Как повысить крутящий момент двигателя?

Как повысить мощность двигателя и зачем это нужно

Мощность двигателя — одна из основных характеристик автомобиля, которая определяет количество произведенной им работы. Она определяет, какой вес (включая собственный), с какой скоростью и на какое расстояние сможет переместить автомобиль за определенный промежуток времени. Следовательно крупногабаритные и высокоскоростные машины должны иметь двигатели с большей мощностью. Добиться этого можно различными способами, о которых и пойдет речь далее.

На что влияет мощность и для чего ее увеличивать

Говоря о мощности ДВС (двигателя внутреннего сгорания) нельзя обойти стороной такой динамический параметр, как крутящий момент. О нем, как и о самой мощности, а также о других характеристиках мотора более подробно рассказано в отдельной статье. Тут же следует вспомнить, что мощность — это фактически крутящий момент, умноженный на обороты коленчатого вала. Зная теорию, становится очевидно, что изменить ее можно либо увеличив крутящий момент, либо обороты двигателя.

Мощность мотора определяет максимальную скорость разгона автомобиля.

Во втором случае неизбежно возникают силы инерции, что приводит к разрушению подвижных деталей двигателя, и такой способ мало применим на практике. В свою очередь, чтобы изменить крутящий момент, можно сделать больше расстояние от центра коленвала до центра шатунной шейки (плечо рычага) или увеличить силу давления отработавших газов на поршень.

При изменении геометрических параметров рычага становятся больше и габариты мотора, что также не всегда допустимо. Остается вариант с изменением силы. Решается такая задача двумя путями: увеличением расхода топлива или более эффективным его использованием.

Основные методы повышения мощности мотора

На практике увеличить мощность можно как бензинового, так и дизельного двигателя. Чтобы добиться лучшего результата рекомендуется использовать весь комплекс мер.

Увеличение объема цилиндров и степени сжатия

Изменение объема двигателя — достаточно распространенный и простой способ. Он может быть реализован сразу несколькими решениями:

• Растачивание цилиндров с последующей установкой поршней большего диаметра. Очень важно, чтобы все цилиндры были расточены одинаково.
• Замена прокладки ГБЦ на более тонкую.
• Стачивание головки блока цилиндров.

Любые слесарные работы по изменению параметров мотора должны проводиться только опытным специалистом. Также следует понимать, что подобные процедуры, так или иначе, являются вмешательством в конструкцию и влияют на работу и срок службы двигателя.

Замена деталей мотора

Установка облегченных деталей взамен заводских позволяет сделать работу двигателя более быстрой, а следовательно, возрастает эффективность. Как правило, меняются маховик, поршни и кольца. Более легкий маховик вращается быстрее и позволяет повысить мощность до 4% от исходной. Обратная сторона медали — нестабильный холостой ход. Легкому маховику не хватает инерции. Облегченные поршни и кольца представляют собой цельные кованые конструкции, которые не только ускоряют работу двигателя, но и отличаются более высокой прочностью.

Кованые поршни ДВС

Главными недостатками этого способа является высокая стоимость альтернативных деталей, а также сложность самого процесса замены.

Для повышения лошадиных сил двигателя нередко меняют и распредвалы. В зависимости от типа валов это позволяет увеличивать мощность только на низких или высоких оборотах, или независимо от режима работы двигателя.

«Нулевой» воздушный фильтр и «прямоток»

Прямоточная система выхлопа позволяет повышать мощность двигателя до 5%, однако, в результате существенно увеличивается шум. Суть способа заключается в уменьшении сопротивления отработавших газов, что позволяет двигателю экономить энергию на их вывод. Вместо этого последняя направляется на коленвал, заставляя его работать интенсивнее.

«Нулевой» воздушній фильтр

При установке воздушного фильтра низкого сопротивления сохраняется та же идея — снять нагрузку с мотора. Важно уделить внимание качеству фильтра, поскольку недорогие варианты могут существенно снизить срок службы самого двигателя.

Установка турбонаддува

Благодаря оснащению двигателя турбиной, можно повысить количество топлива, подаваемое в цилиндры и обеспечить его полное сгорание. Достигается это за счет того, что компрессор осуществляет нагнетание большего потока воздуха в цилиндры, и процесс сжигания топливовоздушной смеси становится более быстрым. Работа двигателя становится более эффективной, а в ряде случаев можно изменить характеристики практически вдвое. Недостатком этого метода является дороговизна как самой турбины, так и услуг по ее установке.

