Технология доработки ДВС для повышения динамических свойств

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Факультет:
Автомобильный транспорт
Кафедра:
Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ
Зав. Кафедрой 
     А.Н. Ременцов

"

"
июня

2018
г.


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
выпускной квалификационной работы бакалавра
по направлению подготовки
23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
Профиль "Автомобильный сервис"
на тему:
Технология доработки ДВС для повышения динамических свойств


Разработал 

Евсеев Д.С.
Руководитель проекта

Васильев В.А.
Консультант 

Артанова Л.И.

МОСКВА	2018 г.
Московский Автомобильно-Дорожный Государственный 
Технический Университет (МАДИ)

Факультет:
АТ
Кафедра:
ЭАТиС

УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой

А.Н. Ременцов
"

"


2018
г.

ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ
выпускной квалификационной работы бакалавра
Евсеев Дмитрий Сергеевич
 (фамилия, имя, отчество)
1. Тема ВКР: Технология доработки ДВС для повышения динамических свойств.
Утверждена приказом по университету МАДИ от «    »  	2018 г. №		
2. Срок окончания работы: 01 июня 2018 г.
3. Исходные данные к работе: 
Статьи специализированных журналов, техническая и методическая литература, статистика по общим объемам технических центров.
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень) подлежащих разработке вопросов:
Обоснование темы выпускной квалификационной работы, разбор существующих способов доработки ДВС.
5. Перечень графического материала: 
Лист 1 –Повышение мощности двигателя	
Лист 2 –Тюнинг впускной и выпускной системы	
Лист 3 – Изменение фаз газораспределения
Лист 4 –Наддув двигателя	
Лист 5 –Чип-тюнинг
Лист 6-Закись азота 
Лист 7 –Экономическая часть
6. Консультанты по проекту (работе, с указанием относящихся к ним разделов проекта):
Раздел 
Консультант
Подпись, дата


Задание выдал
Задание принял
Экономическая часть
Артанова Л.И.



Календарный план

№№
Наименование этапов
дипломного проекта (работы)
Срок выполнения этапов работы
1.
Написание раздела «Динамические свойства автомобиля»

2.
Написание раздела «Повышение мощности двигателя»

3.
Написание раздела «Чип-тюнинг»

4.
Написание раздела «Оптимизация процесса сгорания смеси»

5.
Написание раздела «Экономическая часть»

6.
Оформление пояснительной записки

7.
Оформление графических листов А1


6. Дата выдачи задания студенту: 05 октября 2017 г. 					
                                            (подпись студента)

Студент	____________________________ /Евсеев Д.С./
Руководитель ____________________________ / Васильев В.А./

РЕФЕРАТ
Выпускная работа на тему «Технологии диагностирования силового агрегата современного автомобиля» разработал студент группы 4бАС1Евсеев Д.С.
под руководством главного консультанта Васильева В.А.
     Выпускная работа содержит 5 частей:
- Динамические свойства автомобиля;
- Повышение мощности двигателя;
- Чип-тюнинг; 
- Оптимизация процесса сгорания смеси;
- Экономическая эффективность   
    Все части входят в пояснительную записку. Пояснительная записка состоит из 65 страниц, включая части содержание, введение, заключение, литература и реферат. Графическая часть представлена на 7 листах формата А1. При наборе документа использовалась операционная система MicrosoftWindows7, текстовый редактор MicrosoftWord 2013, табличный редактор MicrosoftExcel 2013 и графический редактор AutoCAD 2013 для персонального компьютера. 


Содержание
Введение………………………………………………………………7

 1. Динамические свойства автомобиля…………………………….7

2. Повышение мощности двигателя ………………………………13

2.1 Особенности повышения мощности…………………………..13

2.2 Увеличение рабочего объема двигателя ……………….……..15

2.3 Применение наддува …………………………………………...17

2.4 Доработка силовой установки…………………………………23

2.4.1 Изменения в головке блока цилиндров……………………..23

2.4.2 Изменение фаз газораспределения………………………….25

3. Чип-тюнинг……………………………………………………….32

4. Оптимизация процесса сгорания смеси …………………….....40

4.1 Многодроссельный впуск……………………………………...40

4.2 Закись азота……………………………………………….…….43

4.3 Система впуска холодного воздуха……………………….…..47

4.4 Прямоточный глушитель……………………………………....50

4.5 Фильтр нулевого сопротивления………………………………53

5.  Экономическая часть……………………………………………55

5.1 Описание проекта……………………………………………….55

5.2 Материальные затраты…………………………………………55

5.3 Расходы на оплату труда…………………………………........57

5.4 Амортизация на восстановление основных средств
и нематериальных активов…………………………………………58

