое, кроме бесплатного обеда. Стоимость, сложность и технические проблемы связаны с наддувом, и, как показал рынок, для наших маловысотных самолетов с низкими характеристиками простые двигатели с большим рабочим объемом обычно являются наиболее элегантным вариантом. Конечно, некоторые из нас хотят подниматься выше и быстрее!

Одна из основных составляющих наддува — сжатие газа (например, воздуха) повышает его температуру.При небольшом сжатии — усилении арго хотроддера и английского авиатора — это повышение температуры незначительно, и его можно игнорировать. Но по мере увеличения наддува повышение температуры угрожает вызвать детонацию, к тому же, если вы охладите наддувочный воздух, вы можете получить его больше в фиксированный объем цилиндра и выработать большую мощность. Таким образом, где-то около 8 фунтов наддува — 46 дюймов давления в коллекторе, как мы, авиаторы, могли бы это увидеть — необходимо охлаждение заряда. Охлаждение также необходимо в подростковом возрасте и на более низких уровнях полета, потому что атмосфера настолько разреженная, что требуется высокая степень наддува только для поддержания давления в коллекторе на уровне моря.

Спонсор освещения авиашоу:

Лисхольмский винт Томаса Шапкова с наддувом Acroduster Too является примером экспериментального мышления с принудительной индукцией. Предлагая большое увеличение мощности до средних высот, аккуратная система позволяет избежать проблем с упаковкой и нагревом, связанных с турбонаддувом. Для получения дополнительной информации см. Www.g3ignition.com.

Почти все на летном поле называют это промежуточным охлаждением, но педантики, такие как мы, быстро отмечают, что охлаждение после нагнетателя есть доохлаждение, а промежуточное охлаждение относится к охладителю наддувочного воздуха между стадиями многоступенчатой ​​схемы наддува (один турбонагнетатель попадает в другой турбо, например).Поэтому мы будем использовать более инклюзивное название для охлаждения заряда.

Еще одним источником тепла является неэффективность самого нагнетателя. Всегда есть сдвиги и удары по воздуху, и некоторые нагнетатели в этом отношении намного хуже, чем другие, и это тепло может значительно повысить температуру наддувочного воздуха. Подсказка: не все наддувы, показываемые манометром в коллекторе, связаны с повышенной плотностью воздуха; горячий расширенный воздух также перемещает иглу вверх.

В авиации общего назначения большинство охладителей наддувочного воздуха представляют собой воздухо-воздушные радиаторы, которые, опять же, почти всегда называются «промежуточными охладителями».Но для двигателя с жидкостным охлаждением возможно воздушно-водяное охлаждение, и оно имеет свои преимущества в упаковке. Например, в легендарном Rolls Royce Merlin использовалось воздушно-водяное охлаждение.

Для адаптации Vortech к авиационному двигателю требуется специальный ременной привод. Большой шкив коленчатого вала — необходимая часть повышающей передачи воздуходувки. Это комплект Forced Aeromotive Technologies, который устанавливается на динамометр Ly-Con во время разработки. Охлаждения наддува нет, и единственная другая работа по водопроводу — подача моторного масла к подшипникам Vortech и от них.

Следует упомянуть еще кое-что: более эффективно снизить степень сжатия двигателя и полагаться на наддув для получения мощности с принудительным наддувным двигателем. Это фактор для двигателей с большим наддувом, которых у нас в основном нет в авиации общего назначения, и типичные коэффициенты сжатия Lycoming / Continental изначально довольно низкие. Но стоит знать, что двигатели с низкой степенью сжатия и большим наддувом — это топливные боры и упоры при выключенном наддуве. Как и все остальное, небольшой наддув часто бывает хорошо, но инженерия для огромного давления в коллекторе имеет значительные побочные эффекты.

Goal of Supercharging

Хорошо, так что небольшой наддув — это хорошо. Чего мы пытаемся достичь с его помощью? На уровне моря многим людям просто нужно больше крутящего момента и лошадиных сил, чтобы их хот-роды ехали быстрее. Этих людей, увлеченных авиацией, можно встретить каждый сентябрь, кружащимися у пилонов в Рино, штат Невада. Но большая мощность на малых высотах потребляет (все), что приводит к изречению хотроддеров: «Скорость стоит денег; как быстро ты хочешь ехать? »

Более распространенным явлением является стремление сохранить мощность двигателя без наддува на уровне моря на гораздо больших высотах.Другими словами, двигатель никогда не получает наддува, а просто сохраняет мощность при подъеме. Это нормализация или турбо-нормализация, когда выполняется с турбокомпрессорами. Это довольно эффективно, потому что сопротивление воздуха уменьшается по мере того, как самолет набирает высоту, а мощность — нет.

