Классификация
Краткая история
Сильные черты роторных двигателей
Газовые турбины
Двигатель Ванкеля
Паровой двигатель Тверского - роторная паровая машина
Тема крутящего момента
Тема КПД двигателя
В поисках лучшей схемы-вечный тюнинг идеи
Двигатель автора сайта
Прочие сведения
Статьи про двигатели
Тема тюнинга двигателей
Детонация-двигатель

Новости проекта
Гостевая книга
Форум
 
Адрес для контактов: iis@rotor-motor.ru

ТЕМА ТЮНИНГА ДВИГАТЕЛЕЙ

 

ТЮНИНГ ДВИГАТЕЛЯ КАК ВЫСШАЯ ИДЕЯ

    Несколько раз бывал на региональных соревнованиях дрэг - рейсеров на четверть милли - 402 метра. Самое зрелищное было на турбодроме «Белая стрела» в Краснодаре, где 24.09.11 г. прошел финальный этап чемпионата России по дрэг-рейсингу. В гонках участвовали 50 самых лучших гонщиков России и СНГ.
Самое для меня характерное было то, что гонщики в подавляющем случает толкают свои колесницы с подвергнутыми супер - тюнингу двигателями к линии старта руками с выключенными двигателями. Супер-тюнингованные и "супер -пережатые" моторы имеют мизерный ресурс и так гонщики сберегают этот малый ресурс, не запускают двигатели в работу до нужного момента.

Но даже при таких мерах "предохранения" жесткий тюнинг двигателя очень часто приводит к очень быстрой расплате за попытки сделать невозможное - моторы "взрываются и горят", иногда сразу при запуске на старте, иногда через 10 секунд после старта. А иногда- на полпути до финиша.

 
 
 
 
 
 

ВЗГЛЯД НА ТЮНИНГ

    Весь интернет, посвященный теме разных транспортных средств, от мопедов до лодочных подвесных двигателей, от автомобильных моторов до силовых установок легких летательных аппаратов, на 50 % заполнен темами и идеями- как значительно увеличить мощность (соотвественно - силу крутящего момента) существующих двигателей. И для этого предлагается тюнинг двигателя - значительное повышение мощности двигателя. Почти всех не устраивают тяговые и стартовые характеристики их моторов, от владельцев мопедов, до обладателей спорткаров. И вокруг этого существует целая индустрия тюнинга двигателей. От крупных специализированных тюнинг -овых фирм, до массы народных умельцев по тюнингу в своих гаражах.
   Но автор этих строк очень справедливо считает, что пытаться форсировать существующий стандартный поршневой мотор - дело очень не благодарное. Даже при удачном приросте мощности, получатель такого тюнинг двигателя будет расплачиваться значительной потерей моторесурса. А всякие варианты чип- тюнинга, когда вносятся лишь изменения в систему электронного управления двигателем, и тюнинг - спецы не влазят в механику двигателя - высокой эффективности не дают.
    Со "своей колокольни" - автор этих строк видит возможность резко увеличить мощность силовой установки транспортного средства лишь в радикальном подходе. В полной замене стандартного поршневого двигателя на прогрессивный роторный двигатель. Это вместо того, чтобы подвергать тюнингу штатный поршневой двигатель и за немалые деньги иметь 15 % прироста мощности, при риске заметной потери моторесурса.

Давайте вообще разберемся - а что же такое тюнинг вообще?
    Вообще сам термин применяемый в русском языке, является английским словом. От английского tuning, что в переводе означает настройка, регулировка.

Первое – тюнинг как таковой делится на:
- А) внешний тюнинг;
- Б) внутренний тюнинг;

