Прямотоки. Теория правильного выпуска

Для увеличения объема двигателя своего автомобиля существует несколько хороших вариантов:

1) Народный метод и достаточно не дорогой. Вам нужно будет расточить блок цилиндров под поршень диаметром побольше. Вы потратитесь только на работу расточки блока и на приобретение поршней и колец большего диаметра.

2) этот способ будет дороже, ведь штатный коленчатый вал нужно заменить на другой, имеющий радиус кривошипа побольше. В итоге мы получим больший ход поршня и объем побольше. Для этого нам нужно приобрести новый коленчатый вал, соответствующий диаметру кривошипа от 74.8 мм-80 мм, поршневые кольца, комплект поршней именно вод этот коленчатый вал. Дополнительно понадобится расточка блока специально под этот комплект поршней.

Но знаете, увеличивать объем поршневого двигателя не является лучший вид форсировки. Может быть и так, что переделка головки блока цилиндров и установка подходящего распределительного вала будет выгоднее и мощность двигателя может достаточно заметно увеличиться.

Чтобы раскрыть все возможности распределительного вала, нужно доработать головку блока цилиндров, возможно, нужно будет даже сделать перепрессовку седел. Может, придется устанавливать клапаны большего размера. К примеру, на шести клапанные двигатели подходят клапаны BMW, а на шестнадцати клапанные – от Opel. Следует также помнить о впускных и выпускных каналах, так как через них в цилиндры поступает топливно-воздушная смесь, а после отработки газы выходят наружу. Так что обязательно нужно увеличивать канальное сечение в размерах, полируя их внутри и меняя профиль.

На характеристики двигателя влияют не только головки блока цилиндров, но и геометрия содержимого блока цилиндров. В этой статье мы не будем останавливаться на тщательном рассмотрении форм и типов поршней, весовых характеристик коленчатых валов, хотя от них будущий мотор зависит напрямую.

Рассмотри такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу поршня, та как это влияет главным образом на работу двигателя. ДВС – это насос, за счет которого за некоторое время происходит прокачка определенного объема топливно-воздушной смеси.

Рассмотрим, как соотношение диаметра кривошипа коленвала и длины шатуна влияют на двигателя ВАЗов.

В специализированной литературе про автомобили это соотношение называется R/S (rod to stroke ratio). При доработке двигателя авторитетные специалисты придерживаются «золотой середины» касающейся этой величины – R/S=1.75.

При соответствующем желании в интернете можно найти множество выкладок и расчетов геометрии двигателей Honda. Частично их можно применять и для двигателей ВАЗ, так как между ними имеются некоторые общие характеристики. Например, объем двигателей Honda серий В16А-В20В равен 16-2.0 литра, что имеет равное соотношение с объемом ВАЗа после форсирования. Можно привести пример геометрии В16А, являющийся легендарным по своей сути, ведь это был первый мотор для ежедневной езды, выпущенный Honda и имеет удельную мощность 100 лошадиных сил на литр:

Ход поршня: 77 мм

Длина шатуна: 134 мм

Соотношение R/S = 1,74:1 (фактически очень близко к «золотой середине»).

Теперь рассмотрим мотор отечественного производства, к примеру, ВАЗ-21084:

Ход поршня – 74,8 мм

Длина шатуна 121 мм

Объем  – 1580 «кубиков»

Диаметр поршня 82 мм

Соотношение R/S = 1,61.

В таблице ниже приведены нестандартные конфигурации мотора 21083: 

В серийный блок цилиндров двигателя ВАЗ -21083 можно установить 132-ух миллиметровый шатун, но только в том случае, если используются двухколечные поршни.

Все возможные минусы и плюсы при увеличении соотношений R/S:

Минус – в двигателе, где увеличено соотношение R/S не обеспечивается достаточное наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращающегося коленчатого вала из-за уменьшаемой скорости воздушного потока. Это последствие того, что в момент открытия клапана впуска после ВМТ скорость движения замедляется. Также минус – когда в камере сгорания из-за высокой температуры возрастает шанс к детонации.

Плюс – у поршня появляется возможность находиться в «верхней мертвой точке» (ВМТ). При этом сжигание топлива происходит лучше. После прохождения поршнем верхней мертвой точки, появляется более сильное давление на него. А в камере сгорания температура становиться еще выше. В итоге выходит достаточно хороший крутящий момент на средних и высоких оборотах. С помощью длинного шатуна уменьшается трение между цилиндром и поршнем, что особо важно во время хода поршня.

Все возможные минусы и плюсы при не большом R/S:

Минус – угол наклона шатуна будет больше, если величина R/S будет не большой. А это непосредственно приведет к большей мощности, которая будет толкать поршень в горизонтальном положении.

Плюс – обеспечивается неплохая скорость наполнения цилиндров с помощью низких и средних частот вращений коленвала, так как от ВМТ поршень двигается быстрее, нарастает быстрее движение, что в итоге приводит к лучшему наполнению цилиндров. Движение воздушной топливной смеси происходит быстрее, от чего она становится более однородной и лучше сгорает. Дополнительное преимущество – применение более низких требований к диаметрам каналов блока цилиндров при доработке, более низкие, чем на двигателе с более высоким R/S.

Как эти минусы и плюсы влияют на двигатель?

При основном вышеописанном минусе на шатун возрастает нагрузка, от чего он может очень быстро выйти из строя. Разрушение шатуна маловероятно, но могут быть обрывы. При заклинивании или гидроударе по шатуну, он, скорее всего, разорвется под углом 45° в нижней или верхней головки.

Нагрузки увеличиваются на стенки блока цилиндров, на кольца и поршни. Рабочая температура увеличивается при усиленном трении, то приводит к быстрому изнашиванию колец и стенок цилиндра и к ухудшению условий смазки. Изнашивание этого участка зависит от величины, которая определяет смещение оси относительно оси поршня, а также от максимального угла наклона шатуна. В итоге, если применять «кованые» поршни со смещенным пальцем, изнашивание будет меньшее, чем у стандартных поршней.

Если применять более короткий шатун, скорость движения поршня также будет увеличиваться. Это также влияет на износ, так как трение усиливается. Чтобы обеспечить максимальную скорость коленчатого вала, угол его поворота от ВМТ должен быть не меньше 80°. К примеру, для двигателя с коленвалом 74.8 мм и шатуном 121 мм, при 5600 оборотов в минуту она равна 22.92 м/с. Если шатун равен 129 мм, тогда -22.80 м/с.

От длины шатуна более всего зависит ускорение поршня. Если эти значения велики тогда на малых оборотах они будут влиять на наполнение цилиндров положительно. Хорошее наполнение цилиндров хорошо сказывается на «тяговитости» двигателя. Но на впускном клапане при высоких оборотах может возникнуть эффект запирания, которое происходит во впускной трубе из-за инерционности.

Получается, что объем цилиндра над поршнем будет быстро возрастать и заполняться через клапанную щель, а на высоких оборотах может привести к плохому наполнению и утери мощности. На малых оборотах происходит обратное, но проявление запираний на высоких оборотах не проявляется.

Известно, что двигателя ВАЗ комплектуют шатуном 121 мм, что в марке 21083 для двигателя обеспечено соотношение R/S=1.7, что в свою очередь достаточно приемлемо. Но если при доработке двигателя используется коленчатый вал с большим радиусом кривошипа, то стандартным шатуном не будет обеспечено приличное соотношение. Понятно, почему на рынке спортивных запчастей можно найти более длинные шатуны размером 129 мм и 132 мм. Правда, цена достаточно высока – около 200 долларов за один комплект. Не следует забывать, что компенсация экстраходов поршня будет осуществляться за счет уменьшения компрессионной высоты, то есть когда поршневой палец смещается вверх. Поскольку в компрессионной высоте есть определенные пределы по уменьшению, нужно будет сделать замену блока цилиндров более высоким, а это стоит не дешево. Но это необходимо для увеличения значений соотношения R/S.

Все статьи