Модернизация увеличением рабочего объема двигателя

Выявить резервы форсирования двигателя можно с привлечением формулы для расчета эффективной мощности, кВт:

,

где - среднее эффективное давление, МПа; - рабочий объем цилиндра, дм3; - количество цилиндров двигателя; - частота вращения KB, 1/мин; - тактность двигателя (для 2-тактных двигателей = 2, а для 4-тактных =4).

Принимая во внимание то обстоятельство, что современные автомобильные двигатели являются высокооборотными, можно утверждать, что дальнейшее форсирование их путем повышения частоты вращения KB является мало перспективным. Оснований для такого вывода несколько. Во-первых, при возрастании неизбежно повышаются потери на трение в подшипниках и в сопряжении поршней с цилиндровыми втулками, растут потери на осуществление насосных ходов и т.п., что ведет к уменьшению механического КПД и снижению экономичности двигателя. Во-вторых, это ведет к уменьшению ресурса двигателя. Поэтому данный способ форсирования находит применение лишь на двигателях спортивных автомобилей, предназначенных для установления рекордов скорости и не претендующих на долговечность.

Из приведенной формулы видно, что повысить мощность можно также как за счет увеличения рабочего объема цилиндра путем изменения диаметра и хода поршня, так и за счет увеличения количества цилиндров. Увеличение количества цилиндров неизбежно связано с ростом габаритных размеров двигателя, что не всегда приемлемо из-за ограниченного пространства моторного отсека автомобиля. Увеличение хода поршня может быть осуществлено как путем замены KB на новый, так и путем эксцентричнного обтачивания, например, шатунных шеек на уменьшенный диаметр. Немаловажным здесь является и то обстоятельство, что замена KB на новый, с увеличенным радиусом вращения кривошипа, сопровождается некоторым увеличением массы двигателя.

Поскольку , то очевидно, что увеличение диаметра цилиндра D оказывает на повышение мощности большее влияние, чем такое же увеличение хода поршня S. Если принять во внимание, что многие автомобильные двигатели имеют резерв для увеличения диаметра поршня без изменения внешних габаритов блока цилиндров, т.е. за счет расточки цилиндровых втулок под поршни увеличенного диаметра, то этот путь для тюнинга двигателя выглядит достаточно привлекательным.

ВАЖНО: Наконец, повысить мощность двигателя можно за счет увеличения среднего эффективного давления. Наиболее действенным способом увеличения является наддув. При наддуве улучшается наполнение цилиндров свежим зарядом, что позволяет сжигать в цилиндрах большее количество топлива и получать за счет этого более высокую агрегатную мощность двигателя.

Внимательно изучить.

Одним из самых лучших видов доработок, которые можно провести с двигателем внутреннего сгорания, является увеличение его рабочего объема.

Рабочий объем цилиндра, это часть объема цилиндра находящаяся между нижней мертвой точкой поршня и верхней мертвой точкой. Соответственно рабочий обем двигателя это сумма всех рабочих объемов цилиндров двигателя.

Полезность увеличения рабочего объема двигателя.

1.При увеличении объема ресурс практически не изменяется, так как не увеличивается литровая мощность двигателя.

2.Крутящий момент увеличивается во всем диапазоне оборотов, двигатель становиться более тяговитым и может эксплуатироваться на меньших оборотах.

3.Появляется больший резерв мощности для дальнейшего тюнинга.

Некоторые моменты которые нужно учитывать при увеличении рабочего объема двигателя.

1.При увеличении объема система впуска и выпуска уже не будет также хорошо справляться с наполнением цилиндров и отведением выхлопных газов. Двигатель становиться более низовым, так как на высоких оборотах система впуска не будет успевать полностью наполнять цилиндры.

2.Установленный до этого верховой распредвал сместит ниже пик максимального момента.

Методы увеличения рабочего объема двигателя.

Рабочий объем можно повысить тремя способами.

1 Увеличить диаметры цилиндров путем расточки блока или гильз цилиндров и установки других комплектов поршней и колец. При этом двигатель получается более верховой так как диаметр поршня увеличили, а ход поршня остался на прежнем уровне. Соотношение диаметра поршня к ходу цилиндра сместилось в сторону увеличения диаметра цилиндра. Такая схеме лучше поддается форсировке по увеличению рабочих оборотов двигателя. мощность и крутящий момент увеличивается за счет увеличения поверхности поршня на которую воздействует давление, образуемое при сгорании топлива.

2 Увеличить ход поршня. Здесь уже понадобиться заменить коленвал на более длинноходный, и на такую же величину уменьшить суммарную длину поршня с шатуном. Достигается это, либо установкой новых поршней со смещенным отверстием вверх, под поршневой палец, либо установкой более коротких шатунов. Есть еще вариант замены блока цилиндров на более высокий. Двигатель получается более низовой и с большим крутящим моментом в рабочем диапазоне оборотов. Прибавка мощности и крутящего момента достигается за счет увеличения рычажности коленчатого вала. (Толкающее давление поршня воздействует на более длинную шейку коленчатого вала) Необходимо учитывать что при установке длинноходного коленвала увеличиваются углы работы шатуна. Это в свою очередь увеличивает боковое давление поршня на стенки цилиндра, что значительно уменьшает ресурс шатунно поршневой группы при очень длинноходном коленвале.

3 Третий способ сочетает в себе оба способа описанные выше. При увеличении диаметра цилиндров и увеличении хода поршня можно максимально увеличить рабочий объем двигателя. Хотя это и очень дорогостоящий вид тюнинга, зато на этом этапе происходит как бы заложение фундамента под дальнейшее модифицирование двигателя, ведь ни кто еще не отменял поговорку " ни что не заменит кубические сантиметры"

Увеличение рабочего объема двигателя ВАЗ

Рассмотрим некоторые результаты увеличения рабочего объема двигателя, устанавливаемого на наиболее популярные модели автомобилей ВАЗ.

Увеличение хода поршня с 71 мм до 74,8 мм путем замены KB на новый, с противовесами на всех щеках, и доработка клиновидной камеры сгорания двигателя ВАЗ-21083 позволяют увеличить его рабочий объем с 1500 см3 до 1600 см3. Заметим, что наличие противовесов на всех щеках KB позволяет разгрузить коренные подшипники двигателя от действия центробежных сил инерции неуравновешенных вращающихся масс и тем самым увеличить их срок службы. Чтобы сохранить неизменной степень сжатия, имеющийся комплект поршней или дорабатывается или заменяется на новый. Одновременно несколько увеличивается объем камеры сгорания в головке цилиндров. При доработке днище поршней обтачивается, в результате чего высота головки поршня уменьшается на 1,5 мм. Утопание поршней при положении их в ВМТ относительно торца блока цилиндров не должно превышать 0,1 мм.

При увеличении частоты вращения KB с 5550 1/мин до 5800 1/мин мощность двигателя возрастает с 52,3 кВт (71 л.с.) до 62,6 кВт (85 л.с.). Максимальный крутящий момент двигателя в диапазоне средних и низких частот вращения KB увеличивается на 10%. В результате выполненного тюнинга коэффициент приспособляемости уменьшается с значения =1,18 до =1,15. Полученные результаты достигаются при соответствующей настройке и регулировке систем питания и зажигания двигателя. У двигателя с системой впрыскивания производится, кроме того, замена программы управления.

Для придания двигателю ВАЗ-21083 "спортивного характера", при котором сохраняются названные выше преимущества в диапазоне средних и низких частот вращения KB, а мощность повышается до 69,9 кВт (95 л.с.) при 6200 1/мин с сохранением "эластичности" во всем диапазоне нагрузок - настройка "спорт", в дополнение к уже перечисленным мероприятиям производятся следующие работы:

• имеющиеся поршни заменяются на "спортивные", изготовленные методом ковки, с эксцентричным расположением отверстия под поршневой палец;
• стандартный распределительный вал заменяется на новый, обеспечивающий ход клапанов 10,26 мм;
• клапаны регулируются на новую базу распределительного вала; для тонкой настройки фаз газораспределения на распределительный вал устанавливается разрезная шестерня, зубчатый венец которой можно перемещать относительно ступицы;
• впускные и выпускные каналы головки цилиндров спрямляются и увеличиваются в сечении, после чего подвергаются полированию;
• контуры фланцев впускных и выпускных каналов в головке цилиндров и обоих коллекторов обрабатываются по шаблону, после чего их центрирование производится посредством штифтов;
• для улучшения теплоотвода от клапанов их чугунные направляющие в головке цилиндров заменяются на бронзовые;
• для уменьшения сопротивления на впуске-выпуске радиус перехода от стержня клапана к его головке уменьшается.

Тюнинг двигателя ВАЗ-21083 в указанном объеме еще не позволяет раскрыть полностью его имеющийся потенциал. При наличии системы впрыскивания мощность двигателя может быть доведена до 81 кВт (110 л.с.) - настройка "супер". Справедливости ради следует отметить, что при этом не удается сохранить "эластичность" работы двигателя во всем диапазоне нагрузок - до частоты вращения 2500 1/мин наблюдаются "провалы". Однако, такой двигатель может доставить настоящее удовольствие любителям спортивной езды.

Для получения указанной мощности тюнинг двигателя включает следующие дополнительные мероприятия:

• установка впускного коллектора объемом 3 л;
• стандартный распределительный вал заменяется на новый, обеспечивающий ход клапанов 11,2 мм.

+При выполнении всех видов названных выше мероприятий удается устранить ряд недостатков, заложенных в двигатель на стадии производства, и при сохранении его ресурса и ремонтопригодности существенно увеличить мощность за счет внесения конструктивных изменений, разработанных для двигателей спортивных автомобилей.