                  1) - Внешний тюнинг – это чисто «декоративная отделка» автомобиля. Т.е. под этим понимается разукрашивание внешности транспортного средства (аэрография) и дополнительное оформление салона. При слове внешний тюнинг - мне сразу вспоминается образ из давнего прошлого времён СССР. Тогда счастливый обладатель Жигулей престижной «шестой модели» для большей солидности и повышения уровня своего счастья в качестве «внешнего тюнинга» устанавливал решетку радиатора и бампера от еще более престижной «седьмой» модели Жигулей, штатную ручку рычага переключения скоростей менял на массивный плексигласовый набалдашник с розочкой по середине, а на верхнее обрамление окон передних дверей цеплял вычурные обтекатели из тонкого плексигласа…
Такой вычурный дизайн очень бросался в глаза, что и нужно было обладателю такого тюнинг – авто. А еще в более ранние времена водители и грузовиков и легковых авто наливали в круглые фары немного ярко цветной жидкости и она в нижней части фары весело покачивалась. Считалось что это тоже красиво.
    Лет 10 назад особенно владельцы «девяносто девятых» моделей Жигулей считали очень правильным и красивым задрать зад своего авто и опустить передок. От этого машина как - бы приобретала более стремительный профиль, хотя при этом свет фар упирался перед машиной в асфальт и добиться нормальной дальности пучка света фар оказывалось почти невозможным…     Сегодня под «внешним тюнингом» понимается тоже целый комплекс мероприятий. Начиная от обрезания пружин на отечественных легковушках, до наполнения машин сверх мощными звуковыми системами. А еще можно раскрасить машину во все цвета радуги, нанести граффити, установить колеса большего размера на дорогих дисках и пр. и др.
Но – на скоростные характеристики, на стартовые возможности автомобиля все эти «примочки и залепухи» не будут иметь никакого влияния. Ибо мощность двигателя, его крутящий момент никак не изменятся от всех этих изощрений «внешнего тюнинга». Но – мы знаем, что в автомобиле главное (что радует сердце каждого водителя) - это возможность быстро ускоряться и активно достигать как можно большей скорости. Помните как у классика Н.В. Гоголя: «И какой русский не любит быстрой езды?».

    2) - Внутренний тюнинг. Итак - внешний тюнинг не дает прибавки мощности и скорости, поэтому для достижения скоростных характеристик, которые превышают показатели серийных машин, автомобиль надо подвергнуть «внутреннему тюнингу» - т.е. тюнингу двигателя прежде всего. Под таким тюнингом подразумевается форсирование двигателя за счёт различных технических мероприятий. От самых несложных – вроде изменения режима работы электронных систем управления, через средние тех мероприятия – вроде оснащения двигателя турбинкой для наддува, крутящейся от потока выхлопных газов, до самых радикальных - в образе увеличения хода поршня и наращивания объема двигателя (с увеличением степени сжатия) за счет вставления особой плиты - прокладки между блоком цилиндров и его головкой. Последний вариант предусматривает самый радикальный подход к тюнингу в плане полной переделки двигателя с заменой на новые коленвала, шатунов и пр.
    Но все такие экстремальные мероприятия по отношению к двигателю вместе с повышением мощности мотора и увеличением его крутящего момента резко снижают рабочий ресурс двигателя, ибо прочностные характеристики конструкции двигателя – прежде всего блока цилиндров – не предназначены для резко возрастающих нагрузок на него.
    Исходя из этих кратких данных нужно понять – что попытка резкого форсирования, т.е. значительное повышение мощностных характеристик традиционных поршневых моторов, особенно двигателей массового производства, путем их радикального тюнинга, даёт небольшое повышение мощности в среднем варианте изощренности применяемых технических мероприятий.     Но вот попытка поднять мощность двигателя хотя бы на треть резко снижает его моторесурс, и при этом требует сложной переделки двигателя и вложения в такое дело больших денежных средств.
    В этом отношении гораздо лучшим вариантом «тюнинга двигателя» для любителей быстрой езды спортивного стиля, будет вариант полной замены традиционного штатного поршневого мотора, на более миниатюрный, но гораздо более мощный и тяговитый роторный двигатель.
Надеюсь, что в ближайшие годы прогресс в деле создания этого типа двигателей значительно ускориться и возможность такого «глубокого тюнинга» скоро станет реальностью.