Конечно, на некоторой высоте система наддува больше не может поддерживать мощность на уровне моря (помните, что все двигатели без наддува перед нагнетателем). Это критическая высота для этого двигателя, и выше нее мощность двигателя с наддувом уменьшается с той же скоростью, что и у двигателя без наддува.Но двигатель с наддувом начинает терять свою мощность на уровне моря намного выше уровня моря, поэтому он по-прежнему имеет большое преимущество даже на своей критической высоте.

Vortech производит охладители наддувочного воздуха и вода-воздух; последний показан на 358-сильной автомобильной установке Honda S2000. Это полированная обувная коробка с логотипом Power Cooler, а двигатель с водяным охлаждением обеспечивает большую свободу упаковки для дизайнера, как это было на P-51 Mustang. Фактически, с приводом ремня нагнетателя непосредственно перед двигателем, эта установка намекает на упрощенные возможности, которые может иметь форсированный 4-цилиндровый двигатель.

Типы нагнетателей

Невероятное количество хитроумных концепций использовалось для наддува поршневых двигателей, но, как правило, в авиации были выбраны ряд нагнетателей и компрессоров с приводом от двигателя, а также знакомый турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.

Нагнетатели с приводом от двигателя включают в себя центробежные компрессоры, компрессоры Рутса, TVS и винты Лисхольма. Все они зависят от мощности коленчатого вала, чтобы управлять ими. Это означает, что часть мощности двигателя и бензина используется для привода нагнетателя и недоступна для пропеллера.

Это важный момент. Для привода нагнетателя, создающего 14 фунтов на квадратный дюйм наддува, который добавляет 100 л.с. к двигателю, может потребоваться 75 л.с. Таким образом, если атмосферный двигатель мощностью 250 л.с. оснащается наддувом до 350 л.с. на гребном винте, этот двигатель на самом деле вырабатывает примерно 425 л.с., а сжигает топливо до 425 л.с., нагружается, как двигатель мощностью 425 л.с. (потому что это 425-сильный двигатель) и должен отводить тепло 425-сильного двигателя. «Недостающие» 75 л.с. расходуются на работу нагнетателя.

Kenne Bell — известный производитель винтовых компрессоров Lysholm для высокопроизводительных автомобилей.Этот нагнетатель KB имеет ременной привод на правом конце; Алюминиевый канал слева — это воздухозаборник, который всегда поступает в конец конструкции LS. Выпуск сжатого воздуха здесь не виден и в этом примере находится под концом шкива.

Из только что перечисленных нагнетателей только центробежный нашел широкое применение в авиации; центрифуги были на всех, кроме самых маленьких радиалов во время расцвета круглых двигателей, наряду с форсированием больших V-12 и некоторых из довоенных рядных. Несколько послевоенных горизонтально-оппозитных двигателей также имели центробежный наддув.

Центробежные воздуходувки — довольно распространенные промышленные пневмодвигатели, в том числе широко распространенный фен с пистолетной рукояткой. Фен использует электродвигатель для вращения крыльчатки — причудливое название причудливого лопастного колеса — в то время как на двигателе либо ременная, либо зубчатая передача передает мощность от коленчатого вала двигателя на крыльчатку. Канал всасываемого воздуха имеет поворот на 90 градусов на крыльчатке, которая вращается внутри спирального корпуса в форме улитки. Улитка может выпускаться как труба, или в радиальных двигателях воздух выбрасывается наружу к отдельным впускным трубам каждого цилиндра.

Снимите корпус, и роторы с охватывающей (левой) и охватываемой (правой) резьбой конструкции винта Лисхольма становятся очевидными. Воздух движется от одного конца ротора обратно к другому, а не через него, как в случае с корнями. Форма ротора постепенно сужается, сжимая воздух. Типичная частота вращения ротора составляет около 12 000 об / мин; роторы располагаются на расстоянии 0,003 дюйма друг от друга, но никогда не соприкасаются.

