Правильная форсировка поршневого двигателя ВАЗ 21099

Увеличение объема двигателя на отечественных автомобилях является самым простым способом поднять моментные (в большей степени) и мощностные характеристики мотора. Есть несколько возможных вариантов для поднятия рабочего объема двигателя на автомобиле ( и его производных – ВАЗ 2111, 2112, потому что практически все они используют одинаковые блоки цилиндров, кроме применения масляных форсунок в 16-ти клапанных моторах ВАЗ-2112). Итак, способы поднятия объема двигателя на автомобилях отечественного производства:

Первый (более «народный» – т.к. дешевый) – расточка блока цилиндров под большой диаметров клапанов. Затратная часть – работа по расточке блока, цена комплекта поршней с большим диаметром.

Второй способ (более дорогой) – замена заводского коленчатого вала на другой, который имеет большой радиус кривошипа – чем больше ход поршня, тем больше и объем двигателя. Затратные части – коленчатый вал (диаметр кривошипа от 74,8 мм до 80 мм), новые поршни под данный коленчатый вал (т.к. блок цилиндров имеет определенную конечную высоту), поршневые кольца, ну и работа для расточки головки блока цилиндров под определенный диаметр поршней.

Повышение рабочего объема двигателя автомобиля не всегда является эффективным способом форсировки – инога, естественно все будет зависеть от того, какие цели будут стоять, эффективно доработать только головку блока цилиндров вместе с установкой распределительного вала, а после таких операций можно с легкостью «снять» большую мощность с вашего силового агрегата.

В любом случае, чтобы возможности распределительного вала открылись на полную, обязательно нужно доработать ГБЦ – очень часто работа довольно серьезная – вплоть до перепрессовки седел и установка клапанов большого диаметра (на 8-ми клапанные моторы идеально подойдут клапаны от автомобилей BMW, а на 16-ти клапанные – от различных VW и Opel ). К тому же ни в коем случае нельзя забывать про впускные и выпускные каналы, с помощью которых смесь попадает в камеру сгорания, а газы врываются с очень высокой мощностью, поэтому их в любом случае нужно доработать, увеличивания их сечение до определенных размеров, изменяя профиль и делая внутреннюю полировку.

Кроме ГБЦ, очень большое влияние на объем мотора оказывает и само содержимое и «геометрия» блока цилиндров. Сейчас не нужно обсуждать разную форму и геометрию поршней, характеристики по весу коленчатых валов, хотя в любом случае они вносят большой вклад в изменения мотора автомобиля.

Можно услышать такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу поршня, данная характеристика, да и сам диаметр кривошипа коленчатого вала (ход поршня) очень сильно влияют на сам двигатель автомобиля: ведь по сути, ДВС – это небольшой насос, который через себя протягивает определенное количество смеси для горения за определенный промежуток времени.

В данной статье нужно рассмотреть влияние длинны шатуна и диаметра кривошипа коленчатого вала на характер и особенности мотора отечественных автомобилей ВАЗ 2109, 2108, 21099. В иностранной литературе этот термин обозначается так R / S – rod to stroke ratio, и нужно уделять большое количество времени при доработке двигателя. Большое количество литературы утверждает, что «золотой серединой» является величина R / S, которая равняется 1,75.

ВАЗ 2109, 2108, 21099, потому что и в том и в том случае говорится о двигателях небольшого объема (моторы Honda серий В16А — В20В с объемом соответственно от 1,6 до 2,0 литров, вполне будет сходится с объемом двигателей ВАЗ 21083 (2112), который получается после форсирования и изменения). Например геометрия легендарного силового агрегата В16А (объем 1587 см. куб., мощность 160 л.с., это первый гражданский автомобиль, который имеет удельную мощность 100 лслитр):

— Длина шатуна: 134 мм
— Ход поршня: 77 мм

Соотношение R / S: 1,74:1 (что как видим практически близко к «золотой середине»)

Посмотрим какая обстановка с отечественными двигателями (берем только ВАЗ 8-го семейства, т.к. другие не столь актуальны)

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):

Шатун 132 мм можно устанавливать в стандартный блок цилиндров ВАЗ 2109, 2108, 21099 только во время использования 2-х колечных поршней.