5.5 Прочие расходы………………………………………….……...58

5.6 Расчет показателей экономической эффективности..………..60






5.7 Расчет реальной стоимости проекта…………………………61

5.8 Калькуляция себестоимости…………………………………..62

Заключение…………………………………………………………64

Список литературы………………………………………………..65




    Введение
    Каждая система, узел автомобиля и тем более его экстерьер и интерьер имеют определенные свойства и показателями. Сравнивая эти свойства и показатели у разных автомобилей, можно делать выводы об их техническом совершенстве. Поэтому можно сделать вывод, что каждая система, узел и деталь может подвергаться доработке, не говоря уже об интерьере салона и экстерьере.
    В настоящее время, не смотря на рост цен на топливо, находятся энтузиасты, которые пытаются улучшить  динамические свойства двигателя.  Как правило, высокая  мощность и экономичность понятия несовместимые, но  при правильно подобранных деталях и тщательной регулировке можно улучшить и характеристики, и топливную экономичность двигателя.
    Тюнинг является одной из современных разновидностей автомобильного сервиса, которая обусловлена новыми вкусами и желаниями владельцев автомобилей.  Чаще всего заказчиком доработки выступает заинтересованный в этом владелец автомобиля или, например, спортивный клуб. Это может быть связано с тем, что у автовладельца появляется желание иметь автомобилем с более мощным двигателем. В таком случае затраты на замену или доработку двигателя будут существенно ниже, чем на продажу имеющегося автомобиля и покупку нового.
    Сама доработка двигателя может быть направлена на  улучшение динамических качеств, экономичности двигателя, увеличение его мощности или уменьшение токсичности отработавших газов. Но чаще всего доработка  направлена на повышение именно динамических свойств. Поэтому считаю важным рассмотреть подробнее, что включает в себя это понятие.

    1. Динамические свойства автомобиля
    Серийный легковой автомобиль является универсальным и приспособлен для эксплуатации в различных условиях и для усредненного водителя.Автомобиль должен обладать хорошими тяговыми и скоростными свойствами, быть безопасным, экономичным, надежным и плюс ко всему быть приемлемым для покупки в цене.
    В каждом двигателе заложены резервы для повышения мощности. Это связано с тем, что автопроизводителям приходится жертвовать одними свойствами, ради достижения других. Поэтому следует понимать, что при достижении одного параметра, придется пожертвовать другим(например,при достижении максимальной мощности не получится улучшить токсичностьотработавших газов). Применительно к двигателю это мощность, крутящий момент, топливная экономичность, токсичность выхлопных газов, уровень шума, надежность и долговечность.
    «Тюнинг требует комплексного подхода, так как увеличение мощности приводит к возрастанию нагрузок на детали двигателя, что требует их замены на более прочные, улучшения условий смазки и охлаждения.
Под более мощный двигатель необходимо адаптировать другие агрегаты, узлы и детали автомобиля» [4]. Например, для передачи возросших нагрузок следует заменить сцепление на усиленное и т.д.
    Двигатели рассчитаны на среднего потребителя. Именно поэтому у многих энтузиастов появляется желание доработать двигатель своего автомобиля и улучшить динамические показатели.
    При покупке автомобиля человека интересует дизайн и интерьер салона, а также и динамические качества, которые во многом зависят от технических характеристик двигателя.
    Самую объективную оценку технических характеристик автомобильного двигателя можно получить произведя анализ его внешней скоростной характеристики.«Внешняя скоростная характеристика представляет собой зависимость показателей работы двигателя (коэффициента наполнения цилиндров мощности, крутящего момента, удельного эффективного расхода топлива и др.) от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении органа управления, обеспечивающем максимальную подачу топлива в цилиндры» [4].