Установка баллона с закисью азота NOS

Это достаточно опасный и дорогостоящий способ. Установка закиси азота применяется на легковых автомобилях и позволяет увеличить мощность в несколько раз. Метод основан на том, что при повышении температуры закись азота распадается на частицы азота и кислорода, что позволяет насыщать топливовоздушную смесь кислородом до 31%. При увеличении количества подаваемого топлива увеличивается и мощность двигателя.

Элементы установки закиси азота

Выбирая этот способ, важно понимать, что такой режим для самого мотора является достаточно тяжелым, а потому при постоянном использовании существенно падает его ресурс.

Чип-тюнинг

Один из наиболее простых способов, не требующий дополнительных затрат или замены деталей — это установка новой прошивки блока управления двигателя. Как правило, производители сознательно снижают рабочие характеристики мотора, дефорсируют его. Делается это по целому ряду причин. Например, если нужно увеличить экологические показатели двигателя или попасть в рамки транспортного налога. Замена программного обеспечения может повысить мощность мотора до 15% от исходной. С другой стороны, необходимо быть уверенным в качестве новой прошивки и правильности ее установки.

Дополнительные способы

Рассматривая способы увеличения мощности двигателя, следует уделить внимание и косвенным факторам. Например, таким, как использование топлива более высокого качества, применение менее вязкого масла, уменьшение собственного веса автомобиля и замена комплектующих (свечей зажигания и т.д.) на более качественные.

Если говорить о присадках для топлива и различных омагничивателях, то их эффективность крайне низка, а зачастую и вовсе равна нулю. Любые заверения производителя таких средств увеличить мощность на 50% и более не имеют экспертного подтверждения и в профессиональной сфере воспринимаются исключительно как обман потребителя.

Подводя итоги, следует сказать, что изменение заводских характеристик мотора автомобиля неизменно влечет за собой необходимость доработки систем выхлопа, охлаждения, торможения, сцепления и т.д. Также более высокие нагрузки непременно скажутся на КПП и ходовой части автомобиля, а значит, потребуется уделить внимание и их усилению.

Крутящий момент двигателя – как сделать мощнее свой автомобиль?

От чего зависит мощность и как повысить максимальный крутящий момент двигателя? Вот два вопроса, в решении которых заинтересован практически каждый опытный автолюбитель. Мы же попытаемся вникнуть в эти понятия и определить пути решения поставленных вопросов.

Что такое крутящий момент двигателя?

Для начала вспомним, что же такое мощность и как с ней связан крутящий момент. Параметр мощность при поступательном движении – это произведение силы на скорость, а крутящий момент мотора определяется как произведение силы, воздействующей на рычаг, на расстояние от оси его вращения до точки приложения силы. Но как отнести к работе автомобиля эти физические формулы?

Если переформулировать это по-другому, то крутящий момент – это тяговые возможности. От этой величины зависит грузоподъемность автомобиля и степень ускорения, которую он развивает. Два этих понятия порой плохо совместимы, поскольку мощность мотора оказывает небольшое значение на динамику автомобиля. Главное – это величина крутящего момента, и чем она больше, тем быстрее происходит разгон.

Увеличение крутящего момента двигателя – приемы модернизации

Какие существуют способы улучшения динамики автомобиля, что дает и как увеличить крутящий момент двигателя? Можно прибегнуть к простым и недорогим методам:

• установить на двигателе фильтр нулевого сопротивления;
• заменить стандартный глушитель на прямоточный;
• провести прошивку (чип-тюнинг).

К затратным, но эффективным методам увеличения крутящего момента относятся:

• фрезерная расточка блока, то есть увеличение объема цилиндров (так называемый форсированный двигатель);
• установка распределительного вала с измененными газораспределительными фазами;
• установка системы питания с оксидом азота;
• установка турбокомпрессора, что значительно увеличивает крутящий момент любого мотора.

На серийных автомобилях для увеличения этого показателя силовой агрегат оборудуют тремя и даже пятью клапанами на каждый цилиндр, изменяют выпускные тракты, на турбокомпрессорах устанавливают керамические крыльчатки с изменяемым углом наклона.