Эффект большого R/S:

ЗА: Дает возможность поршню дальше отходить от ВМТ, в результате чего топливная смесь лучше будет гореть, т.е. топливая смесь полностью сгорает, высокое давление на поршень проходит после прохождения ВМТ, более высокая температура в камере сгорания. В таком случае хороший момент как на высоких, так и на средних оборотах. Шатун с большой длинной будет уменьшать трение пары «поршень-цилиндр», и это очень важно при рабочем ходе поршней.

ПРОТИВ: Мотор, который собрался с большим значением R / S, не будет обеспечивать хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, потому что скорость воздушного потока очень низкая (уменьшается скорость движения ВМТ, в момент открытия впускного клапана). Есть вероятность появления детонации, потому что в камере сгорания высокая температура и поршень длительное время находится в середине ВМТ.

Эффект малого R / S:

ЗА: Дает возможность быстро наполнять цилиндры на низких и средних частотах вращения КВ, потому что скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение создается быстрее, а наполнение цилиндров осуществляется быстрее, высокая скорость движения смести делает ее гомогенной (однородной), в результате чего улучшается горение. Преимущества: низкие требования к доработке каналов ГБЦ, нежели на моторах с отметкой R / S.

ПРОТИВ: Малая величина RS означает большой угол наклона клапана. В таком случае большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Все это для мотора будет означать следующее:

Чрезмерная нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна), в любом случае будет делать разрушение шатуна очень вероятным. Естественно, шатун разрушается в отдельных случаях и не очень часто, кроме обрыва, при заклинивании и гидроударе. Традиционно шатун будет рваться на верхней или нижней головки и угол будет приблизительно 45 градусов к оси шатуна.

Создается большая нагрузка на стенки блока цилиндров, увеличивается нагрузка на поршни и цилиндры, рабочая температура повышается в результате повышения трения деталей, в результате этого стенки быстро изнашиваются, ухудшается общее состояние колец, и ухудшаются условия смазки. Износ данного участка будет напрямую зависеть от величины смещения оси пальца отн. оси поршня и от значения максимального угла наклона шатуна. Т.е. во время применения кованных поршней со смещенным пальцем, износ будет намного меньше, нежели при применении стандартных поршней.

Коротки шатун будет увеличивать движения поршня, в результате чего увеличивается износ и создается дополнительное трение. Максимальная скорость приходится на угол примерно 80 градусов поворота коленчатого вала от ВМТ, если мотор ВАЗ 2109, 2108, 21099 с коленчатым валом 74,8 мм при 5600 оборотов в минуту она равна 22,92 м/с при шатуне 121 мм., и 22,80м/с., при шатуне 129 мм.

Очень весомым фактором является зависимость ускорения поршня от длины шатуна. Чрезмерные значения ускорения положительно влияют на наполнение цилиндров на малых оборотах, в таком случае это поведет на «тяговитости» двигателя в следствии лучшего наполнения. Но при больших оборотах из-за инерционности потока во впускной трубе будет создаваться некий эффект запирания на впускном клапане (т.е объем цилиндра над поршнем будет расти быстрее, чем будет заполняться через клапанную щель, в таком случае ухудшается наполнение и мощность автомобилях на высоких оборотах). Если длинный шатун на малых оборотах, тогда будет происходить обратный выброс смеси, на высоких не будет явление запирания.

По понятным причинам завод комплектует свои автомобили шатуном 121мм (он обеспечивает 83-му мотору R/S = 1,7, что вполне удовлетворительно). Но для любителей тюнинга, которые используют КВ с очень большим радиусом кривошипа, шатун 121 мм будет обеспечивать не очень хорошее значение R/S (см. табл. 1), поэтому на рынке запчастей для тюнинга можно будет всегда найти не стандартный шатуны с большой длинной – 129, 132 мм, но цена не очень привлекательная и она будет колебаться от 70 до 200 долларов за комплект. Также не нужно забывать о том, что «экстра ходы» поршня будут компенсироваться уменьшением компрессионной высоты поршня (поршневой палец будет смещаться вверх) или будет увеличиваться высота блока цилиндров. Т.к. компрессионную высоту можно будет уменьшать до определенных размеров, а следующим шагом последует замена блока цилиндров на более высокий, что будет вести за собой огромные финансовые расходы. Эти действия напрямую направляются для того, чтобы повысить R/S.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.