В этой статье мы рассмотрим такой важный узел в доработке трансмиссии любого автомобиля, как дифференциал.

Для начала, давайте вспомним для чего нужен и как устроен обычный дифференциал.

1 – полуось (приводной вал); 2 – ведомая шестерня главной пары; 3 – ведущая шестерня главной пары; 4 – шестерни полуосей (приводов); 5 – сателлиты.

Рис. 1. Дифференциал.

Итак, дифференциал служит для передачи крутящего момента от двигателя автомобиля к ведущим колёсам, его (момента) увеличения и для распределения потока мощности между ведущими колёсами.

Важнейшей функцией дифференциала также является возможность обеспечить разную скорость вращения правого и левого ведущего колеса автомобиля при прохождении поворотов.

Устройство простейшего дифференциала показано на рис.1: вращение от двигателя передается через ведущую шестерню главной пары к ведомой шестерне, которая жестко закреплена на корпусе дифференциала. Затем через установленные в корпусе шестерни-сателлиты вращение передается на полуосевые шестерни которые в свою очередь через приводные валы передают вращение колесам автомобиля.

Ключевым моментом в устройстве дифференциала является то, что установленные в корпусе дифференциала шестерни-сателлиты могут вращаться вокруг своей оси.

При движении автомобиля по прямой вращение от двигателя через главную пару шестерен передается на корпус дифференциала, который вращаясь предает крутящий момент ведущим колёсам через шестерни-сателлиты и полуосевые шестерни. При этом сателлиты в корпусе дифференциала не вращаются вокруг своей оси, потому что колёса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью и проходят одинаковый путь.

Рис. 2. Траектории движения колес автомобиля в повороте.

При движении в повороте (рис. 2) внутреннее ведущее колесо движется по дуге меньшей длины, чем наружное соответственно для того чтобы проделать путь разной длины за одинаковое время ведущие колёса должны вращаться с разной скоростью. В этой ситуации увеличивается сопротивление вращению у внутреннего колеса и его привода, внутренняя полуосевая шестерня вращается медленнее наружней, заставляя сателлиты в корпусе дифференциала поворачиваться вокруг своей оси, позволяя приводам и колесам вращаться с разной скоростью.

При движении по покрытию с однородными сцепными свойствами дифференциал прекрасно справляется со своими основными функциями, однако, Представьте ситуацию, когда автомобиль с обычным, или, как принято его называть, свободным, дифференциалом движется прямо по асфальту и одно из его ведущих колёс попадает на участок дороги со слабыми сцепными свойствами (снег, лед, жидкая грязь, пятно масла, и тд.). В таком случае колесо с плохим сцеплением с дорогой начнет пробуксовывать, в то время как колесо, стоящее на асфальте и имеющее лучшее сцепление с дорогой, останется неподвижным. Вся мощность от двигателя через дифференциал будет передаваться на буксующее колесо и автомобиль потеряет ход и не сможет продолжить движение. Похожая ситуация возникает при «агрессивном» прохождении поворотов, когда внутренне повороту колесо имеет худшее сцепление с покрытием, чем внешнее и начинает пробуксовывать. В результате значительная часть мощности двигателя тратится на пробуксовку одного из ведущих колес, а скорость прохождения поворота падает.

Один из способов решения описанных проблем – ограничение относительной свободы вращения между приводами правого и левого ведущих колёс. Для этого и служат Дифференциалы Повышенного Трения (далее ДПТ). Ниже мы рассмотрим дифференциал повышенного трения винтового типа.

Рис.3. Блокировка дифференциала ВАЗ 2108, винтовая.

Одним из наиболее распространенных типов ДПТ является винтовой (червячный) дифференциал повышенного трения.

Существует несколько разновидностей таких дифференциалов, рассмотрим подробнее дифференциал системы Quaife, названный так по имени его изобретателя, английского инженера Rod Quaife.

1 – сателлит с спиральными зубьями(червяк); 2 – пакет тарельчатых шайб; 3 – посадочное место сателлита; 4 – шестерня полуоси;

Рис. 4. Силы действующие в винтовом дифференциале.

На рисунке 4 показано внутреннее устройство такого дифференциала. Сердцем конструкции являются шестерни сателлиты. Они расположены в посадочных местах корпуса дифференциала. Всего в простейшем винтовом дифференциале сателлитов шесть штук. Они находятся в постоянном зацеплении с полуосевыми шестернями, также сателлиты левой стороны попарно зацеплены с сателлитами правой стороны. Все шестерни в дифференциале имеют спиральные или винтовые зубья, отсюда и название такого типа дифференциала.

Давайте подробнее рассмотрим, как он работает. В условиях, когда оба ведущих колеса автомобиля имеют одинаковое сцепление с дорожным покрытием винтовой дифференциал, работает как обычный, свободный. Главная пара вращает корпус дифференциала, сателлиты и полуосевые шестерни при этом неподвижны относительно корпуса дифференциала и друг друга, крутящий момент равномерно распределяется между ведущими колёсами.

Теперь, рассмотрим пример, когда сцепление правого ведущего колеса автомобиля с покрытием ухудшается и оно начинает пробуксовывать, в такой ситуации сопротивление вращению левого колеса относительно правого увеличивается (для того чтобы провернуть его нужен больший крутящий момент) и левая полуосевая  шестерня начинает вращаться относительно корпуса дифференциала против часовой стрелки (направление вращения показано зелеными стрелками на рис.), передавая вращение на находящиеся с ней в зацеплении сателлиты левой стороны, которые вращаются по часовой стрелке, а сателлиты правой стороны против часовой и соответственно правая полуосевая шестерня вращается относительно левой по часовой стрелке. При этом в зубчатых парах возникают силы, стремящиеся раздвинуть шестерни (направления сил показаны красными стрелками на рисунке). Сателлиты как мы помним установлены в гнёздах корпуса дифференциала, под воздействием возникающих в зубчатых парах сил сателлиты прижимаются торцами и вершинами зубьев к стенкам посадочных гнезд в корпусе дифференциала. Возникающее при этом трение затрудняет вращение сателлитов, а соответственно и левой полуосевой шестерни относительно корпуса дифференциала чем и достигается эффект частичной блокировки дифференциала.

Силы, возникающие в зубчатых соединениях и стремящиеся прижать сателлиты к их посадочным местам при этом напрямую зависят от величины крутящего момента, проходящего в настоящее время через дифференциал и от разницы в сопротивлении вращению между ведущими колёсами.  Другими словами, как только крутящий момент, необходимый для вращения одного колеса становится меньше (колесо буксует), чем момент нужный для вращения другого винтовой дифференциал автоматически перераспределяет его в пользу колеса с лучшим сцеплением. Перераспределение момента происходит плавно и на колесо с лучшим сцеплением при этом передается ровно столько момента, сколько необходимо для того чтоб оно начало вращаться.

Максимальный коэффициент блокировки винтового дифференциала зависит от профиля зубьев сателлитов и количества сателлитов в дифференциале (чем больше количество сателлитов, тем большей будет суммарная площадь пятна контакта их с корпусом дифференциала) и как правило находится в пределах 3-5. Тут необходимо пояснить, что же такое коэффициент блокировки дифференциала.

Коэффициент блокировки – это отношение крутящего момента на отстающем (с лучшим сцеплением с покрытием) колесе, к моменту на колесе, забегающем (пробуксовывающем).

Значение коэффициента К=5, к примеру, означает что дифференциал способен направить в пять раз больший момент к тому ведущему колесу, которое имеет лучшее сцепление с дорогой в данный момент.

В случаях, когда разница крутящих моментов между ведущими колесами отсутствует, но ведущие колёса вращаются с разной скоростью к примеру, в повороте червячный дифференциал повышенного трения ведет себя также, как и обычный, «открытый» дифференциал. Таким образом работа винтового дифференциала практически не влияет на управляемость автомобиля при прохождении поворотов.

В отличие от других типов ДПТ винтовой дифференциал не имеет в своей конструкции быстроизнашивающихся частей, таких как фрикционы и не требует использования специальных масел в эксплуатации.

У винтового дифференциала и есть один недостаток. В случае, когда момент, необходимый для вращения буксующего колеса равен нулю, например, при диагональном вывешивании дифференциалу становится нечего перераспределять и колесо просто буксует. В современных винтовых ДПТ от этого недостатка удалось частично избавиться, введя в конструкцию пакет распорных тарельчатых шайб установленных между шестернями полуосей.

Рис.5. Пакет тарельчатых шайб.

