Меню Закрыть

Как увеличить ход поршня: Как увеличить ход поршня

Содержание

Увеличение объема двигателя автомобиля — какие способы существуют

Увеличение объема двигателя — простой способ поднять крутящий момент и мощность автомобиля. Существует несколько вариантов. Расскажем что лучше выбрать для тюнинга.

Какие способы бывают

Первый (более «народный» – т.к. дешевый) – расточка блока цилиндров под больший диаметр поршня. Затратная часть – работы по расточке блока, стоимость комплекта поршней и колец большего диаметра. Второй способ (более дорогой) – замена штатного коленвала на другой, имеющий больший радиус кривошипа – больше ход поршня – больше объём. Затратная часть – коленчатый вал, комплект специальных поршней под него (т.к. блок цилиндров имеет определенную высоту), поршневые кольца и работы по расточке блока под заданный комплект поршней.

Рост рабочего объема двигателя не всегда самый выгодный способ форсировки – иногда, в зависимости от того, что хотите получить от мотора, выгоднее доработать головку блока цилиндров с установкой подходящего спортивного распредвала и после этих операций «снять» большую мощность с силового агрегата.

Чтобы возможности распредвала раскрылись, необходима доработка ГБЦ, зачастую серьезная. Кроме того, нельзя забывать про впускные и выпускные каналы, по которым топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры, а отработанные газы «вырываются» с большой скоростью – их необходимо дорабатывать, увеличивая до определенных пределов их сечение.

Кроме ГБЦ, большое влияние на характер мотора оказывает содержимое и «геометрия» блока цилиндров. Не будем обсуждать разные типы поршней и их форму, весовые характеристики коленвалов, хотя они вносят определенный вклад в характер будущего мотора. Существует такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу поршня, эта характеристика и сам диаметр кривошипа коленвала (ход поршня) существенно влияют на «дыхание» мотора: ведь по сути, ДВС – это насос, который прокачивает через себя определенный объем смеси воздуха с топливом за определенный промежуток времени.

Рассмотрим влияние соотношения длины шатуна и диаметра кривошипа коленвала на «характер» двигателей. В технической литературе это соотношение именуется R/S – rod to stroke ratio, и ему уделяется серьезное внимание при доработке моторов. Считается, что «золотой серединой» является величина R/S = 1,75.

Эффект большого R/S

ЗА: Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, что обеспечивает лучшее горение топливной смеси, т.е. более полное сгорание 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», а это особенно важно при рабочем ходе поршня. ПРОТИВ: Мотор, собранный с большим значением R/S не обеспечивает хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала, 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 малого R/S

ЗА: Обеспечивает хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала, т.к. скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение нарастает быстрее, что улучшает наполнение цилиндров, более высокая скорость движения топливовоздушной смеси делает смесь более однородной, что способствует лучшему сгоранию. Преимущества: низкие требования к доработке и диаметрам каналов ГБЦ, чем на моторе с высоким соотношением R/S. ПРОТИВ: Малая величина RS означает, больший угол наклона шатуна. Это значит, что большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Для мотора это означает следующее: большая нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна), что делает разрушение шатуна более вероятным и 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.

Более короткий шатун увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ и увеличение трения. Максимальная скорость поршня приходится на угол около 80 градусов поворота коленвала от ВМТ. Наиболее весомым является зависимость ускорения поршня от длины шатуна. Большие значения ускорения положительно влияют на наполнение цилиндров на малых оборотах, что ведет к «тяговитости» двигателя в следствии лучшего наполнения.

АВТОВАЗ комплектует моторы шатуном 121 мм — он обеспечивает R/S = 1.7, но для «тюнинга» используется коленвал с большим радиусом кривошипа. Шатун 121 мм обеспечивает не очень хорошее отношение R/S, поэтому на рынке «спортивных» запчастей существуют шатуны с большей длинной – 129, 132 мм.

Можно ли увеличить объем двигателя?

Статья о том, как можно увеличить объем двигателя: расточка цилиндров, замена поршней, монтаж коленвала. В конце статьи — видео о переделке двигателя ВАЗ с 1,5 в 1,6.Статья о том, как можно увеличить объем двигателя: расточка цилиндров, замена поршней, монтаж коленвала. В конце статьи — видео о переделке двигателя ВАЗ с 1,5 в 1,6.

Содержание статьи:


Можно ли как-то увеличить объем и мощность двигателя? Автомобилисты задались этим вопросом еще много лет назад. В результате было придумано несколько способов, позволяющих увеличить объем и, следовательно, мощность мотора. Об этих способах и их преимуществах и будет рассказано далее.

Способы увеличения объема силового агрегата

Рассчитать рабочий объем мотора несложно — он зависит от величины хода поршня (расстояние, которое он проходит от верхней мертвой точки к нижней) и площади самого поршня. Следовательно, зная это, можно прийти к выводу, что рабочий объема можно увеличить тремя способами:

  • расточка цилиндров двигателя с целью установки поршней большего диаметра;
  • увеличение хода поршня при помощи коленчатого вала с большим ходом;
  • применение обоих методов.

Растачиваем цилиндры и меняем поршни

Силовая установка имеет свою долговечность и иногда требует капитального ремонта. Если компрессия мотора снижается, увеличивается расход масла, а сам двигатель теряет свои мощностные и динамические характеристики, это говорит о необходимости проведения капитального ремонта силовой установки. И во время этого ремонта целесообразно будет расточить цилиндры с последующей установкой поршней больших диаметров.

Не рекомендуется производить расточку самостоятельно, даже если вы сможете сами произвести разборку силового агрегата. Расточку следует доверить специалистам станций техобслуживания, которые при помощи специального оборудования смогут провести качественные работы по увеличению рабочего объема двигателя.


В некоторых случаях производитель автомобиля поставляет на рынок поршни больших диаметров, которые нетрудно будет приобрести в магазинах. Однако разница в диаметрах там минимальна, что не приведет к значительному увеличению объема двигателя. Поэтому целесообразнее будет найти детали с большим диаметром данного производителя, но для других моделей автомобиля.

К примеру, можно произвести расточку цилиндров с последующей установкой поршней от автомобиля ВАЗ-21011 на ВАЗ-2103 (имеем диаметры цилиндров 79 и 76 мм, соответственно), что позволяет увеличить объем силовой установки почти на 0,1 литра. А это свидетельствует о повышении мощности в 5 л.с.

Монтаж коленвала с большим ходом

Если внутренние стенки цилиндров и поршни изношены минимально, работы по расточке проводить нецелесообразно. Объем в данной ситуации увеличивается при помощи монтажа длинноходного коленвала. Подобный тюнинг становится возможным лишь:

  • при установке шатунов меньшего размера;
  • при применении поршней с отверстием под поршневой палец, которое смещено несколько вверх.


У первого способа есть недостатки в виде усиления давления поршней на стенки цилиндров, что автоматически приводит к скорейшему износу силового агрегата. Во втором случае велика вероятность снижения надежности самих поршней с последующим прогоранием, поскольку толщина металла в верхней части значительно меньше.

Увеличение объема двигателя путем замены коленчатого вала составит примерно 0,07-0,08 литра. Не самый внушительный показатель, учитывая, что шатунно-поршневая группа после замены подвержена скорейшему износу.


Тем не менее, работы по расточке производить не потребуется, а это значит, что и затраты на повышение мощности мотора будут минимальны, поскольку заменить коленвал можно и самостоятельно. Поэтому у данного способа находится множество последователей.

Применение обоих методов для увеличения объема двигателя

Конечно, применение сразу двух вышеописанных методов позволяет получить максимальное повышение объема автомобильного мотора. Мощность также увеличивается на 9-10 л.с.

Расточка цилиндров с последующей заменой поршней с диаметра 76 мм на диаметр 79 мм и установка коленвала с длиной хода в 84 мм позволяет повысить объем примерно на 0,2 л.


Безусловно, применение обоих способов будет дорогостоящим, однако это позволяет достигнуть максимальных результатов в виде увеличенной мощности и лучшей динамики разгона.

Заключение

Итак, вы решили повысить рабочий объем своего мотора. Рекомендуем ознакомиться с некоторыми последствиями этой процедуры:

  • значительно возрастет расход топлива;
  • проведение расточки цилиндров под максимально допустимый производителем диаметр становится последней операцией в капитальном ремонте двигателя, поскольку после нее отремонтировать силовую установку уже не получится;
  • значительное увеличение мощности мотора повышает нагрузку на тормозную систему;
  • увеличение объема потребует перенастройки системы впуска и выпуска, поскольку производителем ее работа рассчитывается с меньшими мощностями.


Желательно начинать работы по увеличению мощности лишь после приобретения необходимых запчастей (длинноходный коленвал, новые поршни и т.д.), предназначенных специально для вашей машины.

Повышение рабочего объема силовой установки нельзя назвать сложной операцией. Однако она требует предварительного детального изучения, поскольку у каждого двигателя имеются свои особенности. И уже на основании полученной информации следует выбирать способ, который поможет повысить мощностные характеристики двигателя вашего автомобиля.

Видео о переделке двигателя ВАЗ с 1,5 в 1,6:

Способы увеличения объема двигателя, все за и против каждого из них |

Здравствуйте. В одной из предыдущих статей мы говорили о том, как увеличить мощность двигателя, о способах и вариантах повысить мощность и крутящий момент. Сегодня предлагаю вашему вниманию схожую тему, однако более узкую. В этой статье хочу поговорить о способах увеличения объема двигателя, а также о плюсах и минусах каждого из них.

Объем двигателя — величина, заданная на заводе-изготовителе, которая в большинстве случаев остается неизменной на протяжении всей «жизни» мотора. Однако есть немало тех, кому мало той мощности и объема, которые предлагает производитель, в результате автовладельцы любыми путями стараются увеличить объем мотора, а вместе с тем получить неплохую прибавку к мощности.

Какие способы увеличения объема двигателя существуют?

  1. Расточка блока цилиндров. Этот вариант можно считать «народным», так как он весьма популярен и встречается довольно часто. Принцип заключается в том, что при помощи высокоточного оборудования увеличивается диаметр камер сгорания, после чего в них устанавливаются поршни и кольца большего размера, в результате чего общий объем двигателя увеличивается. Вместе с тем растет и мощность двигателя.
  2. Замена «родного» коленвала на коленвал с большим радиусом кривошипа. Такой тюнинг позволяет увеличить рабочий ход поршня и тем самым увеличить объем. Кроме коленчатого вала придется покупать комплект специальных поршней, которые подойдут под модифицированный коленвал, поскольку у блока цилиндров есть предельная высота, и стоковые «горшки» здесь уже не подойдут.

Увеличить рабочий объем двигателя, на самом деле не всегда возможно и в большинстве случаев эта процедура солит большие денежные затраты, которые не всегда оправданы. Иногда более рентабельно доработать головку блока, и установить подходящий спортивный распредвал, что по итогу обеспечит не менее достойный прирост мощности.

Для того, чтобы раскрыть возможности распредвала в полной мере, необходимо дорабатывать ГБЦ, как правило, это довольно трудоемкая и сложная работа, требующая высокого профессионализма вплоть до необходимости перепрессовывать седла и устанавливать клапана большего диаметра. Также не обойтись без доработки впускных и выпускных каналов, которые не рассчитаны на увеличенный объем двигателя.

Не меньшую роль играет и геометрия блока, важные нюансы такие как форма и типы поршней, а также вес и конфигурация коленвалов. Также важно рассчитать правильное соотношение длины шатуна к ходу поршня, а также сам диаметр кривошипа, эти параметры имеют существенное влияние на КПД мотора и на его производительность.

Как соотношение длины шатуна к диаметру кривошипа коленвала влияет на «характер» мотора? За рубежом данный параметр принято называть «R/S» (rod to stroke ratio), и с ним очень считаются и уделяют немало времени при проведении расчетов. По мнению большинства «понимающих» лучшим соотношением R/S считается соотношение 1,75.

Что дает большой R/S?

Плюсы: Это дает поршню дольше находиться в верхней мертвой точке (ВМТ), обеспечивая тем самым лучшее сгорание топливовоздушной смеси (ТВС). В свою очередь это позволяет увеличить давление на поршень, а также получить более высокую температуру в камере сгорания. В итоге мотор становится более тяговитым как на средних, так и на высоких оборотах. Более длинный шатун позволяет уменьшить трение поршня о цилиндр, что немаловажно при рабочем ходе поршня.

Минусы: Двигатель с большим R/S не может в полной мере наполнить цилиндры при низких, а также средних оборотах коленвала, по причине падения скорости воздушного потока. Происходит это по причине уменьшения скорости движения поршня, после достижения ВМТ, в момент, когда происходит открытие впускного клапана. Также существует большой риск возникновения детонации, в результате слишком высокой температуры в цилиндрах, а также увеличения времени пребывания поршня в ВМТ.

Что дает малый R/S?

Плюсы: Цилиндры быстро наполняются на низких и средних оборотах коленвала, поскольку поршень двигается от ВМТ быстрее, следовательно, возрастает разряжение, это приводит к улучшению наполнения цилиндров, и ускорению движения ТВС. Кроме того, сама ТВС становится более однородной, в результате чего улучшается сгорание и производительность в целом. Плюсы также заключаются в том, что доработка не такая кардинальная, а требования к диаметрам впускных и выпускных каналов ГБЦ не такие высокие.

Минусы: Небольшая величина RS значит больший угол наклона шатуна, то есть значительно большее усилие будет прилагаться на поршень в горизонтальной плоскости. Проще говоря, мотор будет получать большую нагрузку на центральную часть шатуна, что в итоге может привести к его разрушению. Также увеличиваются нагрузки на стенки ГБЦ, а также поршни и кольца. Происходит увеличение температуры из-за повышенного трения, в результате повышается износ колец, а также стенок цилиндра.

Укороченный шатун повышает скорость движения поршня, которая так или иначе способствует износу и повышению трения. Когда коленвал находится под углом 80°, достигается максимальная скорость поршня. Главным параметром можно считать зависимость скорости поршня от длины шатуна. Чем больше ускорение поршня, тем быстрее наполняются цилиндры на малых и средних оборотах. В свою очередь это приводит к повышению тяги двигателя и улучшению динамики в общем.

Коленвал передний привод ход поршня 84мм

Параметры коленчатого вала ход  84мм, спец заготовка ,дополнительная  накатка шеек

Увеличить рабочий объём двигателя можно: заменив коленвал на другой с большим ходом, увеличив диаметр цилиндра или то и другое одновременно. Не надо забывать, что при изменении объёма двигателя, необходимо увеличить объём камеры сгорания — для компенсации увеличения объёма цилиндра. 
 
При установке коленвала с большим ходом необходимо заменить поршни. 

