Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем заключается мощность двигателей

Как повысить мощность двигателя и зачем это нужно

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

  1. На что влияет мощность и для чего ее увеличивать
  2. Основные методы повышения мощности мотора
  3. Увеличение объема цилиндров и степени сжатия
  4. Замена деталей мотора
  5. “Нулевой” воздушный фильтр и “прямоток”
  6. Установка турбонаддува
  7. Установка баллона с закисью азота NOS
  8. Чип-тюнинг
  9. Дополнительные способы

Стенд замера мощности двигателя

Что такое моторный стенд или стенд мощности?

Полноприводный моторный стенд CARTEC LPS 2810-4WD представляет собой роликовый стенд и компьютер со специализированным программным обеспечением. Это дорогостоящее профессиональное оборудование, которое позволяет измерять характеристики двигателей автомобилей с мощностью до 750 л.с. на одну ось. Таким образом, теоретически, мы можем измерить мощность двигателя полноприводного автомобиля до 1500 лошадиных сил с распределением крутящего момента 50/50.

Принцип работы стенда заключается в следующем: автомобиль закрепляется с помощью ремней, разгоняется до максимальных оборотов, при этом ролики, по которым едут колеса, оборудованы специальными тормозами и препятствуют разгону. После достижения максимальных оборотов тормоза отключаются, и автомобиль «катится» до полной остановки. Проводя постоянные измерения, компьютер учитывает потери трансмиссии и вычисляет характеристики двигателя. В результате мы получаем график зависимости мощности и момента двигателя от оборотов. Именно такие графики и публикуют в рекламных брошюрах автопроизводители.

Стоимость замеров*

ЗамерыСтоимость
Моно привод до 250 л.с6 000 руб.
Моно привод свыше 250 л.с. / Полный привод до 250 л.с.9 000 руб.
Полный привод свыше 250 л.с.12 000 руб.
Автомобили мощностью свыше 400 л.с.от 15 000 руб.

*Выкладывайте фото своего автомобиля на нашем стенде в инстаграм, отмечайте наш аккаунт @bood.ru и получите скидку 30% на замер мощности на стенде!

Что это дает клиенту?

Стенд делает возможным замер основных характеристик двигателя в реальном времени на конкретном автомобиле. Все происходит непосредственно в нашем боксе. Всем желающим измерить характеристики своего автомобиля и улучшить динамические показатели с помощью чип-тюнинга, мы предлагаем следующую процедуру:

    устанавливаем машину на стенд и считываем программу с блока управления двигателем (ЭБУ) специальным оборудованием

отправляем заводской софт нашим партнерам в A&A Automobiltechnik (Германия), а тем временем меряем машину на заводской программе

  • немецкий инженер модифицирует программу и пересылает нам, наш специалист прописывает заново ЭБУ и автомобиль сразу проверяется на моторном стенде.
  • Таким образом мы подтверждаем заявленные результаты, а клиент получает документ о проделанной работе.

    Для многих современных автомобилей у наших немецких партнеров есть отлаженные программы увеличения мощности и нет необходимости замерять каждый автомобиль. Но есть двигатели с «адаптированным для России» софтом или специфические для России автомобили. Для отладки таких машин не обойтись без моторного стенда. У немцев просто нет возможности получить такую машину на свой стенд.

    У клиента такого автомобиля пропадает необходимость ездить на автомобиле для проверки программы. Моторный стенд позволяет оперативно отреагировать на возможные недостатки новой прошивки ЭБУ. При выявлении нюансов мы тут же их корректируем, обмениваясь с немцами электронной информацией. Иногда это происходит прямо в режиме видеоконференции.

    Видео с замерами на нашем диностенде

    Больше видео со стенда на нашем YouTube канале.




    Что изображено на графике?