Цель всех подобных модернизаций – совершенствование процесса наполнения цилиндров мотора воздушно-топливной смесью.

Крутящий момент дизельного двигателя – нюансы этого вида моторов

Как же осуществить расчет и увеличение крутящего момента двигателя? В качестве исходных данных используют величину давления газов в цилиндрах, площадь днища поршней и радиус кривошипно-шатунного механизма. Но наиболее точные результаты можно получить лишь экспериментальным путем на специальных опытных стендах.

На современных автомобилях устанавливают два типа моторов: дизельные и работающие на бензине. Далее подробно остановимся на характеристиках дизелей, как более мощных силовых агрегатах. Достоинства дизельных двигателей:

• вследствие низкого расхода топлива существенно снижаются затраты, связанные с эксплуатацией автомобиля, так как у дизельного двигателя степень сжатия находится на уровне 20 единиц;
• высокий КПД, который достигает более 30 %;
• выхлопные газы дизельного двигателя содержат гораздо меньший процент окиси углерода, чем бензиновые;
• дизельное топливо отличается низкой летучестью;
• масса впрыскиваемого топлива в цилиндры в полтора раза меньше, чем у бензиновых двигателей;
• высокое значение, которое приобретает крутящий момент дизельного двигателя на небольших оборотах, позволяет более эффективно использовать его мощность, поэтому на большинстве внедорожников устанавливают данный тип силового агрегата.

К сожалению, получить увеличение крутящего момента мотора на любых оборотах практически невозможно, поскольку у разных агрегатов его наивысшее значение достигается на различных режимах. Это связано с различиями в механизмах впускного тракта, а также фаз газораспределения, что оказывает существенное влияние на эффективность наполнения цилиндров воздушно-топливной смесью при различных оборотах двигателя.

Крутящий момент двигателя

Механизмы, узлы или детали автомобиля, все вместе и каждый по отдельности, безусловно важны, но основным элементом конструкции конечно же является двигатель. Анализ технических характеристик этого генератора движущей силы позволяет судить о том, насколько быстро авто набирает определенную скорость, как изменяются его тяговые и динамические возможности при увеличении его массы, езде в сложных дорожных условиях.

Базовые параметры двигателей внутреннего сгорания, бензиновых или дизельных, которые устанавливаются на абсолютное большинство современных легковых автомобилей, можно условно разбить на две группы.

Конструктивно заданные характеристики закладываются при проектировании и в процессе производства силового агрегата, являются неизменными в процессе эксплуатации:

• тип двигателя (бензиновый или дизельный);
• рабочий объем;
• степень сжатия топливовоздушной смеси.

Показателями, характеризующими работу мотора или так называемыми рабочими параметрами, являются:

• мощность;
• крутящий момент;
• удельный расход топлива.

Наибольший интерес вызывают параметры, от которых напрямую зависят динамические свойства автомобиля – это мощность и крутящий момент двигателя. Что же из себя представляют эти характеристики?

Что такое мощность двигателя

В официальных описаниях технических характеристик силовых агрегатов, параллельно с указанием мощности, обязательно приводится значение крутящего момента. Понятие мощности двигателя и понимание этого параметра, как правило, не вызывает сложностей – это физическая величина, характеризующая работу двигателя, выполняемую за единицу времени. То есть, мощность показывает, как быстро сможет автомобиль, имеющий определенную массу, преодолеть заданное расстояние. Чем больше мощность, тем больше максимальная скорость при неизменной снаряженной массе.

Мощность измеряется в ваттах или киловаттах (кВт), а также в лошадиных силах. Стоит отметить, что «лошадиная сила» – это внесистемная единица измерения (1 лошадиная сила = 735,5 Вт или 1 кВт = 1,36 л. с.).

Что такое крутящий момент двигателя

Несколько по-иному обстоит ситуация с пониманием крутящего момента, но, зная основные законы физики и базовое устройство силового агрегата, можно без труда прояснить это понятие. Крутящий момент двигателя – это качественный показатель, характеризующий силу вращения коленчатого вала. Этот параметр рассчитывается как произведение силы, приложенной к поршню, на плечо (расстояние от центральной оси вращения коленчатого вала до места крепления поршня (шатунной шейки)). Крутящий момент измеряется в ньютонах на метр (Нм).

Крутящий момент на коленчатом валу, как следует из вышеприведенной формулы, зависит от силы давления газов на поршень, а также от рабочего объема двигателя и степени сжатия топливной смеси в цилиндрах. Кстати сказать, значительно более высокий крутящий момент дизельных двигателей, по сравнению с аналогичными по объему бензиновыми моторами, объясняется чрезвычайно высокой степенью сжатия смеси дизельного топлива и воздуха в камерах сгорания (бензиновые — примерно 10:1, дизельные – около 20:1).

Высокий крутящий момент двигателя обеспечивает автомобилю отличную динамику разгона уже при низких оборотах вращения коленчатого вала, существенно увеличивает тяговые характеристики силового агрегата – повышает грузоподъемность авто и его проходимость.

Максимальное значение крутящего момента двигатель внутреннего сгорания достигает при определенных оборотах. У бензиновых моторов этот показатель более высокий, чем у «дизелей».

Мощность или крутящий момент — что важнее?

Если провести сравнительную оценку двух рабочих характеристик двигателя – мощности и крутящего момента, то очевидными становятся следующие факты:

• крутящий момент на коленчатом валу – основной параметр, характеризующий работу силового агрегата;
• мощность двигателя – это вторичная рабочая характеристика мотора, которая, по своей сути, является производной крутящего момента;
• зависимость мощности от крутящего момента выражается отношением: Р = М*n, где Р – мощность, М – крутящий момент, n – количество оборотов коленчатого вала в минуту;
• мощность двигателя линейно зависима от частоты вращения коленчатого вала: чем выше обороты, тем больше мощность мотора (естественно, до определенных пределов);
• крутящий момент также увеличивается при повышении оборотов двигателя, но достигнув своего максимального значения (при определенной частоте вращения коленчатого вала), его показатели снижаются, независимо от дальнейшего увеличения оборотов (график зависимости крутящего момента от частоты вращения двигателя имеет вид перевернутой параболы).

Некоторые выводы

• При оценке эксплуатационных параметров автомобиля и непосредственно рабочих характеристик его двигателя, величина крутящего момента обладает большим приоритетом, чем мощность.
• Среди силовых агрегатов, имеющих схожие конструктивные и рабочие параметры, предпочтительнее выглядят те, у которых крутящий момент больше.
• Для обеспечения наилучшей динамики разгона автомобиля и обеспечения оптимальных тяговых свойств двигателя, частоту вращения коленчатого вала нужно поддерживать в том диапазоне значений, при которых крутящий момент достигает своих пиковых показателей.

Изменение крутящего момента и динамика автомобиля

Чтобы обеспечить наилучшие динамические характеристики, автопроизводители стремятся устанавливать на автомобили силовые агрегаты, обладающие максимальным крутящим моментом в более широком диапазоне оборотов двигателя. Высокий крутящий момент характерен для дизельных силовых агрегатов, а также многоцилиндровых и турбированных моторов.

Чтобы правильно оценивать роль мощности и крутящего момента в формировании динамических характеристик автомобиля, нужно уяснить следующие факты:

• автомобиль с более мощным, но не обладающим достаточным крутящим моментом двигателем, будет уступать в разгонной динамике авто с высоким крутящим моментом;
• высокий крутящий момент, «подхватываемый» двигателем на низких оборотах, позволяет автомобилю ускоряться значительно эффективней;
• максимально возможная скорость автомобиля напрямую зависит от мощности двигателя, а крутящий момент не влияет на этот показатель: автомобили, обладающие огромным крутящим моментом, могут развивать весьма скромную максимальную скорость; пример: спортивные болиды (небольшой крутящий момент на карданном валу и высокая скорость) или тяжелые внедорожники (внушительный крутящий момент и невысокая максимальная скорость).

Независимо от мощности двигателя, разгонная динамика автомобиля, а также его способность «резво» преодолевать подъемы всецело зависят от величины максимального крутящего момента. Чем больший крутящий момент передается на ведущие колеса и чем шире диапазон оборотов двигателя, в котором он достигается, тем увереннее авто ускоряется и преодолевает сложные участки дороги.

Стоит заметить, что сравнение характеристик конструкционно идентичных, но имеющих разные крутящие моменты двигателей, имеет смысл только при одинаковых параметрах трансмиссии; коробки переключения передач должны обладать схожими передаточными отношениями. В противном случае, сравнивать крутящие моменты двигателей не имеет практического смысла.