    Тем более, что в нынешних правилах оформления автотранспорта - при тех осмотре легковых машин отменено прежде обязательное сличение номеров двигателя. Т.е. теперь двигатель на легковом авто может стоять любой и менять его можно легко, без всякой последующей регистрации в ГАИ. При этом роторные двигатели обещают быть гораздо меньше по габаритам существующих поршневых моторов, и поэтому они будут легко и свободно помещаться в существующие моторные отсеки, и при этом машина станет легче.
Но проще всего будет подвергнуть тюнингу мопед или мотороллер. Которые и так никаким образом в техническом плане ГАИ не контролируются. Поэтому и заменить на нем двигатель на более мощный, но меньший по габаритам и заметно легкий по весу- дело несложное и заманчивое.

ЛЕГКИЕ ФАНТАЗИИ НА ТЕМУ ТЮНИНГА МОПЕДА
                                                                                                                                                                                      Мопед - это 2-х или 3-х колесное транспортное средство, с объемом ДВС до 50 см. куб и скоростью движения до 50 км. час. А так как скорость может быть в разных условиях разной, то и главный определяющий критерий - мопед это или мотоцикл (крупный мотороллер) - это рабочий объем двигателя. Если до 50 см. куб - это мопед, пусть даже он под уклон может разогнаться и до 75 км. час.
Мопеды имеют малую скорость, но главное - и что больше всего раздражает их владельцев - слабый стартовый импульс и малую "тягу". Т.е. они вяло стартуют с места и при необходимости "туго" ускоряются. Поэтому почти все владельцы такой техники мечтали о форсировании и тюнинге своих двухколёсных экипажей.
Вот основные характеристики старого-доброго двигателя Д-6 от знаменитого советского мопеда "Рига-7".
 1  Объем цилиндра  45.4 куб.см
 2  Диаметр цилиндра, мм  38
 3  Ход поршня, мм  40
 4  Макс. эффект. мощность, кВт (л.с.) при 4500 об\мин  0,9(1,2)
 5  Макс. крутящий момент Н*м  2
 6  Степень сжатия  6.0

    Исходя из представленных характеристик, следует - что плечо крутящего момента (один из основных показателей рабочей геометрии кинематической схемы двигателя) составляет всего 20 мм. В соответствии с тем, что цилиндр всего один, то это и определяет малый крутящий момент и малую мощность двигателя.
    У современных "могучих" мопедов и мотороллеров (скутеров) японского -китайского производства при более мощных двигателях - от 4 до 6 л.с. крутящий момент составляет от 3 до 6 н/м.
    Из всей линейки роторных двигателей, которые я сейчас разрабатываю, здесь опишу один - самый маленький по компоновке. Его корпус будет представлять собой диск уплощенный с максимальным габаритом 150 мм. Мотор будет делаться из дюрали и его вес ожидается в районе 10 кг. Плечо крутящего момента у этого двигателя будет 38 мм. Т.е. почти в два раза больше, чем у описанного выше двигателя Д-6. При этом - плечо крутящего момента у роторного двигателя все время постоянное, в отличие от поршневого мотора, который имеет все время меняющееся от оптимума к "полному нолю" плечо приложения силы.
    Мой роторный двигатель будет давать от 4 до 8 рабочих тактов за один оборот вала, а вышеописанный Д-6 - 0,5 рабочих хода за оборот, т.е. в моем случае число рабочих ходов будет в 8-16 раз больше.
    И при этом мой вариант двигателя будет иметь объем рабочих секторов всего 40 см. куб. Правда, у моего мотора есть еще секторы сжатия, где всасывается и сжимается рабочая смесь. Но они не попадают в понятие рабочего объема, в противном случае у автомобилей с турбонаддувом в объем двигателя должна засчитываться и рабочая емкость турбины наддува впускного коллектора и цилиндров. Т.е. 2-х или 3-х колесный экипаж с таким двигателем будет полностью подходить под категорию "мопед". А расчетный крутящий момент у него будет составлять от 50 до 70 Н*м. Т.е. немногим меньше, чем имел двигатель автомобиля ВАЗ-2101 при объеме 1,3 л. - 90 Н*м.

                                      А если такой "мопедный" двигатель поставить в моторный отсек легкового автомобиля, то сразу для управления им не нужно будет ни какие водительские права, и еще- такое транспортное средство не нужно будет ставить на учет в ГАИ. Конечно - мопедом оно не станет, ведь мопед - это как написано в правилах: "двух или трех- колесное Транспортное Средство". И если поставить такой роторный двигатель на "горбатый" Запорожец ЗАЗ-965, то мопедом он не станет, ведь у этого экипажа будет 4 колеса.