    График замеров характеристик двигателя наглядно демонстрирует эффективность чип-тюнинга. Из него можно понять на каких оборотах двигатель имеет большую тягу и нет ли провалов в мощности. Обычно на графике изображены кривые мощности и момента – черным цветом заводские, красным – после тюнинга. Любое серьезное тюнинговое ателье имеет в своем портфеле подобные графики и с удовольствием демонстрирует их своим клиентам. Но очень часто в интернете выложены не реальные, а нарисованные графические представления ожидаемых результатов. Особенно это касается «тюнинг-боксов». На практике может оказаться совсем не так, как обещано в рекламе. Порой даже происходит занижение заводских параметров, несмотря на положительные субъективные ощущения.

    Что такое СARTEC LPS 2810-4WD?

    • Точно-сбалансированный полноприводный роликовый стенд. Возможность делать измерения как в режиме 2WD (передний или задний привод), так и в 4WD
    • Пневматический подъемник, блокиратор роликов
    • Внешний блок ролика с электронным управлением вихретокового тормоза
    • Электронный контроллер управления стендом
    • Изменяемое расстояние между роликами. Колесная база от 2200 мм до 3200 мм.
    • Измерение силы: тензометрические (тип ячейки загрузки оси).
    • Дополнительные крепления ремней для безопасности автомобиля во время теста (максимум 8 точек фиксации).
    • Максимальная мощность на 1 ось 750 л.с. (Общая — 1500 л.с. для полного привода).
    • Максимально развиваемая скорость на стенде 300 км/ч
    • Максимальная нагрузка на ось около 3.5 тонн

    Способы тюнинга двигателя

    Каждый автомобилист изобретает разные способы для повышения мощности у двигателя: начинается все с устанавливания дополнительного оборудования, а заканчивается полной переделкой самого двигателя. Самый известный способ это увеличение мощности за счет выпускной системы и воздушного фильтра.

    Способ 1

    Для изменения выпускной системы нужен прямоточный глушитель, который будет крупнее вашего стандартного. Это поможет вам увеличить работоспособность вашего двигателя и увеличить допустимую нагрузку и уменьшить выхлоп отработанного газа. Иными словами, с увеличением времени выхода использованных газов, мы сможем добавить несколько лошадей.

    Эти изменения потребуют, чтобы вы изменили еще некоторые части вашего двигателя. Так, потребуется заменить воздушный фильтр, чтобы воздух стал свободней поступать. Лучше всего приобрести выхлоп с глушителем диаметром 3 дюйма. Дополнительно можно установить второй воздушный фильтр – спортивный.

    Следующее изменение, которое вам потребуется – это дополнительное оборудование для охлаждения впускаемого воздуха, так как горячий воздух, который врывается резким горячим потоком, снизит эффективность работы двигателя.

    Проверьте вашу проводку и свечи зажигания, чтобы она была хорошей и устойчивой к таким перепадам мощности. Не нужно экономить на свечах зажигания, хорошие свечи будут лучше зажигать топливо.

    Способ 2

    Но есть и другие способы как увеличить рабочий объем двигателя. Можно попробовать расточить кольца у цилиндра двигателя. Либо заменить коленвал. Однако это дорогостоящие и продолжительные по времени изменения.

    В первом случае вам потребует расточить цилиндр, и купить новые кольца и поршни. Во втором случае коленвал, который будет иметь больший ход, вам придется искать долго и нудно. Если вы все таки найдете нужный вам коленвал, то его замена будет не из простых.

    Самостоятельная расточка колец

    Способ 3

    Прибавить мощность вашему двигателю может и хороший бензин. Когда в цилиндр поступает большее количество горючего, ваш двигатель увеличиться в производительности. Чтобы повысить шкалу наполнения цилиндров горючим, можно попробовать уменьшить аэродинамическое сопротивление впускной и выпускной систем.

    Способ 4

    Очень популярный способ увеличения скорости это увеличить сжатие горючего. Для этого умельцы стачивают поверхность головок или меняют прокладку, на более тонкую. Однако стоит помнить, что головка может притереться. Поэтому с этим делом лучше не рисковать.

