Наша сеть партнеров Banwar
Збільшення об'єму двигуна внутрішнього згоряння є найпростішим способом підняти крутний момент (більшою мірою) і потужність мотора. Існує кілька можливих варіантів по збільшенню об'єму двигуна ВАЗ-21083 (візьмемо його за приклад, тому що його похідні, двигуни ВАЗ 2111, 2112, використовують практично однакові по конструкції блоки циліндрів):
Перший (більш «народний», тому що дешевий) - розточування блоку циліндрів під більший діаметр поршня. Витратна частина - роботи по розточуванню блоку циліндрів, вартість комплекту поршнів і кілець більшого діаметру.
Другий спосіб (більш дорогою) - заміна штатного коленвала на інший, що має більший радіус кривошипа -> більше хід поршня -> більше обсяг. Витратна частина - колінвал (хід 74,8мм, 75,6мм, 78мм, 79мм, 80мм, 84мм, 86мм, 88мм), комплект спеціальних поршнів під даний колінвал (тому що блок циліндрів має певну, кінцеву висоту), поршневі кільця, ну і роботи по розточуванню блоку циліндрів під заданий комплект поршнів.
На подив, зростання робочого об'єму поршневого двигуна не завжди найвигідніший спосіб форсировки - іноді, в залежності від того, що ви хочете отримати від мотора, вигідніше допрацювати головку блоку циліндрів (ГБЦ) з установкою спортивного або тюнінгового розподільного вала і після цих операцій «зняти »велику потужність з вашого силового агрегату, не втручаючись в геометрію блоку циліндрів. А найчастіше, необхідна комплексна доопрацювання, тобто збільшення обсягу, установка тюнінгових розподілвалів з доопрацюванням ГБЦ і т.д. Але про це читайте в окремій статті.
Крім ГБЦ, чималий вплив на характер мотора надає вміст і «геометрія» блоку циліндрів. Зараз ми не будемо обговорювати різні типи поршнів і їх форму, вагові характеристики колінвалів (читайте статтю «Полегшення клонували»), хоча безперечно вони вносять певний вклад в характер майбутнього тюнінгового або спортивного двигуна. Зараз ми поговоримо про R / S.
Існує таке поняття, як відношення довжини шатуна до ходу коленвала, ця характеристика і сам діаметр кривошипа коленвала (хід поршня) істотно впливають на «дихання» мотора: адже за своєю суттю, ДВС - це насос, який прокачує через себе певний об'єм суміші повітря з паливом за певний проміжок часу.
У даній статті ми розглянемо вплив співвідношення довжини шатуна і діаметру кривошипа коленвала на «характер» мотора двигунів сімейства передньопривідних ВАЗ. В англомовній літературі це співвідношення називається R / S (rod to stroke ratio), і йому приділяється досить серйозну увагу при доопрацюванні спортивних двигунів.
Багато джерел вважають, що «золотою серединою» блоку циліндрів є величина R / S, що дорівнює 1,75. В інтернеті ви самі можете при бажанні знайти досить багато викладок і розрахунків по геометрії блоку циліндрів двигунів «Honda». Почасти все вони будуть справедливі і для блоків циліндрів ВАЗ, так як в обох випадках мова йде про двигуни відносно невеликого робочого об'єму (мотори «Honda» серій В16А - В20У з об'ємом від 1,6 до 2,0 літрів відповідно, що цілком співвідноситься з літражем моторів ВАЗ 21083 (2112), одержуваних при форсуванні шляхом збільшення робочого об'єму).
Ось для прикладу геометрія легендарного мотора В16А (об'єм одна тисячу п'ятсот вісімдесят сім куб.см., потужність 160ЛС .; це перший «цивільний» мотор, що має питому потужність 100 к.с. / літр):
довжина шатуна: 134 мм
хід клонували: 77 мм
співвідношення R / S: 1,74 (що, як видно, практично близько до «золотої середини»)
Подивимося яка обстановка з вітчизняними блоками циліндрів (на прикладі блоку циліндрів ВАЗ 8-го сімейства, заводські варіанти «геометрії»)
Двигун 21081: обсяг 1099куб.см.
хід клонували 60,6 мм
діаметр поршня 76 мм
довжина шатуна 121 мм
R / S = 1,996
Двигун 2108 (блок циліндрів 194,8мм): обсяг 1288 куб.см.
хід клонували 71 мм
діаметр поршня 76 мм
довжина шатуна 121 мм
R / S = 1,7
Двигун 21083 (блок циліндрів 194,8мм): обсяг 1 499 куб.см.
