Тюнинг двигателя. Увеличение вращающего момента, три варианта. BMW 3

Говоря просто, вращающий момент на коленчатом валу двигателя напрямую связан с его обьемом при прочих равных условиях. Следовательно, что чем больше за один рабочий ход мы получим заряд топливо-воздушной смеси в цилиндре и сожжем ее, тем больше получим энергии, которая затем передается колесам. Это справедливо для атмосферных моторов.

Второй вариант применим к семейству наддувных двигателей. Похимичив с характеристиками блока управления, можно несколько увеличить величину наддува, благодаря чему удастся снять больший момент с коленчатого вала. И третий вариант - добиться лучшего наполнения цилиндров, улучшив газодинамику, - самый распространенный и далеко не самый адекватный. Идея в том, что нужно сделать нечто с каналами и камерой сгорания... Но все по порядку.

Рабочий объем

Один из основных вариантов - увеличение рабочего объема цилиндров настолько, на сколько это возможно. В разумных пределах, конечно. Для дорожного автомобиля этот подход наиболее правильный, потому что, увеличив объем, при этом не изменяя распредвал, мы не заставим водителя переучиваться манере вождения. А на выходе получим искомое - более динамичный автомобиль.

Рабочий объем можно увеличить двумя способами - заменив стандартный коленвал на коленвал с большим эксцентриситетом или расточив цилиндры под поршни большего диаметра. Логично поинтересоваться - что более эффективно и что менее затратно. Нужно, конечно, расточить цилиндры. Ведь что такое объем двигателя: это есть произведение площади поршня на его ход. Увеличив, условно говоря, в два раза диаметр, мы в четыре раза увеличиваем площадь. Потому что в квадрате. А увеличив в два раза ход, мы лишь в два раза увеличиваем объем. Вот такая математика. Теперь об экономике вопроса. На первый взгляд кажется, что замена кривошипного механизма менее затратна, нежели расточка блока в больший размер. Дело втом, что подходящий для наших целей коленвал еще найти надо. Делают их на заказ редкие фирмы, производство дорогостоящее и сложное. Вот здесь и актуальна стандартизация и взаимозаменяемость. Например: Volkswagen делает семейство моторов в равноразмерных блоках. Объемом 1,6; 1,8; 1,9 и 2,0 литра. С ходом 77,4мм; 80мм; 86,4мм; 92,8мм и 95,5мм. Вы можете подобрать в свой блок подходящий коленвал с большим, чем был, эксцентриситетом. Потому логично купить серийное изделие, в нашем случае коленвал, и уже под него подбирать поршневую группу. Конечно, понадобятся другие поршни и шатуны. Это сложно, но подобрать можно. Вопрос в другом. Конструктивно такой ход закладывает некие дополнительные механические потери в работе двигателя, виновниками которых станут более короткие шатуны. Это аксиома - поставив коленвал с большим эксцентриситетом, придется поставить более короткие шатуны, блок то ведь остается прежнего размера. В чем их минус и почему? Минуя сложные изьяснения на эту тему, скажу так - увеличивается величина сопротивления движения. И этот фактор следует рассматривать не только с точки зрения механических потерь, но и с точки зрения надежности, т.к. короткие шатуны подвергаются большим нагрузкам. В тюнинге, как правило, такими "мелочами" пренебрегают. Когда нельзя, но очень хочется, то можно. Очевидный выигрыш в плане минимизации затрат - увеличение рабочего объема за счет увеличения диаметра цилиндра. Как правило, все двигатели имеют достаточно толстую стенку цилиндра, запас по прочности. Если, скажем, на два миллиметра увеличить диаметр, то можно получить дополнительный объем. При толщине стенки 7-8 мм одним миллиметром можно пожертвовать. И достаточно часто можно обойтись серийными поршнями. Ведь все поршни круглые. И механика всех двигателей диктует примерно одни и те же пропорции. Например в гамме Volkswagen нет поршня с диаметром 84мм, есть только 81,5 , а у BMW есть.

Посмотрим, чем же они отличаются. Так, отверстие под палец у поршня BMW меньше на 2 мм, в этом случае можно под баварский поршень в отверстие в "родном" шатуне вставить втулку с более толстой стенкой и расточить ее под палец диаметром 20 мм. Или обработать отверстия в поршне под "родной" фольксвагеновский палец. Эти операции требуют точных станочных работ, но... Надеть поршень на шатун мы уже сможем. Теперь измерим расстояние от оси пальца до днища поршня. У поршня BMW на 0,25 мм больше. Аккуратненько возьмем его в оправу и на токарном станке срежем днище. Или на один мм короче - не проблема! Берем блок цилиндров, ставим на фрезерный станок и с верхней плиты снимаем "лишний" миллиметр. Хотя тут все-таки надо заметить, что дешевле-ли тот или иной способ тюнинга, сказать однозначно нельзя - тут уж все зависит от отдельно взятого двигателя.

Наддувные технологии

А вот конструкция турбированных двигателей серьезно упрощает тюнинг. В нашем случае можно получить больший момент, опять-таки не трогая ни моментную кривую, ни объем и даже не разбирая двигатель, лишь незначительно изменив величину наддува. Особенность конструкции такого двигателя прежде всего в особенностях управления компрессором, будь то турбина или механический компрессор. Привод и первого, и второго зависит от количества оборотов двигателя. Чем больше оборотов, тем выше давление. Разумеется, что увеличивать его можно только до определенной величины. За этим следит некий блок управления, стравливая лишнее давление. Изменив характеристику, т.е. слегка подняв планку этого самого стравливания, мы увеличим давление, с которым топливо-воздушная смесь "забивается" в объем цилиндра. Обьем воздуха при этом увеличивается весьма значительно. Работы по увеличению давления не безболезненны - у серийных двигателей есть некий запас по механическим и тепловым нагрузкам, по детонационной стойкости, хотя в разумных пределах увеличить наддув все-таки можно. Но если переборщить, то мы или сломаем двигатель, или придется химичить дальше - увеличивать объем камеры сгорания, ставить другую систему охлаждения охлаждения, дополнительный радиатор, дополнительные дыры, воздухозаборники, промежуточный охладитель воздуха. Наверное придется чугунный коленчатый вал заменить на стальной, подобрать более прочные поршни и обеспечить им охлаждение.

Изменение в газодинамике.

Суть понятна - для того чтобы получить больший момент, надо увеличить заряд топливо-воздушной смеси. Что можно сделать? Можно взять инструмент и убрать некие дефекты серийной сборки - сделать впускные и выпускные каналы более гладкими и ровными, убрать в камере сгорания непродуваемые зоны, модифицировать сами клапана... Работы много, но гарантии нет. Почему? Сложно. В вузах люди годами сидят в аудитория, чтобы хоть немного в конце-концов представить, в каком направлении двигатся, чтобы добится желаемого аэродинамического еффекта. Куча формул. Большая. Очень. После чего идут аэродинамические испытания, которые уж точно никак не удасться воспроизвести у себя в гараже.