Способы увеличение объема двигателя ВАЗ 21083 и влияние длины шатуна на его характер.
При желании увеличить мощность мотора – увеличение рабочего объема – самый простой путь, больше объём, больше смеси в цилиндрах, больше отдача…но не тут то было….Существуют разные способы увеличения рабочего объёма цилиндров ДВС. Первый (более «народный» - т.к. дешевый) – расточка блока цилиндров под больший диаметр поршня. Затратная часть – работы по расточке, комплект поршней и колец.
Второй способ (более дорогой) – замена штатного КВ на другой, имеющий больший радиус кривошипа – больше ход поршня – больше объём . Затратная часть – коленчатый вал (от 80 до 240 уй – в зависимости от «хода»), комплект специальных поршней под данный КВ (т.к. блок цилиндров имеет конечную высоту), ну и работы по расточке J.
В этой статье мы попытаемся найти «+» и «-« обоих способов.
В ДВС есть деталь под названием «шатун» (не путать с медведем-шатуном), и от его длины может зависеть характер будущего мега-мотора J.
Существует такая характеристика как соотношения длины шатуна и хода поршня (радиус кривошипа коленчатого вала), по-англицки - rod to stroke ratio* –R/S. Многие источники считают, что «золотой серединой» является величина R/S, равная 1,75.
Посмотрим какая обстановка с отечественными двигателями (берем только ВАЗ 8-го симейства, т.к. другие не столь актуальны, да и автор в них не столь силен J)
21081 – объём 1099 куб. см
- ход 60,6 мм
- диаметр поршня 76 мм
- длина шатуна 121 мм
- R/S = 1,996
2108 - объём 1288 куб. см
- ход 71 мм
- диаметр поршня 76 мм
- длина шатуна 121 мм
- R/S = 1,7
21083 - объём 1499 куб. см.
- ход 71 мм
- диаметр поршня 82 мм
- длина шатуна 121 мм
- R/S = 1,7
21084 - объём 1580 куб см.
- ход 74,8 мм
- диаметр поршня 82 мм
- длина шатуна 121 мм
- R/S = 1,61
Нестандартные конфигурации двигателя 21083 (табл. 1) :
Ход поршня, мм
Длина шатуна, мм
R/S
74,8
121
1,62
78
121
1,55
80
121
1,51
74,8
129
1,72
78
129
1,65
80
129
1,61
74,8
134
1,79
78
134
1,72
80
134
1,675
Чем грозит уменьшение R/S?
Малая величина R\S означает, больший угол наклона шатуна. Это значит, что большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости, нежели чем в вертикальной. Для мотора это означает следующее:
1) Большая нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна), что делает разрушение шатуна более вероятным
2) Увеличение нагрузки на стенки блока цилиндров, большая нагрузка на поршни и кольца, увеличение рабочей температуры вследствие повышенного трения, как результат, более быстрый износ стенок цилиндра, колец, и ухудшении условий смазки.
3) Более короткий шатун также увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ и увеличение трения, что в свою очередь, уменьшает КПД.
Эффект «длинного шатуна»
ЗА: Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, что обеспечивает лучшее горение топливной смеси из-за небольшого объема камеры сгорания;
преимущества: более полное сгорание топливной смеси, более высокое давление на поршень после прохождения ВМТ, более высокая температура в камере сгорания. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах.
Длинный шатун уменьшает трение пары «поршень-цилиндр»;
преимущества: особенно важно при рабочем ходе поршня.
Длинный шатун также позволяет использовать более легкие поршни;
преимущества: работа на высоких оборотах более безопасная.
ПРОТИВ:Мотор, собранный на «длинном шатуне» не обеспечивает хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, из-за снижения скорости воздушного потока (из-за уменьшения скорости движения поршня после ВМТ, в момент открытия впускного клапана)
Большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в ВМТ.
Эффект «короткого шатуна»:
ЗА: Обеспечивает очень хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, так как скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение нарастает быстрее, что улучшает наполнение цилиндров, более высокая скорость движения топливовоздушной смеси делает смесь более гомогенной (однородной) что способствует лучшему сгоранию.
преимущества: возможность применения более «радикальных» (по фазам) распредвалов, чем мотор с длинными шатунами.
ПРОТИВ: На высоких оборотах, из-за очень высокой скорости движения поршня из ВМТ фронт горения может «не успевать» за поршнем и будет уменьшаться давление в цилиндре, что приведет к падению КПД.
Из-за более высокой скорости движения поршня после прохождения ВМТ будет ухудшаться горение топливовоздушной смеси, так как будет увеличиваться объем, в котором будет происходить процесс горения.
По вполне понятным причинам, АВТОВАЗ комплектует свои моторы шатуном 121мм (он обеспечивает 83-му мотору R/S = 1,7, что вполне удовлетворительно).
К примеру геометрия мотора хонды В16А (объем 1587 см. куб., мощность 160 л.с.:
Длина шатуна: 134 мм
Ход поршня: 77 мм
Соотношение R/S: 1,74:1 (что как видим практически близко к «золотой середине»)
Но для «тюнингаторофф», использующих КВ с большим радиусом кривошипа, шатун 121 мм обеспечивает не очень хорошее отношение R/S (см. табл. 1), поэтому на рынке «нестандартных» а-ля «спортивных» запчастей существуют и продаются шатуны с большей длинной – 129, 134 мм, цена их правда не столь привлекательна, она колеблется в районе 200 долларов за комплект. Еще не стоит забывать, что «экстра ходы» поршней компенсируются уменьшение компрессионной высоты поршня (смещением пальца вверх) или высотой блока цилиндров. Т.к. компрессионную высоту можно уменьшать до определенного предела, то следующим шагом будет замена блока цилиндров на более высокий, что повлечет за собой немалые расходы финансовых средств. Все эти действия направлены для того, чтобы увеличить значение R/S.
Да кстати нашёл где блоки в Москве высокие, и безномерные вдобавок, не считал но движка получается около 2 литров. Стоит блок 400 гринов.
[Ответ]