хід клонували 71 мм
діаметр поршня 82 мм
довжина шатуна 121 мм
R / S = 1,7
Двигун 21084 (блок циліндрів 194,8мм): обсяг 1580 куб.см. (Випускався ОПП «АвтоВАЗу»)
хід клонували 74,8 мм
діаметр поршня 82 мм
довжина шатуна 121 мм
R / S = 1,61
Необхідно відзначити, що зараз існують блоки циліндрів збільшеної висоти: 197,1мм (+ 2,3 мм); 198,3мм (+ 3,5 мм); 199,5мм (+ 4,7мм), а також великий асортимент мотокомплектов різної геометрії, що дозволяють отримати необхідний робочий об'єм і задану величину R / S.
Ефект великого R / S:
Плюси: Дозволяє поршню довше перебувати в ВМТ, що забезпечує краще горіння паливної суміші, тобто більш повне згорання 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.
Мінуси: Блок циліндрів, зібраний з досить великим значенням R / S не забезпечує хороше наповнення циліндрів на низьких і середніх частотах обертання коленвала, через зниження швидкості повітряного потоку (через зменшення швидкості руху поршня після ВМТ, в момент відкриття впускного клапана) .
Велика ймовірність появи детонації через високу температуру в камері згоряння і тривалого часу знаходження поршня в ВМТ.
Ефект малого R / S:
Пюси: Забезпечує дуже хорошу швидкість наповнення циліндрів на низьких і середніх частотах обертання коленвала, так як швидкість руху поршня від ВМТ більше, розрядження наростає швидше, що покращує наповнення циліндрів, більш висока швидкість руху паливо-повітряної суміші робить суміш більш гомогенної (однорідної) що сприяє кращому згорянню. Переваги: більш низькі вимоги до доопрацювання і діаметрам каналів ГБЦ, ніж на блоці циліндрів з високим співвідношенням R / S.
Мінуси: Мала величина R / S означає, більший кут нахилу шатуна. Це означає, що велика сила буде штовхати поршень в горизонтальній площині. Для блоку циліндрів це означає наступне:
- Велике навантаження на шатун (особливо на центр шатуна), що робить руйнування шатуна більш імовірним. Руйнування шатуна саме по собі мало ймовірно, крім випадків обриву, при заклинювання і гідроударі, як правило, шатун рветься у верхній або нижній головки під кутом приблизно 45 градусів до осі шатуна з можливим виходом з блоку циліндрів.
- Збільшення навантаження на стінки блоку циліндрів, велике навантаження на поршні і кільця, збільшення робочої температури внаслідок підвищеного тертя, як результат, більш швидкий знос стінок блоку циліндра, кілець, і погіршенні умов змащення. Знос цієї ділянки блоку циліндрів залежить від величини зсуву осі пальця щодо осі поршня і від значення максимального кута нахилу шатуна, тобто при застосуванні «кованих» поршнів зі зміщеним пальцем, знос блоку циліндрів буде менше ніж при застосуванні стандартних поршнів.
- Більш короткий шатун також збільшує швидкість руху поршня, що впливає на знос блоку циліндрів і збільшення тертя. Максимальна швидкість поршня доводиться на кут близько 80 градусів повороту коленвала від ВМТ, для мотора з коленвалом 74,8мм при 5600 оборотів в хвилину вона дорівнює 22,92м / с при шатуне 121мм., І 22,80м / с., При шатуне 129мм.
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 в слідстві кращого наповнення. Але на високих оборотах через інерційності потоку у впускний трубі відбувається ефект замикання на впускному клапані (тобто обсяг циліндра над поршнем зростає швидше, ніж може заповнюватися через клапанну щілину, що веде до погіршення наповнення і потужних характеристик на високих оборотах). У разі довгого шатуна на малих обертах відбувається зворотний викид суміші, але на високих немає явища замикання.
З цілком зрозумілих причин АвтоВАЗ комплектує свої блоки циліндрів шатуном довгою 121мм (він забезпечує 83-му мотору R / S = 1,7, що цілком задовільно). Але для тюнінгу, коли використовуються коленвали з великим радіусом кривошипа, шатун 121 мм забезпечує не дуже добре ставлення R / S, тому на ринку нестандартних, спортивних запчастин існують і продаються шатуни з більшою довжиною: від 126мм до 146мм.
шатун 121мм полегшений 
шатун 129мм 
шатун 131мм H-подібний 
шатун 143,5мм H-подібний 
шатун 146мм
Ще не варто забувати, що збільшені ходу коленвала компенсуються зменшенням компресійної висоти поршня (зсувом поршневого пальця вгору) або збільшенням висоти блоку циліндрів. Оскільки компресійну висоту поршня можна зменшувати до певної межі, то наступним кроком буде заміна блоку циліндрів на більш високий, що спричинить за собою чималі витрати фінансових коштів. Всі ці дії спрямовані для того, щоб збільшити значення R / S блоку циліндрів.