Создаваемое шайбами усилие прижимает шестерни полуосей к корпусу дифференциала, не давая им совсем уж свободно проворачиваться в корпусе, благодаря этому даже если одно из ведущих колёс висит в воздухе для поворота шестерни привода этого колеса относительно корпуса дифференциала требуется некоторый момент. Соответственно, дифференциал частично заблокируется и передаст на другое ведущее колесо момент от двигателя. Развиваемое шайбами распорное усилие называется «преднатягом» самоблокирующегося дифференциала. Тарельчатые шайбы по сути единственная подверженная износу и требующая периодической замены деталь винтовой «блокировки», при их износе усилие преднатяга снижается и со временем при диагональном вывешивании он начнет вести себя как обычный открытый дифференциал, если одно из ведущих колёс повиснет в воздухе. Впрочем, во всех остальных случаях винтовой дифференциал продолжит выполнять свои функции.

Подытожим все выше сказанное:

Винтовой дифференциал дает следующие преимущества:

1. Увеличение проходимости автомобиля на покрытиях с различным уровнем сцепления.
2. Дифференциал не требует специальных смазочных материалов
3. Не требуется периодическое обслуживание дифференциала
4. Не теряется комфорт и простота управления автомобиля

Недостатки:

Этот дифференциал не поможет Вам, если одно из ведущих колес вывешено. Однако, этот недостаток может устранен, если использовать дифференциал с преднатягом.

Рекомендуем такой тип дифференциала для гражданских автомобилей. Для тех, кто увлекается туризмом и автомобильными видами спорта рекомендуем обратить внимание на винтовые дифференциалы с преднатягом.

В первой части нашей статьи мы рассмотрели устройство свободного дифференциала и принцип работы винтового дифференциала повышенного трения.  Во второй части мы рассмотрим устройство и принцип действия дискового дифференциала. Итак, дисковый дифференциал повышенного трения (далее ДПТ) состоит из тех же основных частей, что и «свободный» дифференциал, однако в его конструкции есть несколько отличий,

а именно добавлено два пакета стальных фрикционных дисков. Фрикционные диски в дифференциале 2х типов первые (обозначены синим цветом на рис. 1) через шлицевое соединение установлены на полуосевые шестерни и вращаются вместе с ними.

Вторые обозначены оранжевым на рис. 1 в свою очередь имеют «ушки», которыми устанавливаются в пазы на корпусе дифференциала и могут вращаться только вместе с ним. Диски могу свободно вращаться относительно друг друга, но если сжать их между собой с достаточным усилием, то между ними возникнет трение, которое приведет к частичной блокировке дифференциала. А это означает, что корпус дифференциала и шестерни полуосей (а с ним и полуоси) будут вращаться как одно целое.

С этой целью в пространство между шестернями полуосей в корпусе дифференциала установлена пластинчатая пружина, она стремится раздвинуть шестерни, таким образом сжимая пакеты фрикционных дисков с определенным усилием, даже когда дифференциал не вращается. Усилие, с которым пружина сжимает пакеты фрикционов называют «преднатягом» ДПТ.  Так же роль пружины может выполнять тарельчатая шайба, которая устанавливается вместе с пакетом фрикционных дисков.

Однако одного лишь усилия пружины недостаточно для полной блокировки дифференциала. При работе дифференциала необходимое усилие сжатия фрикционов вырабатывают непосредственно шестерни полуосей и сателлиты. Дело в том, что эти шестерни конические. У них есть одна особенность: при передаче крутящего момента через коническую зубчатую пару в ней возникает не только окружная сила, но и радиальная, которая стремится «оттолкнуть» шестерни друг от друга.

Шестерни полуосей можуг продольно перемещаться по шлицам привода в определенных пределах.

Таким образом при передаче крутящего момента через коническую зубчатую пару сателлит-шестерня полуоси возникает радиальная сила, стремящаяся раздвинуть шестерни. Шестерня полуоси перемещается на шлицах полуоси сильнее сжимая пакет фрикционов.

Рассмотрим принцип работы ДПТ на примере, который мы рассматривали в первой части нашей статьи. Итак, левое ведущее колесо автомобиля попадает на покрытие со слабыми сцепными свойствами (лед, грязь, пятно масла, и тд.), однако теперь наш автомобиль оснащен дисковым ДПТ.  Одно из колес с меньшим сцеплением начинает пробуксовывать, пускай это будет левое колесо.  Полуосевые шестерни и сателлиты начинают вращаться относительно корпуса дифференциала и друг друга, между ними возникают радиальные силы, полуосевые шестерни раздвигаются, сжимая фрикционные пакеты. Для вращения правого колеса, находящегося на поверхности с лучшим сцеплением, требуется больший крутящий момент, а это означает что и возникающая в зубчатой паре сателлит- правая полуосевая шестерня раздвигающая (радиальная) сила будет больше, чем с левой стороны. Соответственно пакет фрикционов справа сожмется сильнее и дифференциал распределит больший крутящий момент на правое колесо, сцепление которого с покрытием как мы помним лучше.

С другой стороны, при прохождении поворотов, по крайней мере «на малом газу» ДПТ с небольшими значениями преднатяга ведёт себя почти как открытый дифференциал. «Почти» означает что описанные выше процессы в дифференциале хоть и возникают, т.к. шестерни полуосей движутся с разной скоростью, однако радиальные силы в парах сателлит- полуосевая шестерня в этой ситуации невелики, пакеты фрикционов сжимаются несильно и фрикционные пластины преодолевают силу трения, позволяя полуосям вращаться с разной скоростью. И тут важно понимать, что чем больший крутящий момент будет проходить через дифференциал к ведущим колёсам, тем сильнее будут сжиматься пакеты фрикционов, другими словами, чем сильнее давить на газ в повороте, тем сильнее будет блокироваться дифференциал.

Дисковые блокировки для ВАЗ

Выше мы рассмотрели устройство и принцип работы простейшего дифференциала повышенного трения дискового типа. Выпускаемые сегодня дисковые ДПТ для автомобилей ВАЗ имеют немного отличную конструкцию. Основные отличия видны из рисунка:

Как видно из рисунка ось сателлитов в таком ДПТ не закреплена жестко в корпусе дифференциала, а зажата между двух нажимных чашек, которые своими выступами входят в проточки в корпусе дифференциала, соответственно чашки могут вращаться только вместе с корпусом дифференциала, при этом имея возможность двигаться в проточках поступательно относительно корпуса дифференциала.

Нажимные чашки введены в конструкцию не только для передачи усилия от полуосевой шестерни к пакету фрикционов, но и для обеспечения заданных характеристик блокировки.

Итак, автомобиль едет прямо по дороге, дифференциал и вся его «начинка» вращаются как единое целое левое ведущее колесо автомобиля попадает на участок с плохим сцеплением и начинает буксовать. Полу осевая шестерня правого ведущего колеса при этом начинает проворачиваться относительно корпуса дифференциала, находящиеся с ней в зацеплении сателлиты придут в движение, в зубчатых парах возникнет радиальная сила, за счёт которой пакеты фрикционов начнут сжиматься. Всё как в предыдущем случае, однако есть одно важнейшее отличие на этот раз. Как мы помним, ось с сателлитами закреплена меж двух нажимных чашек, пазы в чашках выполнены фигурными:

Чашки могут раздвигаться, сжимая пакеты фрикционов.  При разгоне на равномерном покрытии блокировка также будет срабатывать, но не за счёт радиальных сил в зубчатых парах сателлит-полуосевая шестерня, а только лишь за счёт стремления полуосевых шестерен, сателлитов и, главное, оси сателлитов провернуться относительно нажимных чашек. Ось сателлитов при этом будет давить на скошенные края пазов в чашках, раздвигая их, а чашки в свою очередь будут сжимать пакеты фрикционов. Интенсивность блокировки в таком случае зависит от крутящего момента, проходящего через дифференциал в данный момент и от угла наклона стенок посадочных пазов оси сателлитов в нажимных чашках. Сила, воздействующая на нажимные чашки от оси сателлитов одинакова для обеих чашек, а значит на оба ведущих колеса будет передаваться одинаковый крутящий момент от двигателя.

Данная конструкция ДПТ позволяет точно задавать характеристики блокировки дифференциала меняя профиль пазов в нажимных чашках, причём блокироваться, частично или полностью дифференциал может не только при разгоне, когда водитель нажимает на газ, но и на сбросе газа и при торможении двигателем, тут мы вплотную подходим к трём основным типам дисковых блокировок, которые чаще всего встречаются со следующими обозначаются:

• 1-WAY  – у посадочных гнёзд нажимных чашек скошены только задние (относительно направления вращения дифференциала) стенки. Передние стенки образуют прямой угол с кромкой нажимной чашки, упираясь в них, ось сателлитов не раздвигает нажимные чашки. Такой дифференциал будет блокироваться только при разгоне автомобиля.
• 1.5 WAY – у посадочных гнёзд нажимных чашек скошены не только задние (относительно направления вращения дифференциала) стенки, но и передние, однако передние скошены под более острым углом. Такая блокировка будет работать как при разгоне, так и при торможении двигателем, однако при торможении она будет блокироваться слабее.
• 2 WAY  – у посадочных гнёзд нажимных чашек скошены и задние и передние стенки, причём под одинаковыми углами. Такая блокировка будет работать как при разгоне, так и при торможении двигателем и блокироваться при этом одинаково интенсивно.

