Как увеличить крутящий момент двигателя?

Содержание:

Крутящий момент - одна из важных характеристик двигателя. Она показывает, сколько времени двигатель тратит на то, чтобы разогнаться до максимальной мощности. Повлиять на эту характеристику можно двумя способами. Стоит заметить, что эти два варианта не исключают друг друга - лучший результат даст гибрид, сочетающий оба подхода.

У каждого двигателя есть какие-то характеристики. У какого-то они больше, у другого меньше. Все известно, что для лучшей динамики автомобилю требуется большая мощность, но мало кто знает, что такое крутящий момент двигателя. Говоря простым языком, - это момент силы, который прилагается к коленчатому валу для того, чтобы провернуть его в полный оборот. Логично предположить, что если это сила, то измеряется она в Нм. Таким образом, чем выше этот показатель, тем динамичнее автомобиль.

Но если мощность растет примерно до 5500-6000 оборотов, то максимальный крутящий момент двигателя развивается на средних оборотах. Что касается дизельных моторов, то у них такая характеристика серьезно превосходит бензиновые, поскольку степень сжатия в них почти в два раза больше, следовательно, к поршню прилагается большая энергия, которая, впоследствии, передается на коленчатый вал.

Как ни крути, самым распространенным двигателем является «четверка». Их объем варьируется, но производители придерживаются именно такой конструкции, поскольку ее удобно размещать поперечно, кроме того, она не так дорога в производстве, как, скажем, «шестерка». Но неоспоримым фактом является тот момент, что увеличение количества цилиндров, без изменения других характеристик, приводит к пропорциональному увеличению крутящего момента. К примеру, если крутящий момент двигателя, который имеет 4 цилиндра и 2 литра объема, составляет 150 Нм, то увеличение количества цилиндров до 6 поднимет его до 225 Нм. Естественно, нужно учесть потери на трение и прочие сторонние силы, таким образом, чистая прибавка составляет примерно треть, то есть конечный результат – 200 Нм.

График крутящего момента

Крутящий момент и мощность постоянно стараются увеличить. Самый простой способ это сделать – уменьшить объем камеры сгорания либо другими путями повысить степень сжатия. В этом случае стоит помнить о запасе двигателя, потому что головку блока цилиндров попросту может сорвать со шпилек или болтов крепления.

Второй способ – это установка коленчатого вала с большим коленом. В таком случае упадет оборотистость двигателя, кроме того, нужно менять и цилиндры, потому что изменится ход поршня. Фактически – это простое увеличение рабочего объема.

Теперь – немного теории. Вернемся к нашему увеличению количества цилиндров. Чем же оно так эффективно? Дело в том, что в первом случае (4) взрыв в камере сгорания происходит каждые 180 градусов. Это значит, что на всей длине хода поршня используется энергия одного цилиндра. В шестицилиндровом моторе этот взрыв происходит каждые 90 градусов вращения коленчатого вала. В этом случае, пока поршень проходить половину рабочего хода, происходит еще один взрыв в другом цилиндре, теперь коленвал вращают уже два поршня. Когда первый дойдет до нижней мертвой точки, второй пройдет половину хода, произойдет взрыв в третьем и так далее. Очевидно, что такая конструкция эффективнее.

Крутящий момент двигателя – это довольно важная характеристика, которая способна выделить агрегат из общего ряда. В заключение стоит добавить, что более объемные двигатели обладают большим крутящим моментом и большей мощностью.

Крутящий момент практически не зависит от частоты вращения коленвала, а определяется лишь объемом двигателя и давлением в цилиндре. С объемом все понятно - чем больше, насколько позволяет конструкция двигателя, тем лучше. Давление можно повысить, увеличив степень сжатия. Правда, резервов тут немного - возможности этого способа ограничены детонацией. Можно подойти и с другой стороны. Чем больше топливовоздушной смеси мы "загоним" в двигатель, тем, очевидно, больше тепла выделится при ее сгорании в цилиндре и тем выше будет давление в нем. Это справедливо для атмосферных моторов.

Второй вариант применим к семейству наддувных двигателей. Изменив характеристику блока управления, можно несколько увеличить величину наддува, благодаря чему удастся снять больший момент с коленчатого вала.

И третий вариант - добиться лучшего наполнения цилиндров, улучшив газодинамику, - самый распространенный и самый негарантированный. Идея в том, что нужно сделать нечто с каналами и камерой сгорания.

Увеличение крутящего момента с помощью увеличения объема двигателя

Один из основных вариантов - увеличение рабочего объема цилиндров настолько, на сколько это возможно. В разумных пределах, конечно. Для дорожного автомобиля этот подход наиболее правильный, потому что, увеличив объем, при этом не изменяя распредвал, т.е. оставив моментную кривую в том же диапазоне оборотов, в котором она и была, водителю не нужно будет переучиваться манере вождения. А на выходе получим искомое - более динамичный автомобиль.