К расточке цилиндров блока на значительную величину (2 мм) нужно подходить осторожно. Например, при расточке серийного блока ВАЗ 21083 с 82 мм до 84 мм у двигателя наблюдается повышенный расход масла. Это происходит за счёт потери жёсткости блока. В этом случае лучше использовать специальную толстостенную отливку блока. Такие блоки ВАЗ выпускает мелкими сериями. 

Увеличение объёма двигателя приводит к увеличению максимального крутящего момента, но при этом происходит снижение оборотов максимальной мощности. Это происходит из-за уменьшения механического КПД. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения диаметра цилиндров, то возрастает площадь контакта между стенками цилиндра и поршнем с поршневыми кольцами. Как следствие повышается трение. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения хода коленвала, то возрастает средняя скорость поршня, что приводит к тем же результатам. 

Увеличить рабочий объём двигателя можно: заменив коленвал на другой с большим ходом, увеличив диаметр цилиндра или то и другое одновременно. Не надо забывать, что при изменении объёма двигателя, необходимо увеличить объём камеры сгорания — для компенсации увеличения объёма цилиндра. 
 
При установке коленвала с большим ходом необходимо заменить поршни. 

К расточке цилиндров блока на значительную величину (2 мм) нужно подходить осторожно. Например, при расточке серийного блока ВАЗ 21083 с 82 мм до 84 мм у двигателя наблюдается повышенный расход масла. Это происходит за счёт потери жёсткости блока. В этом случае лучше использовать специальную толстостенную отливку блока. Такие блоки ВАЗ выпускает мелкими сериями. 

Увеличение объёма двигателя приводит к увеличению максимального крутящего момента, но при этом происходит снижение оборотов максимальной мощности. Это происходит из-за уменьшения механического КПД. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения диаметра цилиндров, то возрастает площадь контакта между стенками цилиндра и поршнем с поршневыми кольцами. Как следствие повышается трение. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения хода коленвала, то возрастает средняя скорость поршня, что приводит к тем же результатам. 

В любом случае повышение объёма приводит к падению общего КПД двигателя.

Объём двигателя ВАЗ (в куб. см) в зависимости от диаметра цилиндра и хода поршня.

 Диаметр                         Ход поршня, мм 
цилиндра,   71     74,8     75,6        78          80        84 
      мм 
    82,0      1499    1579    1596    1647    1689    1774 
    82,4      1514    1595    1612    1663    1706    1791 
    82,5      1517    1599    1616    1667    1710    1795 
    82,8      1528    1610    1628    1679    1722    1808 
    83,0      1536    1618    1635    1687    1731    1817

    84,0      1573    1657    1675    1728    1772    1861

Что дает соотношение хода поршня к диаметру цилиндра

Что касается двух и четырехтактных двигателей, выбор соотношения между ходом поршня и диаметром цилиндра действительно очень важен для определения характеристик отбора мощности. Если ход поршня меньше диаметра цилиндра, соотношение меньше 1, получаем двигатель с коротким ходом (тип «super-square»). Если ход поршня и диаметра цилиндра равны, соотношение равно 1 (тип «square»). Если ход поршня больше диаметра цилиндра, соотношение больше 1, получаем двигатель с длинным ходом (тип «under-square»). При одинаковом объеме двигателя и аналогичных значениях важных параметров наблюдается следующая тенденция: как правило, двигатели с длинным ходом поршня, по сравнению с двигателями с коротким ходом, имеют больший крутящий момент и лучшую тягу, но меньшие обороты и максимальную мощность. Кроме того, благодаря меньшей камере, они, похоже, имеют улучшенное сгорание и меньшее выделение не сгоревших газов. И все же сегодня среди двухтактных двигателей с наилучшими эксплуатационными характеристиками, и не только гоночных, все чаще встречаются те, у которых диаметр цилиндра и ход поршня равны.
Рассмотрим причины, обусловившие этот выбор

В двухтактном двигателе с отличными эксплуатационными характеристиками соотношение между ходом поршня и диаметром цилиндра очень важно для получения рациональной и эффективной с точки зрения гидроаэромеханики компоновки детали типа «link stud» {связывающая стойка).

Преимущества длинного и короткого хода поршня.

В мире специальных мощных гоночных двухтактных двигателей уже вряд ли есть место длинному ходу поршня. В картинге появление на треке двигателя Rotax, 100 смЗ, тип «square», определенно привело к закату эры славных двигателей с длинным ходом поршня (имевших, как правило, типовые размеры 48 мм х55мм), доминировавших до 1988 г.
Вообще говоря, двигатель с длинным ходом поршня способен развивать более высокий момент вращения на меньших оборотах. У него тяжелее шатун, даже если поршень, по теории, может быть легче. При длинном ходе поршня, по сравнению с коротким ходом поршня, ведущий вал всегда имеет больше пространства между пальцем шатуна и шатунной шейкой, поэтому он не столь жесткий, и имеет маховик большего диаметра.
Двигатели с соотношением ход поршня /диаметр цилиндра меньше или равным 1 имеют следующие особенности: наличие клапана на выхлопе, новейшей коробки скоростей с цифровым зажиганием, водяного охлаждения (позволяющих вам работать с большими коэффициентами сжатия, а также с опережением зажигания и бедной карбюрацией) и точной гидроаэромеханики в части перепускных окон. Эти факторы позволили им достичь хороших результатов на малых и средних оборотах, вращаясь с частотой, немыслимой для двигателей сдпинным ходом, развивать очень высокую мощность.
Также двигатели с соотношением ход поршня /диаметр цилиндра меньше или равным 1, по сравнению с двигателями с длинным ходом, имеют следующее преимущество: они могут рассчитывать на меньшую среднюю скорость поршня при той же частоте вращения. Это означает меньшее температурное и механическое напряжение, не говоря об очевидных преимуществах при наполнении насоса с отводом. Что касается продувки, двигатель с коротким ходом поршня имеет преимущество, поскольку короче путь, который свежие газы должны совершать для полной замены выхлопных, а площадь контакта между границами свежих и выхлопных газов меньше. Однако у двигателя с коротким ходом больше проблем с охлаждением, и, как следствие, более высокая чувствительность, исходя из вариации соединения цилиндр/поршень.

Одним из двигателей объемом 100 смЗ, на котором чаще других в истории картинга выигрывали гонки, несомненно, является DAP T75. Он несколько раз побеждал в 80-х годах; его характеристическое соотношение 48 мм х 55 мм, это двигатель с длинным ходом поршня, и отличным крутящим моментом на малых оборотах. Макс, частота вращения — 175000 об/мин.

Двигатель с соотношением ход поршня/диаметр цилиндра, равным 1: идеальное решение…

Соотношение ход поршня /диаметр цилиндра, равное 1, идеальное решение для изготовления специального высокомощного гоночного двигателя (а также для использования на дорогах). Кроме того, сочетание преимуществ, свойственных двигателям с длинным и коротким ходом, позволяет рассчитывать на лучшее соответствие между перепускными и выхлопными окнами. Вообще говоря, это решение позволяет окнам с идеальным соотношением высота/ширина обеспечивать лучшее «дыхание» двигателя при любых оборотах.
Например, рассмотрим обычный двигатель 125 смЗ, с диаметром цилиндра 56 мм и ходом поршня 50,6 мм (типично для двигателей Yamaha). Оказывается, обычное выпускное окно (со штифтом и бустером) и единственное находящееся напротив него окно иногда связаны не 4 боковыми перепускными окнами (что свойственно двигателям типа «square»), a 6. Это решение часто использовалось в двигателях с коротким ходом, поскольку у двигателя с объемом 125 смЗ и соотношением 56 мм х 50,6 мм часто оказывалось, что боковые поперечные окна излишне расширялись: они требовали существенного внутреннего давления и скорости расхода для обеспечения хорошей продувки, хорошего повторного заполнения, а такие значения давлений можно было получить только на высоких оборотах. Эту проблему в некоторых моделях двигателей можно решить разделением первичного (а иногда и вторичного) перепускного окна на два, уменьшая секцию расхода и получая более чистую подачу на средних оборотах.

Rotax стал первым производителем, вернувшимся к выпуску двигателей типа «square» (ход поршня равен диаметру цилиндра) с объемом 100 смЗ для картинга. Омологация прошла в 1988 г. Превосходство этого двигателя на быстрых треках ознаменовало историческую перемену: на некоторых треках самые последние двигатели типа «square» с объемом 100 смЗ превышают показатель 21000 об/чин.Более глубокие исследования в области гидроаэромеханики сделали возможным применение решения с 5 перепускными окнами и на двигателях с коротким ходом. Причина, по которой решили не отказываться от использования двигателей этого типа в гонках, в том, что двигатели типа «square» имеют лучше мощность на малых и высоких оборотах. В то же время, двигатель с соотношением 56 х 50.6 мм сохранял такое преимущество, как близкая к максимальной мощность на средних оборотах (в аналогичных двигателях это, понятно, является базовой концепцией!). Последним из производителей мотоциклетных двигателей, перешедшим от двигателя с соотношением 56×50.6 мм на чемпионате мира с объемом 125 смЗ, стала Yamaha, представители которой — инженер Бартол и гонщик — на личном опыте смогли почувствовать разницу между двумя решениями. Сразу после перехода с 56×50.6 мм на 54×54 мм показатели фирмы выросли, и вскоре она стала непримиримым соперником таких компаний, как Aprilia и Honda.

Конфигурация link stud с 4 противолежащими боковыми перепускными окнами и корректирующим перепускным окном всегда гарантирует наилучшие результаты продувки и эффективности наполнения.

Некоторые преимущества в гидроаэромеханике, которые можно получить за счет увеличения диаметра цилиндра в четырехтактных двигателях

Не считая самого очевидного преимущества, получаемого при увеличении диаметра, т.е., гарантированного большего прироста объема, чем при увеличении хода поршня, такой подход дает ощутимые преимущества, касающиеся гидроаэромеханики четырехтактных двигателей. Увеличивая зону камеры сгорания, вы, фактически, получаете большее пространство вокруг седел клапанов, и очевидные преимущества, касающиеся заполнения цилиндра и снижения вредных воздействий на зоны между корпусом цилиндра и тарельчатым клапаном, что может иметь существенное значение при высоких оборотах. Затем, в некоторых случаях, вы можете перейти к установке больших клапанов, и это может стать неизбежным в точке, в которой цилиндр потребует более широких каналов для лучшего заполнения на повышенных оборотах.
В отличие от двухтактного, четырехтактный двигатель много выигрывает от снижения хода поршня из-за моментов, не только жестко связанных с диаметром клапана, но и связанных со средней скоростью перемещения поршня, которая, при превышении порога в 25 м/с, начинает вызывать первые проблемы в части надежности.
Четырехтактный двигатель имеет одну фазу (цикл выхлопа), когда поршень поднимается к головке без замедления (при открывании выпускного клапана поршень поднимается, не испытывая влияния противодействующей силы). Этого не происходит в двухтактных двигателях (компрессия начинается, фактически, сразу после выхлопа, и с нею приходит замедление).

Двигатели классов KZ и KF: одной и той же дорогой.  На всех двигателях объемом 125 смЗ классов KZ и KF ход поршня равен диаметру цилиндра: на всех — 54 х 54 мм.

Средняя скорость поршня

Под средней скоростью поршня мы понимаем среднюю скорость, достигаемую поршнем при определенных оборотах. Средняя — ибо поршень за один оборот коленвала виртуально останавливается дважды, в ВМТ и НМТ, для смены направления движения снизу вверх и наоборот. Основная часть напряжения на поршень приходится на его штифт: разрыв поршня при чрезмерных оборотах происходит в этой критической точке, именно этим объясняется ее укрепление.
Линейная скорость поршня представлена формулой:
V = (C x g):30
где V- средняя скорость поршня, м/с,
С — ход поршня, м (ход в 40 мм равен 0,04 м)
g — скорость вращения (обороты), при которой необходимо определить среднюю скорость поршня
30 -фиксированное число
Изучая некоторые двигатели, в том числе, гоночные, мы обнаружили интересные вещи.
Двигатель 50 смЗ для скутера при 8000 об/мин имеет среднюю скорость поршня 10,6 м/с
Двигатель 100 смЗ для карта ICA при 21000 об/мин имеет среднюю скорость поршня 35 м/с!

Сравнение основных конструктивных особенностей.

Сравниваем два двигателя объемом 125 смЗ, имеющие различные конструктивнее особенности. В первом ход поршня и диаметра цилиндра равны между собой, 54 х 54 мм, имеется разделенный выпуск с деталью типа «link stud» (связывающая стойка) (Honda), а во втором — короткий ход, 56 х 50,6 мм (Cagiva). Видно, что конструкции их перепускных окон отличаются.

MBA VR1

Чтобы использовать преимущества и двигателей с коротким ходом, и двигателей типа «square», MBA разработала одноцилиндровый двигатель 125 смЗ с диаметром цилиндра 55 мм и ходом поршня 52 мм Количество боковых перепускных окон — 6, из них основное разделено, для обеспечения достаточного давления в тракте и лучшей продувки также и при средней скорости; пятое перепускное окно также разделено.

Двигатель с коротким ходом oт CRS

В последней омологации от CRS был последний двигатель 125 смЗ KZ, использующий короткий ход с соотношением 56 мм х 50,6 мм; на мировых чемпионатах школа Yamaha постоянно выступала с такого рода двигателями, пока не был выпущен двигатель Харальса Бартола 125 см3 54 мм х 54 мм, а впоследствии — и reed derbi 125 см3, и tkm.

Rotax

Двигатель, который вошел в историю современных двухтактных двигателей: rotax 125 смЗ устанавливается на картах Aprilia, а теперь и на rotax max, с соотношением диаметра цилиндра и хода поршня 54 х 54 мм. Используется компоновка с 4 противоположно расположенными и одним корректирующим перепускными окнами.

Линейная скорость поршня — очень важный параметр в жизни двигателя. Не случайно на двигателе 100 смЗ после расхода 20 литров на средне скоростной кольцевой гоночной трассе, и даже после каждого нагрева на скоростном треке, необходимо устанавливать новый поршень. Не сделав этого, вы рискуете угробить свой двигатель!