Центробежные нагнетатели — это быстродействующие устройства. Ременные или зубчатые приводы — современные нагнетатели на вторичном рынке, такие как популярный Vortech, используют как ременную передачу нагнетателя, так и зубчатую передачу внутри нагнетателя — достигают примерно 12: 1 увеличения скорости коленчатого вала.Итак, Lycoming со скоростью вращения 2700 об / мин раскручивает крыльчатку около 32000 об / мин. Это чертовски крутой вентилятор, который перемещает гораздо больше воздуха, чем обычно может проглотить двигатель. Воздух накапливается во впускном тракте после нагнетателя; это замедление движения воздуха означает повышенную плотность (большая масса воздуха), ожидающая на впускном клапане.

Центробежные нагнетатели являются одними из самых эффективных в обращении с всасываемым воздухом. Несмотря на все их вращательные движения, всасываемый воздух используется лишь незначительно и получает умеренное тепло от нагнетателя.

Совершенно противоположное утверждение верно для гораздо более низкоскоростного воздуходувки Рутса, который имел свой авиационный момент во время Второй мировой войны. Первоначально разработанные для вентиляции угольных шахт, Roots достигли огромных объемов производства в качестве вентиляторов на 2-тактных дизельных двигателях грузовых автомобилей, поэтому разработка продолжается и на старых автомобильных хотродах. Также, как правило, с ременным приводом, Roots использует две переключающиеся лопасти (каждая из которых похожа на скалку, имеющую грубую форму восьмерки для образования лепестков, удерживающих воздух) в корпусе хлебной коробки.Относительно недорогие в изготовлении, Roots эффективны как вентилятор большого объема при низком давлении, но при увеличении скорости наддува его адиабатическая (тепловая) эффективность довольно ужасна. Температура нагнетаемого воздуха может достигать более 300 ° F, так что это довоенный исторический рубеж в области наддува авиации.

Rotax 915iS с турбонаддувом — это современный, доступный серийный двигатель с турбонаддувом, который должен показать отличные характеристики, когда наконец появится на рынке в 2017 году. Турбодвигатель расположен под синими крышками клапанов и частично закрыт контроллером перепускной заслонки, в то время как воздухозаборник -охладитель наддувочного воздуха слева.Он предлагает 135 лошадиных сил на уровне моря на высоте 15 000 футов и практический потолок 23 000 футов. Принесите варежки.

Сегодня корпорация Eaton выпускает TVS — Twisted Vortices Supercharger — версию Roots для основных автопроизводителей. Здесь роторы скручены вдоль своей длинной оси, чтобы значительно повысить адиабатический КПД. Этот нагнетатель долговечен и выпускается в больших количествах (по крайней мере, так было до недавнего времени) для использования всеми, от Ford до Mercedes. Это точно и доступно по цене лучше, чем Roots.

Внешне похожий на корень или TVS, винт Лисхольма представляет собой целый ряд крыльчаток внутри. Вместо простых роторов Рутса в винте Лисгольма используется пара очень сложных, взаимно зацепляющихся винтов, одна охватываемая, другая охватывающая. Адиабатическая эффективность хороша — центрифуги просто превосходят ее в относительно узком рабочем диапазоне — и конструкция является новым стандартом в автомобильной хотроддинге, где мгновенный отклик двигателя имеет решающее значение, а допуск по весу более мягкий, чем в аэропорту. Естественно, он стоит немного дороже телевизора.

Мощный турбо-двигатель Lycoming Nemesis NXT размещает охладитель заряда сбоку вдоль моторного отсека, чтобы сократить путь воздуха от турбонагнетателя к двигателю. Недружественная и плотная упаковка этой сложной турбоустановки демонстрирует практический доступ для обслуживания и возможные проблемы теплового воздействия таких систем.

