3 172 925 чел. (2021 г. Игорь Скрипник Тюнинг автомобиля своими руками Издательство аст 2012 удк 629. 33 Ббк 39. 33
 Скачать 408.29 Kb.
|
|
Игорь Скрипник Тюнинг автомобиля своими руками «Издательство АСТ» 2012 УДК 629.33 ББК 39.33 Скрипник И. Тюнинг автомобиля своими руками / И. Скрипник — «Издательство АСТ», 2012 Автолюбители, интересующиеся современным тюнингом, найдут в этой книге много полезной информации об усовершенствовании машин отечественного производства. Тюнинг двигателя, ходовой части, салона, кузова машины, подготовка автомобиля к настоящему ралли – все это в ваших силах, если вы воспользуетесь нашими советами и рекомендациями.Для широкого круга читателей. УДК 629.33 ББК 39.33 © Скрипник И., 2012 © Издательство АСТ, 2012 И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 4 Содержание Предисловие 5 Тюнинг двигателя 6 Фазы газораспределения 10 Распредвал для форсированного двигателя 15 Тюнинг впускного тракта системы питания 18 Конец ознакомительного фрагмента. 23 И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 5 Игорь Скрипник Тюнинг автомобиля своими руками Предисловие Автомобильным тюнингом в наше время уже никого не удивишь. Более того, доработка и реконструкция автомобиля давно уже стала настоящим искусством за рубежом. Пришло это искусство и в Россию, где существует весьма специфическая почва для тюнинга. В нашей стране долгое время существовали свои автомобильные стандарты. Соответственно и «автоге- рои» у нас свои собственные. Это машины отечественных марок, среди которых особо выде- ляются автомобили ВАЗ. Казалось бы, что улучшать в «жигулях»! Однако, по мнению тысяч автолюбителей, ВАЗ – это практически безграничное поле для экспериментов на ниве тюнинга. Вряд ли вам захо- чется дорабатывать двигатель дорогой «мазды» или «тойоты». Это очень дорого и накладно. Тюнинг шикарных иномарок могут себе позволить далеко не все. Да и не всегда он нужен. А вот потрудиться над «жигулями» выпуска 80-х годов прошлого века – это интереснейшая задача. Безусловно, это не означает, что наша книга будет совершенно бесполезна для владель- цев иностранных авто. Они тоже найдут здесь много полезной информации. Но все же основ- ное внимание будет уделено тюнингу отечественных машин. Любят в нашей стране вазовские изделия. Автомобили тольяттинского завода были и остаются народными и самыми популяр- ными, и никуда от этого не денешься. Поэтому мы и выбрали основным объектом для тюнинга именно «жигули». В книге собраны не только советы профессиональных автоинженеров, но и опыт обыч- ных автолюбителей, своими силами, методом проб и ошибок дорабатывавших свои автомо- били – пусть не до идеала, но до желанного образца. Речь пойдет о тюнинге различных частей автомобиля: двигателя, ходовой части, салона и кузова. А любители рэйсинга узнают много интересного о подготовке отечественных автомобилей к настоящему ралли. Думается, каждый читатель, интересующийся современным тюнингом, найдет в этой книге что-то свое. И надеемся, что советы, приведенные здесь, помогут вам в практическом освоении современного тюнинга. И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 6 Тюнинг двигателя Обычно, когда говорят об автомобильном тюнинге, подразумевают тюнинг кузова и салона. Может быть, потому, что доработка двигателя не столь бросается в глаза. Тем не менее, от работы двигателя часто зависит гораздо больше, нежели от того, насколько красиво сделан кузов или салон автомобиля. Для множества автолюбителей улучшение машины начинается (а порой и заканчивается) с работы над двигателем, ведь желание иметь более мощный автомо- биль зачастую сильнее желания иметь автомобиль привлекательный внешне. Поэтому, вопреки расхожему мнению, скажем, что тюнинг автомобиля – это прежде всего тюнинг двигателя. С него и начнем. Следует заметить, что реконструкцию двигателя может произвести далеко не каждый автолюбитель. Если для переделки кузова можно обойтись стандартным набором инструмен- тов, то настоящий тюнинг двигателя зачастую можно провести только в заводских условиях и на дорогом оборудовании. Но не будем пугать