По этой формуле вы можете вычислить среднюю скорость поршня любого двигателя. Только вдумайтесь, для двухтактного двигателя еще в середине 80-х порог в 30 м/с казался непреодолимым; затем, с внедрением новейших материалов, достигли 35 м/с, даже на двигателях, способных выдержать только один нагрев в картинге.
В четырехтактных двигателях, где проблема серьезнее, идет расширение в цикле выхлопа (поршень не замедляется при подъеме к ВМТ), предел не должен превышать 25 м/с, хотя во время гонки, и на особенно быстрых двигателях, это предельное значение часто превышалось…

Статья взята с vsescooter.ru

Вал коленчатый 21213 (ход 84мм)

Увеличить рабочий объём двигателя можно: заменив коленвал на другой с большим ходом, увеличив диаметр цилиндра или то и другое одновременно. Не надо забывать, что при изменении объёма двигателя, необходимо увеличить объём камеры сгорания — для компенсации увеличения объёма цилиндра.
При установке коленвала с большим ходом необходимо заменить поршни.
К расточке цилиндров блока на значительную величину (2 мм) нужно подходить осторожно. Например, при расточке серийного блока ВАЗ 21083 с 82 мм до 84 мм у двигателя наблюдается повышенный расход масла. Это происходит за счёт потери жёсткости блока. В этом случае лучше использовать специальную толстостенную отливку блока. Такие блоки ВАЗ выпускает мелкими сериями.
Увеличение объёма двигателя приводит к увеличению максимального крутящего момента, но при этом происходит снижение оборотов максимальной мощности. Это происходит из-за уменьшения механического КПД. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения диаметра цилиндров, то возрастает площадь контакта между стенками цилиндра и поршнем с поршневыми кольцами. Как следствие повышается трение. Если повышение объёма происходит за счёт увеличения хода коленвала, то возрастает средняя скорость поршня, что приводит к тем же результатам.
В любом случае повышение объёма приводит к падению общего КПД двигателя.
Объём двигателя ВАЗ (в куб. см) в зависимости от диаметра цилиндра и хода поршня.
Диаметр            Ход поршня, мм
цилиндра,      80      84      86      88
      мм
    76,0      1451    1524    1560    1596
    76,4      1466    1540    1576    1613
    76,8      1476    1556    1593    1630
    79,0      1568    1646    1685    1725
    79,4      1584    1663    1702    1742
    79,8      1600    1680    1720    1760
    80,0      1608    1688    1628    1768
    82,0      1689    1774    1816    1858
    82,4      1706    1791    1834    1876
    82,8      1722    1808    1851    1894
    84,0      1772    1861    1905    1950

 

Увеличение объема двигателя ВАЗ

Весьма распространенной процедурой по улучшению характеристик автомобиля, является увеличение рабочего объема двигателя, с целью его форсирования. Для этого существует несколько вариантов:

  • можно заменить коленчатый вал, установив другой, с большим ходом;
  • расточить блок цилиндров, тем самым увеличив их диаметр;
  • сделав то и другое одновременно.

Целесообразней делать увеличение объема двигателя тогда, когда износ блока требует перехода на ремонтный диаметр. Тем самым можно убить двух зайцев — и характеристики улучшить, и ремонт произвести.

Замена коленчатого вала

Верхняя и нижняя мертвые точки поршня определяют рабочий объем цилиндра. Если заменить штатный коленвал на другой, с большим ходом поршня — получим увеличение объема. Коленвал, для двигателей ВАЗ семейства 21083, бывает с ходом поршня:

  1. 60,6;
  2. 71;
  3. 74,8;
  4. 75,6;
  5. 78;
  6. 80;
  7. 84.

Стандартный ход поршня на двигателе ВАЗ 21083 составляет 71 мм. Самый распространенный способ увеличить рабочий объем до 1600 см3 — это установка коленвала с ходом 74,8 либо 75,6. Увеличивая ход поршня, так же необходимо заменить, либо существенно доработать имеющиеся. Здесь тоже существует несколько способов решения проблемы.

Можно установить поршни со смещенным отверстием под палец, либо же использовать более короткие шатуны. Наиболее распространены варианты с установкой специальных кованых поршней под выбранный коленвал, либо снятие излишков металла с имеющихся цилиндров. Из минусов можно отметить быстрый износ шатунно-поршневой группы. Происходит это в силу того, что из-за увеличения хода поршней меняются углы работы шатуна, а значит, возрастает боковое давление на стенки цилиндра.

Еще стоит добавить, что на больших оборотах, штатные впускная и выпускная системы, не смогут справляться в полной мере. Наполнение цилиндров станет затруднительным, что неизбежно повлечет за собой потерю мощности. Данный недостаток с легкостью можно отнести и к следующему способу увеличения рабочего объема двигателя.

Что нужно для увеличения объема до 1.8

Итак. Для сборки двигателя 1,8 на базе 1,6 необходимо приобрести следующие детали:1.

Коленвал с ходом 84 мм.
2.
Шатуны 129 мм.
3.
Поршневые пальцы 19Х59.
4.
Кованые поршни СТИ 218.08 (в данном случае для 16-ти клапанного мотора). Вместе с поршневыми кольцами с наборным маслосъемным кольцом сводят потребление масла мотором практически к нулю. Глубокие цековки под клапана обеспечивают “безвтык” при обрыве ремня ГРМ.
5.
Вкладыши шатунные под шейку 41,5 мм, вкладыши коренные стандарт.
6.
Кольца стопорные поршневых пальцев 19 мм.
7.
Кольца поршневые с маслосъемным кольцом наборной конструкции (Мале, НПР Европа).
8.
Форсунки топливные для Волги (ЗМЗ Дека, Бош 107)
9.
Форсунки масляного охлаждения поршней.
10.
Сальники и прокладки.

Также (при использовании, как я, кованых поршней СТИ-218.08) надо расточить цилиндры в 82,5 мм или 83 мм. Пи этом необходимо обеспечить зазор поршень-цилиндр 0,06 мм и провести платохонингование (микропрофиль RkK

С данными коленчатыми валами используются только “кованые” поршни рассчитанные на ход поршня 78 и 80 мм соответственно.

Расточка блока цилиндров

Это вариант подразумевает расширение диаметра цилиндров, и установку поршней большего диаметра, что в свою очередь так же увеличивает рабочий объем. Любой капитальный ремонт, своего рода небольшой тюнинг, в сторону увеличения объема. При правильном подходе, и руках растущих из нужного места, их можно расточить до 84 мм. Дальнейшая расточка опасна, могут выйти дефекты литья, и тогда можно отправляться за новым блоком. Но здесь тоже есть ограничения и минусы.

Значительное уменьшение толщины стенок цилиндров, в любом случае приведет пусть к небольшому, но снижению ресурса блока цилиндров. Так же увеличивается термонагрузка, проще говоря, тонкие стенки будут нагреваться куда быстрее.

Тюнинг: основное описание

Тюнинг карбюраторного двигателя предусматривает в первую очередь расточку блока цилиндров. Это делается для того, чтобы увеличить камеру сгорания, а соответственно и давление внутри нее.

Также, устанавливаются облегченные детали, которые дают возможность уменьшить вес мотора, что даст увеличение динамики разгона.

Расточка блока и замена коленвала

Это вариант включает в себя оба перечисленных выше, и позволяет произвести максимальное увеличение рабочего объема двигателя. К примеру, расточка до диаметра 84 мм, с установкой коленвала с ходом 80 мм, увеличит объем двигателя до 1798 см3. В данном случае так же понадобится установка кованых поршней.

Какой бы вариант вы для себя не избрали, важно помнить то, что доработка двигателя дело весьма серьезное и кропотливое. Лучше всего поручить дело профессионалам, которые на этом собаку съели. Ведь без необходимых навыков и специального оборудования, тюнинг рискует превратиться в муку и напрасную трату денег, времени и сил.
Только тщательно взвесив все за и против, стоит отправляться в магазин за запчастями. Как правило, расходы на форсирование двигателя, включая стоимость запчастей и работы, не приносят владельцу какой-то ощутимой пользы. Прироста мощности вы вряд ли ощутите, как говориться в сиденье вас ваша девятка вжимать все равно не будет.

Что еще стоит почитать


Капитальный ремонт двигателя


Задний редуктор, устройство и принцип работы


Троит двигатель на холодную


Можно ли ставить ксенон


Противобуксовочная система TCS

Процесс тюнинга

Тюнинг двигателя ВАЗ 2109 своими руками начинается с демонтажа мотора с автомобиля. Так, придется отключить подачу питания, систему зажигания и прочие системы. Итак, рассмотрим, все этапы проведения доработки мотора самостоятельно. Полностью тюнинг провести своими руками невозможно, поскольку все равно придется на некоторых этапах обратиться в автосервис.

Демонтаж мотора

Чтобы снять движок придется пройти определенный процесс отключения и демонтажа вспомогательных систем. Итак, приступим непосредственно к процессу:

  1. Снимаем АКБ и удерживающую полку.
  2. Демонтируем воздушный фильтр и карбюратор.
  3. Снимаем элементы зажигания, которые размещены в моторном отсеке.
  4. Сливаем охлаждающую жидкость и моторное масло.
  5. Откручиваем КПП от ДВС.
  6. Демонтируем радиатор, чтобы было проще снять мотор.
  7. Вынимаем шрус двигателя.
  8. Откручиваем подушки двигателя.
  9. Снимаем капот и демонтируем двигатель.

Расписанный процесс не полный, а только основные действия, которые необходимо проделать.

Разборка силового агрегата

Разборка силового агрегата делается за несколько часов. Так, для начала необходимо демонтировать крышку головку блока и поддон картера. Лучше всего проводить данную операцию на специальном стенде.

После этого начинаем снимать основные узлы. Раскручиваем болты крепления головки блока и блоку цилиндров. Затем, головку отставляем в сторону и работаем непосредственно с блоком цилиндров. Итак, рассмотрим, что придется снять:

  1. Откручиваем бугеля и вынимаем коленчатый вал. Предварительно демонтируем шкив.
  2. Демонтируем водяной и масляный насос.
  3. Вынимаем поршневую группу. Демонтируем шатуны. Если есть, необходимо вынуть гильзы.
  4. Теперь, блок готов к дальнейшим манипуляциям.
  5. Последним этапом становится мойка деталей и блока.

Когда блок разобран, можно перейти к разборке головки блока цилиндров.

  1. Демонтируем крышку распределительного вала.
  2. Снимаем распредвал.
  3. Рассухариваем клапаны.
  4. Снимаем пружины и сальники.
  5. Вынимаем клапаны.
  6. Выбиваем с головки седла и направляющие втулки.
  7. Проводим мойку деталей и основания головки.

Определение приоритетов доработки

Чтобы увеличить мощность двигателя ВАЗ 2109 карбюратор потребуется приобрести поршневую группу, клапаны, распределительный вал, шатуны и коленчатый вал. Все эти детали должны быть облегченные и изготовлены именно производителями тюнинга.

Так, поршневая группа, клапаны и седла подходят компании ATI. Направляющие втулки, лучше всего устанавливать бронзовые производства американського производителя K-line. Коленчатый и распределительный вал приобретаются у немецкой компании TDR.

Работа с блоком цилиндров

Для начала, блок цилиндров необходимо расточить под новые поршни, соответственно с размером — 82 мм. Затем, проводится установка коленчатого вала и новых вкладышей, которые идет в комплекте с главной деталью.

Чтобы все работало, как часы, необходимо установить облегченное тюнинг сцепление производства Sachs. После того, как к валу прицепили сцепление необходимо сделать балансировку. Желательно проводить операцию на специальном стенде.

Проводим сборку поршневого узла, а именно крепим поршни к шатунам. Затем, можно приступить, к так называемому процессу «перевязки». Под ним подразумевается крепление шатунов с поршнями к коленчатому валу. Монтируем сальники и подшипники коленчатого вала. Устанавливаем бугеля и можно зафиксировать поддон. Затем, проводится сборка остальных вспомогательных узлов, таких как шкив, водяной насос и ролик.

Тюнинг головки

Тюнинг головки блока цилиндров — это фактически сборка новых деталей на старые посадочные места. Так, разобранная ГБЦ собирается из старого корпуса и новых тюнинг элементов. В данном процессе нет ничего сложного.

Сборка узла

После того, как основные системы и узлы собраны, можно преступить непосредственно к процессу сборки двигателя воедино. Так, в обратной последовательности к блоку цилиндров крепятся — головка блока, клапанная крышка, шкивы, ремень ГРМ.

После сборки, рекомендуется обкатать двигатель на холодную, но поскольку не у всех имеется обкаточный стенд, то большинство автомобилистов проводят эту операцию на горячую, непосредственно на автомобиле.

Доработка вспомогательных систем

После того, как основные узлы силового агрегата собраны, можно приступить к установке вспомогательных систем. Итак, устанавливаем в первую очередь, систему впрыска топлива. Старый карбюратор Солекс не стоит ставить, поскольку он не будет давать необходимого количества горючего в камеры сгорания. Поэтому, необходимо найти улучшенный карбюратор Солекс Мега-2 или чешский вариант — ИКОВ.

Стоит доработать систему зажигания. Вместо стандартных свечей, стоит установить свечи зажигания Бриск с маркировкой А2. Также, стандартные высоковольтные провода меняются на тюнинг версию производства Тесла.

Не стоит забывать за систему охлаждения, поскольку увеличенное количество оборотов коленчатого вала, ускорит все процессы, а соответственно и увеличенный выброс тепла. Поэтому на ВАЗ 2109 устанавливают кит комплект системы охлаждения, в которую входят: силиконовые патрубки, спортивная помпа и двухкамерный термостат. Также, рекомендуется установить спортивный радиатор, сделанный с алюминия. Это облегчит вес автомобиля на несколько килограмм.

Последней доработкой становится установка воздушного фильтра «нулевого» сопротивления. Монтаж этого узла проводится достаточно просто, на стандартные крепления старого корпуса «воздухана». Воздухозаборник выводится так, чтобы была прямая подача воздуха.

Также, кроме стандартных доработок, на двигатель можно установить нагнетатель воздуха. Конечно, такая доработка быстрее изнашивает элементы мотора, поэтому рекомендуется установить «улитку».

После проведения всех доработок, двигатель устанавливается на транспортное средство, и проводится обкатка и регулировка.

Как увеличить мощность двигателя ВАЗ 2108?

Увеличить мощность двигателя ВАЗ 2108 можно разными методами, однако наиболее часто владельцы «восьмёрок» просто увеличивают объём мотора расточкой блока цилиндров. Данный способ увеличения мощности автомобиля доступен практически всем автолюбителям, так как для этого не нужно обладать какими-то особыми знаниями. Однако стоит иметь в виду, что серьёзно мощность увеличить не получится…

При расточке блока цилиндров вы должны будете подогнать его под более крупный диаметр поршня, при этом вам потребуется приобрести поршни с кольцами с нужным диаметром. Все ваши расходы составят только покупку дополнительных деталей, то есть поршней и колец, а также проведение самой расточки цилиндров.