Коробчатая форма, торцевой воздухозаборник и кольцевое выпускное отверстие шнека Лисхольма немного упрощают упаковку (для машиниста) под Lycoming или Continental, и Том Шпаков добился хороших результатов.Шпаков является преданным экспериментатором и спроектировал свою собственную установку на своем спортивном биплане Acroduster Too с двигателем 540 Lycoming. Работая за пределами Денвера, Lysholm обеспечивает компенсацию высоты (нормализацию), а также дополнительное ускорение для истинного наддува (40 дюймов), чтобы обеспечить блестящие вертикальные характеристики на скорости 3000 футов в минуту, а также четкую реакцию дроссельной заслонки во время высшего пилотажа. Хорошие адиабатические показатели Lysholm и относительно легкий наддув, необходимый на малых и средних высотах, означают, что Шпакову не нужно беспокоиться об охлаждении заряда, что помогает снизить стоимость, сложность и упаковку.

С учетом всего сказанного, Шпаков говорит, что его система требует значительного количества ручного управления и не подходит для обычного человека.

Еще один вариант размещения охладителя заряда можно увидеть на установке, производной от Aerochia, на TSIO-550 Continental Дэррила Гринамиера в его гоночном мотоцикле Lancair Legacy. Два основных воздухозаборника питают — мы могли бы очень осторожно добавить — турбины, охладители наддува и систему охлаждения двигателя. Охладители наддувочного воздуха находятся внутри красных выступов наверху двигателя с водяным охлаждением.

А еще есть турбонаддув, авиационная форсированная индукция.Концептуально турбокомпрессор соединяет центробежный нагнетатель с турбинным колесом в потоке выхлопных газов для обеспечения вращательной мощности. Таким образом, высокая эффективность центробежного двигателя сочетается с рекуперацией части энергии выхлопных газов, которая в противном случае уходит в выхлопную трубу. Это делает турбины королем принудительной экономии топлива, плюс огромная энергия, доступная в выхлопе, означает, что значительный наддув доступен даже на больших высотах. Это также означает, что турбины обычно имеют меньший диаметр и вращаются быстрее, чем центрифуги; Турбины малого диаметра последнего поколения в массовом автомобильном производстве достигают 240 000 об / мин.Это поднимает еще один факт; В наши дни турбо-системы очень активно развиваются для наземных транспортных средств, с дополнительными технологиями и экономией для авиации.

Несмотря на то, что турбонаддув был признан лучшим авиационным нагнетателем и утвержден на военных самолетах США еще в 1918 году в ходе испытаний «Сигнального корпуса», концепция требует усилий, чтобы воплотить ее в реальность. По крайней мере, турбонаддув — это своего рода кошмар для систем впуска и выпуска, особенно в сложных системах, и он приводит к значительному увеличению тепла под капотом, CHT и EGT.Это связано с тем, что выхлопная система обеспечивает большее противодавление, а также открытую поверхность под капотом, и эти поверхности более горячие из-за более высокого расхода топлива, сопровождающего повышенную мощность. Используемые металлы должны быть из лучших жаропрочных сплавов, что приведет к увеличению стоимости, большему количеству компромиссов в конструкции при упаковке системы, а также затруднительному доступу к двигателю во время обслуживания.

Еще одна иллюстрация нагрева турбокомпрессора — это вечеринка с тепловым обертыванием на гоночном автомобиле Lancair Reno, спонсируемом Эндрю Финдли компанией Stihl.Сохранение тепла в турбокомпрессоре повышает его эффективность, а сохранение тепла в моторном отсеке спасает резиновые детали, такие как подушки опоры двигателя, от преждевременной смерти.

Поскольку турбины питаются от высокоэнергетического выхлопа, дроссельный перепускной клапан предусмотрен для выпуска избыточного выхлопа до того, как он достигнет турбонагнетателя. На малой высоте или при низком наддуве перепускная заслонка открывается, и большая часть выхлопных газов проходит в обход турбонагнетателя. На большой высоте или для большего ускорения в целом перепускная заслонка закрывается частично или полностью.Больше выхлопных газов проходит через турбонагнетатель, который затем вращается быстрее и с большей энергией. Можно подобрать турбонагнетатель в соответствии с максимальной потребляемой мощностью двигателя и исключить перепускную заслонку, но такие системы требуют чрезмерного взаимодействия с пилотом и больше не пользуются популярностью.

Следует отметить, что несколько нагнетателей могут быть установлены последовательно. Это было нормой во время Второй мировой войны и на больших радиалах, где большая центробежная труба вдувалась в меньшую центробежную, плюс устанавливались двух-, а иногда и трехступенчатые коробки передач.Многие двигатели Второй мировой войны имели центробежные двигатели с приводом от двигателя и турбокомпрессоры с приводом от выхлопных газов, такие как B-17, P-47, P-38 и т.д. поршневой двигатель, и вся эта сложность была заменена сегодня более простыми системами с турбонаддувом и перепускными клапанами. Последние эффективно действуют как трансмиссии с бесконечным передаточным числом.