Дисковые ДПТ являются точным и относительно надежным инструментом при доработке автомобиля, благодаря своим характеристикам они позволяют эффективно передать тягу от двигателя к ведущим колёсам на любых покрытиях, а при использовании блокировок 1.5 и 2 WAY способны оказать позитивное влияние на управляемость автомобиля при торможении, прохождении поворотов.

Однако при всех своих достоинствах они обладают и рядом недостатков, в первую очередь это узел, подверженный износу, фрикционные диски истираются, и блокировка работает со временем хуже и хуже, а в какой-то момент потребует разборки и замены пакетов фрикционных дисков. Также при эксплуатации дисковых ДТП требуется заливать в них специальное масло, которое стоит дороже обычного. Момент срабатывания у дисковых блокировок наступает достаточно резко и, если это происходит при маневрировании на переднеприводном автомобиле, возможны довольно сильные рывки рулевого колеса, однако это зависит и от крутящего момента на колёсах. Так что минимизировать этот эффект можно, проходя повороты «на малом газу» и открывать газ уже на самом выходе из поворота.

Кратко подведем итоги всего сказанного выше:

Штатный дифференциал.

Распределяет момент между колесами в соотношении 50/50%. Установлен в автомобиле с завода.

Плюсы:

Хорошая управляемость автомобиля;

Низкий износ шин.

Простота управления автомобилем для водителя с любым стажем.

Минусы:

Если одно колесом пробуксовывает, то на второе колесо передается момент равный буксующему.

Разгон не эффективен если одно колесо, например, стоит на льду.

Винтовой дифференциал повышенного трения с преднатягом

Плюсы:

Цена 5000 – 9000 рублей;

Выше проходимость автомобиля на покрытиях с разным коэффициентом сцепления по сравнению со штатным дифференциалом;

Распределяет крутящий момент между колесами вплоть до 30/70% при этом не мешает проходить повороты;

Мягкость срабатывания;

Надежность конструкции.

Минусы:

Со временем ослабевает преднатяг.

Применение:

Повседневное вождение, туризм, любительский спорт.

Компания «АЛНАС» долгое время была лидером на российском рынке по производству центробежных погружных насосов. Но условия игры в бизнесе требуют от любого предприятия постоянного обновления и усовершенствования. Этим путём пошла и компания «АЛНАС». Модернизация началась с массовой закупки новейшего оборудования, которое отвечало бы самым современным требованиям машиностроения. Обновилось плавильное и разливочное оборудование, прессовые комплексы, станки автоматного цеха. Благодаря новой технической оснастке, предприятие стремительно улучшало все показатели: началась повсеместная оптимизация производства, совершенствовались его логические цепочки, открывались новые направления деятельности ОАО «АЛНАС».

Одним из таких направлений более 10 лет назад стал выпуск автомобильных деталей и узлов для отечественных и зарубежных автомобилей. Предпосылками к развитию такого направления стала совокупность необходимого литейного оборудования и наличие высокопрофессиональных специалистов на производстве. За 10 лет работы компанией «АЛНАС» налажен выпуск почти 30 позиций отливок автодеталей и 150 разновидностей изделий для нефтедобывающего оборудования. Большим спросом на рынке автодеталей пользуются тормозные диски производства ОАО «АЛНАС».

На сегодняшний день на высокоточном оборудовании компании «АЛНАС» обрабатывается более 1 млн. штук тормозных дисков в год. Это продукция высочайшего качества, которая востребована предприятиями автомобилестроения, как в России, так и в странах Европы. Все автомобили «ВАЗ» на протяжении 10 лет снабжаются тормозными дисками «АЛНАС».

Компания непрерывно модернизирует мощности в целях увеличения объёмов выпуска тормозных дисков и других деталей автомобилестроения, а также улучшения их технических характеристик и потребительских качеств. Так в 2009 году компания «АЛНАС» в очередной раз обновила литейное оборудования, что позволило использовать для отлива любой сорт чугуна, невзирая на его химический состав, улучшить поверхность литой продукции за счёт низкого газосодержания и уменьшения пористости. Компания «АЛНАС» производит и реализует тормозные диски для таких автомобилей как “FORD”, “Hyundai Accent”, “Daewoo”,

Специалисты рекомендуют использовать тормозные диски именно этого производителя для автомобилей ВАЗ 2101-2108, а также различных их модификаций. Тормозные диски компании «АЛНАС» выполняются из сплавов наилучшего качества, работают бесшумно, что наилучшим образов сказывается на комфортности и безопасности вождения, они устойчивы к предельным нагрузкам.

Для автомобилей с прогрессивными скоростными характеристиками, в которых при эксплуатации часто сменяется режим скорости, компания «АЛНАС» предлагает вентилируемые тормозные диски. Их конструкция способствует быстрому охлаждению активных частей тормозной системы и обеспечивает быстрое надёжное торможения при любых условиях.

Перфорированные тормозные диски – одна из разновидностей продукции «АЛНАС» относятся к спортивной серии и рекомендуются к установке на автомобили, которые могут эксплуатироваться в экстремальных условиях, а также при необходимости развивать предельную скорость. У таких тормозных дисков улучшен теплообмен, что защищает элементы всей тормозной системы от перегрева. К тому же, перфорация улучшает сцепление диска с колодками и придаёт диску устойчивость к деформации при резкой смене температуры.

Компания «АЛНАС» предлагает также тормозные диски с кольцевыми проточками для автомобилей ВАЗ новейших модификаций. Такие диски обладают уникальным дизайном, который позволяет обеспечить равномерный износ дисков, улучшает отвод газов, удаление грязи, воды и пыли, повысить эффективность торможения и сократить тормозной путь.

Один из вопросов: “Как лучше работает двигатель при сдвинутых фазах назад или вперед?” не корректен. Так как только правильно выставленные фазы обеспечивают эффективные характеристики работы мотора. Разрезные шестерни распредвалов, которые первоначально использовались в спорте, дают возможность регулировать фазы, не ослабляя ремень ГРМ. При этом возможно выставить калибровки на десятые доли градусов.

Крутящий момент и мощность ДВС зависит от технической части, таких как объём двигателя, длинна выпуска и выпуска, проходные сечения каналов. Фазы газораспределения это периоды закрытых и открытых клапанов, которые выражены в градусах поворота коленчатого вала, относительно нижней и верхней мертвой точки. ФГР отображается как круговые диаграммы.

Рассмотрим для примера двигатель ваз 21083, у которого установлен стандартный распредвал 2108, с зазорами 0,2±0,05мм впуск и 0,35±0,05мм выпуск.

Из рисунка видно, что и открытие и закрытие клапанов происходит раньше, чем поршень приходит в верхнюю мертвую точку (на 33 градусах), а вот закрывается несколько позже (на угол 80градусов), чем поршень переместиться к нижней мертвой точке. Перед впускным клапаном (в впускном канале), скорость потока воздушно-топливной смеси переменная. Когда клапан закрыт она равняется нулю, а когда открыт до 100 метров в секунду. Как только такт впуска завершается, клапан впуска начинает закрываться после того как поршень прошёл НМТ ( когда поршень двигается вверх), при этом сжимая горючую смесь. Таким образом когда обороты ДВС становятся высокими то появляется эффект газодинамического наддува. Другими словами инерционный подпор потока новой смеси помогает уплотнению «заряда», улучшая наполнение цилиндров новой рабочей смесью. Отсюда следует, что угол на который запаздывает закрытие впускного клапана (угол газодинамического наддува Г=80°) это один из главных характеристик распределительного вала.

Еще один из главных параметров это угол перекрытия клапанов (на нашем примере это П=33Гр+17Гр=50Гр). Пока поршень не достигнет верхней мертвой точки, впускной клапан начнёт уже открываться, а впускной еще не закрыт, наступает такой момент когда оба клапана и впускной и выпускной открыты, и тогда разрежение, создаваемое в выпускном коллекторе как бы «подхватывает» новую смесь в цилиндр. Этот эффект пропорционален оборотам двигателя, чем они выше тем лучше наполнение цилиндров.