владельцев авто. Те методы, о которых пойдет речь в данной главе, в принципе, доступны, и в рамках возможностей той или иной службы автосервиса можно провести работы по улучшению качества функционирования двигателя. Но сразу оговоримся: тюнинг двигателя потребует тонкой и кропотливой работы. Но результат все же этого стоит. Динамические качества транспортного средства во многом зависят от технических характеристик двигателя, установленного на автомобиле. Как их оценить в полной мере? Наиболее объективную оценку динамических качеств автомобильного двигателя можно получить при анализе его внешней скоростной характеристики. Внешняя скоростная харак- теристика – это зависимость показателей работы двигателя (мощности, крутящего момента, коэффициента наполнения цилиндров, удельного эффективного расхода топлива и др.) от частоты вращения коленчатого вала (KB) при неизменном положении органа управления, обеспечивающем максимальную подачу топлива в цилиндры. Также важным параметром автомобильного двигателя, позволяющим оценить устойчи- вость его режима при работе по внешней скоростной характеристике, является коэффициент приспособляемости (k). Это значение определяется отношением максимального крутящего момента к номинальному крутящему моменту, развиваемому двигателем на номинальной мощности при номинальной частоте вращения КВ. Чем более крутой подъем преодолевает автомобиль, тем более заметно проявляется значимость этого параметра. Чем больше значе- ние k, тем большее сопротивление движению может преодолеть автомобиль без переключения коробки передач на пониженную передачу. Важен также и диапазон изменения частоты вращения KB, в котором двигатель устой- чиво работает. Чем больше этот диапазон, тем лучшими динамическими качествами обла- дает автомобиль, тем легче управление двигателем. Скоростной диапазон устойчивой работы двигателя оценивается скоростным коэффициентом (kc), представляющим собой отношение частоты вращения KB при максимальном крутящем моменте к номинальной частоте враще- ния. Отсюда следует, что чем больше диапазон устойчивой работы двигателя, тем меньше зна- чение kc. Другими словами, при выборе автомобиля предпочтение следует отдать тому, у дви- гателя которого меньшее значение kc. При выборе авто следует знать еще один важный показатель, который достаточно часто применяется для оценки динамических качеств легковых автомобилей, – это приемистость. Это понятие включает в себя время разгона автомобиля с места до скорости 100 км/ч. Этот показатель во многом определяется значениями k и kc, но, кроме того, он зависит от соотно- шения номинальной мощности двигателя и массы автомобиля. Чем меньше масса автомобиля, приходящаяся на единицу номинальной мощности двигателя, тем меньше времени требуется И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 7 автомобилю для достижения указанной скорости. Очевидно, что приемистость автомобиля с дизельным двигателем той же мощности, что и у бензинового, будет несколько хуже, так как удельная масса такого автомобиля больше. Некоторые тюнингованные спортивные автомобили имеют приемистость, которая оценивается временем менее 5 секунд. Четверть века назад бензиновые автомобильные двигатели имели k = 1,25-1,35, тогда как для дизельных двигателей были характерны значения k = 1,05-1,15, при этом меньшие значения коэффициента приспособляемости имелись у двигателей с наддувом. Скоростной коэффициент для бензиновых двигателей составлял kc = 0,45-0,55, а для дизельных двигателей – соответственно kc = 0,55-0,70, достигая при высоком наддуве значения 0,8. Чтобы улучшить указанные параметры автомобильных двигателей, используют несколько основных приемов. Это, во-первых, подбор наиболее эффективных фаз газораспре- деления. Во-вторых, использование волновых и инерционных явлений во впускном и выпуск- ном тракте для улучшения очистки и наполнения цилиндров при работе двигателя в зоне максимального крутящего момента. В-третьих, это прием регулирования давления наддува воздуха или топливовоздушной смеси на впуске для двигателей с наддувом. И, наконец, прием