                                      Но и тут есть хорошая новость - такая супер тюнинг тачка в двигателм объемом 40 см. куб по всем параметрам подойдет под другую категорию Трансп-х Средств.

Но его описание нужно искать не в "Правилах дорожного движения", а в ГОСТе.
Смотри: ГОСТ Р 52051-2003. МЕХАНИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА И ПРИЦЕПЫ.КЛАССИФИКАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
    В этом документе есть интересная категория:
2.6 Категория L6. Легкий квадрицикл. Четырехколесное транспортное средство, ненагруженная масса которого не превышает 350 кг, максимальная конструктивная скорость не превышает 50 км/ч, характеризующееся:
        - в случае двигателя внутреннего сгорания с принудительным зажиганием - рабочим объемом двигателя, не превышающим 50 см3
.
    А так как наш двигатель будет очень легким, не иметь системы охлаждения с радиатором, да еще и не требовать коробки передач, то можно сняв двери и срезав крышу - превратив его в кабриолет, постараться вписаться в ограничения по весу. Все остальное - ограничение по объему двигателя, тут будет в полном соответствии. А ездить такой экипаж с таким супер - тюнинг - роторым двигателм, будет не хуже, чем Жигули 4-х тактным поршневым двигателем объемом 1,3 литра.

    Для читающих эту страничку, но не глубоко изучивших другие разделы сайта, напомню - что совершенный роторый двигатель будет иметь постоянный крутящий момент гораздо более высокого качества, чем поршневые двигатели. Быть более экономичным за счет возможности иметь детонационное сгорание в камере сгорания и за счет исиользования паровой фазы на такте расширения, совершать от 4 до 8 рабочих тактов расширения за один оборот главного вала, иметь гораздо более длинный рабочий ход, иметь легкую регулировку соотношения между объеммом сжатия и объемом расширения. А так же иметь многие другие серьезные преимущества даже перед подвергнутым супер-тюнинг традиционным поршневым двигателем.

    Ну - а для совсем забубённых любителей радикального тюнинга- представляю газовую турбину с вертолета АИ-450М. Т.е. турбовальный двигатель. Это разработка из новых Запорожского "Мотор Сич". 400 кВт и вес 110 кг. Вполне можно на зад автомобиля всунуть. На место багажника и задней лавки... Трубу вывести вверх. Напоминаю - двигатель ВАЗ-06 при мощности 80 л.с. весил 120 кг.


ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ О ТЮНИНГЕ ДВИГАТЕЛЯ

                                                                                                                                 Теперь рассмотрим возможности тюнинга двигателя , которые оказываются возможными для желающих форсировать свой двигатель и поднять его мощность, т.е. увеличить крутящий момент и тем самым повысить тяговые возможности мотора.
Итак - ПРИСТУПИМ К ИЗЛОЖЕНИЮ с самых первых, скромных по результатам, но простых по затратам сил, времени и денег тюнинг- процедур над двигателем.

                                      Начнем с мероприятий, которые вообще не потребуют разборки двигателя – т.е. можно будет произвести тюнинг двигателя не разбирая его совсем.
   Это – применения специальных шлифующих и антифрикционных присадок, которые добавляются в топливо и в масло. При грамотном проведении таких процедур качество работы двигателя заметно улучшается. Но – это тема отдельной статьи. Кого интересует эта тема- смотри ТУТ.

                                      В наилучшем случае при применении такой технологии без разборки мотора вы получите следующие результаты:
- уменьшение трения в цилиндро-поршневой группе, что ведет к повышению механического КПД двигателя;
- раскоксовывание колец, что повышает компрессию и ведет к уменьшению прорыва газов из надпоршневого пространства в картер при тактах сжатия и расширения, что ведет общей оптимизации технологических процессов в моторе;
- устранение нагара на штоках клапанов и на сопрягаемых поверхностях седел клапанов и клапанных тарелок, что устраняет возможность прорыва газов из камеры сгорания в коллекторы и опять ведет общей оптимизации технологических процессов в моторе;

   Все эти процедуры «безразборного тюнинга» двигателя ведут к устранению газодинамических, массообменных и механических потерь в двигателе, заметно повышают его эффективный КПД и увеличивают мощность.