Закись азота

Совершенно другой способ втиснуть больше кислорода в камеры сгорания — это подавать воздух из баллона под давлением, как если бы вы украли его у газосварщика.Были попытки использовать чистый кислород, но он настолько раздражителен, что закись азота является выбором скоростной индустрии. Он содержит два атома азота и один атом кислорода на молекулу закиси азота, что делает его намного легче контролировать, чем чистый кислород.

Система закиси азота состоит из тяжелого баллона под высоким давлением, содержащего жидкий закись азота при номинальном давлении 950 фунтов на квадратный дюйм. Электромагнитные клапаны открываются, позволяя давлению в баллоне подталкивать жидкий закись азота к впуску двигателя, где, покидая сопло, закись азота неистово расширяется, превращаясь в газ и резко понижая температуру.Второй набор труб и насосов (или электронное управление электрическим топливным насосом транспортного средства) подает необходимый дополнительный бензин для поддержания надлежащего соотношения воздух-топливо, поэтому система закиси азота имеет как закись азота, так и бензин.

Закись азота — очень мощный сумматор мощности. Энергия в системе поступает от насоса, наполнявшего баллон, а не от выхлопа двигателя или коленчатого вала. Эффект охлаждения мощный и помогает избежать детонации, и довольно легко добавить много закиси азота для значительного увеличения мощности.Например, гонщик из Рино Редкий Медведь может похвастаться 500-сильным «хитом» закиси азота.

Но закись азота также требует высокого технического обслуживания при принудительной индукции. Настройка системы закиси азота вращается вокруг давления в баллоне, которое зависит от его температуры и должно поддерживаться электронагревателями; его трудно выдержать более двух минут наддува, и в любом случае его можно использовать только на полностью открытой дроссельной заслонке. Он отлично подходит для установления рекордов подъема, гонок на пилонах и выхода с песчаных отмелей в захолустье, но даже любители высшего пилотажа скоро устанут ухаживать за бутылкой — и с текущими расходами на ее наполнение.Лучший совет при использовании закиси азота — расслабиться и использовать струю для умеренного увеличения мощности.

Турбины часто используются в параллельных парах, в основном для комплектации и срабатывания дроссельной заслонки, но один более крупный турбонагнетатель обеспечивает столь же хорошее инженерное решение для наших двигателей со стабильной частотой вращения. Он также упаковывается более аэродинамически, если его заметить за двигателем, как в этом RAM TSIO-520.

Практический наддув

В общем, турбонаддув является явным лидером в области принудительной индукции в авиации.Тем не менее, это дорого и сложно обойтись, поэтому, если миссия всегда требует высоты более 10 000 футов, большинство из нас обойдется без нее. В одной области экспериментаторы могли бы с успехом использовать нагнетатели с приводом от двигателя — центробежные или TVS / винт Лисхольма — по обе стороны от 10 000 футов. Экономия топлива не так уж и велика, но мощность хорошая, упаковка, возможно, превосходная, а проблем с нагревом не существует, пока используется свободнопоточная выхлопная система. Казалось бы, хорошая альтернатива спортивным и тяжеловесным самолетам, курсирующим на средних высотах авиации общего назначения.

Как работает принудительная индукция?

Что такое принудительная индукция?

Принудительная индукция — это название, данное изделиям, которые могут улучшить характеристики двигателя за счет улучшения подачи горючего топлива в двигатель. Наиболее распространенным и широко известным примером системы принудительной индукции на автомобиле или другом транспортном средстве является турбонагнетатель и подобное устройство, известное как «нагнетатель».

Устройства с принудительной индукцией доставляют в камеру сгорания больше воздуха и топливной смеси, чем это было бы возможно при использовании только методов естественной аспирации, т.е.е. традиционная система на основе карбюратора. Этот увеличенный воздушный поток, смешанный в правильной пропорции с топливом, обеспечивает значительный прирост мощности автомобиля. Это улучшение характеристик широко используется, потому что оно увеличивает мощность транспортного средства, но не приводит к значительному увеличению веса транспортного средства, как это было бы в случае, если бы на транспортное средство был установлен двигатель большего размера для увеличения мощности. Лошадиные силы.