Если вы можете потратить больше денег для проведения тюнинга двигателя ВАЗ 2108, то вы можете приобрести новый коленчатый вал – его нужно покупать с большим радиусом кривошипа, при этом диаметр кривошипа может варьироваться от 74,8 мм до 80 мм. К данному коленчатому валу вам также потребуется приобрести подходящие поршни вместе с поршневыми кольцами. Наконец, всё это нужно будет установить самостоятельно или с помощью профессионалов автосервиса. Обязательно блок цилиндров нужно будет расточить под новые поршни.

В некоторых случаях лучше оснастить автомобиль подходящим распределительным валом, а также доработать головку блока цилиндров под него. Однако следует иметь в виду, что для полного раскрытия возможностей новенького распределительного вала потребуется внести и некоторые другие изменения в устройство автомобиля. Так, необходимо доработать ГБЦ, причём часто приходится проводить серьёзную доработку. Модернизации нужно будет подвергнуть и впускные с выпускными каналы.

Stroke Any Engine — How To

Мы стремимся к крутящему моменту, и ничто не помогает ему лучше, чем огромные кубы и большая рука. Поглаживание дает и то, и другое. Распространенные комбинации Chevy 383 и Ford 347 принесли в массы гладильные машины, но в поглаживании может быть больше творчества, чем просто покупка комплекта и его скрепление. Увеличьте ход коленчатого вала, и вы будете иметь дело с такими вещами, как высота сжатия поршня, после чего вы могли бы также рассмотреть более длинные штоки, и пока вы это делаете, почему бы не сделать все возможное с блоком с высокой декой? В этой истории мы расскажем, почему и как все эти аспекты вашей вращающейся сборки, чтобы вы могли понять внутренности вашего нового двигателя ящика большого дюйма, или чтобы вы могли создать свой собственный короткий блок дома.Благодаря сегодняшнему ассортименту послепродажных шатунов, шатунов, поршней и блоков самодельный штрокер, наконец, стал практичным.

Высота деки блока: Это расстояние от центральной линии коленчатого вала до верхней части поверхности деки (обработанной плоской части, к которой болтами крепятся головки цилиндров). Чтобы приспособиться к кривошипам с ходом и более длинным шатунам, некоторые блоки двигателя послепродажного обслуживания доступны с высотой платформы, превышающей стандартную; Например, у стокового Chevy 454 высота палубы равна 9.800 дюймов, хотя блоки с высотой настила 10.200 дюймов обычно доступны в таких компаниях, как World Products. Высота настила блока может быть уменьшена путем фрезерования (или «укладки») блока. Ход: общее расстояние, пройденное поршнем при движении от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Он определяется диаметром круга, по которому шатунные шейки коленчатого вала проходят при вращении кривошипа. Полный ход можно рассчитать как удвоенное расстояние от центральной линии коленчатого вала до центральной линии одной шейки шатуна.Увеличение хода увеличивает рабочий объем каждого цилиндра и увеличивает рабочий объем двигателя; уменьшение хода уменьшает рабочий объем и уменьшает рабочий объем двигателя. При расчете комбинаций ударов вы часто будете иметь дело с «ходом» кривошипа, который составляет половину хода.

Диаметр цилиндра: Хотя это не совсем относится к теме хода поршня, переточка (увеличение цилиндров) всегда учитывается при создании двигателя. Диаметр цилиндра определяется как диаметр цилиндра; чем больше диаметр отверстия, тем больше объем цилиндра.Диаметр цилиндра и ход поршня — единственные два аспекта двигателя, которые влияют на рабочий объем двигателя в кубических дюймах.

Длина штока: Расстояние между центром отверстия для поршневого пальца (малый конец) и отверстием для шатуна (большой конец) шатуна. Шатуны послепродажного обслуживания доступны в различных длинах, отличных от стандартных. Например, 6-дюймовые стержни — обычная замена оригинальным 5,7-дюймовым стержням 350 Chevy.

Высота сжатия поршня: Расстояние от центра поршневого пальца до верхней части головки поршня, без учета тарелок или куполов на поршне.Более длинный ход и более длинные шатуны требуют меньшей высоты сжатия поршня, чтобы поршень оставался в пределах высоты деки блока цилиндров; меньший ход и короткая длина штока способствует большей высоте сжатия поршня.

Зазор деки поршня: Расстояние от головки поршня (без учета тарелок или куполов) до поверхности деки блока цилиндров. Серийные двигатели часто имеют зазор деки поршня в диапазоне от 0,050 до 0,010 дюйма под декой или «в отверстии».«Производительные двигатели часто обрабатываются так, чтобы иметь нулевой зазор деки, а в некоторых случаях зазор деки положительный или« вне отверстия »на целых 0,010.

Что делать с этой информацией

Когда рассматривая ход вашего двигателя, первое, что нужно понять, это то, что общая комбинация хода кривошипа (половина хода) плюс длина штока плюс высота сжатия поршня плюс зазор деки поршня должны равняться высоте деки блока цилиндров. Двигатель имеет положительный зазор деки поршня, и в этом случае зазор деки поршня превышает высоту деки блока.Каждый из перечисленных элементов может быть изменен в соответствии с требуемыми характеристиками двигателя. Вот как.

Первым шагом обычно является определение того, каким будет ход кривошипа, и, поскольку приоритетом этой истории является максимальный крутящий момент, мы сосредоточимся на получении максимально длинного хода. Это будет определяться пространством картера, имеющимся в блоке двигателя, поскольку длинный ход может вызвать столкновение противовесов кривошипа с нижней частью цилиндров или направляющими масляного поддона. Блоки цилиндров послепродажного обслуживания с более широкими направляющими и дополнительными гребешками коленчатого вала могут быть решением, хотя в некоторых случаях тщательная шлифовка может предоставить вам необходимое пространство.Например, блок 350 Chevy с ходом штока 3,480 дюйма обычно может соответствовать ходу 3,800 с небольшим шлифованием. Отливка небольших блоков вторичного рынка, такая как Dart Iron Eagle, имеет раздвижные направляющие (требующие уникального масляного поддона), чтобы соответствовать ходу до 4,125. Другая проблема с более длинными ходами во многих двигателях с V-образной конфигурацией — это столкновение шатунов с распределительным валом, особенно с шатунами с громоздким концом, такими как алюминиевые шатуны. Многие стальные стержни вторичного рынка имеют низкие профили или заточенные болты стержня для обеспечения зазора, либо кулачок с малым основанием (доступен у большинства производителей для двигателей, где это необходимо) может быть решением.Для экстремальных ходовых двигателей доступны некоторые блоки цилиндров послепродажного обслуживания с приподнятыми положениями распредвала для обеспечения зазора коленвала. Стандартная высота кулачка Small Chevy с 4,521 дюйма может быть увеличена до 4,912 дюйма; Для этих блоков доступны более длинные цепи привода ГРМ и более короткие толкатели.

Регулировка высоты сжатия

После выбора хода кривошипа необходимо определить комбинацию длины штока и высоты сжатия поршня. Если вы собираетесь использовать шатуны стандартной длины, поршневой палец должен быть поднят (т.е.е., высота сжатия уменьшилась) на ту же величину, что и половина увеличения хода. Используя общий пример, рассмотрим 383 Chevy с ходом 3,750, оригинальными 5,7-дюймовыми штоками, высотой блока 9,025 и целевой высотой сжатия поршня 0,025 дюйма ниже деки. Вот как можно определить необходимую высоту сжатия поршня.

Высота деки — (ход / 2 + длина штока + зазор деки поршня) = высота сжатия

9,025 — (3,75 / 2 + 5,7 + 0,025) = 1,425

Следовательно, высота сжатия поршня равна 1.425 (очень часто) требуется для этой комбинации 383. Обратите внимание, что обычно используемая высота сжатия штатива 350 составляет 1,560; новая высота 1,425 подняла поршневой палец на 0,135 дюйма, что ровно вдвое меньше, если ход поршня увеличился с 3,48 до 3,75 дюйма. В результате положение поршня в ВМТ идентично тому, что было до увеличения хода.

Эту же формулу можно использовать, если вы решите использовать шатуны, которые длиннее, чем у запаса. В этом случае поршневой палец должен быть поднят на ту же величину, что и увеличение длины штока.Например, если вы использовали 383, описанный выше, но заменили его на штоки 6.000 дюймов, высота сжатия поршня должна быть на 0,300 дюйма меньше, потому что штоки 6.000 дюймов на 0,300 дюйма длиннее штоков 5,700 дюймов. Это означает, что высота сжатия будет уменьшена с 1,425 (для стержней 5,700 дюймов) до 1,125 (для стержней 6,000 дюймов). Вы можете получить тот же ответ, используя формулу выше. В любом случае, вы можете видеть, что либо более длинный ход, либо более длинные штоки, либо и то, и другое требует уменьшения высоты сжатия поршня.

Другой сценарий состоит в том, что вы знаете желаемый ход, высоту деки и высоту сжатия стандартных поршней, которые вы хотите использовать. В этом случае вам нужно найти самые длинные удилища, которые вам подойдут. Вот как.

Предположим, у вас есть блок World Products Motown с высотой колоды 9,025 дюйма. Вы будете использовать большой ход в 4.000 дюймов, и хотя блок можно просверлить до 4.200, вы собираетесь использовать 4.165, так что вам не нужны нестандартные поршни. (Модель 4.165×4.000 дает вам 436 кубических сантиметров). В каталоге JE говорится, что обычные поршни диаметром 4,165 дюйма доступны с высотой сжатия 1,000, 1,062, 1,100, 1,125 и 1,425 дюйма. Обычные шатуны от Eagle или Scat имеют диаметр 5,700, 6,000, 6,125 или 6,200 дюймов.

Во-первых, определите, сколько места у вас есть в пределах высоты палубы блока для комбинации штока и поршня; для этого вычтите половину хода из высоты настила блока. В данном случае это 9,025 дюйма минус 2 дюйма, что равно 7.025 дюймов. Следовательно, сложив высоту сжатия поршня и длину штока, вы узнаете, какой зазор деки поршня вы получите. Вот формула:

(высота деки — ход / 2) — (высота сжатия поршня + длина штока) = зазор деки

(9,025 — 4/2) — (1 + 6) = 0,025

В этом случае Единственный выбор — это 6.000-дюймовые штоки и поршни с высотой сжатия 1 дюйм. Любая другая комбинация создает зазор деки поршня, который либо слишком мал (слишком далеко в отверстии), либо слишком велик (слишком далеко от отверстия).В других случаях не забывайте, что блок можно фрезеровать, чтобы уменьшить зазор деки поршня до приемлемой величины — количество, которое можно фрезеровать, полностью зависит от используемого блока.

Использование высоты деки в ваших интересах

В приведенном выше сценарии максимальная длина штока и высота сжатия поршня были ограничены высотой деки блока. Именно поэтому блоки с высокой декой доступны на вторичном рынке для применений Chevy и Mopar. GM имеет алюминиевый малый блок с калибром 9.Колода 525 (на полдюйма выше приклада), а высота Dart — 9,325. С высотой деки 9,325 в нашем примере комбинации канал / ход поршня 4,165×4,00 можно использовать более длинные шатуны и поршни 6,200 с большей высотой сжатия 1,125 для зазора деки поршня 0,000. Делать математику. Это весело.

Mix and Match: До сих пор для простоты мы использовали очень распространенные примеры, но самое интересное — это поиск комбо-строкеров для необычных двигателей. Заточив коленчатый вал со смещением (это описано на иллюстрации в другом месте этой статьи), вы можете увеличить ход любого двигателя.Вы также можете обработать шейки шатунов по размеру таковых в более распространенном двигателе, чтобы вы могли получить шатуны на вторичном рынке, и, возможно, более распространенный стержень также можно сузить, чтобы он соответствовал вашей шатуне, если это необходимо. Поршни под заказ можно изготовить практически для чего угодно.

Высота сжатия по сравнению с пакетом колец: В приведенных выше описаниях мы не рассматривали практичность очень малой высоты сжатия поршня. Когда эта спецификация становится всего лишь 1 дюйм, часто требуются узкие поршневые кольца или кольцевые кнопки над поршневым пальцем.Также может потребоваться, чтобы кольца располагались ближе к верхней части поршня, чем вам может потребоваться при использовании закиси азота или при длительном использовании. Короткая высота поршня означает меньший вес, что хорошо, но также может снизить необходимую надежность. Иногда разумнее пойти на компромисс с меньшим ходом или более короткими стержнями.

Зазор между поршнем и кривошипом: В некоторых случаях с длинным ходом, короткими шатунами и большой высотой сжатия поршня юбки поршня могут сталкиваться с противовесами кривошипа. Юбку можно обрезать по размеру, но вы также можете переосмыслить комбинацию.Зазор между поршнем и головкой: при определении зазора деки поршня не забывайте расстояние от купола поршня до головки блока цилиндров, указанное производителем шатуна.

Передаточное число шатунов: Передаточное число шатуна — это длина шатуна, деленная на ход поршня, и это показатель угловатости шатуна, наблюдаемый в двигателе. Более длинные стержни имеют более высокое передаточное число (1,6: 1 и выше) и меньшую угловатость, чем низкие передаточные числа (1,4: 1), наблюдаемые в приложениях со сверхдлинным ходом. Влияние передаточного числа удилищ на производительность — тема гораздо более глубокая, чем можно охватить, даже если мы потратили на попытки весь журнал.Достаточно сказать, что многие производители двигателей думают, что самые длинные стержни — это лучшие стержни, но современное мышление таково, что более короткие стержни могут иметь больший крутящий момент при работе с низкими оборотами. Если вы выбираете передаточное число меньше 1,6: 1, подумайте о более мощных шатунах для вторичного рынка.

Наконец, любое увеличение рабочего объема без соответствующего увеличения площади сгорания приведет к увеличению степени сжатия, и это должно быть решено путем настройки купола поршня или тарелки и камеры сгорания головки блока цилиндров на желаемое соотношение.Так что в этом выпуске есть целая история об этом. Как удобно.

Объяснение скорости поршня, угла штока и увеличенного смещения.

Внимательный взгляд на ход коленчатого вала и его влияние на среднюю скорость поршня, инерцию и контроль огромных разрушительных сил, действующих внутри двигателя.

Производители двигателей давно рассчитывают среднюю скорость поршня своих двигателей, чтобы помочь определить возможные потери мощности и опасные ограничения числа оборотов. Это математическое упражнение было особенно важно при увеличении общего рабочего объема с помощью коленчатого вала с ходовым механизмом, потому что средняя скорость поршня будет увеличиваться по сравнению со стандартным ходом при тех же оборотах.

Но что, если бы существовала другая динамика двигателя, которая могла бы дать строителям лучшее представление о долговечности поршневого узла?

На видео выше показаны два двигателя, один с коротким ходом коленчатого вала, а другой со значительно более длинным ходом. Обратите внимание, что оба поршня достигают верхней мертвой точки и нижней мертвой точки одновременно, но поршень в двигателе с более длинным ходом (слева) должен двигаться значительно быстрее.

«Вместо того, чтобы сосредотачиваться на средней скорости поршня, обратите внимание на влияние силы инерции на поршень», — предлагает Дэйв Фасснер, руководитель отдела исследований и разработок K1 Technologies.

Давайте сначала рассмотрим определение средней скорости поршня, также называемой средней скоростью поршня. Это эффективное расстояние, на которое поршень проходит за заданную единицу времени, и для сравнения оно обычно выражается в футах в минуту (фут / мин). Стандартное математическое уравнение довольно простое:

Средняя скорость поршня (фут / мин) = (ход x 2 x об / мин) / 12

Есть более простая формула, но о математике позже. Скорость поршня постоянно изменяется, когда он перемещается от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) и обратно в ВМТ за один оборот коленчатого вала.В ВМТ и НМТ скорость составляет 0 футов в минуту, и в какой-то момент во время хода вниз и вверх он будет ускоряться до максимальной скорости, а затем замедлится и вернется к 0 футов в минуту.

Когда поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, на короткое время он полностью останавливается. Это создает огромную нагрузку на булавки для запястий. Показанные штифты Trend предлагаются с различной толщиной стенки, чтобы выдерживать необходимую нагрузку.

Существуют формулы для расчета скорости поршня при каждом градусе вращения коленчатого вала, но обычно это гораздо больше информации, чем требуется большинству производителей двигателей.Традиционно они смотрят на среднюю или среднюю скорость поршня во время вращения кривошипа и, возможно, вычисляют максимальную скорость поршня.

Средняя скорость поршня — это общее расстояние, которое поршень проходит за один полный оборот коленчатого вала, умноженное на число оборотов двигателя. Очевидно, что скорость поршня увеличивается с увеличением числа оборотов в минуту, и скорость поршня также увеличивается с увеличением хода. Давайте посмотрим на небольшой пример.

Чтобы просмотреть все предложения K1 Technologies по коленчатому валу, щелкните ЗДЕСЬ

Большой блок Chevy с 4.Коленчатый вал с ходом поршня 000 дюймов, работающий при 6500 об / мин, имеет среднюю скорость поршня 4333 фут / мин. Давайте еще раз рассмотрим формулу, использованную для расчета этого результата. Умножьте ход на 2, а затем умножьте это число на число оборотов в минуту. Это даст вам общее количество дюймов, которое поршень прошел за одну минуту. В данном случае формула: 4 (ход) x 2 x 6 500 (об / мин), что равно 52 000 дюймов. Чтобы прочитать это в футах в минуту, разделите на 12. Вот полная формула:

(4 x 2 x 6500) / 12 = 4333 фут / мин

Вы можете упростить формулу с помощью небольшого математического трюка.Разделите числитель и знаменатель в этом уравнении на 2, и вы получите тот же ответ. Другими словами, умножьте ход на число оборотов в минуту, а затем разделите на 6.

(4 x 6500) / 6 = 4333 фут / мин

С помощью этой более простой формулы мы вычислим среднюю скорость поршня при увеличении хода до 4 500 дюймов.

(4,5 x 6500) / 6 = 4875 футов в минуту

Как видите, средняя скорость поршня увеличилась почти на 13 процентов, хотя число оборотов в минуту не изменилось.

Снижение веса поршня играет огромную роль в создании вращающегося узла, способного выдерживать высокие обороты.Кажущийся незначительным граммовый вес поршня увеличивается экспоненциально с увеличением числа оборотов в минуту.

Опять же, это средняя скорость поршня за весь ход. Чтобы рассчитать максимальную скорость, которую поршень достигает во время хода, требуется немного больше расчетов, а также длина шатуна и угол наклона штока в зависимости от положения коленчатого вала. Существуют онлайн-калькуляторы, которые вычисляют точную скорость поршня при любом заданном вращении коленчатого вала, но вот основная формула, которую часто используют производители двигателей, не требующая длины штока:

Максимальная скорость поршня (фут / мин) = ((Ход x π) / 12) x об / мин

Рассчитаем максимальную скорость поршня для нашего строкера BBC:

((4.5 x 3,1416) / 12) x 6500 = 7658 футов в минуту

Преобразуя футы в минуту в мили в час (1 фут в минуту = 0,011364 мили в час), этот поршень разгоняется от 0 до 87 миль в час примерно за два дюйма, а затем и обратно до нуля в оставшемся пространстве цилиндра глубиной 4,5 дюйма. Теперь представьте, что поршень BBC весит около 1,3 фунта, и вы можете получить представление об огромных силах, приложенных к коленчатому валу, шатуну и пальцу запястья — вот почему Фасснер предлагает посмотреть на силу инерции.

«Инерция — это свойство материи, которое заставляет ее сопротивляться любому изменению в своем движении», — объясняет Фюсснер.«Этот принцип физики особенно важен при разработке поршней для высокопроизводительных приложений».

Удлинение шатуна обеспечивает более мягкий переход поршня при изменении направления. Более длинный шатун также уменьшает высоту сжатия поршня и может помочь снять вес с вращающегося узла.

Сила инерции является функцией массы, умноженной на ускорение, и величина этих сил увеличивается как квадрат скорости двигателя.Другими словами, если вы удвоите частоту вращения двигателя с 3000 до 6000 об / мин, силы, действующие на поршень, не увеличатся — они увеличатся в четыре раза.

«Как только поршень поднимается вверх по цилиндру, он пытается продолжить движение», — напоминает Фусснер. «Его движение останавливается и немедленно прекращается только под действием шатуна и импульса коленчатого вала».

Из-за угловатости штока, на которую влияет длина шатуна и ход двигателя, поршень не достигает своей максимальной скорости вверх или вниз примерно до 76 градусов до и после ВМТ с точными положениями, зависящими от длины штока до коэффициент хода », — говорит Фусснер.

Шатуны Stroker , такие как эта кованая деталь LS7 от K1 Technologies, являются отличным способом увеличения рабочего объема. Однако при увеличении хода поршень должен ускоряться на каждом обороте быстрее, чтобы покрыть большую рабочую площадь стенки цилиндра. Ищете коленчатый вал LS Stroker? Кликните сюда.

«Это означает, что поршень имеет угол поворота кривошипа примерно на 152 градуса для перехода от максимальной скорости к нулю и обратно к максимальной скорости в течение верхней половины хода. А затем примерно 208 градусов, чтобы проделать ту же последовательность во время нижней половины гребка.Следовательно, восходящая сила инерции больше, чем нисходящая сила инерции ».

Если не брать в расчет шатун, есть формула для расчета первичной силы инерции:

0,0000142 x вес поршня (фунты) x об / мин2 x ход (дюймы) = сила инерции

Вес поршня включает кольца, палец и фиксаторы. Давайте рассмотрим простой пример одноцилиндрового двигателя с ходом 3.000 дюймов (такой же, как у Small-Block 283ci и 302ci Chevy) и 1.Поршень в сборе на 000 фунтов (453,5 грамма) при 6000 об / мин:

0,0000142 x 1 x 6000 x 6000 x 3 = 1534 фунта

С помощью некоторых дополнительных вычислений, использующих длину и ход штока, можно получить поправочный коэффициент для повышения точности результатов силы инерции.

Радиус кривошипа ÷ Длина стержня

«Из-за воздействия шатуна сила, необходимая для остановки и повторного запуска поршня, максимальна в ВМТ», — говорит Фусснер. «Эффект шатуна заключается в увеличении первичной силы в ВМТ и уменьшении первичной силы в НМТ на этот коэффициент R / L.”

В этом примере радиус равен половине хода коленчатого вала (1,5 дюйма), деленной на длину стержня 6 000 дюймов, что дает коэффициент 0,25 или 383 фунта (1,534 x 0,25 = 383). Этот коэффициент добавляется к исходной силе инерции для хода вверх и вычитается при движении вниз.

Оба кривошипа слева и справа находятся в одной и той же точке при каждом вращении. Однако поршню слева придется двигаться намного быстрее, чтобы достичь верхней мертвой точки одновременно с поршнем справа.

«Таким образом, действительная восходящая сила в ВМТ становится 1917 фунтов, а фактическая направленная вниз сила в НМТ — 1151 фунт», — говорит Фасснер. «Эти силы изменяются прямо пропорционально весу поршневого узла и длине хода штока, а также пропорционально квадрату частоты вращения двигателя. Таким образом, эти цифры можно рассматривать как базовые, чтобы легко оценить силы, создаваемые в двигателе любого другого размера ».

Между прочим, средняя скорость поршня для этого 1-цилиндрового двигателя при 6000 об / мин составляет 3000 футов в минуту, а максимальная скорость поршня (с использованием нашей предыдущей формулы) составляет 4712 футов в минуту.

Что произойдет, если вы увеличите ход с 3.000 до 3.250 дюйма? Во-первых, средняя скорость поршня увеличивается до 3250 футов в минуту, а максимальная скорость поршня увеличивается до 5 105 футов в минуту. Затем основная сила увеличивается с 1534 фунта до 1661 фунта. Также есть изменение при добавлении нового коэффициента R / L 0,27 (1,625 ÷ 6.000). Фактическая восходящая сила в ВМТ становится 2 109 фунтов, а фактическая сила, направленная вниз в НМТ, становится 1213 фунтов.

«Если мы увеличим частоту вращения двигателя на 3.Ход от 250 дюймов до 7000 об / мин, при прочих равных условиях первичное усилие увеличивается до 2261 фунта », — говорит Фусснер. «Затем примените коэффициент R / L 0,27, и фактическая сила, направленная вниз, станет 1,651 фунта. Фактическая восходящая сила в ВМТ становится 2 871 фунт. Это почти полторы тонны! »

Теперь рассмотрим эффекты более легкого поршня. При сохранении хода 3,20 дюйма и 7000 об / мин, но при использовании поршня, который весит 340 граммов (0,750 фунта), максимальное усилие снижается с 2871 фунта до 2154 фунта, или на 717 фунтов меньшего усилия.Такая же более легкая конфигурация поршня будет иметь силу в 1238 фунтов, необходимую для остановки и перезапуска поршня при НМТ, что на 413 фунтов меньше.

«Таким образом, с каждым полным оборотом двигатель будет испытывать на 1130 фунтов меньше силы инерции с более легким поршневым узлом», — говорит Фусснер. «Это уменьшение силы инерции, конечно, будет применяться к каждому цилиндру в многоцилиндровом двигателе. Двигатель, работающий на 7000 об / мин, будет останавливаться и запускать каждый поршень 14000 раз в минуту ».

Когда поршень достигает верхней мертвой точки на такте выпуска, у него нет подушки сжатия, которая могла бы замедлить его.Вместо этого шатун принимает на себя всю тяжесть силы, действующей на его балку, и пытается отделить его крышку. Качественные шатуны имеют первостепенное значение для высокомощного двигателя с высокими оборотами. Ищете кованые шатуны? Кликните сюда!

Средняя и максимальная частота вращения поршня по-прежнему являются ценными вычислениями для любого производителя двигателей, который вносит изменения в проверенную формулу. Превышение средней скорости поршня 5000 футов в минуту должно привлечь ваше внимание и побудить к переосмыслению выбора деталей. Чрезмерная скорость поршня может привести к непостоянной смазке стенки цилиндра, а в некоторых ситуациях поршень действительно будет ускоряться быстрее, чем фронт пламени во время сгорания.В то время как первое может вызвать поломку деталей, второе приводит к потере мощности.

И поршни также должны быть максимально легкими без ущерба для требуемой прочности и долговечности. Силы инерции будут растягивать шатуны и сопротивляться ускорению коленчатого вала, что снова может привести к выходу из строя деталей и снижению мощности.

«Мы знаем, что обычная мера, используемая в течение многих лет для предположения, что зона опасности структурной целостности поршня в работающем двигателе — это средняя скорость поршня», — резюмирует Фусснер.«Как инструктор по прыжкам с парашютом сказал своему ученику, болит не скорость падения, а внезапная остановка. Так и с поршнями. Поэтому вместо того, чтобы сосредотачиваться только на средней скорости поршня, давайте решим также рассмотреть влияние силы инерции на поршень и то, что мы можем сделать, чтобы уменьшить эту силу. А если это невозможно, убедитесь, что компоненты достаточно прочны, чтобы выдержать поставленную нами задачу ».

«Хотя увеличение длины штока смягчит инерционную нагрузку за счет изменения вышеупомянутого отношения R / L, оно не снизит среднюю скорость поршня, потому что до тех пор, пока не будет изменен ход», — продолжает Фусснер.«Поршень должен пройти одинаковое расстояние за один оборот коленчатого вала, независимо от длины штока. Скорость — это расстояние, пройденное за единицу времени ».

Последнее замечание о скорости поршня — 2,500 футов в минуту считалось верхним пределом скорости поршня не так давно. Важно учитывать, что средняя скорость поршня также используется в качестве ориентира для рассмотрения других компонентов двигателя, таких как шатуны и коленчатые валы. На заре создания горячих родов у большинства двигателей были чугунные кривошипы и шатуны, а также литые алюминиевые поршни, которые не так прочны, как детали двигателей сегодня.

«Таким образом, увеличение прочности этих деталей позволило более чем вдвое увеличить безопасную среднюю скорость поршня до 5000 футов в минуту и ​​более», — говорит Фусснер. «Другой фактор — это использование. Будет ли двигатель работать в течение длительного времени с высокой скоростью поршня или для быстрого прохождения по тормозной полосе? Уменьшение времени выдержки при высоких скоростях поршня увеличивает надежность. Прочные и легкие компоненты смогут выдерживать более высокие скорости поршней, чем тяжелые компоненты с меньшей прочностью ».

Общие сведения о длине штока, высоте сжатия поршня и ходе коленчатого вала

Внутренняя часть двигателя представляет собой непостоянную экосистему, в которой каждый компонент напрямую влияет на другой.Длина штока, ход коленчатого вала и высота сжатия поршня — это три переменные, которые являются ключевыми для выбора идеального вращающегося узла. Вот их определение и эффекты.

Взаимосвязь между длиной шатуна, высотой сжатия поршня и степенью сжатия часто понимается неправильно, в основном из-за неправильного использования термина «сжатие». Честно говоря, это, вероятно, вообще не должно применяться к терминологии поршня, за исключением того, что касается объема поверхности днища поршня.Сжатие — это термин, связанный с объемом, который относится к степени сжатия. Это не имеет никакого отношения к механическому звену, создаваемому определенным ходом коленчатого вала и межцентровым расстоянием шатуна, или положением штифта, которое сводит головку поршня по существу к верхнему краю отверстия. Если вы изучите прилагаемую диаграмму, вы заметите, что существует четыре основных размера, определяющих взаимосвязь кривошипа, штока и поршня.

Мы часто говорим, что двигатель имеет определенную степень сжатия, например, сжатие 10: 1.Но это не подходящее использование, когда речь идет о механическом взаимодействии хода кривошипа и длины штока. Высота штифта является предпочтительным термином, и вы можете увидеть соотношение на иллюстрации выше. При фиксированной длине хода изменение длины штока влияет на две вещи, ни одна из которых не является степенью сжатия. Он определяет требуемую высоту пальца для приведения головки поршня вровень с декой блока в ВМТ. Это также влияет на скорость приближения и отхода поршня относительно ВМТ и в некоторой степени на время пребывания поршня в ВМТ.

Основные размеры двигателя

  • Высота настила блока
  • Длина хода
  • Длина от центра до центра стержня
  • Высота пальца

Ход кривошипа, шатун и поршень должны входить в размер блока по высоте так, чтобы поршневая дека почти на одном уровне с поверхностью деки в ВМТ. Поскольку ход кривошипа вращается вокруг своего центра в основном подшипнике, вы можете видеть, что только половина длины хода используется, когда поршень находится в ВМТ.Остальное расстояние занимает длина штока и высота пальца поршня. Итак, окончательный размер поршневого узла рассчитывается как:

½ длины хода + длина штока + высота пальца

Поскольку высота блока фиксируется в пределах узкого окна, доступного для фрезерования палубы, комбинация длины хода, длины штока и высоты штифта должна составлять ту же высоту с небольшим допуском для требуемой высоты платформы и зазора между поршнем и головкой блока цилиндров, который также включает толщина прокладки.Обычной практикой в ​​кругах перформанса является обнуление блока. Это означает, что комбинация половины длины хода плюс длины штанги и высоты штифта равняется фиксированной высоте деки блока. Плоская часть верхней части поршня находится в точном соответствии с поверхностью деки блока. Это вынуждает производителя выбирать соответствующую толщину сжатой прокладки для регулирования зазора между поршнем и головкой. Неудивительно, что большинство рабочих прокладок головки в сжатом состоянии имеют толщину от 0,039 до 0,042 дюйма. Общепринятый минимальный зазор между поршнем и головкой со стальными шатунами составляет.035 дюймов.

Более длинные штоки неизменно поднимают положение пальца выше в поршне, где он пересекает канавку масляного кольца. Производители поршней, такие как Diamond, предлагают простое решение с опорной планкой маслосъемного кольца. Опорные направляющие отлично справляются со своей задачей и позволяют использовать поршни очень малой высоты.

Длина хода почти всегда выбирается первой, поскольку она связана с сочетанием диаметра отверстия и хода для желаемого смещения. Длину штанги обычно указывают далее в зависимости от области применения.Теории по этому поводу широко обсуждаются и часто противоречат друг другу, но, как правило, обычно выбираются более короткие штоки, чтобы добиться более быстрого отклонения от ВМТ, когда поршень начинает движение по каналу. Это быстрее открывает большее пространство для наполнения цилиндра, так что высокоскоростная система впуска может быстрее начать заполнять цилиндр. Он часто используется для улучшения отклика дроссельной заслонки в приложениях, которые часто подвергаются дросселированию.

Поршни с более короткими штоками быстрее прибывают в ВМТ и не задерживаются надолго, прежде чем они быстро отойдут.Поршень быстрее достигает максимальной скорости и при меньшем угле поворота коленчатого вала, что снижает воздействие объема цилиндра в точке максимального перепада давления. Для обеспечения оптимальной эффективности в этих условиях требуется соответствующая синхронизация впускных клапанов. Поскольку поршень быстрее достигает максимальной скорости, впускной клапан можно открыть раньше, чтобы воспользоваться преимуществом разницы давлений в цилиндре. В этот момент открывается меньший общий объем цилиндра, но раннее начало потока будет вытеснять поршень по каналу, поскольку объемное воздействие быстро увеличивается.Это обычно называют более сильным натягиванием поршня на заряд из-за его повышенного ускорения.

Более длинные штоки могут улучшить коэффициент хода штока, уменьшая осевую нагрузку на поршень. Распространенное заблуждение состоит в том, что длина стержня влияет на смещение, а это не так. Только диаметр цилиндра и ход коленчатого вала изменяют рабочий объем двигателя.

Во многих гоночных двигателях используются более длинные шатуны, чтобы уменьшить вес поршня, что положительно сказывается на форме кривой крутящего момента, ее расположении и эффективности сгорания.Для более длинных штоков обычно требуются более короткие и легкие поршни. Это подталкивает кольцевой пакет к поршню выше. В применениях с атмосферным наддувом строители ценят это, потому что им нравится перемещать кольцевой пакет вверх, чтобы облегчить возвратно-поступательный узел, улучшить стабильность поршня и минимизировать несгоревшие газы в щели над верхним кольцом. Однако более длинные штоки в приложениях с наддувом могут быть проблематичными, потому что приложениям с наддувом необходимо перемещать кольцевой пакет вниз по поршню, чтобы перемещать его подальше от чрезмерного нагрева.Более длинные штоки затрудняют выполнение этого, поскольку отверстие под штифт пересекает канавку масляного кольца. Во многих случаях для применений с наддувом может быть указан более короткий стержень, поскольку давление наддува снижает потребность в критических отношениях настройки стержня / хода, необходимых для эффективной работы без наддува.

Фактически, шатуны обеспечивают дополнительный элемент настройки в двигателе соревнований. Поскольку длина штока (от центра к центру) изменяется, это влияет на движение поршня, так что его можно использовать в качестве инструмента настройки.Влияя на ускорение и скорость поршня, он определяет скорость, с которой создается разница между атмосферным давлением (над карбюратором) и давлением в цилиндре во время такта впуска. Соответственно, это влияет на основные составляющие уравнения VE, то есть поперечные сечения впускного и выпускного трактов, синхронизацию клапана и оптимальную точку воспламенения.

Этот размер блока от центральной линии главного отверстия определяет окончательную длину пакета для кривошипа, штока и поршня в сборе.Это включает длину стержня, половину длины хода и высоту штифта. Длину стержня и высоту штифта можно изменять в зависимости от применения, но окончательный размер всегда определяется высотой блока.

Более быстрое воздействие атмосферного давления улучшает наполнение цилиндров, и, таким образом, VE обеспечила размеры впускного тракта и синхронизацию клапанов надлежащего размера и синхронизации. Важно понимать, что и ускорение, и скорость поршня равны нулю в ВМТ и НМТ.Во всех промежуточных точках ускорение и скорость определяются длиной штанги. Для любой заданной длины штока поршень достигает максимальной скорости в точной точке хода относительно угла поворота кривошипа, где ось штока находится под углом 90 ° к ходу кривошипа (обычно около 70-75 ° угла поворота кривошипа). Эта точка представляет собой самую высокую степень воздействия падения давления в цилиндре и тесно связана с синхронизацией впускных клапанов для оптимального наполнения цилиндра.

После выбора длины стержня у вас есть две части уравнения.Поскольку длина и ход штока теперь фиксированы, оставшейся переменной является высота штифта. Чтобы найти необходимую высоту штифта, сложите длину стержня и половину хода и вычтите результат из высоты настила блока. Блоки, которые не были декорированы, обычно обеспечивают коэффициент фаджа около 0,020 дюйма. Это часто удаляется, когда блок равен нулю, чтобы соответствовать днищу поршня. На этом этапе производитель может оценить доступное пространство для пакета колец и определить, влияет ли более длинный стержень на расположение кольца.

Хотя эти поршни выглядят почти одинаково, поршень слева разработан для более длинного штока (или хода). Это очевидно из-за меньшей высоты сжатия, т.е. штифт запястья обрабатывается ближе к коронке.

Обратите внимание, что это не влияет на степень сжатия. Головка поршня все еще останавливается на поверхности деки блока, таким образом, пространство сгорания (объем) над ней остается неизменным, если вы не измените толщину прокладки головки. Степень сжатия можно изменить только путем увеличения или уменьшения объема пространства сгорания над поршнем в ВМТ.И, поскольку отношения механически фиксированы, на степень динамического сжатия может влиять только синхронизация кулачка.

Вы можете использовать калькулятор на веб-сайте Diamond, чтобы перебрать все эти цифры и определить лучшую комбинацию для вашего приложения. Заказывая поршни, технический представитель также может помочь вам найти лучшую комбинацию. Техник также может помочь вам с размещением пакета колец, чтобы избежать проблем с предохранительными клапанами. Есть несколько способов упаковать эти компоненты в зависимости от требований вашего приложения, и технические специалисты будут держать вас в необходимых пределах, чтобы защитить ваши вложения.

Диаметр цилиндра и ход поршня: что дает больше мощности?

Если вы не водите автомобиль Mazda с роторным двигателем, характеристики вашего бензинового или дизельного двигателя в значительной степени определяются его внутренним диаметром (шириной или диаметром цилиндров) и ходом (расстояние, которое поршень проходит внутри цилиндра).

Но если вы хотите увеличить мощность, что лучше: увеличить диаметр цилиндра или ход поршня? Джейсон Фенске из Engineering Explained разбирает это в сопроводительном видео.

Короткий ответ заключается в том, что больший диаметр ствола, как правило, лучший способ получить больше мощности.Это создает больше места, позволяя увеличить отверстия для клапанов, что, в свою очередь, может подавать больше топлива и воздуха в цилиндр. Это плохо работает на низких оборотах, но работает на высоких оборотах. Это хорошо сочетается с другим фактором. Большее отверстие с более коротким ходом также позволяет двигателю увеличивать обороты, что создает больше лошадиных сил.

И наоборот, длинный ход, как правило, лучше для топливной экономичности, потому что он уменьшает площадь поверхности во время сгорания. При меньшей площади поверхности остается меньше места для отвода тепла, что обеспечивает превращение большей части энергии сгорания в полезную работу по опусканию поршня.

Малогабаритный длинноходный двигатель также требует, чтобы пламя перемещалось на меньшее расстояние во время сгорания, а это означает, что продолжительность горения короче. Это позволяет сгоранию снова выполнять больше работы и повышать эффективность двигателя.

Однако это всего лишь обобщения. Двигатели с большим диаметром цилиндра могут быть эффективными, а двигатели с длинным ходом — мощными. Но, не глядя на какие-либо другие переменные, существует корреляция между размером отверстия и мощностью, а также между длиной хода и эффективностью.

Диаметр цилиндра и ход поршня — не единственные факторы, влияющие на конструкцию двигателя, и поэтому это не жесткие правила. Масса вращающихся частей и использование турбонаддува или наддува могут повлиять на выходную мощность и эффективность.

Если говорить о двигателе изолированно, то это лишь часть общей картины. Производительность двигателя в конечном итоге определяется автомобилем, в котором он используется. Выбор трансмиссии, а также вес и аэродинамика автомобиля также влияют на эффективность.В то же время мощный двигатель бессмысленен, если его нельзя передать на асфальт.

Для большей глубины посмотрите видео выше. Как и во всех видеороликах по EE, вы обязательно расширите свои знания в области автомобильной техники.

Ход поршня — обзор

Generation X

Двигатели Generation X были последними низкооборотными двухтактными двигателями, разработанными под названием Wärtsilä, и они вместе с RT-Flex50DF в качестве последней из его серии теперь разрабатываются WinGD .

Стратегический альянс, заключенный между Wärtsilä и Mitsubishi Heavy Industries в сентябре 2005 года, привел к появлению на рынке новой линейки небольших двухтактных двигателей в 2008 году. Диапазон мощности новых двигателей составлял 3500–9000 кВт. Они должны были иметь диаметр цилиндров 350 и 400 мм, и каждый из них будет доступен в виде двигателя Wärtsilä RT-flex с системой Common Rail с электронным управлением и двигателя Wärtsilä RTA с механическим управлением. Mitsubishi Heavy Industries будет разрабатывать двигатели как двигатели серии UEC-LSE.

Новые двигатели расширили линейку низкооборотных двигателей, доступных от Wärtsilä, до более низких мощностей для различных типов судов, таких как балкеры и танкеры-продуктовозы большого размера, суда для генеральных грузов, рефрижераторы, фидерные контейнеровозы и малые танкеры для сжиженного нефтяного газа.

Заявленные преимущества новых двигателей заключались в соответствии нормативам выбросов NOx Tier II, более низком расходе топлива, более низкой скорости подачи масла в цилиндр, большей надежности и увеличении времени между капитальными ремонтами.

Типы двигателей Wärtsilä RT-flex35, Wärtsilä RTA35 и Mitsubishi UEC35LSE имеют размеры цилиндра 350 мм × ход поршня 1550 мм и максимальную продолжительную мощность 870 кВт / цилиндр при 167 об / мин.Машины Wärtsilä RT-flex40, Wärtsilä RTA40 и Mitsubishi UEC40LSE имеют размеры цилиндра: диаметр цилиндра 400 мм × ход поршня 1770 мм и максимальную продолжительную мощность 1135 кВт / цилиндр при 146 об / мин. Все типы будут доступны с 5–8 цилиндрами. Таким образом, модели с диаметром цилиндра 350 мм охватывают диапазон мощности от 3475 до 6960 кВт, а модели с диаметром отверстия 400 мм — диапазон мощности от 4550 до 9080 кВт. В версиях RT-flex использовалась новейшая технология впрыска Common-Rail компании Wärtsilä и полное электронное управление впрыском и работой выпускного клапана.В остальном, обладая теми же основными характеристиками и конструктивными особенностями, что и модели RT-flex, двигатели RTA используют традиционный распределительный вал для механического приведения в действие насосов впрыска топлива и насосов выпускных клапанов. Версия Mitsubishi также имела механическое управление.

903
RT-flex35 / RTA35 RT-flex40 / RTA40
Диаметр цилиндра (мм) 350 400
Ход 903 903 9018 9018 903
Мощность на цилиндр (мкр, кВт) 870 1135
Диапазон скорости (об / мин) 167–142 146–124
Среднее эффективное давление (бар) 21
Средняя скорость поршня (м / с) 8.6 8,6
Цилиндры 5–8 5–8
Диапазон мощности (кВт) 3475–6960 4550–9080

На разработку двигателей ушло время и продажи начались в 2011 году. Между объявлением в 2008 году и первыми продажами было решено, что вместо обозначения двух двигателей с электронным управлением как Flex они будут первым из двигателей поколения X.

Новые модели были добавлены в ассортимент до того, как были поставлены первые модели X35 и X40, так что к 2012 году поколение X включало X35, X40, X62, X72 и X82.Двигатели X62 и X72 были разработаны для широкого спектра торговых судов, использующих низкооборотные двигатели среднего размера, таких как балкеры Panamax и Capesize, танкеры Aframax и Suezmax, а также контейнеровозы Feeder и Panamax.