увеличения цикловой подачи топлива с улучшением наполнения цилиндра при работе дизель- ного двигателя по скоростной характеристике в зоне максимального крутящего момента. Следует отметить, что каждый из этих приемов в той или иной степени усложняет кон- струкцию двигателя, ухудшает его массо-габаритные показатели и увеличивает стоимость. Однако многие автофирмы не шли бы на подобные опыты с двигателями, если бы они не имели спрос и не оправдывали себя. Известны расчетные значения к и кс, полученные для автомобилей нескольких ведущих фирм Германии, а также автомобилей ВАЗ и ГАЗ (табл. 1). Специалисты утверждают, что для большинства современных бензиновых двигателей легковых автомобилей зарубежного производства к = 1,028-1,333, тогда как для дизельных двигателей характерны значения kc = 1,100-1,344. В. Н. Степанов в своем пособии «Тюнинг автомобильных двигателей» сообщает о тен- денции уменьшения нижнего предела диапазона k для бензиновых двигателей. Такой подход автор объясняет тем, что зарубежные легковые автомобили предназначены преимущественно для движения с высокой скоростью, и их двигатели имеют быстроходную регулировку. При- менение в этих автомобилях автоматической коробки передач делает для водителя проблему своевременного переключения передач при возрастающем сопротивлении движению не столь актуальной. В то же время для дизельных двигателей произошло увеличение как нижнего, так и верхнего предела диапазона kc до значений, характерных для бензиновых двигателей и даже превосходящих последние (табл. 2). Это стало возможным благодаря коррекции топливопо- дачи, совершенствованию смесеобразования и применению регулируемого турбонаддува. Таблица 1 Показатели динамических качеств легковых автомобилей с бензиновыми дви- гателями И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 8 Таблица 2 Показатели динамических качеств легковых автомобилей с дизельными дви- гателями Значения скоростного коэффициента для современных бензиновых двигателей нахо- дятся в диапазоне kc=0,345-0,800, а для дизельных соответственно kc=0,364-0,620. Сравни- вая эти цифры с данными 25-летней давности, В. Н. Степанов констатирует, что как для бен- зиновых, так и для дизельных двигателей удалось добиться почти одинакового расширения скоростного диапазона устойчивой работы (уменьшение нижнего предела kc). Верхний предел скоростного коэффициента дизельных двигателей также понизился, тогда как для наиболее И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 9 высокооборотных бензиновых двигателей отмечено сужение скоростного диапазона с возрас- танием значения kc до 0,8. Можно утверждать, что современные дизельные двигатели легковых автомобилей по своим динамическим качествам фактически не уступают бензиновым. И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 10 Фазы газораспределения Обычно фазы газораспределения (в дальнейшем – ФГР) подбираются заводскими инже- нерами таким образом, чтобы обеспечить экстремальное значение какого-либо одного наибо- лее важного, с точки зрения настройщика, параметра двигателя. Такими параметрами счита- ются, к примеру, мощность Pe (среднее эффективное давление pme), крутящий момент Ме, удельный эффективный расход топлива be, содержание токсичных компонентов в отработав- ших газах (ОГ) двигателя и др. При этом подбираются профили впускных и выпускных кулач- ков распределительного вала, определяющие ускорение и время-сечение открытия клапанов, а также взаимное положение распределительного (распределительных) и коленчатого валов, от которого зависит момент начала открытия клапанов. При подборе ФГР нельзя пренебрегать значениями ограничительных факторов, напри- мер, максимально допустимым значением температуры отработавших газов (ОГ). Специалисты утверждают, что изменение профилей кулачков распределительного вала в процессе работы двигателя нецелесообразно из-за значительной громоздкости и недостаточ- ной надежности соответствующего исполнительного механизма и снижения по этой причине надежности двигателя в целом. Поэтому при выбранных в процессе доводки профилях кулач- ков дальнейший