Что такое драг рейсинг? Техника для гонок на 402 метра

Драг рейсинг стал популярным: везде можно услышать о состязаниях на дистанции в четверть мили, т.е. драг рейсинг - это гонки на 402 метра. В данной статье поговорим какая техника используется для этих соревнований.

Автомобили для драг рейсинга

Самый скромный класс в драг рейсинге – юниорский - уменьшенные копии настоящих драгстеров оснащены двухтактными моторчиками. Далее следуют автомобили со стандартными кузовами под общим названием – Super Street (время на преодоление трассы у них – от 10 секунд), эти разбиты на подгруппы в зависимости от степени переделок и форсировки.

Королевские классы рейсинга – драгстеры Top Methanol и Top Fuel. Огромные задние колеса и почти велосипедные передние, клиновидные длинные кузова, мощные антикрылья и огненный выхлоп. Мощность этих «зверей» – до семи тысяч, а пять секунд для них – будничная норма. Скорость на финише – 480–490 км/ч.

Техника для драг рейсинга

Никаких фантастических конструкций нет – техническая сторона дела строго регламентирована. Оговорены масса, колесная база, размеры аэродинамических устройств.

Самый важный критерий в драг рейсинге - это надежность. За весь сезон автомобиль не пробегает и сотни километров и ресурс мотора рассчитывают на эту дистанцию. Важно соблюдать баланс между надежностью и мощностью, ведь отдача должна быть максимальной. Даже самые обычными с виду серийные автомобили выдают до 900 л.с.

В двигателе (причем он не обязательно базовый) модифицируют всё, что только можно, ставят мощные турбины и топливную систему увеличенной производительности. Плюс закись азота, которая добавляет несколько сотен лошадиных сил. Это чревато перегревом и выходом мотора из строя, но чего не сделаешь ради победы.
Например V-образная «восьмерка» от «Крайслера». Изначальный рабочий объем 6980 см³увеличен до 8193 «кубиков». На рабочих оборотах (около 11 тысяч) мотор требует 1800 л воздуха в минуту. Во впускном коллекторе возникает гигантский перепад давления, что приводит к его сильному охлаждению. Заслонка в корпусе воздухозаборника мгновенно покрывается инеем, и возникает риск заклинивания. Чтобы избежать этого, перед стартом заслонку обрабатывают антифризом.

Технические требования разрешают любое жидкое топливо, только категорически запрещены нитрометан, оксид пропилена и гидразин.

Подвеска на дрэг-мобилях оригинальная. Тщательно подбирают рычаги, пружины и амортизаторы - для ограничения хода и жесткости подвески. Машина не должна просаживаться на старте. Угол поворота рулевой колонки минимальный, доходит лишь до 40⁰: задача - удержать машину на прямой, а не управляемость в виражах. Между гонками эти автомобили передвигаются только на прицепах. 

Задние тормозные диски (у драгстеров спереди тормозов нет) из углепластика, привод – ручным рычагом. Основная тормозная система – два парашюта, расположенные в хвостовой части.Они обеспечивают замедление до 5g – сопоставимо с разгоном. Для предотвращения пробуксовки мощность от двигателя передается на задние колеса через сложный механизм сцепления.

Свобода технического творчества настолько широка, что у пилотов велик соблазн соорудить нечто необычное, такое, что даст нереальный эффект. От серийной машины остается только кузов, да и тот частенько самодельный. Но если машина представляет угрозу и сделана не очень толково, то её запретят участие в соревнованиях прописав термин "опасная конструкция".

Как проходят гонки драгстеров?

Пилот готовится к заезду 40 минут. Только чтобы правильно усесться в кокпите, требуется минут двадцать. Пилот, одетый в гоночный комбинезон, пристегивается «пауком» из пяти ремней, шлем гибко фиксируется, а шею защищает специальный хомут. Руки закрепляют ремнями.

На старте драгстер заводят и дают полминуты на прогрев. Когда двигатель прогрелся, пилот выполняет отжиг – «ритуал» для прогрева шин. Он выключает противобуксовочное устройство и коротко жмет на газ: задние колеса срываются в пробуксовку, трассу заволакивает черный дым резины, а драгстер улетает вперед метров на тридцать. После отжига механики откатывают снаряд обратно на стартовую линию.

Огни гаснут: три, два, один! Из выхлопных труб драгстера летят струи пламени. Задние слики заметно увеличиваются в диаметре, а их борта под воздействием вращающего момента покрываются складками. Окончательно оценить серьезность аппарата позволяют цифры. Круглые 100 км/ч драгстер набирает за 0,7 секунды, пройдя дистанцию 10 метров – чуть больше своей длины! Через три секунды после старта скорость достигает 300 км/ч и продолжает расти.

Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы

Все больше появляется автомобилей, у которых характерное постукивание из-под капота выдает тип установленного мотора. Разберем устройство, принцип работы и особенности дизельных двигателей.

Особенности дизельного двигателя, такие как экономичность, высокий крутящий момент и более дешевое топливо, делают его предпочтительным вариантом. Дизели последних поколений вплотную приблизились к бензиновым моторам по шумности, сохраняя при этом преимущества в экономичности и надежности.

Конструктивные особенности дизельных двигателей

По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки - ведь степень сжатия намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Именно этим объясняется большой вес и габариты дизельного двигателя в сравнении с бензиновым.

Принципиально отличие заключается в способах формирования топливно-воздушной смеси, ее воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает чистый воздух. В конце сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800^оС, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением (10-30 МПа) впрыскивается топливо, которое почти мгновенно самовоспламеняется.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре - отсюдаповышенная шумность и жесткость работы дизеля. Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Экологические характеристики такого двигателя тоже лучше - при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ заметно меньше, чем у бензиновых моторов.

К недостаткам относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую мощность и трудности холодного пуска. У современных дизелей эти проблемы не являются столь очевидными.

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных двигателей, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания - их называю дизелями с непосредственным впрыском - топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применялся в основном на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это было связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией.

В последние годы благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить его экономичность, снизить шум и вибрацию. 

Наиболее распространенным является другой тип дизельного мотора - с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Вихрекамерные двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на легковые автомобили и джипы (около 90 %).

Устройство топливной система дизельного двигателя

Важнейшей системой дизеля, определяющей надежность и эффективность, является система топливоподачи. Основная ее функция - подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

Главными элементами топливной системы дизеля являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.

ТНВД - топливный насос высокого давления.

ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и управляющих действий водителя. По своей сути современный всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера. 

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые уже сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п. На современных внедорожниках обычно применяются ТНВД распределительного типа.

ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение на легковых дизелях. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время эти насосы предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.

Форсунки дизеля.

Другим важным элементом топливной системы является форсунка. Она вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе, а тип распылителя определяет форму факела топлива, которая имеет важное значение для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в очень тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливные фильтры дизеля.

Топливный фильтр, несмотря на его простоту, является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды, для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск дизельного двигателя?

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. Для этого в камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы - свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900^оС, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа. 

Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30^оС, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Турбонаддув дизельного двигателя

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате увеличивается мощность двигателя. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала - "турбоямы".

Турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя и не превышает обычно 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Подробнее в статье: что такое турбокомпрессор.

Система Common-Rail для дизельного двигателя

Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

В результате в дизелях с системой Common-Rail расход топлива двигателем сокращается примерно на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи и снижается шумность работы мотора. Подробнее про Комон Рейл в статье: Common Rail - что это?

Устройство двигателя и его компонентов

Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания

Разберем устройство и теорию двигателей внутреннего сгорания, рассмотрим из чего состоят и как работают. Приведем основные понятия и термины работы двигателя.

Автомобильные двигатели различают:

• по способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели);
• по роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе);
• по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением;
• расположению цилиндров — рядные и V-образные;
• по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси—с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Бензиновые – двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.

Дизельные - двигатели, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. Вдизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.

Газовые - двигатели, которые работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, газ смешивается с воздухом. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых и не будем их рассматривать. Однако, если переоборудовали машину «на газ», то советую изучить статью "Газобаллонное оборудование".

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания:

• кривошипно-шатунный механизм;
• газораспределительный механизм;
• система питания (топливная);
• система выпуска отработавших газов;
• система зажигания;
• система охлаждения;
• система смазки.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой.Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится поршень 7, соединенный через шатун 9с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 черезпередаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины при работе двигателя

Верхняя мертвая точка (ВМТ) - это крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) - это крайнее нижнее положение поршня.

Ход поршня - это расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.

Камера сгорания (сжатия) - это пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра - это пространство, освобождаемое поршнем при перемещение его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигателя - это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших - в литрах.

Полный объем цилиндра - сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.

Степень сжатия - это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях - от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.

Такт - процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).

При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре - в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.


Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Подробнее в статье "Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя."

Ставка на газ

Логотип ПАО «КАМАЗ»
Источник: http://kamaz.org/

Сегодня, 9 февраля, на «КАМАЗ» (входит в Госкорпорацию Ростех) с деловым визитом прибывает многочисленная делегация в составе специалистов из Боливии во главе с исполнительным директором Национальной транспортной организации страны Гровером Куэвасом Изнадо, а также представителей «Газпром трансгаз Казань» и филиалов «Газпром Интернэшнл» в Москве и Санкт-Петербурге.

Гости намерены обсудить перспективы сотрудничества с ПАО «КАМАЗ» в сфере поставок газомоторной техники. Интерес более двух десятков специалистов из Боливии и России сфокусирован на возможностях ПАО «КАМАЗ» в этом направлении, поэтому первым делом они посетят производство газобаллонных автомобилей. Программой встречи предусмотрено также посещение выставки автомобилей, работающих на газомоторном топливе, в Научно-техническом центре «КАМАЗа».

Визиты специалистов в Татарстан и на «КАМАЗ» не случайны. Программа развития газомоторного топлива РФ предусматривает перевод транспорта на природный газ как на экономичный и экологичный вид топлива. Именно Татарстан в 2013 году стал пилотным регионом по внедрению сжиженного и компримированного природного газа в качестве моторного топлива. Главный отечественный производитель грузовой техники и автобусов – ПАО «КАМАЗ» - готов ответить надёжным предложением на обозначившийся спрос.

«КАМАЗ» является лидером в России по выпуску автомобилей на компримированном газе. Производственная линия по выпуску газобаллонного транспорта, открытая на автогиганте в апреле 2015 года, способна ежегодно производить до восьми тысяч единиц свыше 50 различных моделей автомобильной техники.

«Практика доказала надёжность и безопасность использования природного газа в качестве моторного топлива, - отметил генеральный директор ПАО «КАМАЗ» Сергей Когогин. – Поэтому сегодня усилия нашей компании направлены не только на перевод транспортных средств на газ, но и на организацию гарантийного, сервисного обслуживания газомоторных автомобилей».

По словам Когогина, техника КАМАЗ с газомоторным оборудованием уже подтвердила свою высокую эффективность во многих городах России. В частности, автобусы НЕФАЗ (производства дочернего предприятия ПАО «КАМАЗ» в Башкирии) на газомоторном топливе активно эксплуатируются в Казани, Сочи, Астрахани, других российских регионах, показав значительную экономию на топливе.