    
    Рисунок 1.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя (1,4л)
    Необходимо рассмотреть параметр двигателя, который позволяет оценить устойчивость работы двигателя по внешней скоростной характеристике. Этим параметром является коэффициент приспособляемости (К). «Значение определяется отношением максимального крутящего момента к номинальному крутящему моменту, развиваемому двигателем на номинальной мощности при номинальной частоте вращения коленчатого вала»[4]. Чем больше значение коэффициента К, тем большее сопротивление движению может преодолеть автомобиль без переключения коробки передач на пониженную передачу. Важное значение при этом имеет и диапазон изменения частоты вращения двигатель устойчиво крутящем моменте коленчатого вала, в котором работает: чем больше этот диапазон, тем лучшими динамическими качествами обладает автомобиль. «Скоростной диапазон устойчивой работы двигателя оценивается скоростным коэффициентом (Кс),представляющим собой отношение частоты вращения при максимальном к номинальной частоте вращения»  [4]. Отсюда следует, что устойчивой автомобилей предпочтение работы двигателя, тем меньше значение Кс. Это означает, что при прочих равных условиях следует отдать автомобилю, двигатель которого характеризуется меньшим значением Кс.
Таблица 1.1 –«Показатели динамических качеств легковых автомобилей с бензиновыми двигателями [2]»


ВАЗ
BA3-2104
2105 1,3
47.0 / 5600
92/3400
1.148
0,607

BA3-21051
2101   1.2
43,2 / 5600
85/3400
1,154
0,607

BA3-21053
2103 1,5
52,3 / 5600
103,9/3400
1,165
0,607

BA3-21083
21083 1,5
52,6 / 5600
106.4/3400
1.188
0,607
ГАЗ
ВОЛГА



4021.10 2,4
66,2 / 4500
172,6/2400
1,228
0.533


402.10   2,4
73,5/4500
182,4/2400
1,169
0,533


4101.10 2,9
80,9 / 4250
225,4/2500
1,240
0.588


4062.10 2,3
110,3/5200
206/4000
1,017
0769
    
    «Четверть века назад бензиновые автомобильные двигатели имели К= 1,25…1,35, тогда как для дизельных двигателей были характерны значения 
К = 1,05…1,15, при этом меньшие значения коэффициента приспособляемости имелись у двигателей с наддувом»  [4]».  Скоростной коэффициент для бензиновых двигателей составлял Кс = 0,45…0,55, а для дизельных двигателей — соответственно Кс = 0,55…0,70, достигая при высоком наддуве значения 0,8.
     Для улучшенияК и Кс выполняются некоторые мероприятия. Рассмотрим их.
-Регулируют давление наддува на впуске;
-Подбирают наиболее эффективные фазы газораспределения;
-Применяют использование волновых и инерционных явлений во впускном и выпускном тракте;
-Увеличивают цикловую подачу топлива с улучшением наполнения цилиндра при работе дизельного двигателя по скоростной характеристике в зоне максимального крутящего момента.
     «Следует заметить, что каждое из названных мероприятий в той или иной степени усложняет конструкцию двигателя, ухудшает его массо-габаритные показатели и увеличивает стоимость»  [4]».Однако автопроизводителиготовы идти на усложнение конструкции и увеличение затрат, чтобы добиться конкурентоспособности своей продукции и считают их оправданными.
     «Анализ показывает, что для большинства современных бензиновых двигателей легковых автомобилей зарубежного производства К = 1,028… 1,333, тогда как для дизельных двигателей характерны значения 
К = 1,100…1,344»  [6]».Наблюдается очевидная тенденция уменьшения нижнего предела двигателей. Такой подход делает для водителя и даже превосходящихфирмы для повышения конкурентоспособности автомобили предназначены. Применение в этих автомобилях проблему своевременного переключения передач при возрастающем сопротивлении движению не столь актуальной.
     В то же время для дизельных двигателей произошло увеличение как нижнего, так с высокой скоростью и их двигатели имеют быстроходную регулировку для можно объяснить предела диапазона до значений, характерных для бензиновых двигателей последние. Это стало возможным благодаря коррекции топливоподачи, совершенствованию верхнего диапазона преимущественно, смесеобразования и применению регулируемого турбонаддува.
     Значения скоростного коэффициента для современных бензиновых двигателей находятся в диапазоне Кс = 0,345 … 0,800, а для дизельных соответственно Кс = 0,364 … 0,620. «Сравнивая эти цифры с данными 25-летней давности, можно констатировать, что как для бензиновых, так и для дизельных двигателей удалось добиться почти одинакового расширения скоростного диапазона устойчивой работы (уменьшение нижнего предела)»  [6]».  Верхний предел скоростного коэффициента дизельных двигателей также понизился, тогда как для наиболее высокооборотных бензиновых двигателей отмечено сужение скоростного диапазона с возрастанием значения до 0,8. «На основании приведенных данных можно констатировать, что современные дизельные двигатели легковых автомобилей по своим динамическим качествам фактически не уступают бензиновым» [6].
     Следует сказать о еще одном важном параметре-приёмистость. Под приёмистостью подразумевается время разгона автомобиля с места до скорости 100 км/ч. Сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что наметившиеся тенденции к расширению работы автомобильных двигателей скоростного диапазона устойчивой, а также применение на значительной их части быстроходной регулировки, сохранится и в ближайшем будущем. 
    Приемистость во многом определяется значениями К и Кс, но, кроме того,  зависит от соотношения номинальной мощности двигателя и массы автомобиля. Чем меньше масса автомобиля, приходящаяся на единицу номинальной мощности, тем меньше времени требуется автомобилю для достижения указанной скорости.
    Есть несколько основных путей по улучшению динамических показателей автомобиля:
    * уменьшение массы автомобиля;
    * уменьшение неизбежной потери мощности при прохождении через трансмиссию (Потери мощности в трансмиссии);
    * улучшение сцепных свойств автомобиля с дорожным покрытием. Улучшение трения колес;
    * улучшение характеристик двигателя;
    * улучшение стартовых свойств за счет применения электроники улучшение аэродинамических свойств автомобиля (сопротивление воздуха и скорость);
    * уменьшение инертности системы.
    2.Повышение мощности двигателя
    2.1 Особенности повышения мощности
    Выявить резервы форсирования двигателя можно с привлечением формулы для расчета эффективной мощности, кВт: 
    Ре = Рme?Vs?i?n / (30?), 								(2.1)
    где Pme- среднее эффективное давление, МПа; 
    Vs- рабочий объем цилиндра, дм3;
    i - количество цилиндров двигателя; 
    n - частота вращения KB, 1/мин; 
    ?- тактность двигателя. 
    Современные автомобильные двигатели являются высокооборотными, поэтому дальнейшее форсирование их путем повышения частоты вращения коленчатого вала(КВ) мало перспективно. 
    «Во-первых, при возрастании n неизбежно повышаются потери на трение в подшипниках и в сопряжении поршней с цилиндровыми втулками, растут потери на осуществление насосных ходов и т.п., что ведет к уменьшению механического КПД и снижению экономичности двигателя [6]»;
    « Во-вторых, это ведет к уменьшению ресурса двигателя. Поэтому данный способ форсирования находит применение лишь на двигателях спортивных автомобилей, предназначенных для установления рекордов скорости и не претендующих на долговечность [6]». 
    Из приведенной формулы видно, что повысить мощность можно также как за счет увеличения рабочего объема цилиндра путем изменения диаметра и хода поршня, а также за счет увеличения количества цилиндров. «Увеличение количества цилиндров неизбежно связано с ростом габаритных размеров двигателя, что не всегда приемлемо из-за ограниченного пространства моторного отсека автомобиля [6]». Увеличение хода поршня может быть осуществлено как путем замены KB на новый, так и путем эксцентричного обтачивания, например, шатунных шеек на уменьшенный диаметр.
    Немаловажным здесь является и то обстоятельство, что замена KB на новый, с увеличенным радиусом вращения кривошипа, сопровождается некоторым увеличением массы двигателя. Многие автомобильные двигатели имеют резерв для увеличения диаметра поршня без изменения внешних габаритов блока цилиндров, т.е. за счет расточки цилиндровых втулок под поршни увеличенного диаметра.
    Повысить мощность двигателя можно за счет увеличения среднего эффективного давления. Поскольку, увеличение диаметра цилиндра D оказывает на повышение мощности большее влияние, чем такое же увеличение хода поршня S. Этот путь выглядит достаточно привлекательным.
    Наиболее действенным способом увеличения является наддув. При наддуве улучшается наполнение цилиндров свежим зарядом, что позволяет сжигать в цилиндрах большее количество топлива и получать за счет этого более высокую агрегатную мощность двигателя.
    
    2.2 Увеличение рабочего объема двигателя 
    Рассмотрим некоторые результаты увеличения рабочего объема двигателя, устанавливаемого на автомобиль ВАЗ 21083. 
    Увеличение хода поршня с 71 мм до 74,8 мм путем замены KB на новый, с противовесами на всех щеках, и доработка клиновидной камеры сгорания двигателя ВАЗ-21083 позволяют увеличить его рабочий объем с 1500 см3 до 1600 см3. «Наличие противовесов на всех щеках KB позволяет разгрузить коренные подшипники двигателя от действия центробежных сил инерции неуравновешенных вращающихся масс и тем самым увеличить их срок службы [6]». Чтобы сохранить неизменной степень сжатия, имеющийся комплект поршней или дорабатывается или заменяется на новый. Одновременно несколько увеличивается объем камеры сгорания в головке цилиндров. При доработке днище поршней обтачивается, в результате чего высота головки поршня уменьшается на 1,5 мм. Утопание поршней при положении их в ВМТ относительно торца блока цилиндров не должно превышать 0,1 мм. 
    При увеличении частоты вращения KB с 5550 1/мин до 5800 1/мин мощность двигателя возрастает с 52,3 кВт до 62,6 кВт. Максимальный крутящий момент двигателя в диапазоне средних и низких частот вращения KBувеличивается на 10%. В результате коэффициент приспособляемости уменьшается с значения 1,18 до 1,15. Полученные результаты преимущества в диапазоне средних и низких частот достигаются при соответствующей настройке и регулировке систем питания и зажигания двигателя. У двигателя с системой впрыскивания производится, кроме того, замена программы управления. 
    «Для придания двигателю ВАЗ-21083 спортивного стиля, при котором сохраняются вращения KB, а мощность повышается до 69,9 кВт (95 л.с.) при 6200 1/мин с сохранением эластичности во всем диапазоне нагрузок - настройка "спорт", в дополнение к уже перечисленным мероприятиям производятся следующие работы [9]»: 
    • имеющиеся поршни заменяются на "спортивные", изготовленные методом ковки, с эксцентричным расположением отверстия под поршневой палец; 
    • контуры фланцев впускных и выпускных каналов в головке цилиндров и обоих коллекторов, после чего их центрирование производится посредством штифтов; 
    клапаны регулируются на новую базу распределительного вала; для тонкой настройки фаз теплоотвода от клапанов газораспределения на распределительный вал устанавливается разрезная шестернязаменяются на бронзовые, зубчатый венец которой можно перемещать относительно ступицы; 
    • для улучшения их чугунные обрабатываются по шаблону направляющие в головке цилиндров; 
    стандартный распределительный вал заменяется на новый, обеспечивающий ход клапанов 10,26 мм; 
    впускные и выпускные каналы головки цилиндров спрямляются и увеличиваются в сечении, после чего подвергаются полированию; 
    • для уменьшения сопротивления на впуске-выпуске радиус перехода от стержня клапана к его головке уменьшается. 
    Тюнинг двигателя ВАЗ-21083 в указанном объеме еще не позволяет раскрыть полностью его имеющийся потенциал. При наличии системы впрыскивания мощность двигателя может быть доведена до 81 кВт - настройка "супер". Следует отметить, что при этом не удается сохранить "эластичность" работы двигателя во всем диапазоне нагрузок - до частоты вращения 2500 1/мин наблюдаются "провалы". 
    Для получения указанной мощности тюнинг двигателя включает следующие дополнительные мероприятия:
    • установка впускного коллектора объемом 3 л; 
    • стандартный распределительный вал заменяется на новый, обеспечивающий ход клапанов 11,2 мм. 
    «При выполнении всех видов названных выше мероприятий удается устранить ряд недостатков, заложенных в двигатель на стадии производства, и при сохранении его ресурса и ремонтопригодности существенно увеличить мощность за счет внесения конструктивных изменений, разработанных для двигателей спортивных автомобилей».
    2.3 Применение наддува 
    Мощность двигателя с наддувом в значительной мере пропорциональна давлению наддува. Это позволяет ориентировочно оценить значение мощности, получаемое при наддуве двигателя, по формуле:
    Рек = Ре (Рка / Ро)									(2.2)
    где Рек- мощность двигателя с наддувом; 
    Ре- мощность двигателя без наддува; 
    Рка- абсолютное давление наддува; 
    Ро- атмосферное давление. 
    Применение наддува влечет за собой увеличение и тепловой нагрузки на детали двигателя. Поэтому нужно быть готовым к доработке и других элементов двигателя. Решением  проблемы с тепловой нагрузкой можно решить путем охлаждения поршней маслом через специальные форсунки со стороны картера, а также установкой жаростойких клапанов.«Это достигается установкой радиатора большего размера, а у двигателей с воздушным охлаждением - увеличением количества охлаждающего цилиндры воздуха. В зависимости от уровня форсирования двигателя может потребоваться и эффективное охлаждение смазочного масла [9]».
    При использовании наддува очень большое значение имеет выбор степени сжатия, особенно остро это касается бензиновых двигателей. В дизельных двигателях в связи с особенностями процесса смесеобразования (в цилиндре сжимается чистый воздух, а не готовая к сгоранию смесь) проблема возникновения детонационного сгорания отсутствует. В современных автомобильных двигателях стремятся добиться максимально возможного значения степени сжатия, потому что при больших значениях степени сжатия удается получить  высокие значения мощности и крутящего момента, а также уменьшить удельный эффективный расход топлива. Однако это значение нельзя увеличить до бесконечности . В бензиновых двигателях степень сжатия ограничена возникновением детонационного сгорания( быстрого, взрывного). Пониженных значений степени сжатия также следует избегать. Это связано с тем чтобы и при неблагоприятных условиях (например, при очень низкой температуре окружающей среды) обеспечить надежное самовоспламенение смеси в цилиндре. Дальнейшее увеличение степени сжатия не дает существенного выигрыша в экономичности, но требует более жесткой конструкции основных деталей двигателя, а следовательно, увеличения его металлоемкости, что для автомобильного двигателя крайне нежелательно. 
    Дизельные легковые автомобили имеют степень сжатия от 19 до 23.
    «В бензиновых двигателях за счет настройки систем впуска и выпуска даже при отсутствии наддува давление конца сжатия в цилиндре может превышать давление, обеспечиваемое только за счет геометрической степени сжатия [9]». А в случае применения наддува уровень давления, при котором осуществляется рабочий цикл, становится выше, поэтому, если не принять специальных мер, легко может быть достигнута и даже превышена граница детонации.Важным фактором, позволяющим повысить степень сжатия без риска возникновения детонационного сгорания, является охлаждение наддувочного воздуха. Например, если двигатель с наддувом и без холодильника наддувочного воздуха уже при степени сжатия 8 работает близко к границе детонации.
    Различают следующие способы наддува (рис.2.1):
    В ДВС применяют три типа наддува:
    • резонансный –при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен);
    • механический – в этом варианте компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя;
    • газотурбинный (или турбонаддув) – турбина приводится в движение потоком отработавших газов.

Рисунок 2.1 - Классификация систем наддува
    У каждого способа свои преимущества и недостатки, определяющие область применения.Для лучшего наполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Между тем повышенное давление необходимо вовсе не постоянно — достаточно, чтобы оно поднялось в момент закрытия клапана и «догрузило» цилиндр дополнительной порцией воздуха.
    Для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины. При коротком впускном коллекторе мотор лучше работает на высоких оборотах, при низких оборотах более эффективен длинный впускной тракт.Механические нагнетатели позволяют довольно простым способом существенно поднять мощность двигателя.
Переменные длины впускных трубопроводов можно создать двумя способами: или через переключение по впускному трубопроводу при работе на нужный впускной канал или путем подключения резонансной камеры, или его подключение. Эффекты наддува, создаваемые за счет колебаний напора воздушного потока, находится в диапазоне от 5 до 20 миллибар.
    Для кратковременного повышения давления вполне подойдет волна сжатия, «гуляющая» мотора. «Достаточно лишь рассчитать длину самого трубопровода, чтобы волна, несколько раз отразившись от его концов, пришла к клапану в нужный момент» [9].
    «Имея привод непосредственно от коленчатого вала двигателя, компрессор способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах без задержки увеличивать давление наддува строго пропорционально оборотам двигателя» [9]. 

Рисунок 2.2– Механические нагнетатели
    Более широко на современных автомобильных двигателях применяются турбокомпрессоры. Частота вращения может превышать 200.000 об./мин.. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, принципиальное отличие механических нагнетателей от «турбо». Именно схема привода в значительной мере определяет характеристики и области применения тех или иных конструкций. Механический компрессор приводится в действие ремнем от коленчатого вала и отбирает часть мощности у двигателя. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель находится на одном валу с крыльчаткой-турбиной, которая встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Нет связи с коленчатым валом, крыльчатка приводится в действие от потока отработавших газов.
Таблица 2.1 – Сравнение систем наддува
Наддув
Механический
Газотурбинный
Тип привода
компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя
турбина приводится в движение  потоком отработавших газов
Мощность
Прирост мощности двигателя до 50%. Крутящий момент увеличивается до 30%.
Давление
0,075-0,12МПа
Недостатки
* отбор мощности двигателя достигает 30%;
* повышенный расход топлива;
* КПД ниже

* сложность и трудоемкость установки;
* двигатель (иногда трансмиссию) нужно дорабатывать; 
* излишне требователен к смазке и качеству ГСМ
* требует особый уход;
* эффект на низких оборотах «турбояма»
Преиму-щества
* равномерное сгорание рабочей смеси;
* простая установка и настройка 
* менее требователен к качеству топлива и ГСМ;
* простой процесс обслуживания и ремонта;
* выход на эффективный показатель практически сразу с момента пуска двигателя;
* минимальные доработки 
* не имеет привода от двигателя;
* более высокие обороты; 
* выше КПД;
* экономичность;
* уменьшает шум выпуска;
* свобода размещения на двигателе;
* сравнительно малые размеры и масса
    На рис. 2.2 представлена технологическая схема установки компрессора на ВАЗ 2114.
     
Рисунок 2.4 - Технологическая схема установки компрессора на ВАЗ 2114
    
    2.3 Доработка силовой установки
    2.3.1 Изменения в головке блока цилиндров
    Одной из важных ролей в доработке двигателя играет головка блока цилиндров. Ведь правильная доработка ГБЦ может увеличить мощность до 20%. Одним из способов доработки ГБЦ является увеличение степени сжатия. Форсированный двигатель не только демонстрирует улучшенные характеристики, но и имеет повышенный ресурс за счёт большего наполнения цилиндров смесью, правильного и полноценного сгорания топлива, и отвода продуктов сгорания.
    «Поскольку камера сгорания является местом, в котором протекают основные рабочие процессы силовой установки, именно на её улучшение направлена основная работа» [9]. От камеры сгорания напрямую зависят такие процессы, как смесеобразование, продувка, воспламенение, горение. Что бы улучшить их, камеру полируют, увеличивают впускные и выпускные каналы, проходные сечения головки блока цилиндров, улучшают клапана, коллекторы и др.
    Увеличение объёма силовой установки
    Данный метод широко распространен из-за своей простоты. Его суть заключается в увеличении рабочего объема двигателя, что, в свою очередь, несколько позволяет повысить крутящий момент. Добиться увеличения объема можно несколькими путями. Первый способ-расточка блока цилиндров под больший диаметр. После увеличения диаметра цилиндра необходимо менять поршни.  Второй способ-увеличение хода поршня. Однако при увеличении объема двигателя неизбежно увеличивается объем камеры сгорания, а это значит, что скорее всего придется изменять степень сжатия. Процесс расточки цилиндров производится на специальном оборудовании и специально обученными людьми.
    Увеличение степени сжатия
    «Метод позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия силовой установки» [9]». Степень сжатия напрямую зависит от задержки закрытия впускного клапана, а так же от угла открытия дроссельной заслонки. Процесс достигается при помощи установки специального распределительного вала, который позволяет повлиять на фазы газораспределения, расширив их.
    Способ обеспечивает прирост мощности агрегата во всем диапазоне оборотов, а также двигатель требует перехода на топливо с более высоким октановым числом. Если пренебречь переходом топлива, то возникнет быстрое, взрывное сгорание топлива (детонация), что может привести к поломке двигателя, либо к существенному снижению его ресурса.
    Уменьшение механических потерь
    К механическим потерям при работе силовой установки можно отнести: потери на трениепотери на привод механизмов двигателя, насосные потери.
    Увеличение наполнения цилиндров
    Принцип метода: снизить аэродинамическое сопротивление во впускной и выпускной системе, в каналах головки блока цилиндров. Для увеличения коэффициента наполнения цилиндров выполняются работы по полной замене впуска и выпуска или их модификации.
    Кроме того, параллельно устанавливается раздельный выпускной коллектор, прямоточная выхлопная система и воздушный фильтр нулевого сопротивления. Как пример, ВАЗ 2108 с коэффициентом 0,75 после доработки имеет коэффициент 1,0 и выше.
    Недостатком метода является его значительная стоимость по отношению к прибавке мощности, полученной на выходе.
Снижение силы трения
    В двигателе происходят большие потери на преодоление силы трения. Для сокращения этих потерь силу трения стремятся уменьшить. 
Для уменьшения этой силы одним из способов является установка поршней с меньшей площадью юбки.  Втором способом уменьшения трения является установки колец меньшей толщины, однако это сказывается на долговечности и надежности самих колец.
    
    а – облегченный, с укороченной юбкойб – серийный
    Рисунок 2.5- Установка поршней с меньшей площадью юбки
  Также подвергаются доработке и остальные детали ЦПГ. Штатные шатуны заменяются на более легкие, которые подгоняют по весу для более ровной работы двигателя. Помимо шатунов уравновешивают также поршни, поршневые пальцы, коленчатый вал и маховик.

    
    Рисунок 2.6- Снижение веса поршневой группы
    К насосным потерям относят потери мощности на всасывание двигателем воздуха.
    В этот момент все системы агрегата работают на преодоление аэродинамического сопротивления. Снизив его, можно получить дополнительную экономию мощности.При движении транспортного средства, в обычном картере происходит колебание излишков масла, которые, попадая на коленчатый вал и другие механизмы, вызывают их дисбаланс.
    Приводы газораспределительного механизма, генератора, помпы и др. так же требуют энергии. Иногда для этого достаточно воспользоваться изменением передаточного отношения.В идеале при форсировании силовой установки все их необходимо уравновесить, с целью уменьшения и равномерного распределения мощности. 
    Установка сухого картера так же положительно сказывается на экономии мощности. Как следствие, потери мощности на противостояние ему. Сухой картер минимизирует эти потери.
    2.3.2 Изменение фаз газораспределения
    Эффективность работы системы газораспределения двигателя, задает его мощность, крутящий момент, экономичность, ресурс и другие не маловажные характеристики силовой установки автомобиля. Именно от своевременности, эффективности и продолжительности открытия клапанов зависит КПДдвигателя, а также от качества топливно-воздушной смеси и момента ее воспламенения. В настоящее время процесс конструктивной модернизации фаз газораспределения до сих пор продолжает совершенствоваться.  
    Установка широкофазного распределительного вала вместо стандартного механизма позволяет эффективнее использовать инерционный напор газов при впуске и выпуске для повышения наполнения цилиндров и улучшения их очистки от отработавших газов.

    а — спортивный б — серийный
    Рисунок 2.6- Установка широкофазного распределительного вала
    Характер поведения газов (топливно-воздушной смеси и отработанных газов) в цилиндре, а также во впускном и выпускном магистралях меняется в зависимости от режимов работы двигателя. «Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям [2]». Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.
    Рассмотрим особенности установки фаз на разных режимах.
Режим холостого хода двигателя
На режиме холостого хода впускной вал поворачивается таким образом, чтобы обеспечить достаточно позднее открытие и позднее закрытие впускных клапанов, а выпускной вал поворачивается так, что выпускной клапан закрывается задолго до прихода поршня в ВМТ. В результате количество остаточных газов в смеси снижается до минимума, что благоприятствует стабилизации сгорания в цилиндрах двигателя и повышению равномерности его работы на данном режиме.

Режим максимальной мощности
Для достижения большей мощности при вы.......................