Устанавливать разрезную шестерню стоит по 2м причинам:

1. На заводе, в процессе сборки большого количества двигателей, происходит небольшое отклонение в производстве моторов. Из за этих отклонений в деталях, значение ФГР одинаковых двигателей могут отличаться на 10 градусов, это составляет погрешность в рамках одного зубца на распределительной шестерни. Чтобы это компенсировать, нужно установить разрезную шестерню, с помощью которой можно изменить положение зубчатого венца относительно ступицы, которая имеет величину шага 0. У стандартной же регулировка вперед и назад на 1 зуб, а это шаг в 17 градусов по коленвалу, это и ведёт к потере мощности и крутящего момента.
2. При установке не стандартных распредвалов, которые имеют более высокий подъём кулачка и изменённый профиль, мощность поднимется,но если установить разрезную шестерню и правильно настроить ФГР, можно получить дополнительные 3-4% мощности.

На графике показаны 2 варианта настройки ФГР. Под цифрой 1 настройка на максимальную мощность, под цифрой 2 настройка на максимальный крутящий момент.  Ре – мощность, Ме –  крутящий момент, n – обороты двигателя.

Для примера можно рассмотреть оптимальные настройки фаз газораспределения для обеспечения промежуточного варианта. Нужно совместить максимальное перекрытие клапана с верхней мертвой точкой. Поворачиваем распредвал на нужные 8 градусов. Таким образом угол газодинамического наддува будет равен 88 градусам. (80+8), это реализует возможность лучше наполнять цилиндры на повышенных оборотах. Стоит уточнить, при более ранних открытиях впускных клапанов на средних и маленьких оборотах ухудшается наполнение цилиндров. Так как выпускные газы попадают в ресивер и обедняют новую воздушную смесь. Следовательно, когда мы уменьшили угол опережения открытия впускного клапана, мы улучшили горение смеси в режимах частичных нагрузок.

Фактическая проверка показывает, при правильной настройке ФГР мощность и момент поднимается до 3% от исходной мощности, при стандартном распредвале. Если настройку произвести до максимального увеличения мощности, можно увеличить мощность до 5%.

Стоит уточнить, если мотор восьми клапанный, то настроить можно только либо впускные клапаны, либо выпускные. На 16 клапанных двигателях возможно настроить и впускные и выпускные клапаны отдельно, тем самым можно увеличить мощность до 7%.

1. Существует несколько различий между тормозными дисками. Первое и пожалуй самое очевидное – они бывают разного диаметра. Эффективность торможения напрямую зависит от пути, пройденного тормозной колодкой по поверхности диска. Чем больше этот путь – тем эффективнее торможение. Чтобы увеличить путь, пройденный тормозной колодкой по поверхности диска, необходимо не только установить диск большего диаметра, но и максимально удалить от его центра колодку;

2. Существует также и проблема перегрева дисков вследствие длительных нагрузок, которые возникают при активной езде и частых торможениях на высоких скоростях. При перегреве тормозного диска эффективность торможения резко падает, и эту проблему необходимо решать. Одним из решений является вентиляция тормозного диска. Вентилируемые тормозные диски куда более эффективны при длительных и частых торможениях благодаря тому, что позволяют сохранять температуру колодки в допустимом для нее диапазоне эффективных температур;

3. Одним из эффективных улучшений работы тормозных дисков является нанесение перфорации при изготовлении. Перфорация позволяет удалять газовую подушку, возникающую между колодкой и диском. Кроме того, перфорация позволяет избавляться от влаги, которая также негативно влияет на работоспособность тормозного механизма;

4. Помимо перфорации, на тормозные диски наносятся радиальные насечки в виде небольших канавок, очищающих рабочую поверхность диска от грязи, песка и пыли колодок, которые также ощутимо снижают эффективность работы тормозов. К тому же, перфорация служит отличным индикатором износа тормозного диск

Нам часто задают вопрос какой ЭБУ на автомобиле ВАЗ вы можете “прошить”. Отвечаем – любой. Важно не путать понятия чип-тюнинг и калибровка (индивидуальная настройка автомобиля под не стандартную конфигурацию). В этом сейчас мы и попробуем разобраться. На сегодняшний день автомобили семейства ВАЗ встречаются укомплектованые разнообразными ЭБУ как отечественного так и импортного производства. Вернее ЭБУ фирмы Bosch, произведённого по лицензии в России. Довольно редко, но всё же встречаются автомобили с ЭБУ GM или Январь 4. На них мы останавливаться не будем, потому что это уже не актуально. И так,сегодня в своём автомобиле вы можете найти ЭБУ семейства 5.1 или 7.2 Основное, интересующее нас в данный момент, их отличие — разъём подключения к проводке. Семейство 5.1 или 1.5.4 (по bosch), имеет 55-ти контактный, трёхрядный разъём рис.1

Семейство 7.2 или 7.9.7 (по bosch), имеет 81 контактный, четырёхрядный разъём с пятью отдельно вынесенными контактами.

Рис.2

С семейством 5.1 всё довольно просто, если на вашем автомобиле стоял ЭБУ с надписью ЯНВАРЬ-5.х, любой модификации, мы можем произвести калибровку. Если у вас стоит Bosch, то возможен только Чип Тюнинг. Если у вас стоит ЭБУ VS-5.х, то калибровка, у нас, так же не возможна.

С семейством 7.2 не всё так просто. На сегодняшний день можно встретить блоки Bosch — которые мы не имеем возможности калибровать, только Чип Тюнинг, и блоки производства Ителма или Автел — калибровка которых возможна, но с некоторыми оговорками. Эти блоки условно можно разделить на блоки: первого поколения 7.2, блоки второго поколения 7.2+ и блоки третьего поколения М7.3

Блоки первого поколения прекрасно настраиваются, для чего в нашем арсенале имеется инженерный ЭБУ — блок в котором возможно изменение калибровок в реальном времени. Эти блоки можно отличить по номеру прошивки, на рисунке обведено красным.

Номера прошивок для блоков 7.2 следующие: Передний привод 8-кл. Объём 1500 I(A)203EK33, I(A)203EK34, I(A)203EL35, I(A)203EL36

Передний привод 16-кл. Объём 1600 I(A)205DM52? I(A)205DM53? I(A)205DO54

Блоки управления 7.2+ имеют прошивки следующих номеров: I204DP57, I205DP57, I201CP57, A201CP57, I226FN11, I303DP57, I203EM36. Для этих блоков нет инженерного ЭБУ, в связи с чем настройка в реальном времени не возможна. Но эти блоки имеют алгоритм управления схожий с блоками первой серии. Существует возможность откатать прошивку в старом блоке 7.2, а потом калибровки перенести в 7.2+

Все остальные блоки М7.3, калибровка этих блоков, на сегодняшний, день не возможна. В связи с тем, что алгоритм управления этих ЭБУ сильно отличается от 7.2, перенос калибровок тоже.

Марка ВАЗ давно уже стала достоянием Российского народа. А, как известно, каждый Русский человек любит быстро ездить. Но, в связи с тем, что АвтоВАЗ не балует своих поклонников выпуском быстрых автомобилей, появились люди, которые стали самостоятельно улучшать показатели двигателя, трансмиссии, подвески и так далее. Тюнинг автомобилей ВАЗ за последние годы набрал такие обороты, что практически в любой гаражной мастерской стали пытаться этим заниматься.

Выпуском запасных частей для тюнинга ваз стали также заниматься все кому не лень. Большинство производителей тюнинга не имеют ни опыта, ни технической базы при изготовлении запасных частей для тюнинга ваз. Всё производство основано на обычном обмане людей и продаже обывателям цветного металлолома с сомнительным эффектом прироста мощности двигателя.

Помимо производителей некачественного тюнинга стали появляться гаражные сборщики с такой же сомнительной репутацией, что и производители тюнинг-запчастей ВАЗ.

Тюнинг автомобиля ВАЗ – это не просто сбор самых красивых запасных частей в кучу, это тщательный подход к выбору запасных частей, проверка качества и, в случае необходимости – их доработка.

Самый серьезный тюнинг ВАЗ начинается с доработки двигателя. Двигатель состоит из двух основных деталей — это блок цилиндров и головка блока цилиндров. Самая распространенная доработка блока цилиндров — это увеличение объема двигателя. Увеличивают объем за счёт замены коленвала и поршней. Чем больше ход коленвала и диаметра поршней, тем больше объем двигателя. А чем больше объем двигателя, тем выше крутящий момент. Именно показатель крутящего момента влияет на ускорение Вашего автомобиля. Но не стоит забывать, что основные враги любого поршневого двигателя – это механические потери (трение, термонагрузки).

При тюнинге двигателя очень важно быть уверенным, что качество запасных частей, которые вы используете, на высоте. Но, к сожалению, ни завод производитель, ни компании производители тюнинга похвастаться качеством не могут. Первое, от чего начинаются проблемы при работе двигателя — это блок цилиндров. Если при работе стандартного двигателя это не очень критично, то при сборке спортивного двигателя это очень важно. Нужно понимать, что на заводе изготовление блока цилиндров является поточным и не всегда все технические требования соблюдаются. Всё это приводит к непараллельности цилиндров друг другу, неперпендикулярности цилиндров оси постели коленчатого вала, а также практически на всех блоках отверстие постели коленвала имеет эллипсную форму, что приводит к деформации коренных вкладышей и появлению дополнительного биения на оборотах. Также практически всегда отверстия не имеют соосности. Перекос цилиндров приводит к неправильному износу поршня, деформации шатуна, неправильному износу шатунных вкладышей. Это вызывает дополнительные нагрузки на поршень, вкладыш, шатун, а также увеличивает механические потери в двигателе. Если цилиндры не перпендикулярны оси постели коленвала, то поршень в цилиндре находится в перекошенном состоянии. Появляется дополнительная  нагрузка на шатун (деформация шатуна), шатунный вкладыш имеет неправильное пятно контакта. Поршневые кольца также перекашивает, что приводит к дополнительному расходу масла и прорыву картерных газов. Помимо всех этих проблем существует дефект шатуна. Даже у всех шатунов выпущенных на заводе есть дефект непараллельности осей верхней и нижней головки. Это нарушение опять же приводит к ухудшению показателей, разрушению и уменьшению ресурса двигателя.

Из всего вышесказанного получается, что тюнинг блока цилиндров ваз может привести к положительному результату, но максимальную отдачу от проделанной работы могут не позволить получить некачественные запчасти и неграмотный подход сборщиков к вопросу тюнинга.

Как же правильно собрать блок цилиндров? Начинать нужно с выбора запасных частей, мы не говорим о подборе деталей для Вашей конфигурации двигателя, а лишь об отборе и доработке того, что есть.

На сегодняшний день лучшим блоком цилиндров выпущенным на АвтоВАЗе является калиновский блок цилиндров ВАЗ 11193. Его преимущества перед старым восьмым блоком цилиндров очевидны. Блок цилиндров ВАЗ 11193 имеет более толстую стенку, что придает ему дополнительную жесткость при кручении. Помимо этого, в этот блок установлены дополнительные масляные форсунки, создающие масляное облако в цилиндре, что улучшает смазку и охлаждает дно поршня. Ну и самый основной плюс блока цилиндров 11183 — это его высота. Он выше старого восьмого блока на 2,3 мм, что дает дополнительные возможности при сборке мотора с большим объемом.

Так как блоки цилиндров на заводе производятся поточно, то многие технические требования не соблюдаются. Для того чтобы увеличить прочность блока цилиндров должен пройти эффект старения. Существует несколько способов старения: естественное, искусственное, вибрационное старение, старение методом термоударов, старение методом статической перегрузки. Самым действенным и простым для обывателей является метод статической перегрузки. Этот метод снимает с детали от 10 до 30 процентов напряжений. Этот процесс проходит любой блок цилиндров использующийся повседневно на каждом автомобиле. Т.е. для тюнинга двигателя ВАЗ желательно использовать блок цилиндров бывший в употреблении. Совсем идеальный вариант, если такой блок цилиндров после свое работы на автомобиле пролежит 6-15 месяцев на открытом воздухе. Все эти процедуры придадут блоку цилиндров максимальную прочность и максимально снимут с него напряжения.

После того, как выбор блока цилиндров был сделан, его необходимо подвергнуть механической обработке. Самая первая и основная процедура в тюнинге блока ВАЗ — это правка постели коленвала. Для этой процедуры крышки (бугеля) торцуются, после чего отверстие обрабатывается в нужный размер. Следующая процедура – для того чтобы выставить блок цилиндров на расточной станок — это обработка нижней плоскости параллельно оси постели коленчатого вала. После выставления блока цилиндров происходит расточка самих цилиндров относительно постели коленчатого вала, чтобы все цилиндры были перпендикулярны этой оси и параллельны друг другу. Само собой, все эти процедуры должны сопровождаться постоянным контролем измерительными приборами. А также должны быть соблюдены все требования к проведению измерений и процессам обработки.

Оказывается, тюнинг ваз не так уж прост, как хотелось бы, и после того, как Вы подготовили блок цилиндров для сборки, необходимо подобрать остальные запчасти, а также произвести их доработку перед установкой.

Если Ваш коленчатый вал проходит по всем размерам и имеет минимальное (а лучше нулевое ) биение по коренным шейкам, то Вам остается лишь сбалансировать его в сборе с маховиком, корзиной сцепления и всеми шкивами закрепленными на нём. Балансировку нужно проводить динамическую. Для этого отлично подходят балансировочные стенды фирмы Suntek.

Остается подбор запчастей шатунно-поршневой группы. Дело в том, что в 90% случаев верхняя головка шатуна не параллельна нижней головке. Для устранения этого брака необходимо торцевать крышку шатуна, после чего произвести обработку нижнего отверстия, а уже после обработки нижнего отверстия произвести обработку верхнего отверстия шатуна относительно нижнего. Поршни и шатуны необходимо развесить, чтобы они имели одинаковую массу по цилиндрам.

После всех этих доработок запчастей возможна сборка блока цилиндров. Для сборки и затяжки можно руководствоваться заводской книгой по ремонту, в которой указаны все размеры запасных частей и моменты затяжек болтов.

Собирая спортивный двигатель ВАЗ уделяется много времени развесовки поршней и шатунов, но развесовка шатуна это не простой процесс. Дело в том что при подборе шатунов нужно обращать внимание не только на общий вес, но также необходимо чтобы вес всех верхних головок шатунов был одинаков и вес всех нижних головок шатунов был одинаков. При правильно подобранных и развешанных шатунах обеспечивается одинаковое расположение центра тяжести и одинаковые моменты инерции шатунов. Имея одинаковую массу по головками шатунов выравниваются нагрузки на шатунные шейки и снижаются нагрузки на коренные шейки коленвала.

Помимо подбора шатунов по весу стоит уделить не малое внимание соосности отверстий шатунов. Очень часто даже новый шатун приходится ремонтировать перед установкой так как нет соосности отверстий.

Требования к спортивным шатунам — это низкий вес и жесткость на изгиб. Существует очень много конструкций шатуна все они отличаются по профилю. Самые распространенные виды — это H и I. В гражданских двигателях где обороты эксплуатации не превышают 6000 — 7000 используются I-образные шатуны. В спортивных двигателях где обороты выходят далеко за 7000 используются Н-образные шатуны. H-образные шатуны обладают большей жесткостью в нужной плоскости, что уменьшает механические потери в поршневой группе на больших оборотах двигателя. Это объясняется тем, что при оборотах двигателя выше 7000 поршень начинает качаться ни только в направлении оси пальца (перекладки), но и в перпендикулярном направлении из-за деформации шатуны. H — образный шатун намного более устойчив к этим деформациям из-за своей конструкции, что в разы уменьшает механические потери.

Соотношение длинны шатуна к ходу кривошипа. Последнее время этот магический параметр всё больше терзает умы тюнеров автомобилей ВАЗ. Прежде чем начать рассуждать о нём необходимо понять одну вещь. Блок цилиндров ВАЗ — не резиновый. Поэтому невозможно что то уж очень кардинально в нем изменить. Из всем известной теории следует чем больше длинна шатуна, тем выше число rod/stroke. Чем выше показатель r/s тем меньше перекладка поршня. Но не стоит забывать что увеличивая длину шатуна вы увеличиваете и его массу, тем самым увеличиваются инерционные нагрузки.

В двигателях ВАЗ используется чугунный, литой коленчатый вал. Выбор коленвала не для гражданского использования довольно сложный процесс.

Первое правило которым надо пользоваться при выборе коленчатого вала: Коленвал должен быть тяжелым, противовесы не должны быть облегчены. Для получения минимальных механических потерь, а также для уменьшения нагрузок на бугеля блока, коренные вкладыши и сам коленвал необходимо чтобы масса противовеса была равна массе кривошипа плюс масса нижней головки шатуна плюс половина массы верхней головки шатуна, поршня, пальца, поршневых колец, стопорных колец.

Второе правило при выборе коленчатого вала: чистота обработки. На рабочих поверхностях шеек должны отсутствовать царапины, задиры, забои.

Третье правило: Диаметр, конусность, овальность шеек коленчатого вала, а также соосность коренных шеек. Все эти размеры необходимо учитывать при выборе коленчатого вала.

Четвертое правило: Динамическая балансировка коленвала. При сборке двигателя необходимо проводить динамическую балансировку, т. е. уравновешивание всех вращательно движущихся масс (коленвал, маховик, корзина сцепления, шкивы). Балансировка должна происходить следующим образом: сначала на станок устанавливается коленвал и балансируется, затем устанавливается на вал маховик и балансировка продолжается с ним, металл уже снимают с маховика, дальше по той же схеме устанавливается корзина, а замет и все шкивы. При балансировке ведомый диск сцепления устанавливаться не должен.