Следующая безразборная и самая массовая по коммерческому предложению тюнинг – процедура: это ЧИП –тюнинг.
   Это чисто внесение электронно – цифровыми средствами изменений в код управления работой программы чипа (командо-аппарата), который управляет режимом работы двигателя. При этом несколько можно увеличить обороты вращения коленевала. Но, как следствие, в большинстве случаев заметно падает мото-ресурс двигателя, который не рассчитан на повышенные усилия и излишние нагрузки, и от излишнего теплового и механического напряжения при повышении мощности - двигатель повышено изнашиваться. Этот «тюнинг двигателя» - самый распространенный, так как самый недорогой, самый малозатратный по времени, ресурсам и деньгам. Поэтому его и предлагают на всех углах – во всяческих больших автостанциях, малых автомастерских, на гаражах и пр. и др… Но и отдача от него самая скромная.

    Но- результат ЧИП-тюнинга очень зависит от самой машины. Вернее - от того, какую эффективность в настройки заложили на заводе производители и режим управления двигателем в его командоаппарат (ЧИП). Если на заводе заложили оптимальную программу, то поднять тяговые возможности двигателя без заметной потери его ресурса и без значительного увеличения расхода топлива – не удастся. Но – если на заводе производитель по каким-то неведомым причинам заложил в ЧИП мотора не самую лучшую схему управления, то вполне возможно поставить более эффективную программу, которая заметно повысит тяговые возможности мотора без особого увеличения его прожорливости. Именно этими соображениями объясняется то, что на некоторых машинах «ЧИП –тюнинг» даёт очень хороший эффект, а на других – ничего положительного особо не добивается… ЧИП-тюнинг выводит наиболее оптимальные режимы подачи топлива и момента зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

                         
         

Далее- технологии с добавлением или изменением компонентов «обвеса» двигателя, с заметной разборкой двигателя, но ещё без замены основных деталей цилиндро-поршневой группы мотора.


  Первое- это оптимизация работы впускного и выпускного коллекторов. Данные мероприятия призваны уменьшить насосные потери мощности и увеличить коээфицент наполнения двигателя свежим зарядом топливо-воздушной смеси. В эти работы входит установки воздушного фильтра с «нулевым» сопротивлением, впускного и выпускного коллекторов уменьшенного сопротивления, прямоточного глушителя, который уменьшает сопротивление выпуску отработавших газов.

Это вышлифовка воздуховодов и стенок газообменных окон в головке блока цилиндров, и даже их некоторое увеличение сечения – для уменьшения газодинамического сопротивления. То же самое преследует установка так называемых Т-образных клапанов, у которых большая пропускная способность, за счет изменения их формы. Так же идет притирка тарелок клапанов к седлам для предотвращения возможного прорыва газов.

   Так же формально к области оптимизации газонаполнения относится установка механического нагнетателя или турбо-компрессора с приводом от потока выхлопных газов, которые повышают давление во впускном коллекторе и тем самым увеличивают коэффициент наполнения цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси. Т.е. такой тюнинг –девайс приводит к тому, что в камере сгорания оказывается больше паров бензина.

    В случае турбокомпрессора - турбина раскручивается потоком выхлопных газов, т.е. этим как-то превращают в пользу энергию их кинетического движения, и этой энергией вращает лопаточный компрессор, который и совершает работу по предварительному сжатию массы потока свежей топливной смеси.
Это достаточно сложное и весьма дорогое мероприятие, которое, однако, может заметно поднять мощность мотора. В лучшем случае на 15-20 %.

           А вот - еще одна «безразборная технология» тюнинга двигателя. Это добавление закиси азота в цилиндры в нужный момент. Эта технология была разработана в годы 2-й мировой войны, когда в авиации возможность хоть на 15-20 % поднять мощность двигателя в нужный момент давала некий прирост в скорости, что во время боя решало вопрос жизни или смерти самолета и пилота.
Закись азота при попадании в среду горящих паров топлива разлагается и при этом освобождается свободный кислород, которые значительно усиливает процесс горения паров топлива. За счет повышения интенсивности горения и увеличения его полноты и повышается давление рабочего тела на поршни, что – в свою очередь – ведет к увеличению оборотов двигателя.    

Теперь технологии тюнинга двигателя с глубокой разборкой двигателя и с заменой или переделкой основных деталей двигателя.

    Например - замена распредвала на иной, что меняет фазы газораспределения двигателя. Такой тюнинг - распредвал обеспечивает более долгие фазы- периоды открытия клапанов, что так же ведет в увеличенному наполнению цилиндров топливо-воздушной смесью и так же облегчает общее «дыхание» двигателя.
Далее - по процедурам тюнинга двигателя идет замена поршней и шатунов на более легкие и прочные. Дело в том, что моменты инерции массивных деталей мешают наращиванию оборотов и при смене направлений периодических возвратно поступательных движений сильно тормозят все движение деталей двигателя. По логике вещей- чем легче подвижные детали двигателя, тем меньше они сопротивляются смене направления движения, тем меньше механические потери в двигателе, тем выше его механический КПД и выше мощность двигателя. Поэтому тсндартной процедурой «глубокого тюнинга двигателя» оказываются смена шатунов и поршней на более легкие, спортивные варианты. В самых экстремальных случаях – на изделия из титана или торлона. Так же идет смена и клапанов на более легкие и термостойкие и коленвала, на более прочный, способный держать повышенные обороты подвергнутого тюнингу двигателя.

   

В завешение - технологии тюнинга двигателя с глубокой разборкой двигателя и с заменой или переделкой основных деталей двигателя, а так же с изменением геометрии блока цилиндров.

    К этой категории процедур относятся самые сложные и самые затратные работы. В поршневых ДВС действует такая закономерность: чем выше степень сжатия, тем выше КПД и мощность мотора. Правда при этом повышается склонность к детонации и требуется более высокооктановый, т.е. дорогой бензин. Так что палка - о двух концах. Для повышения степени сжатия – снимают и «пилят» головку блока цилиндров. При этом высота головки уменьшается и объем камеры сгорания уменьшается. А так как степень сжатия есть отношение объема камеры сгорании к полному объему цилиндра- то и степень сжатия повышается. Правда, при повышении степени сжатия и уменьшении объема камеры сгорания необходимо менять клапана и подчас ставить на них более жесткие пружины- это отдельная «песня» и говорить подробно об этом тут не будем.

    Далее- еще более радикальный подход к тюнингу двигателя – это изменение рабочего объема блока цилиндров двигателя. Т.е. наращивание пространства в цилиндрах двигателя. Достичь этого можно двумя путями - либо нарастив длину шатунов и увеличив эксцентриситет коленвала, при этом подложив переходную плиту между головкой блока цилиндров и самим блоком цилиндров. Такая вставка увеличивает «глубину» цилиндра. Либо не трогая шатуны и коленвал, но расточив вширь, т.е. увеличив диаметр цилиндра и движущихся в нем поршней. В первом случае увеличивается длинна рабочего хода и плечо крутящего момента на коленвалу, во втором случае – площадь поршней, на которые давят газовые силы.

    НО, все эти тюнинг – мероприятия, кроме единственной - форсируют двигатель по «оборотам», т.е. увеличивают количество вращений коленвала двигателя в единицу времени, и только одно мероприятие – увеличение литрового объема за счет увеличения «глубины»- цилиндра форсирует двигатель по крутящему моменту.

    В чем суть этих различий и что лучше делать для повышения тяговитости двигателя - в этом очень важно разобраться. Ибо все хотят иметь как можно более мощный мотор в своем автомобиле, но вот как добиться от своего двигателя супер-тюнинг мощности, это очень трудный, да и весьма запутанный вопрос….

    Следующая статья будут рассматривать вопрос- какой тюнинг двигателя лучше делать – форсировать двигатель по оборотам или по крутящему моменту….

Данный раздел находится в дальнейшей разработке.