Изначально X82 должен был быть версией B для Rt-Flex82, но был переименован после выпуска в 2012 году. В конце 2012 года был добавлен более крупный новый двигатель. X92 был предназначен для контейнеровозов вместимостью более 8000 TEU и представляет собой очень тихоходный двигатель с расчетной скоростью 70–80 об / мин.Он имеет диаметр цилиндра 920 мм и ход 3468 мм, что дает отношение диаметра цилиндра к ходу 3,77. Доступны варианты от шести до 12 цилиндров, мощность X92 составляет 24 420–73 650 кВт.

Появление X92 произошло в то время, когда экологические нормы ужесточались с уже существующим стандартом NOx Tier II, требованием Tier III осталось всего несколько лет, а EEDI только что вводился. Двигатель полностью соответствовал требованиям Tier II. Он также может быть оснащен катализатором SCR для соответствия уровням выбросов NOx Tier III и скруббером для снижения выбросов SOx до нуля.1% — даже с высокосернистым топливом. Введение индекса EEDI также сделало акцент на выбросах CO 2 и общей эффективности судна. Эффективность внутреннего двигателя Wärtsilä X92 и возможность применения различных механизмов отбора мощности (ВОМ) для производства электроэнергии на борту были призваны облегчить верфям выполнение этих новых требований.

Последним дополнением к серии Generation X стал X52, анонсированный в 2013 году. Описан как самый компактный двигатель в своем классе двигателей с очень низкой частотой вращения вала.Одной из основных целей при разработке X52 было создание тонких линий корпуса для повышения эффективности корабля. Его выходная мощность находится в диапазоне 4080–14 480 кВт, и он поставляется в конфигурации с 4–8 цилиндрами.

Дальнейшее развитие некоторых типов двигателей привело к появлению в 2014 году B-версий X62 и X72. Эти два двигателя отличались расширенной схемой номинальных характеристик Wärtsilä, в соответствии с которой диапазоны мощности / скорости двигателей были расширены до более высоких скоростей с рейтингами R1 + и R2 + с те же мощности, что и обычные рейтинги R1 и R2, соответственно.Расширенные поля обеспечивают большую гибкость при выборе наиболее эффективной скорости гребного винта для снижения расхода топлива, а также типа и размера гребного винта.

Последней разработкой, принадлежащей Wärtsilä, стало внедрение двухтопливных версий всех двигателей в линейке, за исключением двух наименьших типоразмеров и X82 (хотя это было указано в программе двигателей на 2015 год). Хотя все двигатели поколения X были способны переводиться на двухтопливные, предвидя, что преобразования станут обычным явлением для соответствия будущим экологическим нормам, недавно созданная WinGD представила версию с DF-ready в качестве опции.Двигатели, готовые к DF, могут быть легко преобразованы в двухтопливные, так как не требуется изменять основные конструктивные элементы. Все детали, которые подлежат замене при более позднем переоборудовании, являются либо типичными изнашиваемыми деталями, либо конкретными компонентами и системами X-DF.

С момента выхода под названием WinGD никаких изменений не вносилось до 2019 года, когда в июне были анонсированы три новые модели. Это была версия D X82 вместе с двухтопливной версией того же двигателя и двухтопливной версией X40. Ранее в том же году WinGD объявила, что электронные системы управления WECS и UNIC устаревают, поскольку современные методы управления требуют гораздо больших возможностей и возможностей для расширения в соответствии с достижениями в области цифровизации.Как следствие, интегрированная управляющая электроника WinGD (WiCE) находилась в разработке и будет запущена с 2020 года.

WiCE — это масштабируемая платформа для управления оборудованием, состоящая из нескольких типов модульных устройств, которые можно собрать вместе для создания устройств разного размера. . В случае управления главным двигателем создается распределенная система, которая вводит множество новых концепций и стандартов по сравнению с существующими системами. Вот некоторые примеры:

Современные программные и аппаратные архитектуры, обеспечивающие легкую масштабируемость и управление жизненным циклом

Ethernet-кольцо для передачи данных и распределения сигнала угла поворота коленчатого вала; обеспечивает более быструю передачу данных

Новая топология шинной системы внутри и для внешних систем, способствующая эффективной и экономичной установке

Аппаратная иерархия с дублированными главными контроллерами, шлюзами и одним блоком управления на каждый цилиндр, сигналы кластеризации и функции

Межсетевой экран, отделяющий основные функции управления двигателем от периферийных систем, сводя к минимуму риск нарушения системы

Новый дизайн аппаратного обеспечения с мощными логическими компонентами и гибкими I Типы / O, предназначенные для проверки системы в будущем

Новая среда разработки и интерфейс модуля для разработки и настройки программного обеспечения

Новые инструменты ввода в эксплуатацию и мониторинга; делает систему интуитивно понятной для оператора

Учитывая довольно длительный период эксплуатации основного двигателя, WiCE была разработана как система, соответствующая требованиям завтрашнего дня, с увеличенным жизненным циклом и способностью удовлетворить будущие потребности.Применяемый процессор обладает мощностью, которой, как считается, хватит на долгие годы. Современные программные и аппаратные архитектуры и интерфейсы обеспечивают относительно прямую масштабируемость и тестируемость.

Новый X40DF в стандартной конфигурации разработан для работы на СПГ, предлагая первый двухтактный двухтопливный двигатель для небольших судов. Поскольку двигатель уже соответствует всем существующим нормам выбросов, включая IMO Tier III, вся вспомогательная система сокращена из-за отсутствия необходимости в какой-либо системе дополнительной обработки выхлопных газов.X40DF, доступный в конфигурациях с 5–8 цилиндрами, охватывает диапазон мощности от 2775 до 7480 кВт при 104–146 об / мин.

Двигатель X82-D готов к работе на двух видах топлива и может быть переведен на работу на СПГ. Расстояние между цилиндрами было уменьшено с 1505 мм до 1440 мм по сравнению с предыдущей версией X82-B. Удельный расход топлива на тормоза также был снижен в зависимости от рейтингового балла и выбранного варианта настройки. Он будет доступен в версиях от 6 до 9 цилиндров с выходной мощностью от 16 560 кВт при 58 об / мин до 49 500 кВт при 84 об / мин.

Ключевые преимущества, заявленные для X82-D, включают уменьшенную длину и вес двигателя из-за меньшего расстояния между цилиндрами с адаптированным подшипником и конструктивную конструкцию. Двигатель предлагает износостойкий ICU MK-III с более простой концепцией капитального ремонта и систему управления двигателем WiCE с расширенными функциями, поддерживающими длительные периоды капитального ремонта. Возможны все конфигурации цилиндров с цельной конструкцией коленчатого вала, дополнительно уменьшающей длину двигателя, и с поршнями, оснащенными двухпоршневыми кольцами для уменьшения потерь на трение.X82-D также был разработан с оптимизированной конструкцией гильзы, чтобы избежать холодной коррозии внутри цилиндра.

Расход топлива снижен в результате повышенного давления зажигания, что способствует значительной экономии топлива для судов, использующих двигатель 7X82-D по сравнению с его предшественником, 7X82-B.

X82DF — последнее предложение в линейке двухтопливных двигателей низкого давления X-DF от WinGD. Размеры двигателя основаны на конструкции дизельного двигателя X82-D, но соответствуют принципу сгорания по циклу Отто.Он имеет встроенный блок регулирования давления газа (iGPR), заменяющий автономный GVU. Благодаря своей компактной конструкции iGPR может быть размещен на платформе двигателя. Работа iGPR контролируется непосредственно системой управления двигателем.

iGPR состоит из нескольких элементов: регулирующего клапана для точной регулировки давления газа для впуска газа; газовый фильтр и газовый расходомер; автоматические клапаны для сброса и инвертирования газовых коллекторов и электрический блок управления с локальным пультом.Все элементы имеют двустенную конструкцию, как и газовые коллекторы, и соответствуют требованиям морских классификационных обществ.

Технология предкамеров и усовершенствованная конструкция впускных клапанов низкого давления обеспечивают высокий уровень стабильности сгорания и снижение выбросов. Выбросы NOX X82DF ниже, чем у уровня IMO Tier-III в газовом режиме без дополнительной обработки выхлопных газов. В результате низкого требуемого количества пилотного топлива (<0,5%) при 75% нагрузке двигателя также достигается низкий уровень выбросов твердых частиц и SOx.

Следующей разработкой WinGD стала B-версия движка X92, анонсированного в ноябре 2019 года. Этот движок также будет включать систему управления WiCE. Как и во всех других сериях X, X92-B может работать с двухтопливным двигателем, если позже двигатель будет переведен на двухтопливный. Для X92-B доступны следующие параметры настройки: дельта-настройка, дельта-обходная настройка и настройка с низкой нагрузкой. Хотя поле номинальных значений двигателя остается неизменным, из-за повышенного давления в цилиндрах расход топлива снижается до 2 г / кВтч в зависимости от балла номинальных значений.

Для соответствия повышенному максимальному давлению сгорания конструкцию двигателя и трансмиссию пришлось частично модифицировать и усилить. Была разработана новая конструкция несущей балки, которая значительно снизила нагрузку на подшипник и в то же время снизила вес балки и, как следствие, стоимость производства.

Из-за повышенного максимального давления в цилиндре увеличивается нагрузка на траверсу. X92-B и его двухтопливный аналог X92DF будут иметь новую конструкцию крейцкопфа.Основное отличие — увеличенный диаметр штифта поперечной головки. Новый дизайн был введен без ущерба для конструкции колонны. Кроме того, смазочные насосы крейцкопфа входят в стандартную комплектацию всех двигателей X-DF. Эти насосы устанавливаются каскадом с обычной системой смазки подшипников и повышают давление масла, характерное для подшипника крестовины. Это улучшает гидродинамические характеристики подшипника и значительно увеличивает надежность с новыми граничными условиями.

В декабре 2019 года было анонсировано еще четыре новых двигателя.Несмотря на то, что новые модели базируются на существующих двигателях X52 и X62, они представляют собой короткоходные вариации существующих двигателей.

Модельный ряд, начиная с X52-S2.0 и X62-S2.0 и их двухтопливных аналогов X52DF-S1.0 и X62DF-S1.0, отличается коротким ходом поршня, который идеально подходит для судов с мелководьем. осадка, малый диаметр гребного винта или малая высота главной палубы.

В новых двигателях X62-S2.0 и X62DF-S1.0 ход поршня был уменьшен на 413 мм по сравнению со стандартными X62 и X62DF, что позволяет значительно сэкономить на высоте машинного отделения, необходимой для установки.

Помимо увеличения компактности двигателей, новое соотношение рабочего диаметра и диаметра также снижает стоимость производства и компонентов. Наряду с усовершенствованиями конструкции, направленными на сокращение технического обслуживания и эксплуатационных расходов, новые двигатели на жидком топливе будут оснащены интегрированной системой избирательного каталитического восстановления (iSCR). Они будут одними из первых двигателей, которые предложат новое компактное решение, отвечающее пределам выбросов NOX Tier III.

Двигатель X62-S2.0 имеет диаметр отверстия цилиндра 620 мм и ход поршня 2245 мм — по сравнению с ходом 2658 мм на стандартном X62 — с максимальной продолжительной мощностью 2685 кВт / цилиндр при 108 об / мин. .Двигатель будет иметь от пяти до восьми цилиндров, охватывая общий диапазон мощности 7600–21 480 кВт при 85–108 об / мин. Двигатель X62DF-S1.0 имеет аналогичные размеры и максимальную продолжительную мощность 2110 кВт / цилиндр для общего диапазона мощности 6925–16 880 кВт.

Двигатель X52-S2.0 имеет диаметр отверстия цилиндра 520 мм и ход поршня 2045 мм с максимальной продолжительной мощностью 1910 кВт / цилиндр при 120 об / мин. Двигатель будет доступен с 5–8 цилиндрами, охватывая общий диапазон мощности 5425–15 280 кВт при 95–120 об / мин.Двигатель X52DF-S1.0 имеет максимальную продолжительную мощность 1500 кВт / цилиндр и охватывает общий диапазон мощности от 4950 до 12 000 кВт.

Двигатель WinGD X62DF-S1.0, представленный в 2019 году.

Отношение рабочего диаметра

: ключ к эффективности двигателя

Хотя существует множество факторов, влияющих на эффективность двигателя, основным фактором, который необходимо учитывать, является сама геометрия двигателя. Имеет значение не только общий размер двигателя, но и соотношение сторон цилиндров двигателя, определяемое отношением хода к диаметру цилиндра.Чтобы объяснить причину, необходимо учитывать три фактора: теплопередачу в цилиндре, продувку цилиндра и трение.

Простые геометрические соотношения показывают, что цилиндр двигателя с более длинным отношением хода к диаметру цилиндра будет иметь меньшую площадь поверхности, подверженную воздействию газов камеры сгорания, по сравнению с цилиндром с более коротким отношением хода к диаметру цилиндра. Меньшая площадь напрямую ведет к уменьшению теплопередачи в цилиндре, увеличению передачи энергии к коленчатому валу и, следовательно, более высокому КПД.

На продувку цилиндра — явление двухтактного двигателя, при котором продукты выхлопа в цилиндре заменяются свежим воздухом — также сильно влияет соотношение рабочего диаметра цилиндра в двухтактном двигателе с оппозитными поршнями и однопоточной продувкой. . По мере увеличения отношения длины хода к диаметру цилиндра увеличивается и расстояние, которое свежий воздух должен пройти между впускными отверстиями на одном конце цилиндра и выпускными отверстиями на другом конце. Это увеличенное расстояние приводит к более высокой эффективности продувки и, как следствие, к меньшей работе насоса, поскольку меньше свежего воздуха теряется из-за короткого замыкания заряда.

На трение в двигателе влияет соотношение длины и диаметра цилиндра из-за двух конкурирующих эффектов: трения в подшипниках коленчатого вала и трения силового цилиндра. По мере уменьшения отношения хода к диаметру отверстия увеличивается трение подшипника, поскольку большая площадь поршня передает большие силы на подшипники коленчатого вала. Однако соответствующий более короткий ход приводит к уменьшению трения силового цилиндра, возникающего на границе раздела кольцо / цилиндр.

В Achates Power мы провели обширный анализ во всех трех областях, чтобы правильно определить оптимальную геометрию двигателя, которая дает наилучшие возможности для создания высокоэффективного двигателя внутреннего сгорания.Моделирование цилиндров показало, что теплопередача быстро увеличивается ниже отношения хода поршня к диаметру около 2, моделирование систем двигателя показало, что работа насоса быстро увеличивается ниже отношения хода поршня к диаметру около 2,2 (из-за связанное с этим снижение эффективности продувки), а модели трения двигателя показали, что значения трения подшипника коленчатого вала и силового цилиндра по большей части компенсируют друг друга для нашего двухтактного двигателя с оппозитными поршнями.

Здесь следует отметить, что в двигателе с оппозитными поршнями, где два поршня на цилиндр работают в противоположном возвратно-поступательном движении, «ход» возникает в результате комбинированных движений двух поршней и примерно вдвое превышает расстояние одного поршня. поршней перемещается за пол-оборота.Этот факт позволяет двигателю с оппозитными поршнями иметь гораздо большее отношение хода поршня к внутреннему диаметру, чем двигатель с одним поршнем на цилиндр, без чрезмерно высоких средних скоростей поршня, которые вредят инерционной нагрузке и трению.

Для контекста ниже приведен график зависимости удельной мощности от отношения рабочего диаметра некоторых современных четырехтактных двигателей, предназначенных для широкого спектра применений. Обратите внимание, что все двигатели в таблице имеют головки цилиндров, поэтому ход описывает фактический ход поршня.Данные на графике показывают тенденцию, при которой двигатели, которым требуется высокая удельная мощность — например, в гоночных автомобилях — имеют малое отношение длины хода к диаметру цилиндра, а двигатели, требующие высокой топливной эффективности, — например, в тяжелых грузовиках и морских судах. грузовые суда — имеют большое отношение длины хода к диаметру ствола.


Ограничивающим фактором в этом соотношении являются силы инерции, возникающие в результате движения поршня. Для достижения высокой удельной мощности двигатель должен работать на высоких оборотах (до 18 000 об / мин для двигателя Формулы 1), что приводит к высоким инерционным силам, которые необходимо ограничивать с помощью небольшого отношения хода поршня к диаметру цилиндра.Для применений, требующих высокого КПД, необходимо большое отношение длины хода к диаметру отверстия и, опять же из-за инерционных сил поршня, требуется более низкая частота вращения двигателя и меньшая удельная мощность. Для морского применения с ходом 2,5 м частота вращения двигателя ограничена 102 об / мин.

Для сравнения: двухтактный двигатель с оппозитными поршнями Achates Power разрабатывается с соотношением рабочего диаметра от 2,2 до 2,6. Этот диапазон значений отношения хода поршня к диаметру цилиндра позволяет нам создать высокоэффективный двигатель внутреннего сгорания, сохраняя при этом средние скорости поршня, сравнимые с двигателями, доступными в настоящее время для средних и тяжелых условий эксплуатации.Любой двухтактный двигатель с оппозитными поршнями с отношением рабочего диаметра к цилиндру ниже 2 будет страдать от высокой теплопередачи в цилиндре и плохой продувки, которые снижают общую эффективность двигателя.

12 советов, которые помогут сохранить надежность вашего 2-тактного двигателя

Мы собрали несколько советов, которые помогут вам предотвратить и диагностировать потенциальные проблемы с вашим 2-тактным двигателем. Добавьте в закладки это руководство по техническому обслуживанию, чтобы ваш велосипед всегда оставался на трассе или тропе, а не на скамейке запасных!

Двухтактные двигатели давно известны своей привередливостью.Если вы какое-то время занимались двухтактным двигателем, вы, вероятно, слышали истории, которые начинаются и заканчиваются таким образом: «Это было потрясающе … а затем следующее, что вы знаете — это взорвалось» . Мы находим эти истории интересными и сочувствуем несчастным владельцам или гонщикам, которые их рассказывают. В то же время, однако, часто задается вопросом, были ли какие-нибудь признаки, которые могли бы предсказать роковую дату с разрушением.

Мы собираемся обсудить и поделиться рядом наблюдений и диагностических тестов, которые могут быть выполнены, чтобы помочь определить, собирается ли ваш двигатель оставить вас в злополучной роли рассказчика о сломанном двигателе.Хотя многие операторы настаивают на том, чтобы их двигатель останавливался без предупреждения, часто это не так. Мы начнем с обзора наблюдений, которые можно сделать при работающем двигателе, и перейдем к диагностическим тестам, которые можно проводить в плановом порядке для оценки состояния двигателя.

Распознавание симптомов

Возможность запуска

Двигатель с трудом запускается при толчке, но он более склонен к оживлению, когда используется электрический запуск или когда машина запускается от толчка? Плохой запуск при нормальных условиях не является исчерпывающим признаком того, что двигатель обречен на серьезную поломку, но это признак того, что что-то не так.Возможны проблемы с карбюрацией или впрыском, но более серьезная потенциальная проблема, о которой следует знать, находится внутри цилиндра.

Изношенные поршневые кольца могут вызвать неполное уплотнение, что приведет к более низкому сжатию и затруднениям при запуске.

Изношенные поршневые кольца или пластинчатые клапаны, которые больше не уплотняются должным образом, могут быть причиной плохой пусковой характеристики. Когда поршневые кольца не уплотняются должным образом, двигатель не обеспечивает хорошее сжатие, поэтому при ударе толчком двигатель изо всех сил пытается ожить.Точно так же, если лепестки язычка повреждены или сломаны, в цилиндр будет задерживаться меньше воздуха. Нажмите на машину или используйте электрический запуск, и событие сжатия сократится за счет более высоких скоростей вращения, которых может быть достаточно, чтобы оживить двигатель.

Поврежденные или изношенные лепестки язычка позволяют воздуху выходить, создавая меньшее давление в цилиндре и затрудняя запуск / работу.

Несоответствие производительности

Игнорирование возможности плохой прокладки или уплотнения не стоит потенциального ущерба, особенно с учетом доступности качественных прокладок OEM от ProX.

Двигатель изо всех сил пытается держать настройку или кажется, что струйная очистка постоянно требует внимания, несмотря на относительно стабильные атмосферные условия? Спорадический бег не всегда является смертным приговором, но требует дальнейшего расследования. Грязный карбюратор или изношенная свеча зажигания могут способствовать такому поведению, но проблемы, которые могут привести к катастрофе, — это изношенные уплотнения или прокладки двигателя. Уплотнения кривошипа со стороны статора, протекающие базовые прокладки или прокладки впускного коллектора — все это примеры уплотнений, которые приводят к утечкам воздуха, которые могут снизить соотношение воздух-топливо.Низкое соотношение воздух / топливо при работе на полной мощности может привести к чрезмерным температурам сгорания, что может привести к расплавлению отверстия в поршне или заеданию их в отверстии цилиндра.

Расход масла в коробке передач

Потеря масла в коробке передач является ненормальной и во всех случаях должна быть связана с протекающими уплотнениями или прокладками. В том маловероятном случае, если велосипед опрокинется или покатится, трансмиссионное масло может иногда выходить через сапун коробки передач / картера. Если коробка передач теряет масло, но путь утечки не может быть идентифицирован внешне, есть большая вероятность, что уплотнение коленчатого вала со стороны привода протекает и позволяет маслу коробки передач перемещаться в картер.В процессе продувки масло попадает в камеру сгорания и сжигается.

Чрезмерное задымление после прогрева

Поскольку в двигателе используется предварительная смесь масла, мы должны быть осторожны, потому что голубовато-белый дым является нормальным явлением при работе двухтактного двигателя. Однако чрезмерное задымление после прогрева может быть признаком пары проблем.

  • Синий дым, выходящий из выхлопной трубы после прогрева двигателя, может быть признаком того, что масло коробки передач горит в камере сгорания.Хотя я бы никогда не стал поощрять нюхать выхлопные газы, сгоревшее трансмиссионное масло будет иметь другой запах, чем обычное масло для предварительной смеси, которое используется в двигателе.
  • Белый дым, выходящий из выхлопной трубы после прогрева двигателя, может быть признаком того, что охлаждающая жидкость горит в камере сгорания. Причиной этой проблемы обычно является протекающая прокладка головки блока цилиндров или уплотнительные кольца.

Избыточное количество охлаждающей жидкости на выходе из переливной трубки

Хотя охлаждающая жидкость обычно выходит из переливной трубки при опрокидывании велосипеда или при перегреве, это не должно происходить регулярно.Выдувание охлаждающей жидкости через переливную трубку — еще один хороший индикатор протекающей прокладки головки блока цилиндров.

Отметьте, где проходит линия перелива охлаждающей жидкости, чтобы избежать проблем с перегревом.

Утечка охлаждающей жидкости

Капли охлаждающей жидкости, выходящие из двигателя вокруг насоса охлаждающей жидкости, указывают на неисправное уплотнение водяного насоса. Если оставить без присмотра, вся система охлаждения в конечном итоге опустеет, что приведет к перегреву и невероятному ущербу.

Чрезмерный верхний шум

Изолировать верхний шум в двухтактном двигателе легко, поскольку единственный движущийся компонент — это поршневой узел.Чтобы понять, что является нормальным, требуется натренированный слух и знакомство с конкретным рассматриваемым двигателем. Однако звуковые сигналы часто возникают при износе компонентов или уменьшении зазоров. Самый распространенный шум, связанный с двухтактным верхним приводом, — это «металлический шлепок». Это обычно называется ударом поршня и является результатом качания поршня вперед и назад в канале цилиндра при возвратно-поступательном движении. Это нормальное явление, но сила удара будет увеличиваться по мере износа юбки поршня и отверстия цилиндра.Если оставить без присмотра, чрезмерный удар поршня может привести к выходу из строя юбки поршня.

Ознакомьтесь с нашим полным руководством по ремонту верхней части 2-тактного двигателя здесь.

Чрезмерный удар поршня может вызвать повреждение поршня и ослабить юбки. При установке нового поршня важно проверить зазор между поршнем и стенкой, чтобы обеспечить долгий срок службы. Двухтактные поршни с покрытием юбки также помогают снизить трение и рабочий шум.
Диагностические проверки и тесты

Охлаждающая жидкость двигателя

Загрязнение охлаждающей жидкости черными точками часто связано с протекающей прокладкой головки блока цилиндров или уплотнительными кольцами.Побочные продукты сгорания попадают в систему охлаждения из-за высокого давления в камере сгорания во время сгорания. Эти черные точки часто всплывают и проявляются сразу после снятия крышки радиатора.

Трансмиссионное масло

Состав трансмиссионного масла может дать много подсказок о том, что происходит в двигателе. Для начала, какого это цвета и что в нем? Молочное масло является хорошим индикатором попадания влаги в трансмиссионное масло.Наиболее частая причина — неисправное уплотнение масляного водяного насоса.

Помимо регулярной замены масла в коробке передач, обращайте внимание на металлические частицы, так как они могут быть признаком ускоренного износа внутренних деталей.

Зоркий глаз может заметить различные металлические частицы в самом масле. Алюминий станет серебристо-серым. Частицы бронзы будут иметь золотой блеск. Частицы железа будут тусклыми и часто становятся более различимыми, если провести магнит через масло. Накопление всех этих вышеупомянутых частиц будет нормальным в небольших количествах, но чрезмерное количество любой из них может стать поводом для беспокойства.К счастью, поскольку смазка коробки передач и силового цилиндра разделена, количество причин проблем ограничено, и их легче определить.

Испытание на герметичность цилиндра

Хотя проверка герметичности цилиндра предписывается реже на двухтактных двигателях, это, безусловно, одна из наиболее точных диагностических процедур, которые можно выполнить для определения состояния поршневых колец, отверстия цилиндра и уплотнения головки цилиндра, независимо от того, прокладка ли прокладка. или уплотнительные кольца.Если наблюдается какой-либо из ранее упомянутых симптомов, следующим шагом почти всегда будет проверка на утечку.

При испытании на герметичность создается давление в камере сгорания двигателя и сравнивается давление, поступающее в камеру сгорания, с сохраняемым давлением. Воздух под давлением подается через отверстие для свечи зажигания, и для сравнения используются два манометра. Поршень расположен в верхней мертвой точке. Затем воздух, выходящий из камеры сгорания, можно проследить до поршневых колец или уплотнения головки блока цилиндров.

Испытания на сжатие

Тест на сжатие может быть контрольным индикатором состояния ваших топовых компонентов. Обязательно сравните свои показания с рекомендованным производителем измерением компрессии.

Испытание на сжатие направлено на количественную оценку того, сколько давления создается во время сжатия. Тестер сжатия, который подключается к отверстию для свечи зажигания, состоит из манометра и обратного клапана. Двигатель многократно запускается или несколько раз переворачивается с помощью стартера.Регистрируемое результирующее давление затем можно использовать для оценки состояния цилиндра. Показания низкого давления могут быть связаны с неисправными поршневыми кольцами или негерметичными уплотнениями головки блока цилиндров.

Испытания на герметичность картера

Испытание на герметичность картера используется для оценки целостности уплотнения картера и цилиндра. Лично я считаю, что это один из моих любимых тестов, поскольку он позволяет одновременно изолировать несколько потенциально проблемных уплотнений и прокладок.Все компоненты, такие как уплотнения кривошипа, базовая прокладка и уплотнения силового клапана, можно проверить на предмет утечки.

Таким образом, проверка герметичности картера выполняется путем герметизации впускного коллектора, выпускного отверстия и любых сапунов силового клапана. Затем в картер создается повышенное давление под низким давлением. Обычно цель состоит в том, чтобы сохранить давление в картере в течение заданного периода времени. Падение давления указывает на утечки, которые затем можно отследить до их причины.

Упреждающая замена компонентов до того, как двигатель выйдет из строя, безопаснее и доступнее, чем устранение проблемы после того, как двигатель полностью перестал работать.Большинство проблем, которые могут возникнуть в двухтактном двигателе, можно решить путем обслуживания таких компонентов, как поршни, шатуны, кольца, подшипники, уплотнения и коленчатые валы. Многие гонщики опасаются необходимости обслуживать эти предметы из-за чрезмерно высоких затрат, связанных с оригинальными запчастями или запчастями премиум-класса. К счастью, такие бренды, как ProX, предлагают полную линейку компонентов OEM-качества по разумным ценам, многие из которых производятся OEM-поставщиками. В зависимости от того, что вам нужно для обслуживания, в каталоге ProX можно найти такие компоненты, как комплекты поршней, шатуны, коленчатые валы, подшипники, прокладки и уплотнения.

Замена компонентов в рамках профилактического обслуживания может сэкономить время и деньги, особенно при наличии доступных по цене запчастей OEM-качества.

Найдите здесь запчасти ProX для своей машины.

Бесполезно обсуждать конкретные временные интервалы, когда нужно что-то менять. Причина проста: разные двигатели, методы обслуживания и приложения будут иметь разные интервалы. Установка счетчика моточасов на вашем двигателе, чтобы вы могли регистрировать количество часов работы двигателя, может быть одним из самых проницательных способов установить интервалы обслуживания и замены, специфичные для вашего двигателя, езды и привычек обслуживания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *