Збільшення обсягу двигуна. Значення R/S

163

Збільшення об’єму двигуна є простим способом підняти моментні і потужностні характеристики мотора. Існує кілька варіантів по збільшенню об’єму двигуна.

Варіанти збільшення обсягу двигуна

Перший (більш «народний» – т. к. дешевий) – розточування блоку циліндрів під більший діаметр поршня. Витратна частина – роботи з розточення блоку, вартість комплекту поршнів і кілець більшого діаметра.

Другий спосіб (більш дорогою) – заміна штатного колінчастого валу на іншій, що має більший радіус кривошипа – більше хід поршня – більше обсяг. Витратна частина – колінчастий вал, комплект спеціальних поршнів під даний колінчастий вал (т. к. блок циліндрів має певну кінцеву висоту), поршневі кільця, ну і роботи з розточення блоку під заданий комплект поршнів.


Зростання робочого об’єму двигуна не завжди найвигідніший спосіб форсировки – іноді, в залежності від того, що хочете отримати від мотора, вигідніше доопрацювати головку блоку циліндрів з установкою відповідного спортивного распредвала і після цих операцій «зняти» велику потужність з силового агрегату.

Щоб можливості розподільного вала розкрилися, необхідна доробка ГБЦ – найчастіше серйозна – аж до перепрессовки сідел і установки клапанів більшого діаметра. Крім того, не можна забувати про впускні і випускні канали, по яких паливно-повітряна суміш поступає в циліндри, а відпрацьовані гази «вириваються» з великою швидкістю – їх необхідно допрацьовувати, збільшуючи до певних меж їх перетин.

Крім ГБЦ, великий вплив на характер мотора надає вміст і «геометрія» блоку циліндрів. Ми не будемо обговорювати різні типи поршнів і їх форму, вагові характеристики колінвалів, хоча вони вносять визначений внесок у характер майбутнього мотора. Існує таке поняття, як відношення довжини шатуна до ходу поршня, ця характеристика і сам діаметр кривошипа колінчастого (хід поршня) суттєво впливають на «дихання» мотора: адже, по суті, ДВС – це насос, який прокачує через себе певний обсяг суміші повітря з паливом за певний проміжок часу.

Розглянемо вплив співвідношення довжини шатуна і діаметра кривошипа колінчастого на «характер» двигунів. В англомовній літературі це співвідношення іменується R/S – rod to stroke ratio, і йому приділяється серйозна увага при доопрацювання моторів. Багато джерела вважають, що «золотою серединою» є величина R/S, дорівнює 1,75.

Ефект великого R/S

ЗА: Дозволяє поршня довше перебувати в ВМТ, що забезпечує краще горіння паливної суміші, тобто більш повне згоряння паливної суміші, більш високий тиск на поршень після проходження ВМТ, більш висока температура в камері згоряння. В результаті хороший момент на середніх і високих оборотах. Довгий шатун зменшує тертя пари «поршень-циліндр», а це особливо важливо при робочому ході поршня.

ПРОТИ: Мотор, зібраний з великим значенням R/S не забезпечує хороше наповнення циліндрів на низьких і середніх частотах обертання коленвала, з-за зниження швидкості повітряного потоку (через зменшення швидкості руху поршня після ВМТ, що в момент відкриття впускного клапана). Велика ймовірність появи детонації з-за високої температури в камері згоряння і тривалого часу знаходження поршня у ВМТ.

Ефект малого R/S

ЗА: Забезпечує гарну швидкість наповнення циліндрів на низьких і середніх частотах обертання коленвала, т. к. швидкість руху поршня від ВМТ більше, розрядження наростає швидше, що покращує наповнення циліндрів, більш висока швидкість руху паливоповітряної суміші робить суміш більш однорідною, що сприяє кращому згорянню. Переваги: низькі вимоги до доопрацювання і діаметрів каналів ГБЦ, ніж на моторі з високим співвідношенням R/S.

ПРОТИ: Мала величина RS означає, більший кут нахилу шатуна. Це означає, що велика сила буде штовхати поршень в горизонтальній площині. Для мотора це означає наступне: велике навантаження на шатун (особливо на центр шатуна), що робить руйнування шатуна більш вірогідним і збільшення навантаження на стінки блока циліндрів, велике навантаження на поршні і кільця, збільшення робочої температури внаслідок підвищеного тертя, як результат, більш швидкий знос стінок циліндра, кілець, і погіршення умов змащення.

Більш короткий шатун збільшує швидкість руху поршня, що впливає на знос і збільшення тертя. Максимальна швидкість поршня припадає на кут близько 80 градусів повороту коленвала від ВМТ. Найбільш вагомим є залежність прискорення поршня від довжини шатуна. Великі значення прискорення позитивно впливають на наповнення циліндрів на малих обертах, що веде до «тяговитости» двигуна внаслідок кращого наповнення.

АВТОВАЗ комплектує мотори шатуном 121 мм – він забезпечує R/S = 1.7, але для «тюнінгу» використовується колінвал з великим радіусом кривошипа. Шатун 121 мм забезпечує не дуже хороше відношення R/S, тому на ринку «спортивних» запчастин існують шатуни з більшою довжиною – 129, 132 мм.