Правильно сконструированная выхлопная система может дать прирост мощности 18-20 %. Увеличения наполнения и мощности двигателя можно добиться за счёт использования колебаний давлений в выпускном коллекторе. Для этого нужно изменять амплитуду, форму волны или сдвигать волну давления по фазе выпуска, что и означает настройку выхлопной системы. Именно настройкой получают такое протекание колебаний давлений в выпускном коллекторе, при котором в период открытия выпускного клапана за клапаном создается наименьшее давление. От этого увеличивается наполнение двигателя в результате более лучшей очистки цилиндра от продуктов сгорания.

Конструкция выпускного коллектора 4-2-1 (паук 4-2-1) продумана так чтобы выпускные трубы цилиндров были соединены попарно от цилиндров, работающих через промежутки, равные удвоенному углу поворота коленчатого вала между тактами выпуска, а затем на некотором расстоянии от двигателя эти пары снова объединяются в общую выпускную трубу. Смысл настройки такого коллектора заключается в том, чтобы волна давления, возникающая в выпускном коллекторе во время выпуска из одного цилиндра, не мешала выпуску из следующего по порядку работающему цилиндру. Паук 4-2-1 наиболее простой способ настройки выпускного коллектора и может дать прирост крутящего момента в более широком диапазоне оборотов.

Как уже и говорилось основная цель настройки выпускного коллектора – это получение минимального давления за выпускным клапаном в момент его открытия. Но нужно также понимать, что конструкция выпускного коллектора (паука) должна давать возможность получать минимальное давление как можно в более широком диапазоне оборотов двигателя.

Рассмотрим три конструкции выпускного коллектора:

1. Четыре отдельные трубы от каждого цилиндра.

2. Конструкция паука 4-2-1

3. Конструкция паука 4-1

Первая конструкция дает максимальную амплитуду колебания давления-разряжения, но при этом диапазон оборотов, в котором происходит нужный нам эффект отрицательного давления очень узкий, из этого следует, что разрежение очень быстро перейдет в давление и затруднит выхлоп. В связи с этим от такой конструкции давно отказались. Вторая и третья конструкция коллектора (паук 4-2-1, паук 4-1) имеют гораздо ниже амплитуду колебания давления-разряжения чем первая конструкция, но работают в более широком диапазоне оборотов. Конструкция паука 4-2-1 имеет самый широкий диапазон оборотов при самой меньшей амплитуде давления-разряжения, поэтому конструкция лучше всего подходит для использования на гражданских автомобилях. Конструкция паука 4-1 дает возможность получения более высоких показателей, но в более узком диапазоне оборотов.

Точных формул описывающих явления в выпускных коллекторах не существует, поэтому расчет выпускных коллекторов очень сложен и окончательную доводку осуществляют на моторных стендах. Есть формулы которые помогают получить начальные размеры труб при конструировании выпускного коллектора.

Длинна первичной трубы плюс длинна канала в головке равна (5100 * ЕТ)/RPM*6, Где 5100 и 6 – эмпирические коэффициенты. ЕТ – опережение открытия выпускного клапана до нижней мертвой точки в градусах поворота коленчатого вала плюс 180 градусов.

RPM – обороты, при которых желательно получить максимальный эффект настройки. Диаметр первичной трубы берется из соображений, что ее объем должен быть равен двум рабочим объемам одного цилиндра, поэтому диаметр первично трубы рассчитывается по формуле: Диаметр первичной трубы равен 2*корень квадратный из (2*объем цилиндра)/(длинна первичной трубы *3,14) Диаметр вторичной трубы, в которой соединяются первичные трубы рассчитывается с учетом таких показателей, что ее длинна равна длине первичной трубы, а ее объем должен быть равен четырем рабочим объемам цилиндра. Рассчитывается по формуле: Диаметр вторичной трубы равен 2*корень квадратный из объем четырех цилиндров двигателя / (длина первичной трубы*3.14).

Эти формулы используются для первичного расчета коллектора, окончательная доводка выпускного коллектора (паука 4-2-1) ведется на мощностном стенде.

Тюнинг автомобилей ВАЗ набирает всё большие обороты в нашей стране. Новые производители и продавцы тюнинга появляются, как грибы после дождя. На рынке представлено огромное разнообразие запчастей для тюнинга ваз. Среди них присутствуют товары, которые или совсем не улучшают характеристики двигателя, или отдельно сами по себе не дают прироста крутящего момента.

Самая главная ошибка начинающего тюнера – это приобретение дешевого товара и ожидание от него улучшения показателей разгона. Проблема в том, что люди хотят получить плюс от тюнинга, а от своей неграмотности получают лишь разочарование. Как говорится: «Бесплатный сыр только в мышеловке». Не стоит искать ту тайну «золотого винтика», которую знают все «спортсмены». Не существует такого «золотого винтика», который мог бы увеличить мощность двигателя без больших финансовых затрат. Лишь единицы начинающих тюнеров сначала пытаются понять, какие запасные части на что влияют.

Попытаемся рассмотреть некоторые ошибки:

Одно из распространенных заблуждений заключается в том, что коробка переключения передач может добавить мощности. Нам очень часто звонят клиенты и спрашивают, какая получится у них мощность двигателя, если они поставят спортивный ряд или спортивную главную пару. Здесь нужно понимать, что трансмиссия никак не отвечает за мощность двигателя. Все показатели мощности выдает двигатель, а трансмиссия передает крутящий момент с маховика на колёса автомобиля. Да, коробка переключения передач может изменить динамику разгона автомобиля за счёт изменения передаточного числа главной пары и ряда передач с измененными передаточными числами передач. Но не стоит думать, что доработав коробку передач, ваш автомобиль превратится в гоночный болид. На стандартном двигателе, заменив главную пару, вы получите изменение в длине передач, а установка какого-либо из рядов кпп избавит вас от провалов между переключениями передач. Стоит понимать, что главная пара и ряд кпп подбираются для каждого нестандартного двигателя. Для подбора требуются графики крутящего момента двигателя и его мощности.

Второй самый распространенный вопрос начинающих тюнеров заключается в том, какую мощность они получат, установив те или иные компоненты в свой двигатель. Тут нужно понимать такую вещь, что испробовать все конфигурации, которые только могут родиться, в голове невозможно. Причина тому – огромное количество запчастей для тюнинга ваз. Помимо того, что собрать испробовать все конфигурации не хватит ни времени, ни денег у любой из фирм занимающихся тюнингом, многое также зависит и от сборки тюнинг двигателя ваз, а также его настройки. К сожалению, в России немногие фирмы имеют стенды для замера мощности, поэтому в 90 % случаев показателей мощности двигателя не имеют. Большого смысла испробовать и откатать все конфигурации на стенде нет. Хорошие тюнинг фирмы выбирают какие-то самые распространенные конфигурации, созданные ими кит-комплекты, и дают к ним все показатели со стендов. Немаловажно понимать начинающим тюнерам, что показатель мощности – это совсем не главный показатель, который влияет на ускорение автомобиля. Основным показателем двигателя является крутящий момент. Именно крутящий момент двигателя заставляет автомобиль ускоряться, именно его вы чувствуете, когда начинает вжимать в сиденье. Показатель пиковой мощности отвечает лишь за максимальную скорость, которую может набрать ваш автомобиль, но, ни как не за то, насколько быстро ваш автомобиль ускорится.

Третье распространенное желание тюнеров – облегчить все детали двигателя, как только возможно и по максимуму. Стоит понять одну вещь – меньший вес шатунов, поршней, маховика или коленчатого вала ни прибавят вашему автомобилю мощности, ни улучшат ускорение. Для чего же облегчают все эти элементы? Ответ очень прост. При сборке двигателя, у которого рабочие обороты выше, чем на стандартном двигателе, начинают расти инерционные нагрузки. Инерционные нагрузки как раз ведут к разрушению двигателя, чем выше обороты – тем выше эти нагрузки. Уменьшить эти нагрузки возможно за счет уменьшения массы шатунов, поршней и маховика. Но стоит задуматься о прочности облегчаемой запчасти, а также о правильной развесовке шатунов, поршней и балансировке маховика. Маховик играет роль отвода тепла от сцепления, чем тоньше маховик и чем большее он имеет количество отверстий, тем быстрее ваше сцепление перегреется и начнет буксовать.

Четвертым распространенным желанием новичков является установка увеличенной дроссельной заслонки, а также установка спортивного ресивера на стандартный двигатель. Сами эти две запчасти на стоковом двигателе не приведут к улучшениям. Все спортивные ресивера рассчитаны на работу двигателя в верхнем диапазоне оборотов. В среднем – от 5000 до 9000 оборотов в минуту. А стандартные распределительные валы двигателя ваз разработаны для работы в диапазоне до 5500 оборотов в минуту. Получается, что спортивный ресивер ухудшит работу стандартного двигателя до 5500 оборотов в минуту, а после 5500 оборотов в минуту работать не смогут распределительные валы. Поэтому установка спортивного ресивера необходима только с распределительным валами “спорт”, которые могут работать в том же диапазоне оборотов двигателя ваз. Если ваш двигатель не имеет больший объем и работает в стандартном диапазоне оборотов, то установка дроссельной заслонки большего диаметра вам также не нужна.

Пятое стремление тюнеров – это увеличение проходного сечения системы выхлопа, а также удаление из нее резонаторов, глушителей и так далее. Бездумное увеличение трубы не поможет вам получить огромный крутящий момент двигателя. Увеличивая диаметр, вы сразу теряете в показателях крутящего момента на низких оборотах, становится труднее тронуться, а также получаете бессмысленное увеличение уровня шума, что начинает раздражать окружающих и привлекать к вам ГИБДД. Поэтому максимальный размер выпускной трубы для более менее гражданского двигателя не должен превышать 50 мм. Удаление из выпускной системы резонатора – грубейшая ошибка, распространенная в кругах начинающих тюнеров. Резонатор способствует лучшей очистке цилиндров от отработавших газов. Стандартный резонатор на автомобилях ваз имеет прямоточную конструкцию.

Прежде чем приступать к тюнингу автомобиля, желательно получить хоть какие-то начальные знания. Проблема в том, что очень часто люди не могут понять ответа из-за нехватки знаний.

Тюнинг двигателя эти два слова за последние несколько лет с геометрической прогрессией набирает популярность среди водителей любых возрастов. В основном, безусловно, это магическое словосочетание будоражит умы молодежи, но и среди водителей средних и даже преклонных возрастов есть поклонники данного движения. Среди читателей данной статьи вряд ли будут заматерелые спецы (они с этой информацией знакомы не понаслышке и вряд ли найдут в ней что-то новое), поэтому мы постараемся разобраться во всем, исходя из неглубоких изначальных познаний в этой области. Итак, чтобы понять, по какому принципу и за счет чего увеличивается мощность мотора, нужно для начала разобраться, а что же такое вообще, этот двигатель, и как он вообще работает?

Поршневой двигатель внутреннего сгорания, по сути, представляет собой большой насос, который закачивает в себя воздух с топливом в определенных пропорциях, сжигает его внутри себя и преобразует тепловую энергию в кинетическую. Кинетическая энергия же в свою очередь по длинной цепочке трансмиссии заставляет колеса вращаться. Мы абстрагируемся от подробностей, связанных с инерционными потерями, потерями на трение внутри мотора, от особенностей способов подачи топлива и многих других немаловажных факторов, которые, безусловно, в конечном итоге влияют на мощность, но являются сопутствующими и неизбежными, то есть изначального права выбора не предоставляющими.

Принято считать, что есть две основополагающих ветви тюнинга двигателя – атмосферный и наддувный.

Начнем с наиболее распространенного – атмосферного

Принцип атмосферного тюнинга основан на трех “китах”:

– уменьшение сопротивления газораспределительного механизма;
– увеличение насосной мощности двигателя;
– улучшение продувки цилиндров.

Первое – широчайшее поле для деятельности, начиная от установки дроссельной заслонки большего диаметра и заканчивая четырехдроссельным впускным коллектором. Задача этого направления – минимизировать сопротивление, которое встречает на своем пути в цилиндры топливно-воздушная смесь. Достигается это несколькими способами:

– увеличением диаметра впускных каналов головки блока цилиндров;
– увеличением времени открытия впускных клапанов (за счет изменения фазы распределительного вала);
– увеличением открытия впускных клапанов (за счет увеличения высоты кулачка распределительного вала);
– увеличением диаметра клапанов;
– увеличением диаметра дроссельной заслонки;
– установкой всевозможных усовершенствованных ресиверов различных объемов, исполняющих роль распределителя воздуха по цилиндрам более эффективно;
– установкой системы с индивидуальным дросселем на каждый цилиндр (многодроссельные впускные коллектора).

Второе – зависит напрямую от объема камер сгорания. Чем больше объем – тем большую разность давлений способен создать двигатель между атмосферным и давлением внутри себя самого. А чем больше разность давлений – тем быстрее воздух будет попадать в цилиндры и тем больше его туда попадет за такт в конечном итоге. Больше воздуха – больше топливно-воздушной смеси – больше конечная мощность. Увеличить полезный объем можно всего лишь двумя способами:

– Увеличив ход поршня;
– Увеличив диаметр цилиндра (а следовательно – и поршня).

Третье – улучшение продувки цилиндров. Продувка цилиндров так же влияет на наполнение двигателя топливно-воздушной смесью, ведь чем проще покинуть отработанным выхлопным газам двс – тем меньшее сопротивление они создадут для поступления воздуха и топлива. Так же сопротивление создают всевозможные катализаторы, резонаторы и непосредственно оконечные глушители. В идеале выхлопная система должна быть полностью прямоточной, с минимальными сопротивлениями и изменениями направления для движения выхлопных газов.

Но при любой доработке мотора стоит помнить о золотом правиле узкого места: уменьшив сопротивление на выпуске, вы вряд ли добьетесь ощутимого эффекта, не приложив руки к впуску, и наоборот. Система всегда должна быть согласованной и сбалансированной. Именно поэтому установка на стандартный двс таких вещей, как дроссельный патрубок увеличенного диаметра, фильтр нулевого сопротивления, прямоточного глушителя – не дают ожидаемого эффекта, ведь производительность газораспределительного механизма и объем мотора от этого ничуть не изменились. Да, безусловно, на многих современных автомобилях “душителем” производительности двигателя является соблюдение требований по нормам токсичности Евро, и для того, чтобы он получил возможность работать с максимальной отдачей без серьезных изменений, зачастую, достаточно просто убрать “рестриктор” выхлопной системы – катализатор. Но не стоит ожидать от этой процедуры грандиозной прибавки мощи, ведь двс, как мы помним, практически не изменился – ему просто убрали “душитель”.

Ох, это манящее слово “турбо”. Турбо тюнинг.

Что такое наддув? Зачем он и как он добавляет мощности двигателю? Все достаточно просто и незамысловато. Как мы помним, мощность напрямую зависит от количества топливно-воздушной смеси, которую он преобразовал из тепловой энергии в кинетическую за единицу времени. Наддувный тюнинг двигатель отличается от атмосферного в принципе своей работы только одним – давлением на впуске. Увеличившаяся разница между давлением воздуха (меньше атмосферного), создаваемым самим двигателем и давлением, увеличенным нагнетателем, заставляет попадать в мотор еще больше топлива смешенного с воздухом. Таким образом, наддув – это наипростейший и эффективнейший способ для увеличения мощности. Он позволяет относительно пренебречь насосной мощностью самого мотора и избежать дорогостоящей процедуры увеличения объема для получения заветной цифры на стенде измерения мощности. Для этого достаточно просто увеличить разницу давлений.

Но, стоит помнить о том, что для наддувного двигателя действуют те же самые законы физики, что и для атмосферного, а значит, он так же ограничен пропускной способностью газораспределительного механизма и пропускной способностью выхлопной системы. Поэтому, для достижения максимальных результатов, наддувный ДВС так же следует должным образом подготовить, улучшив пропускную способность газораспределительного механизма.

Так что же все-таки делать при тюнинге двигателя?

Помните: прежде, чем начинать дорабатывать двигатель, всегда нужно точно знать, что хочется получить в итоге, какая цель преследуется изначально. Из “сборной солянки” очень редко может получиться толк. Никогда не стоит проектировать двигатель из деталей, которые у кого-то когда-то ехали по отдельности. Другими словами, к примеру, распредвалы, которые хорошо себя показали на одной конфигурации – могут запросто быть абсолютно неподходящими для другой. Каждая конфигурация должна быть полностью сбалансированной и просчитанной.

Что выбрать, атмо тюнинг двигателя или турбо тюнинг? Это скорее вопрос религии, и с каждой стороны приверженцев всегда найдутся веские аргументы в защиту своего направления тюнинга. Но следует помнить всегда об одном факте – атмосферное давление постоянно и практически неизменно, поэтому для любого атмосферного мотора есть предел мощности, превысить который очень сложно и дорого, а зачастую – просто невозможно.

Аэродинамика.

Все знают, что она влияет на динамику и максимальную скорость автомобиля, но не все догадываются о том, насколько сильно. Сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости – это очень много, и сводит на “нет” практически любые доработки двигателя и трансмиссии при достижении определенных цифр на спидометре. Но как же преодолеть этот барьер?

Встречный воздушный поток для автомобиля – друг и враг одновременно, он необходим для работы системы охлаждения двигателя, а на более продвинутых системах – и охлаждения масла в двигателе и коробке передач, воздуха в промежуточном охладителе. Но необходимость в нем в подкапотном пространстве и перед ним заставляет жертвовать общим показателем, называемым Сх, ведь влияние этого фактора весьма велико – до десятой части общего показателя. Установка различного рода воздухозаборников на капотах автомобилей так же весьма негативно влияет на общую аэродинамику, поэтому при создании проектов, приоритетными для которых являются минимальное аэродинамическое сопротивление, максимальные динамика и скорость – желательно избегать их использования.

Но самым большим фактором, влияющим на общую аэродинамику авто, является форма кузова – ведь именно кузов является основным препятствием на пути воздушного потока. Чтобы иметь представление об идеальном кузове, достаточно представить себе каноэ, перевернутое дном вверх – оно будет иметь минимальное аэродинамическое сопротивление спереди и будет обеспечивать идеальный сход воздушного потока сзади, практически не создавая разрежения позади себя, которое в очень большой степени влияет на общее аэродинамическое сопротивление. Немало можно выиграть, если снизить срывы потока на различных неровностях самого кузова, стыки дверных проемов, капота и прочих кузовных деталей значительно влияют на общий показатель. Почему, ведь их площадь весьма невелика по отношению к общей площади кузова? На самом деле все немного сложнее, чем кажется на первый взгляд – прилегающий к поверхности кузова слой воздуха сталкивается с неровностями покрытия и встречает сопротивление – образуется так называемый пограничный слой. Пока это течение находится в ламинарном состоянии, то есть все его частицы движутся в одном направлении, толщина пограничного слоя невелика (около нескольких миллиметров) и сопротивление трения небольшое. Но с переходом в турбулентное состояние, когда частицы воздуха срываются о более крупное препятствие, плотность воздуха в этих точках становится выше, и как следствие – трение возрастает. Для того, чтобы избежать подобных эффектов, нужно сделать кузов максимально ровным, ведь даже незначительные на первый взгляд неровности и шероховатости могут, в конечном счете, повлиять на общую картину.

Упускаемой напрасно из виду многими является задняя часть автомобиля, ведь ее влияние на общий показатель аэродинамики весьма велик. Недостаточно создать минимальное сопротивление воздушному потоку – нужно также обеспечить и его максимально плавный сход с кузова автомобиля. Резкий переход высшей точки задней части кузова в нижнюю вызывает появление зоны разрежения, которая, в свою очередь, “тянет” автомобиль назад. Бороться с этим эффектом действительно нужно, хоть это и не так просто – для достижения максимального эффекта эту проблему стоит обдумать еще на стадии выбора донора, отдав предпочтение седанам, у которых срыв воздушного потока сзади не так ярко выражен, как у хэтчбеков. Но что же делать, если донор уже в стадии постройки или даже эксплуатации, и проблема несовершенства задней его части уже стоит ребром? Справиться с ней помогут различного рода обтекатели, которые позволяют уменьшить угол наклона схода задней части.

Как мы видим, аэродинамика автомобиля – очень важный фактор, который, несомненно, в крайне значительной степени способен повлиять на успех того или иного проекта, поэтому пренебрегать ею не стоит, особенно когда речь идет о серьезной подготовке автомобиля для участия в серьезных соревнованиях.

Современная система топливоподачи состоит из топливного насоса, форсунок, топливной рампы (топливной рейки), топливной магистрали и регулятора давления топлива в топливной магистрали.
Топливная форсунка – электромагнитный клапан с электронным управлением. Электромагнитный клапан активируется сигналом от блока управления двигателем. В этот момент клапан открывается, и топливо проходит через форсунку. Распылитель на конце образует топливный факел. В большинстве двигателей факел распыления направлен на заднюю часть впускных клапанов.

Топливные форсунки рассчитываются на объем топлива, который они могут подать в минуту.Форсунки разрабатываются для подачи определенного количества топлива. Расход топлива обычно измеряется в кубических сантиметрах в минуту и задаётся при определенном давлении топлива в топливной системе. За создание давления в топливной системе отвечают топливный насос и топливный регулятор. Большинство современных насосов создает давление примерно 3 бара при нормальных условиях. Многие производители форсунок рассчитывают форсунки именно на это давление.Производители топливных форсунок при продаже заявляют, какое количество топлива будет подавать форсунка в единицу времени. Эти данные подразумевают 100% рабочих циклов, т. е. форсунка будет подавать такое количество топлива, если будет постоянно открыта. К сожалению, большинство топливных форсунок не могут работать в рабочем цикле больше 90%. Это вызвано тем, что требуется время на закрытие и период между импульсами. Чем больше время, при котором форсунка открыта, тем ее работа менее надежна.Длительность импульса – период времени открытия форсунки, измеряется в секундах. Рабочий цикл определяется, как действительное время длительности импульса, деленное на теоретическое время, в течение которого топливная форсунка остается открытой на протяжении двух полных оборотов коленчатого вала.Для спортивных двигателей рекомендуется использовать топливные форсунки с запасом производительности. Рекомендуется не превышать длительность рабочего цикла в 80 – 85 %. Если требуется большее время открытия форсунок, желательно заменить их на более производительные.
Как подобрать производительность форсунок.При выборе производительности форсунок используется показатель удельной эффективности расхода топлива (BSFC). Его величина равна отношению количества топлива, которое потребляет двигатель к производимой им мощности. Показатель BSFC – мера расхода топлива при работе двигателя на тормозном стенде при конкретной мощности.BSFC измеряется в единицах массы топлива, которое расходуется в час на единицу вырабатываемой мощности (кг/кВт*ч). Для двигателей с турбонаддувом значения BSFC находятся в интервале между 0,309 и 0,401 кг/кВт*ч.Зная величину BSFC и величину мощности, которую хотим получить, возможно рассчитать производительность топливной форсунки, которая обеспечит топливом двигатель такой мощности.Величина топливоподачи (кг/час) = (BSFC * Мощность) / (рабочий цикл * число форсунок)ПримерВводные данные:Двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувомКоличество цилиндров – 4Мощность 140 л.с (102,97 кВт)Количество форсунок на цилиндр – 1Рабочий цикл топливных форсунок – 85%BSFC – 0,310 кг/кВт*ч
Величина топливоподачи = (0,310 * 102,97) / (0,85 * 4) = 9.39 кг/часУчитывая, что удельный вес топлива (бензин) составляет 0.8кг/литр, расход топлива будет составлять 9,39/0,8=11,74 л/ч (литров в час).Зная, что 1л – это 1000 куб/см, мы можем подсчитать необходимую производительность форсунок для обеспечения данной топливоподачи:11,74*1000/60=195,7 куб/см.
Давление топлива в топливоподаче.
Производители форсунок обычно рассчитывают на давлении впрыска топлива 3 бара. За давление в рампе отвечает топливный регулятор. Увеличивая или уменьшая давление в топливной рампе, изменяем расход топлива через форсунку (производительность). Самый простой способ увеличения производительности форсунки – это повышение давления топлива в рампе (топливной магистрали). Вот так выглядит формула зависимости производительности форсунки от давления в топливной магистрали.
Новое давление в рампе = прежнее давление в рампе * (новая производительность форсунок / прежняя производительность форсунок) возведенное в квадрат.
Например, если нам нужно увеличить производительность форсунок от 195 куб. см до 230 куб. см, то давление в топливной магистрали должно увеличиться с 3 бар до следующей величины:Новое давление в рампе = (230/195) возведенная в квадрат * 3 = 4,14 бара.Из формулы можно вывести следующую зависимость, для увеличения производительности топливных форсунок в два раза необходимо увеличить давление топлива в рампе в четыре раза. Увеличение давления в топливной рампе в четыре раза может выдержать далеко не каждый топливный насос, помимо высокого давления насос должен обеспечить подачу топлива в два раза больше. Для увеличения подачи топлива предпочтителен куда более рациональный способ – это замена топливных форсунок на более производительные.В большинстве случаев не рекомендуется увеличивать давления топлива в рампе больше 4,5 бар, в противном случае процесс открытия и закрытия топливных форсунок может нарушиться. Увеличение производительности форсунок путем поднятия давления в рампе приводит к изменению факела распыла топлива. Изменение факела распыла может отрицательно сказаться на смесеобразовании в двигателе. При использовании топливных форсунок очень большой производительности могут возникнуть проблемы при регулировании холостого хода и настройке всей подачи топлива.