    Но прежде чем вносить какие-либо изменения под капот, проверь двигатель на наличие ошибок. Возможно, что-то у вас работает неисправно, что приводит к уменьшению мощности и создают глухие звуки и рокот. Очень часто бывают поломки самих цилиндров. Изнашиваются кольца, либо забилась система охлаждения.

    Выбор шагового двигателя

    ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЖИМАХ РАБОТЫ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

    Модель работы идеального шагового двигателя

    Шаговый двигатель — устройство с постоянной мощностью, если мощность определить как момент, умноженный на скорость. Это означает, что крутящий момент обратно пропорционален скорости. Чтобы уяснить, почему мощность мотора не зависит от скорости, представим себе идеальный шаговый двигатель.

    В идеальном двигателе нет трения, его момент пропорционален амперо-виткам обмоток и единственной электрической характеристикой является индуктивность. Индуктивность L характеризует способность обмотки запасать энергию в магнитном поле. Индуктивности обладают свойством индуктивного сопортивления, т.е. сопротивления переменному току, которое тем больше, чем быстрее меняется ток, а значит, индуктивное сопротивление возрастает вместе со скоростью вращения двигателя. По закону Ома ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален полному сопротивлению, откуда следует, что ток обмотки уменьшается при увеличении скорости вращения. Т.к. момент пропорционален амперо-виткам, а ток обратно пропорционален скорости, то момент также будет обратно пропорционален скорости. Т.е. при нулевой скорости момент стремится к бесконечности, при увеличении скорости момент(и ток) начинает стремиться к нулю.

    Электрически, реальный двигатель отличается от идеального в основном ненулевым сопротивлением обмотки, а также ферромагнитными составляющими, которым свойствоенно насыщаться магнитным полем, что приводит к гистерезисным потерям и потерям на вихревые токи. Насыщение ограничивает момент, а вихревые токи и гистерезисные потери вызывают нагрев мотора. Рассмотрим кривую зависимости крутящего момента шагового двигателя от скорости.

    Как видно из графика, при скорости ниже определенного предела, момент, а следовательно и ток, возрастают очень быстро, вплоть до уровней, приводящих к повреждению мотора. Чтобы этого избежать, драйвер должен ограничивать нарастание тока до определенной величины. Поскольку момент пропорционален току, момент будет постоянен начиная с момента удержания до порогового значения скорости, а при скорости выше порога — ток будет ограничен индуктивностью обмоток.

    В результате, скорость-моментная характеристика идеального двигателя будет начинаться с отрезка, где момент постоянный, до точки, когда мотор перестанет генерировать и потреблять реактивную мощность. Реальный шаговый двигатель обладает потерями, которые изменяют идеальную скорость-моментную характеристику. Особенно велик вклад момента от зубцовых гармоник магнитного поля(его иногда указывают в документации на двигатель). Потери в двигателе есть всегда, и чем быстрее вращается вал шагового мотора, тем больше потери, и их также необходимо вычитать из идеальной характеристики.

    Обратите внимание, как реальная мощность падает вместе с ростом скорости, в том числе и на отрезке «постоянной мощности». Скругление на переходной точке обусловлено переходным процессом в цепи — драйвер постепенно превращается из источника тока в источник напряжения.

    Резонанс на средних частотах

    Шаговый двигатель сильно подвержен резонансу, являясь по факту аналогом маятника «подвешенный на пружине груз», где грузом является ротор, а пружиной — магнитное поле, и имеет частоту собственных колебаний, зависящую от силы тока и инерции ротора. В момент, когда разность фаз момента и скорости достигает величины 180 град., возникает резонанс – изменение магнитного поля начинает совпадать со скоростью, и скорость ротора при позиционировании на новый шаг становится слишком велика. При резонансе значительная часть энергии магнитного поля уходит на преодоление инерции ротора при колебании около положения равновесия, что выражается в значительном падении крутящего момента на валу. Накопленная кинетическая энергия ротора расходуется при возникновении резонанса примерно за 1-10 сек, поэтому разогнать двигатель можно, пройдя зону резонанса без последствий, но работать сколь-нибудь продолжительное время не удастся – вал остановится. Для устранения этого явления в драйверах используются различные антирезонансные алгоритмы.

