Cегодня, в городском транспортном потоке, автомобили ВАЗ , ЗАЗ особенно ранних годов выпуска, уже не удовлетворяют современным требованиям ни по разгонной динамике, ни по эластичности двигателя. Автомобили, выпускавшиеся в ныне несуществующей стране, сходили с конвейера не одно десятилетие без больших изменений. Автозаводы занимались не совершенствованием производства автомобилей, а в основном выполнением плана по их выпуску. Конструкторам было некогда исправлять мелочные огрехи и "детские" ошибки в конструкции, в результате чего автомобили, зачастую еще до своего рождения, потеряли возможность конкурировать со своими европейскими и заокеанскими собратьями.

Первыми, кто осознал это и стали искать пути улучшения конструкции двигателя, были спортсмены. Некоторые из методов, найденных ими и опробованных во множестве соревнований, хотелось бы осветить в этой статье . Но прежде, вкратце рассмотрим теоретические аспекты работы двигателя внутреннего сгорания, что впоследствии поможет лучше понять логику вмешательства в работу двигателя.

   Эффективная мощность четырехтактного двигателя определяется по формуле :

Ne=0,000475 hm hg hf hv Vh Hg n (л.с.)

где:

hm -механический КПД (определяет потери на трение и насосные потери);

hg -относительный КПД (определяет потери тепла в системе охлаждения);

ht - термический КПД (определяет потери вследствие неполноты расширения продуктов сгорания в идеальном цикле при нетеплопроводном цилиндре); hv - коэффициент наполнения - отношение действительной массы свежего заряда к теоретической массе заряда при давлении и температуре атмосферы (определяет совершенство наполнения цилиндра рабочей смесью);

Vh -рабочий объем двигателя, л;

Hg -теплотворная способность 1 м3 рабочей смеси при нормальном давлении и температуре и при коэффициенте избытка воздуха ?=1 для всех видов жидкого топлива почти одинакова, среднее значение Hg=825 кал/м3;

n -число оборотов коленчатого вала в минуту.

Рабочий объем двигателя определяется по формуле:

Vh=0,785 D2 Si (см3)

где:

D -диаметр цилиндра, см;

S -ход поршня, см;

i -число цилиндров.

      Повышение мощности путем повышения рабочего объема является наиболее простым и результативным способом создания форсированых модификаций. Этот способ наиболее часто используется при выпуске переходных моделей серийных двигателей - одним из примеров такого подхода есть создание двигателя ВАЗ 2106 на базе двигателя 2103, ЗАЗ 1102 сначала 1,1, потом 1,2, 1,3 и 1,4 , ВАЗ 2108 1,1-1,3-1,5-1,6.

Увеличение хода поршня S требует замены коленчатого вала, наиболее простым с технической точки зрения, является увеличение диаметра цилиндра D , которое проще всего произвести применив поршневую группу ремонтного размера, а в дальнейшем и поршневую группу от другой модели. Увеличить коэффициент наполнения можно благодаря применению нескольких карбюраторов, лучше всего, по одному на каждый цилиндр. В инжекторном двигателе многодроссельного впрыска (для повышения коэффициента наполнения в инжекторном двигателе применяются иные, отличные от данного методы, но о них мы поговорим позже).

     Другим способом повышения коэффициента наполнения hv является применение головки блока с 3,4,5 клапанами на цилиндр, а также снижение потерь скорости движения горючей смеси в приборах питания, впускных трубах (коллекторах) и клапанной щели, а также от степени очистки цилиндров от отработанных газов. Поскольку величины этих потерь пропорциональны квадрату скорости движения смеси, то у впускного коллектора форсированного двигателя увеличивают проходные сечения. Производится также установка клапанов большего диаметра, увеличивают подъем клапанов и расширение фаз газораспределения, для чего необходим новый (тюнинговый) распределительный вал. Впускные каналы должны иметь плавные изгибы, увеличенные проходные сечения, высокую чистоту внутренней поверхности . Совершенно недопустимы несовпадения каналов в местах соединения коллекторов (ресиверов), поскольку турбулентность способствует снижению скорости потока. Улучшение очистки цилиндров от отработавших газов достигается такой же доработкой выпускного коллектора двигателя. Относительный КПД hg двигателя зависит от тепловых потерь в процессе горения, которому наиболее соответствует камеры сгорания полусферической, сегментно-сферической и шатровой формы.

Снижению тепловых потерь ht способствует, также, увеличение степени сжатия, так как при этом можно уменьшить поверхность камеры сгорания и увеличить количество оборотов, благодаря чему сократится время соприкосновения газов со стенками камеры сгорания .

Увеличить механический КПД можно за счет снижения потерь на трение. Трение поршней, в основном, вызывается боковой нагрузкой на юбку поршня, которая определяется силами инерции поступательно движущихся частей. Снизить массу поршня можно механической обработкой, спец покрытиями, а поршневого пальца и шатуна - путем облегчения и изготовления их из более прочных титановых сплавов. В общем балансе механических потерь, потери на трение в подшипниках коленчатого вала составляют около 16% при использовании подшипников скольжения.

Наиболее рациональным является форсировка двигателя по степени сжатия до 9,8-10, что подтверждалось опытом участия в соревнованиях ведущих гонщиков, при большей возможно возникновение детонации .

На собранном и обкатанном двигателе истинная величина степени сжатия проверяется компрессометром, на прогретом двигателе с вывернутыми свечами при 200-250 об/мин, т. е. при оборотах, даваемых стартером при полностью заряженном аккумуляторе . Замеренное компрессометром значение давления конца такта сжатия в каждом цилиндре пересчитывается в степень сжатия по эмпирической формуле:

e=(Pc + 3,9)/1.55              Пример: e=(12 + 3,9)/1.55=10,25  

где:

е - степень сжатия;

Рс - давление, замеренное компрессометром, кгс/с.м2.

Замеренная по давлению Рс степень сжатия должна соответствовать расчетной, и разница в замерах в каждом цилиндре не должна превышать 0,5-1 кгс/см2, это залог успешной работы двигателя, в противном случае надо обязательно выяснить причину отклонений и устранить ее, даже если это связано с разборкой и повторным ремонтом двигателя.