Рабочий объем можно увеличить двумя способами - заменив стандартный коленвал на коленвал с большим эксцентриситетом или расточив цилиндры под поршни большего диаметра. Логично поинтересоваться - что более эффективно и что менее затратно. Ведь что такое объем двигателя: это есть произведение площади поршня на его ход. Увеличив, условно говоря, в два раза диаметр, мы в четыре раза увеличиваем площадь. Потому что в квадрате. А увеличив в два раза ход, мы лишь в два раза увеличиваем объем. Вот такая математика. Теперь об экономике вопроса. На первый взгляд кажется, что замена кривошипного механизма менее затратна, нежели расточка блока в больший размер. Нюанс в том, что коленвал с большим эксцентриситетом еще найти надо. Делают их на заказ редкие фирмы, производство дорогостоящее и сложное. Разумно в этом случае уповать на стандартизацию производителя. Поэтому логично купить серийное изделие, в нашем случае коленвал, и уже под него подбирать поршневую группу. Конечно, понадобятся другие поршни и шатуны. Это сложно, но подобрать можно. Вопрос в другом.

Конструктивно такой ход закладывает дополнительные механические потери в работе двигателя, виновниками которых станут более короткие шатуны. Это аксиома- поставив коленвал с большим эксцентриситетом, придется поставить более короткие шатуны, ведь нарастить блок мы не сможем. В чем их минус? Чем короче шатун, тем с большим углом он "переламывается", тем с большим усилием он прижимает поршень к стенке цилиндра. А чем больше усилие прижима, при том же коэффициенте трения, тем больше величина сопротивления движения. И этот фактор следует рассматривать не только с точки зрения механических потерь, но и с точки зрения надежности, т.к. короткие шатуны подвергаются большим нагрузкам. В тюнинге, как правило, такими "мелочами" пренебрегают. Когда нельзя, но очень хочется, то можно.

Очевидный выигрыш в плане минимизации затрат - увеличение рабочего объема за счет увеличения диаметра цилиндра. Как правило, все двигатели имеют достаточно толстую стенку цилиндра, запас по прочности. Если, скажем, на два миллиметра увеличить диаметр, то можно получить дополнительный объем. При толщине стенки 7-8 мм одним миллиметром можно пожертвовать. И достаточно часто можно обойтись серийными поршнями. Правда, однозначно заявлять, что увеличение диаметра цилиндров дешевле, нежели замена коленчатого вала, нельзя. Каждый из этих двух способов разумно рассматривать в ракурсе специфики отдельно взятого двигателя.

Увеличение крутящего момента установкой компрессора

Семейство турбированных двигателей интересно для тюнинга своими конструктивными особенностями, серьезно упрощающими настройку мотора. В нашем случае можно получить больший момент, опять-таки не трогая ни моментную кривую, ни объем и даже не разбирая двигатель, лишь незначительно изменив величину наддува. В чем особенность конструкции наддувных двигателей? Прежде всего в особенностях управления компрессором, будь то турбина или механический компрессор. Давление наддува и первого, и второго зависит от количества оборотов двигателя. Чем больше оборотов, тем выше давление. Но увеличивать его можно только до определенной величины. За этим следит блок управления, стравливая лишнее давление. Изменив его характеристику, т.е. слегка подняв планку этого самого стравливания, мы увеличим давление, с которым топливо-воздушная смесь "забивается" в объем цилиндра. И забивает реально больший объем, нежели в случае "щадящих" параметров у серийного двигателя.

Работы по увеличению давления не безболезненны - у серийных двигателей есть определенный запас по механическим и тепловым нагрузкам, по детонационной стойкости. В разумных пределах увеличить наддув возможно. Но если перешагнуть, то чтобы не сломать двигатель, придется прибегнуть к дополнительным переделкам - увеличить объем камеры сгорания, изменить систему охлаждения, установить дополнительный радиатор, воздухозаборники, промежуточный охладитель воздуха. Наверное придется чугунный коленчатый вал заменить на стальной, подобрать более прочные поршни и обеспечить им охлаждение. Изменения в газодинамике. Суть понятна - для того чтобы получить больший момент, надо увеличить заряд топливо-воздушной смеси. Что можно сделать?

Можно взять инструмент и убрать дефекты серийной сборки - сделать впускные и выпускные каналы более гладкими и ровными, ликвидировать уступы и острые углы в местах стыка деталей, убрать в камере сгорания непродуваемые зоны, заменить клапана и седла. Работы много, но гарантии нет. Почему? Аэродинамика - вещь непростая. Математически описать процессы, проистекающие в двигателе, сложно. Взять ручку, бумагу и сделать вычисления и исходя из результатов что-то подрезать, отрезать, загнуть - тяжело... Или "кинуть глазом" и сказать, где тут лишнее... Порой результат прямо противоположный ожидаемому или никакой. Ради справедливости надо сказать, что в аэродинамике есть резервы. Но извлечь их гарантированно можно, только выполнив ряд экспериментов, продувая пластилиновые макеты впускных каналов на специальной установке, подбирая их форму и сечение в соответствии с требованиями новых условий работы двигателя. Маловероятно, что это можно сделать "на коленке".

Мощность или Крутящий Момент! Что Важнее! - видео

Мощность или Крутящий момент, что Важнее!? Бензин или Дизель - видео

12 способов увеличить мощность двигателя - видео