    Мощность двигателя

    Выходная мощность двигателя (скорость×момент) пропорциональна напряжению, деленному на квадратный корень из индуктивности. Если мы увеличим вдвое напряжение ШИМ, то получим другую кривую СМХ, лежащую выше, и мощность на участке постоянной мощности вырастет вдвое. С током иная картина. Рисунок ниже показывает, что будет при выставлении на драйвере тока в 2 раза больше номинального для двигателя. Мотор начинает выделять в 4 раза больше тепла, а момент на низких оборотах увеличивается менее чем в 2 раза из-за насыщения сердечников обмоток.

    Как можно видеть, мощность не увеличивается вовсе. Всегда рекомендуется выставлять ток на драйвере равным номинальному значению для двигателя. Это в том числе снизит вибрации на низких частотах, улучшит характеристики хода в микрошаговом режиме.

    Напряжение питания и нагрев двигателя

    Основные причины нагрева двигателя: потери на сопротивлении обмоток и ферромагнитные потери. Первая часть всем знакома – это тепловая энергия, выделяющяяся на активном сопротивлении проводов обмоток, равная I2R. Вклад этого слагаемого велик только когда двигатель находится в режиме удержания, и резко уменьшается с возрастанием скорости двигателя. Ферромагнитными потерями назваются потери на токи Фуко и гистерезисные потери. Они зависят от изменения тока и, следовательно, от питающего напряжения, и выделяются в виде тепла. Как было сказано выше, мощность двигателя растет прямо пропорционально напряжению, однако ферромагнитные потери тоже растут, причем, в отличие от мощности, — нелинейно, что и ограничивает максимальное напряжения, которое можно использовать для драйвера. Можно сказать, что максимальная полезная мощность шагового двигателя определяется количеством тепла, которое может на нем безопасно выделяться. Поэтому не следует стараться выжать полкиловатта из двигателя 57 серии, подключив драйвер к источнику в 10 кВ – у напряжения есть разумные пределы. Их можно рассчитывать разными способами. Эмпирически было получено несколько оценок сверху для максимального питающего напряжения ШИМ-драйвера: оно не должно превышать номинальное напряжение обмоток более чем в 25 раз или величину 32√ L, где L – индуктивность обмотки.

    Для наглядности ниже показан график, показывающий ферромагнитные потери для двигателя с номинальными характеристиками 4 А, 3 В.

    Кратко о мощности шагового двигателя

    Выбор двигателя и питающего напряжения целиком зависят от задач. В идеале, двигатель должен выдавать достаточный момент на максимальной планируемой скорости. Необходимо отличать момент от мощности двигателя: большой момент на низких скоростях не означает, что двигатель мощный. Выходная мощность – другой, более важный параметр, её примерно можно оценить по кривой скорости-момента. Теоретически, максимальная мощность, которую можно стабильно получать с драйвера, питаемого напряжением 80 В и выходным током 7 А примерно 250 Ватт(1/3 л.с.), в реальности же для этого потребуется 2 или 3 двигателя NEMA 34. Двигатели NEMA 23 слишком малы для отвода тепла, а NEMA 42 из-за размера не подходят по импедансу: если их номинальный ток меньше, чем 7 А, то напряжение будет больше 80 В, и наоборот. Момент от зубцовых гармоник в моторах NEMA 42 существенно больше, чем в малых моторах, и обязательно должен быть учтен при расчете выходной мощности. Другими словами, выходная мощность двигателей NEMA 42 падает быстрее, чем у меньших двигателей. NEMA 42 следует использовать, если требуется получить высокий момент на низких скоростях и нет смысла использовать мотор-редуктор.