подбор ФГР заключается обычно в установке такого момента начала открытия клапанов, при котором происходит более эффективное наполнение цилиндров свежим заря- дом. Есть и другой подход к увеличению наполнения цилиндров. Он заключается в замене имеющегося распределительного вала на нестандартный, с расширенными фазами газорас- пределения. Отличный пример этого приводит В. Н. Степанов в вышеуказанном пособии. Он утверждает, что можно выполнить тюнинг карбюраторных и инжекторных двигателей ВАЗ-21083 с рабочим объемом 1,5 л и карбюраторных двигателей ВАЗ-21080 (1,3 л). Устанав- ливаемый нестандартный распределительный вал с расширенными ФГР имеет увеличенную высоту профиля кулачков, что позволяет увеличить ход клапанов до 10,2 мм. Кроме установки нового распределительного вала, производится обработка по шаблону контуров отверстий впускных каналов у фланцев головки цилиндров и у фланцев впускного коллектора с последующей установкой коллектора на направляющие штифты. Для тонкой настройки ФГР на распределительный вал устанавливается разрезная шестерня привода, поз- воляющая изменять положение ее зубчатого венца относительно ступицы. На заключительной стадии работ выполняется регулировка клапанов, систем питания и зажигания, а также регулировка уровня эмиссии CO и CxHy. После выполнения всех работ подвергнутый тюнингу двигатель при 5900 1/мин развивает мощность 58,9 кВт (80 л. с.), кроме того, его максимальный крутящий момент в диапазоне средних частот вращения KB несколько увеличивается. Существует еще один коэффициент – n v . Он характеризует эффективность наполнения цилиндров и именуется коэффициентом наполнения. Он представляет собой отношение коли- чества свежего заряда, поступившего в цилиндр к моменту действительного начала сжатия, к тому количеству заряда, которое теоретически могло бы поместиться в рабочем объеме цилин- дра при неизменных условиях на впуске. За момент действительного начала сжатия заряда в цилиндре четырехтактного двигателя принимается момент закрытия впускных клапанов. Условия на впуске для двигателей без наддува характеризуются давлением рк=ро и температу- рой Tk=To, где ро и То – параметры окружающей среды. Для двигателей с наддувом условиями на впуске являются давление рк и температура Tk после компрессора. Специалисты-инженеры отмечают, что найденные для определенной частоты вращения KB наиболее эффективные фазы газораспределения при другой частоте вращения таковыми И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 11 уже не являются, так как не обеспечивают соответствующего наполнения цилиндров. Поэтому в подавляющем большинстве случаев фактически производится регулировка момента начала открытия клапанов для наиболее характерного в процессе эксплуатации скоростного режима работы двигателя. Общей тенденцией для впускных и выпускных клапанов, имеющей место с ростом частоты вращения KB, является более раннее начало и увеличение продолжительности их открытия по углу ПКВ. Обычно ФГР настраиваются или для скоростного режима, близкого к номинальной мощ- ности двигателя (быстроходная регулировка), или для скоростного режима в зоне макси- мального крутящего момента (тихоходная регулировка). Более благоприятные условия для подбора эффективных фаз газораспределения имеются у двигателей, где управление впуск- ными и выпускными клапанами осуществляется отдельными распределительными валами. При управлении клапанами с помощью одного распределительного вала можно вести речь об эффективной настройке ФГР или только для впускных, или только для выпускных клапанов. Настройка ФГР должна выполняться в условиях испытательного стенда, позволяющего произ- водить нагрузку двигателя по внешней скоростной характеристике и контролировать все необ- ходимые параметры. Рассмотрим пример, приведенный В. Н. Степановым. Это пример последовательности настройки ФГР из условия обеспечения максимального среднего эффективного давления pme для карбюраторного двигателя во всем диапазоне частоты вращения КВ. Заметим, что разви- ваемая бензиновым двигателем мощность зависит не только от наполнения цилиндров, но и от качественного состава горючей смеси, который характеризуется коэффициентом избытка воздуха а. Коэффициент избытка воздуха а представляет собой отношение количества воз- духа, действительно поступившего в цилиндр на момент закрытия впускных органов, к тому количеству воздуха, которое теоретически необходимо для полного сгорания поступившего в цилиндр топлива. Сначала при неизменной регулировке карбюратора и неизменных фазах открытия и закрытия выпускного клапана, установленных заводом-изготовителем, получим зависимости коэффициента избытка воздуха а от частоты вращения KB n при разных значениях угла начала открытия впускного клапана фн.о. вп. Скорее всего, окажется, что разброс значений а = f (фн.о. вп) при разных значениях n будет неодинаковым, т. к. на а, по крайней мере, будут вли- ять волновые процессы во впускном трубопроводе. Рис. 1. Влияние фаз открытия и закрытия впускного клапана на параметры рабочего процесса при неизменной регулировке карбюратора При значении n, для которого имеет место максимальный разброс значений а, экспери- ментально найдем зависимости p me , b e , а, n v = f(фн.о. вп) и построим соответствующие гра- И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 12 фики. Из рисунка видно, что с увеличением запаздывания угла начала открытия впускного клапана значения а и n v монотонно уменьшаются. Поэтому, если характер изменения p me и b e связывать только с изменением значения а, то это приведет к неправильным выводам. Дело в том, что в результате выталкивания поршнем заряда из цилиндра перед закрытием впускного клапана происходит падение n v , а это, в свою очередь, влечет за собой уменьшение а. Чтобы исключить в последующих опытах влияние а на p me , утверждает В. Н. Степа- нов, карбюратор на каждом нагрузочном режиме путем регулировки главного жиклера должен настраиваться на значение а, при котором в предыдущих опытах было достигнуто максималь- ное значение pme. Из рисунка 1 следует, что в данном случае для всех нагрузочных режимов должно быть выполнено условие а ≈ 1,1. Далее выполняются эксперименты, целью которых является определение зависимости p me = f (n) сначала при различных значениях угла начала открытия впускного клапана фн.о. вп и неизменном (заводском) значении угла начала откры- тия выпускного клапана фн.о. вып, а затем наоборот, при различных значениях фн.о. вып и фн.о. вп = const. При проведении экспериментов для каждой постоянной частоты вращения KB необходимо определить интервал Бф, в котором значение p me , полученное при конкретном значении угла начала открытия клапана, оставалось бы неизменным. Из полученных результатов, утверждает автор «Тюнинга автомобильных двигателей», очевидно, что при минимальной, средней и номинальной частоте вращения KB для получения максимального значения p me требуются разные фазы газораспределения. Поэтому для обобщения результатов строится диаграмма, у которой по оси абсцисс откладываются значения фн.о. вп, а по оси ординат – значения фн.о. вып. На эту диаграмму наносятся максимальные значения p me при минимальной, средней и номинальной частоте вра- щения KB. Затем вокруг этих значений строятся, например, линии (p me – 2 %p me max) = const. Если область, в которой линии всех максимумов пересекаются, отсутствует, то строят (p me – 4 % p me max) = const. В результате таких построений определяется область значений углов начала открытия клапанов (на диаграмме эта область заштрихована), в которой на каждом скоростном режиме обеспечивается 96 % p me Для получения желаемого результата остается выставить на двигателе такие значения фн.о. вп и фн.о. вып, чтобы соответствующие этим значениям линии пересекались на диаграмме в заштрихованной области (рисунок 2). Аналогично находится область ФГР, в которой обеспечивается минимальное значение b е . В пределах найденных областей ФГР для p me max и b e min значения фн.о. вп и фн.о. вып следует выставить такими, чтобы они, по возможности, обеспечивали получение во всем скоростном диапазоне как p me max, так и b e min. И. Скрипник. «Тюнинг автомобиля своими руками» 13 |