Как работает система принудительной индукции?

Чтобы объяснить принцип принудительной индукции, мы будем использовать пример турбокомпрессора, потому что это наиболее широко используемая форма принудительной индукции в транспортных средствах.Турбокомпрессоры часто используются в двигателях транспортных средств с бензиновым двигателем, но они также обычно доступны для дизельных двигателей.

Назначение устройства принудительной индукции — увеличить мощность двигателя без чрезмерного увеличения веса. Измеряемая метрика — это «Отношение мощности к весу». Обычно можно установить на транспортное средство двигатель большего размера, чтобы увеличить доступную мощность, но это также приведет к увеличению веса транспортного средства, и такая модификация отрицательно повлияет на соотношение мощности к массе.В большинстве случаев это также гораздо более дорогой вариант по сравнению с установкой турбонагнетателя на автомобиль. Также невозможно установить более крупные двигатели в большинство транспортных средств без серьезной реструктуризации шасси и других компонентов, поэтому обычно это нереалистичный вариант, если только транспортное средство не спроектировано с самого начала, чтобы предлагать варианты двигателя другого размера.

Основное назначение турбокомпрессора — увеличить поток воздуха в двигатель. Он делает это, сжимая воздух и буквально «выталкивая» его в систему сгорания топлива двигателя.Когда дополнительный запас воздуха смешивается с правильным количеством горючего топлива, двигатель получает все необходимое для выработки большей мощности.

Турбокомпрессоры

очень умны в этом отношении, поскольку они предназначены для использования выхлопных газов двигателей, отходов, для вращения турбины в турбонагнетателе. Преимущества этого очевидны в том, что отходы, которые обычно выбрасываются в атмосферу, используются для улучшения характеристик двигателя и транспортного средства.

Как только турбина турбонагнетателя вращается с правильной скоростью (до 150 000 об / мин), она может привести в действие воздушный насос, чтобы сжать воздух и направить его в двигатель, где он смешивается с горючим топливом в правильной пропорции. Подобные системы принудительной индукции могут увеличить мощность двигателя до 50%, если они настроены правильно. Нетрудно понять, почему они так популярны, поскольку турбокомпрессоры часто можно дооснастить двигателями, которые не были установлены на заводе, что дает новую жизнь старым и менее мощным автомобилям без необходимости их замены.

Увеличение мощности, обеспечиваемое системой принудительной индукции, такой как турбонагнетатель, — это не просто вопрос увеличения мощности и, следовательно, скорости двигателя. Есть и другие очень веские причины, помимо скорости, для установки системы принудительной индукции, такой как турбокомпрессор. Самая распространенная из этих причин — увеличить мощность двигателя, чтобы он мог выполнять определенные задачи. Это часто бывает с внедорожниками. Водителей внедорожников обычно не слишком беспокоит скорость как таковая, но им нужна мощность, чтобы преодолевать пересеченную местность, подниматься по крутым склонам или буксировать другие транспортные средства или механизмы, а турбонагнетатель дает дополнительную мощность для выполнения этих задач по разумной цене. Стоимость.

Еще один пример того, где может помочь турбокомпрессор, — это когда транспортные средства движутся на большой высоте. По мере того, как ваша высота над уровнем моря увеличивается, содержание кислорода в воздухе уменьшается — проблема, слишком знакомая альпинистам и другим людям, которые часто ходят на большие высоты пешком. С увеличением высоты дыхание затрудняется, люди быстрее устают, теряют энергию и иногда имеют серьезные последствия для здоровья. Именно по этой причине альпинисты часто используют кислородные маски при восхождении на больших высотах.Без кислорода подняться было бы практически невозможно.

То, что влияет на человеческое тело и дыхательную систему, также влияет на дыхательную систему автомобиля. На больших высотах становится труднее подавать в двигатель достаточно воздуха для смешивания с топливом на нужном уровне, что приводит к потере мощности в двигателе. Современная система впрыска топлива может автоматически регулировать количество топлива, подаваемого в двигатель, но только они не могут увеличить уровень воздуха, доступного для смешивания с этим топливом — вот где система принудительного впуска или турбонагнетатель вступает в силу.

Хотя турбокомпрессор не решает полностью эту проблему (если воздух разреженный, даже турбокомпрессор не может использовать воздух, которого просто нет в достаточном количестве), он действительно значительно улучшает ситуацию и часто позволяет автомобилю продолжать движение, в то время как без него при установке транспортное средство могло остановиться.

Краткая история систем принудительной подачи воздуха

Вы можете быть прощены за то, что думаете, что система принудительного впуска воздуха, особенно турбокомпрессоры, является относительно новым изобретением, но вы ошибаетесь, думая об этом.Вы правы, однако, что они только недавно стали жизнеспособным вариантом для автомобилей, хотя существуют дольше, чем многие думают.

Турбокомпрессоры

устанавливались на тяжелые коммерческие автомобили, такие как грузовики и автобусы, в течение многих лет, фактически с начала прошлого века, благодаря швейцарскому инженеру по имени доктор Альфред Бучи, который подал патент на один еще в 1904 году. Buchi смог реализовать свое изобретение еще в 1911 году, и они стали обычным явлением в тяжелых транспортных средствах, включая автобусы, грузовики и даже некоторые самолеты.Однако прошло много времени, прежде чем турбокомпрессоры стали доступны в качестве опции для автомобилей и других некоммерческих транспортных средств.

Фактически, выпуск Saab 99 в 1976 году, когда серийный дорожный автомобиль был доступен с бензиновым двигателем с турбонаддувом. С тех пор, и, конечно же, с 1980-х годов, большинство производителей автомобилей предлагали турбокомпрессоры в качестве опции для некоторых из своих автомобилей. Сегодня они либо входят в стандартную комплектацию многих автомобилей, либо доступны в качестве опции для установки на заводе.

Нагнетатели

, представляющие собой разновидность турбонагнетателя, не использующего выхлопные газы для питания турбины, были разработаны Готлибом Даймлером, который представил концепцию наддува под давлением в своем оригинальном патенте на свой «автомобиль» в 1889 году. Всего несколько лет спустя. он создал устройство с поршневым приводом, «нагнетатель». Турбокомпрессоры и наддувы считаются устройствами с принудительной индукцией.

Есть ли обратная сторона у систем с принудительной индукцией и турбокомпрессоров?

Ходят слухи, что турбокомпрессор действительно может сократить срок службы двигателя, но доказательств того, что это правда, мало или совсем нет.Однако один хорошо известный отрицательный аспект турбокомпрессора — это пресловутая «задержка», которая очевидна для многих турбокомпрессоров, особенно когда они устанавливаются на более старые двигатели. Это явление легко заметить — водитель нажал ногой на дроссельную заслонку, чтобы включить турбонаддув, и до этого происходит короткая задержка (которая может показаться вечной). В более современных двигателях это случается реже и не считается такой проблемой, как раньше.

Еще один небольшой отрицательный аспект турбокомпрессора заключается в том, что выхлопные газы, необходимые для вращения турбины турбокомпрессора, не являются полностью «неограниченным» или свободно доступным ресурсом.Подобное прерывание выхлопных газов транспортных средств неизбежно влияет на общую эффективность двигателя, поскольку ему приходится прилагать больше усилий, чтобы вытеснить выхлопные газы из системы. Однако это легко перевешивается преимуществом, которое турбокомпрессор приносит автомобилю с точки зрения увеличения мощности и скорости.

Еще одно устройство с принудительной подачей воздуха — нагнетатель, который позволяет избежать этой проблемы, поскольку его турбина приводится в движение не выхлопными газами, как в случае с турбонагнетателем, а вместо этого использует ременную передачу или другую систему прямого привода от двигателя, чтобы сделать это. тем самым устраняя воздействие турбонагнетателя на выхлопную систему.

Источник:

1. Что такое принудительная индукция и как она работает? — Практическое вождение автомобиля
2. Краткий обзор того, что такое принудительная индукция (FI) и как она работает — Основные сведения о двигателе

Принудительная индукция: Турбокомпрессор — autoevolution

Турбокомпрессор, созданный более 100 лет назад, спустя некоторое время после нагнетателя, постоянно эволюционировал вместе с двигателем внутреннего сгорания, и к настоящему времени миллионы автомобилей, оснащенных этой технологией, находятся на дорогах.

Теперь, прежде чем вдаваться в подробности шума и шума турбин, нам нужно понять, по крайней мере, основные функции двигателя внутреннего сгорания. Как и большинство устройств, для работы которых используются внутренние взрывы, двигатели внутреннего сгорания должны «дышать». Другими словами, они должны втягивать воздух и топливо для своей энергии. Эта энергия преобразуется в мощность при воспламенении топливно-воздушной смеси.

После того, как все это произойдет, выхлопные газы, образовавшиеся в результате взрыва, выбрасываются из двигателя.Обычно это пример четырехтактного двигателя с обычным циклом Отто. Чтобы добиться лучшего сгорания и, следовательно, большей мощности, у инженеров есть несколько вариантов выбора, из которых мы, очевидно, выбираем только турбокомпрессор в качестве предмета обсуждения.

По сути, турбокомпрессор делает смесь воздуха и топлива в цилиндрах двигателя более горючей, нагнетая больше воздуха. Избыточный воздух направляется в камеру сгорания двигателя, создавая таким образом большую мощность, когда поршни движутся вниз (или вбок). если мы говорим о двигателе Boxer) в результате взрыва внутри.

Турбокомпрессор выполняет эту работу, сжимая молекулы воздуха, поступающие в двигатель, делая воздух, которым двигатель «дышит», более плотный. По сути, это воздушный насос, турбина работает так же, как и нагнетатель, единственное существенное отличие заключается в способе питания насоса.

На автомобиле с турбонаддувом горячие выхлопные газы, выбрасываемые двигателем, сначала направляются на сторону турбинного колеса системы турбонаддува, чтобы заставить его вращаться на очень высоких скоростях, которые обычно находятся в диапазоне от 150 000 до 200 000 об / мин.Поскольку это колесо вращается все быстрее и быстрее, второе колесо в системе турбонагнетателя также быстро вращается. Это второе вращение втягивает воздух снаружи автомобиля, сжимает его, а затем нагнетает в камеру сгорания.

Поскольку основные законы физики говорят нам, что сжатие воздуха делает его не только плотным, но и более горячим благодаря как сжатию, так и трению, это стало своего рода недостатком. Один из немногих недостатков этой системы наддува.

Введите интеркулер, охладитель наддувочного воздуха или теплообменник, как бы вы это ни называли. Он действует как обычный радиатор и может использовать воздух или воду для охлаждения воздуха, выходящего из турбокомпрессора и поступающего в двигатель. Основной принцип системы турбонаддува довольно прост, но мы говорим о довольно сложном устройстве на весь. Преимущества:
Свободная мощность

Самым очевидным преимуществом является «свободная» мощность, добавляемая к двигателю.Фактически, вместо того, чтобы тратить впустую тепловую энергию, выходящую из двигателя через обычную выхлопную систему, эти выбрасываемые газы могут быть перенаправлены для вращения турбины, которая, в свою очередь, вращает другую турбину, которая используется для закачки свежего воздуха в камеру сгорания при гораздо более высоком давлении. чем нормальная атмосфера, отсюда и термин «принудительная индукция».

Лучшее соотношение веса и мощности

Поскольку вместо использования большего количества цилиндров или большего рабочего объема для достижения более высокой выходной мощности общий вес двигателя с турбонаддувом намного меньше, чем у более мощного двигателя без наддува.Это может косвенно привести к лучшей управляемости, ускорению и торможению, поскольку, очевидно, требуется меньше веса. Недостатки
Задержка турбонагнетателя

Основным недостатком турбокомпрессора, особенно по сравнению с его аналогом с нагнетателем, является задержка реакции двигателя на низких оборотах. Поскольку турбина должна вращаться с заданной скоростью, прежде чем фактически станет достаточно эффективной, чтобы изменить выходную мощность двигателя, это проявляется в так называемом «турбо-лаге».Есть разные способы противодействовать этому, но отставание все еще присутствует, хотя и намного меньше, даже в современных двигателях.

Температура

Другой недостаток связан с фактическим сжатием воздуха, которое увеличивает его температуру, что сводит к минимуму его объемный КПД. Это, в свою очередь, идет вразрез с усилием самого турбокомпрессора, но проблему можно значительно минимизировать, добавив промежуточный охладитель.