    О ЧЕМ ГОВОРЯТ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

    Если вы опустили все, написанное выше, или прочитали, но мало что поняли, данная глава поможет разобраться, как перейти к практической части. Несколько слов о размере двигателя. Развитие производства шаговых двигателей достигло больших успехов, и теперь шаговые двигатели одного размера разных производителей обладают очень схожими характеристиками. Именно размер двигателя задает рамки, в которых может изменяться его главная характеристика — кривая скорости-момента. Индуктивность обмотки показывает, насколько крута будет кривая СМХ при одинаковом напряжении питания драйвера с ШИМ: если мы возьмем 2 двигателя индентичного размера с разной индуктивностью, и будем управлять ими одним драйвером с одним и тем же питающим напряжением, полученные кривые СМХ будут отличаться крутизной.

    Большая индуктивность потенциально дает вам возможность получить больший крутящий момент, но чтобы произвести такую конверсию, потребуется драйвер с большим напряжением питания — тогда кривая СМХ поднимется вверх пропорционально увеличению напряжения. На практике почти все фирмы производят моторы одного размера в двух исполнениях — «медленный» и «быстрый», с большой и малой индуктивностью. Причем «быстрые» модели пользуются большей популярностью — для них на высоких оборотах требуется меньшее напряжение, а значит более дешевые драйверы и источник питания. А если вдруг не хватает мощности — можно взять двигатель побольше. «Медленные» модели остаются для специфических применений — в случаях, когда от шагового привода не требуется больших скоростей, нужен большой момент удержания и т.п. Ток обмотки косвенно связан с крутящим моментом, но в основном он говорит о том, какой драйвер нужно будет подобрать к этому двигателю — он должен быть способен выдавать именно такой уровень тока. Напряжения питания обмотки показывает, какое постоянное(не ШИМ) напряжение можно подавать на обмотку — таково значение напряжения, используемое драйверами постоянного напряжения. Оно пригодится при вычислении максимально допустимого напряжения питания драйвера с ШИМ, и тоже косвенно связано с максимальным крутящим моментом.

    АЛГОРИТМ ПОДБОРА ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

    Так как же выбрать двигатель? Зависит от того, какими вы данными обладаете. По большому счету, выбор двигателя сводится к выбору 4 вещей — производителя, вида двигателя, размера и индуктивности. Первый параметр поддается оценке с трудом — мало у кого репрезентативная выборка образцов от разных поставщиков. Что касается вида двигателя, мы рекомендуем всегда, когда есть неопределенность в выборе, использовать биполярные шаговые двигатели с 4 выводами и малой индуктивностью. Т.е. выбор в основном заключается в выборе размера двигателя(в пределах одного размера характеристики двигателей с одной индуктивностью почти всех производителей практически совпадают). Для выбора конкретной модели можно использовать следующий алгоритм:

    • Рассчитайте максимальную скорость вращения V в об/сек, которую хотите получить от привода, и момент M, который необходимо получить от него на этой скорости(закладывайте в это значение запас в 25-40%).
    • Переведите скорость вращения в частоту полных шагов PPS, для стандартного двигателя с шагом 1.8 град PPS = 200 * V.
    • Выберите примерно подходящий на первый взгляд размер двигателя, из числа доступных моделей этого размера выберите двигатель с не самой большой индуктивностью.
    • Воспользуйтесь кривой СМХ, приводимой производителем, найдите на ней ваше значение PPS. Сверьтесь, достаточен ли момент, указанный на кривой.
    • Если момент, указанный на кривой слишком мал, рассмотрите двигатель размером побольше, если слишком велик — размером поменьше.

    Однако, часто этот способ дает неверные результаты по причине большого количества факторов и допущений при расчете момента. Запросто можно получить, что для управления небольшим портальным фрезером с порталом весом 15 кг вдруг потребуются двигатели ST86-114. Чаще используют эмпирические способы, и они оказываются точнее. Один из таких способов — определение двигателей по весу портала и размеру рабочего поля. Например, выбор шагового мотора для горизонтальной передачи(оси X и Y) можно осуществить исходя из веса подвижной части, передачи, направляющих и материалов, планируемых к обработке. Для портальных станков классической компоновки, с передачей ШВП, шагом 5 мм на оборот, для обработки дерева и пластика, скорость холостого хода до 4000 мм/мин, в предположении, что направляющие оси без преднатяга и отъюстированы так, что подвижная часть ходит по ним без какого-либо сопротивления, можно порекомендовать следующие значения:

    • Вес подвижной части менее 5 кг — двигатель серии PL42 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 5-10 кг — двигатель PL57-56 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 10-23 кг — двигатель PL57-76 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 23-35 кг — двигатель PL86-80 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 35-50 кг — двигатель PL86-114 или аналогичный.

    Совместно с этими оценками можно использовать оценки для размеров рабочего поля: Рабочее поле 0,1-0,5 кв.м. — двигатели PL57-76 или аналогичные. Рабочее поле 0,5-1 кв.м. — двигатели PL86-80 или аналогичные. Рабочее поле 1-1,5 кв.м. — двигатели PL86-114 или аналогичные. Если характеристики Вашего станка находятся в пограничных интервалах, скажем, вес портала 23 кг, поле около 0,5 кв. м., стоит использовать дополнительные оценочные методы. Еще один распространенный подход заключается в анализе готовых станков на рынке, которые близки к конструируемому по размерам и характеристикам — проверенная конструкция означает, что двигатели уже подобраны оптимальным образом, и можно взять их характеристики за основу.

    И последнее, что можно порекомендовать — обратиться за консультацией к опытным специалистам.

    Возможные неисправности

    К распространенным поломкам ГАЗ 53, которые возникают в процессе эксплуатации транспортного средства, относят:

    1. Увеличение расхода топлива. В основном проблема возникает из-за того, что масло начинает вытекать через соединения элементов или сальники.
    2. Стук во время работы шатунного вкладыша. Причиной возникновения поломки является недостаточный уровень масла или износ деталей.
    3. Стук поршня. Главная причина – поломка юбки и перегородки механизма. Также стук может возникнуть из-за того, что прогорело днище.
    4. Прогорание прокладок. Опасная ситуация, сообщающает о том, что произошел перегрев деталей.
    5. Прогорание выпускного клапана. Происходит из-за использования бензина низкого качества.

    Любая поломка требует ремонта или замены. Игнорирование ситуации может привести к выходу из строя механизма, системы или двигателя в целом.

    Как увеличить мощность дизельного двигателя?

    Дизельный двигатель имеет некоторые отличия от бензинового, однако, и его мощность можно увеличить самостоятельно. Для увеличения мощности дизельного двигателя применяются специальные боксы, которые подразделяются на 4 основных вида:

    1. Бокс, который меняет импульсы, предназначенные для управления форсунок.

    2. Модуль, который оптимизирует различные режимы работы процессора электронного блока управления.

    3. Бокс управления топливным насосом высокого давления.

    4. Бокс, который может легко изменить показания датчика давления топливной батареи.

    Несмотря на теоретическую простоту тюнинга двигателя, рекомендуется производить выполнение всех работ только при помощи специалистов в сфере обслуживания автомобилей, так как внесение конструктивных изменений в двигатель автомобиля – это серьезная доработка, которая влияет на множество параметров. Если сделать это неправильно, то есть риск сделать износ деталей трансмиссии и ходовой части намного быстрее.

    Внимание! Ни в коем случае не забудьте про тормозную систему автомобиля. Так как повышение динамических и скоростных характеристик может сильно повлиять на работу тормозов. Не забывайте, что это залог вашей безопасности на дороге. То же самое касается и рулевого управления, которое может быть не рассчитано на высокую скорость. Не редки случаи возникновения ДТП при неправильной доработке характеристик двигателя.

    Пожалуй, это все способы, которые позволяют увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. Для получения более широкого эффекта можно комбинировать несколько способов сразу. Однако, не забывайте, что изменение мощности двигателя влияет на его расход и может снизить срок службы деталей.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Читать еще:  Что такое предпусковой подогреватель двигателя приора
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector