Вычисление высоты блока цилиндров

Увеличение объема двигателя внутреннего сгорания является самым простым способом поднять крутящий момент (в большей степени) и мощность мотора. Существует несколько возможных вариантов по увеличению объема двигателя ВАЗ-21083 (возьмем его за пример, т.к. его производные, двигатели ВАЗ 2111, 2112, используют практически одинаковые по конструкции блоки цилиндров):

Первый (более «народный», т.к. дешевый) – расточка блока цилиндров под больший диаметр поршня. Затратная часть – работы по расточке блока цилиндров, 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 – коленвал (ход 74,8мм, 75,6мм, 78мм, 79мм, 80мм, 84мм, 86мм, 88мм), комплект специальных поршней под данный коленвал (т.к. блок цилиндров имеет определенную, конечную высоту), поршневые кольца, ну и работы по расточке блока цилиндров под заданный комплект поршней.

На удивление, рост рабочего объема поршневого двигателя не всегда самый выгодный способ форсировки – иногда, в зависимости от того, что вы хотите получить от мотора, выгоднее доработать головку блока цилиндров (ГБЦ) с установкой спортивного или тюнингового распределительного вала и после этих операций «снять» большую мощность с вашего силового агрегата, не вмешиваясь в геометрию блока цилиндров. А зачастую, необходима комплексная доработка, т.е. увеличение объема, установка тюнинговых распредвалов с доработкой ГБЦ и т.д. Но об этом читайте в отдельной статье.

Кроме ГБЦ, достаточно большое влияние на характер мотора оказывает содержимое и «геометрия» блока цилиндров. Сейчас мы не будем обсуждать разные типы поршней и их форму, весовые характеристики коленвалов (читайте статью «Облегчение коленвала»), хотя бесспорно они вносят определенный вклад в характер будущего тюнингового или спортивного двигателя. Сейчас мы поговорим об R/S.

Существует такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу коленвала, эта характеристика и сам диаметр кривошипа коленвала (ход поршня) существенно влияют на «дыхание» мотора: ведь по своей сути, ДВС – это насос, который прокачивает через себя определенный объем смеси воздуха с топливом за определенный промежуток времени.

В данной статье мы рассмотрим влияние соотношения длинны шатуна и диаметра кривошипа коленвала на «характер» мотора двигателей семейства переднеприводных ВАЗ. В англоязычной литературе это соотношение именуется R/S (rod to stroke ratio), и ему уделяется достаточно серьезное внимание при доработке спортивных двигателей.

Многие источники считают, что «золотой серединой» блока цилиндров является величина R/S, равная 1,75. В интернете вы сами можете при желании найти достаточно много выкладок и расчетов по геометрии блока цилиндров моторов «Honda». Отчасти все они будут справедливы и для блоков цилиндров ВАЗ, так как в обоих случаях речь идет о двигателях относительно небольшого рабочего объема (моторы «Honda» серий В16А – В20В с объемом от 1,6 до 2,0 литров соответственно, что вполне соотносится с литражом моторов ВАЗ 21083 (2112), получаемым при форсировании путем увеличения рабочего объема).

Вот для примера геометрия легендарного мотора В16А (объем 1587 куб.см., мощность 160ЛС.; это первый «гражданский» мотор, имеющий удельную мощность 100 ЛС/литр):
длина шатуна: 134 мм
ход коленвала: 77 мм
соотношение R/S: 1,74 (что, как видно, практически близко к «золотой середине»)

Читайте также: Гидравлический насос для гидравлических цилиндров

Посмотрим какая обстановка с отечественными блоками цилиндров (на примере блока цилиндров ВАЗ 8-го семейства, заводские варианты «геометрии»)

Двигатель 21081: объём 1099куб.см.
ход коленвала 60,6 мм
диаметр поршня 76 мм
длина шатуна 121 мм
R/S = 1,996

Двигатель 2108 (блок цилиндров 194,8мм): объём 1288 куб.см.
ход коленвала 71 мм
диаметр поршня 76 мм
длина шатуна 121 мм
R/S = 1,7

Двигатель 21083 (блок цилиндров 194,8мм): объём 1499 куб.см.
ход коленвала 71 мм
диаметр поршня 82 мм
длина шатуна 121 мм
R/S = 1,7

Двигатель 21084 (блок цилиндров 194,8мм): объём 1580 куб.см. (выпускался ОПП «АвтоВАЗа»)
ход коленвала 74,8 мм
диаметр поршня 82 мм
длина шатуна 121 мм
R/S = 1,61

Необходимо отметить, что сейчас существуют блоки цилиндров увеличенной высоты: 197,1мм (+2,3мм); 198,3мм (+3,5мм); 199,5мм (+4,7мм), а также большой ассортимент мотокомплектов различной геометрии, позволяющие получить необходимый рабочий объем и заданную величину R/S.

Эффект большого R/S:

Плюсы: Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, что обеспечивает лучшее горение топливной смеси, т.е. более полное сгорание топливной смеси, более высокое давление на поршень после прохождения ВМТ, более высокая температура в камере сгорания. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах.
Длинный шатун уменьшает трение пары «поршень-цилиндр», а это особенно важно при рабочем ходе поршня.

Минусы: Блок цилиндров, собранный с достаточно 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:

Пюсы: Обеспечивает очень хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения коленвала, так как скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение нарастает быстрее, что улучшает наполнение цилиндров, более высокая скорость движения топливовоздушной смеси делает смесь более гомогенной (однородной) что способствует лучшему сгоранию. Преимущества: более низкие требования к доработке и диаметрам каналов ГБЦ, чем на блоке цилиндров с высоким соотношением R/S.

Минусы: Малая величина R/S означает, больший угол наклона шатуна. Это значит, что большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Для блока цилиндров это означает следующее:

1. Большая нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна), что делает разрушение шатуна более вероятным. Разрушение шатуна само по себе мало вероятно, кроме случаев обрыва, при заклинивании и гидроударе, как правило, шатун рвется у верхней или нижней головки под углом приблизительно 45 градусов к оси шатуна с возможным выходом из блока цилиндров.
2. Увеличение нагрузки на стенки блока цилиндров, большая нагрузка на поршни и кольца, увеличение рабочей температуры вследствие повышенного трения, как результат, более быстрый износ стенок блока цилиндра, колец, и ухудшении условий смазки. Износ этого участка блока цилиндров зависит от величины смещения оси пальца относительно оси поршня и от значения максимального угла наклона шатуна, т.е. при применении «кованных» поршней со смещенным пальцем, износ блока цилиндров будет меньше чем при применении стандартных поршней.
3. Более короткий шатун также увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ блока цилиндров и увеличение трения. Максимальная скорость поршня приходится на угол около 80 градусов поворота коленвала от ВМТ, для мотора с коленвалом 74,8мм при 5600 оборотов в минуту она равна 22,92м/с при шатуне 121мм., и 22,80м/с., при шатуне 129мм.

Читайте также: Рабочий тормозной цилиндр дз 122

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. Но на высоких оборотах из-за инерционности потока во впускной трубе происходит эффект запирания на впускном клапане (т.е объем цилиндра над поршнем растет быстрее, чем может заполняться через клапанную щель, что ведет к ухудшению наполнения и мощностных характеристик на высоких оборотах). В случае длинного шатуна на малых оборотах происходит обратный выброс смеси, но на высоких нет явления запирания.

По вполне понятным причинам АвтоВАЗ комплектует свои блоки цилиндров шатуном длинной 121мм (он обеспечивает 83-му мотору R/S = 1,7, что вполне удовлетворительно). Но для тюнинга, когда используются коленвалы с большим радиусом кривошипа, шатун 121 мм обеспечивает не очень хорошее отношение R/S, поэтому на рынке нестандартных, спортивных запчастей существуют и продаются шатуны с большей длинной: от 126мм до 146мм.

шатун 121мм облегчённый шатун 129мм шатун 131мм H-образный шатун 143,5мм H-образный шатун 146мм

Еще не стоит забывать, что увеличенные хода коленвала компенсируются уменьшением компрессионной высоты поршня (смещением поршневого пальца вверх) или увеличением высоты блока цилиндров. Т.к. компрессионную высоту поршня можно уменьшать до определенного предела, то следующим шагом будет замена блока цилиндров на более высокий, что повлечет за собой немалые расходы финансовых средств. Все эти действия направлены для того, чтобы увеличить значение R/S блока цилиндров.

Видео:На сколько фрезеровать головку блока цилиндров для поднятия степени сжатия двигателя?Скачать

Расчет высоты блока цилиндров ВАЗ

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Видео:Измерение выступа поршней над блоком.Подбор прокладки ГБЦ.Капремонт двигателя 1.6D. Часть 5.Скачать

Сообщений 8

1 Тема от PavelDotsenko 15.06.2015 09:15:53

• PavelDotsenko
• Новичок
• Неактивен

• Зарегистрирован: 28.04.2015
• Сообщений: 9

Тема: Расчет высоты блока цилиндров ВАЗ

Здравствуйте! Есть желание без расточки блока цилиндров (11183, поршень 82 мм, высота блока 197,1, 2 клапана на цилиндр) установить коленвал с ходом 86 мм, чтобы получить объем 1816 куб. см. Шатун будет 146,25 для r/s 1.7 Вопросы: какой высоты необходимо приобрести плиту для увеличения высоты блока цилиндров? Какие будут необходимы поршни? Спасибо.

2 Ответ от hammer 15.06.2015 22:20:47

Re: Расчет высоты блока цилиндров ВАЗ

Здравствуйте! Есть желание без расточки блока цилиндров (11183, поршень 82 мм, высота блока 197,1, 2 клапана на цилиндр) установить коленвал с ходом 86 мм, чтобы получить объем 1816 куб. см. Шатун будет 146,25 для r/s 1.7 Вопросы: какой высоты необходимо приобрести плиту для увеличения высоты блока цилиндров? Какие будут необходимы поршни? Спасибо.

Для чего морока с плитой для R/S 1,7? Куда вы будете крутить мотор? И Что не позволяет расточить мотор?
А по сути вопроса: Калькулятор отняли?
блок 11183 = 197,1 мм — шатун 146,25 — 86/2 =7.85 от результата отнимаем компрессионную высоту выбранного поршня отнимаем величину желаемого недохода и получаем искомую толщину плиты на блок со знаком «минус»

Отредактировано hammer (15.06.2015 22:26:04)

3 Ответ от tundr95A 16.06.2015 10:33:40

Re: Расчет высоты блока цилиндров ВАЗ

никуда он его крутить не будет .
Если я правильно понял — там 8 клапанник — для хода 86 мм — даже максимально возможного диаметра впускного клапана в 41мм — там не хватит!
Получится..(если это удастся собрать ). пардон. «хрюкалка» — с ломовым моментом — примерно с 1700 до 4500 об мин . дальше не хватит клапанов, каналов.
Это не считая того — что из-за повышеного разрежения над поршнем эта конструкция будет жрать масло.

4 Ответ от КУБИК 19.06.2015 20:25:10

Читайте также: Порядок работы цилиндров вольво 940

Re: Расчет высоты блока цилиндров ВАЗ

Если тебе мотор не для космического вертежа на Дакаре (или понтового жужжания на светофоре) а чтоб уверенно бороздить по городу то собирай. Я сам катаюсь только на классическом длинноходнике 21213 пока больше 6000 не вертел и не разочарован, тяговитости вдоволь, уверенно тягаюсь с переднелошадными ТаЗаМи. Он хорошо подкормлен горизонталками WEBER 50 DCO, распред вал фаза 280. При отжиге жрёт (зараза) бензу под 20 литров. Но для таких двигов нужны длинные передачи. Поэтому сколько ввалишь бабла на железки и вдохновенного умения при сборке. так и повалишь. Старый гоняла мне сказал ( продают лошадей а ездят на моменте). Так что насчёт хрюкалки, бабуля на двое сказала. Вся моя холобуда в подписи.

Видео:Nissan. Из RD в RB. Фрезерование чугунного блока цилиндров после наплавки.Скачать

Определение основных размеров блока цилиндров

Определим диаметр делительной окружности блока цилиндров:

,

А – относительная толщина толстостенного цилиндра;

диаметр поршня.

мм.

Наружный диаметр блока цилиндров:

,

b – размер перемычки между двумя соседними цилиндрами,

,

мм.

мм.

Внутренний диаметр блока цилиндров:

,

мм.

Конструктивно принимаем мм

Приму минимальную толщину дна блока цилиндров равную:

мм.

Определим диаметр окружности заделки шатунов в диске:

,

мм.

Конструктивно принимаем мм.

Определение максимального хода поршней

мм.

Размер b1 определяется по формуле (15):

Длина заделки поршня определяется по формуле (18):

Величина полного хода поршня от крайнего внешнего до крайнего внутреннего положения определяется по формуле (19):

(19)

Длина цилиндра определяется по формуле (21):

, (21)

где δц ‒ запас (как правило,δц=0,1-0,2 мм), мм.

Толщина дна цилиндра определяется по формуле (22):

(22)

Высота блока цилиндров определяется по формуле (23):

(23)

Подвнутрение b4 определяется по формуле (24):

(24)

Проверка блока цилиндров на прочность

Проверка на прочность проводится по формуле:

,

= ,

максимальное давление насоса, берется из технического задания, МПа;

коэффициент запаса, принимаем =1,2.

МПа.

Выбираем для блока цилиндров сталь 40Х, для этой стали предельно допустимое значение напряжений s =180 МПа.

172,8 МПа 180 МПа.

Расчет блока на жесткость выполняется приближенно по формуле для радиальной деформации толстостенной трубы:

,

коэффициент Пуассона принимают для сталей равным 0,28

допускаемая деформация, принимается равной 12-14 мкм для блоков из сталей;

Е — модуль упругости, Е = 2 МПа.

12 мкм 14мкм.

По допустимым напряжениям блок цилиндров удовлетворяет существующим нормам.

Во всех случаях уточнения размеров при конструировании необходимо следить, чтобы толщина материала на всех участках, разделяющих внутреннюю полость цилиндров и внешние поверхности блока, включая проточки, фаски и т.п., была не меньше, чем , во избежание нарушения прочности блока.

Расчет геометрии торцевого распределителя

Определим диаметр окружности, на котором размещается ось окон всасывания и нагнетания. Для уменьшения окружных скоростей на уплотняющих поверхностях конструктивно принимаем мм.

Рис. 6 – Торцевой распределитель

Рассчитаем радиус закругления окна r по формуле:

,

отношение площади окна и площади цилиндра, принимаем равным 0,5.

r см.

Конструктивно принимаем r = 0,45 см.

Вычисляем углы , и .

=arcsin = arcsin15,66;

=arcsin = arcsin = 6,89;

= = 15,66 – 6,89 = 8,77.

Скорость жидкости в окне цилиндра не должна превышать 7,5 м/с.

,

V₀ – скорость жидкости в окне цилиндра;

F₀ – площадь окна цилиндра.

,

Угол a конструктивно принимаем равным .

т.е. предельная скорость не превышена.

см.

Определим угол наклона шатуна к оси поршня по формуле:

,

— длина шатуна;

дезаксиал;

диаметр окружности заделки шатунов в диске.

Определим ширину уплотняющего пояска по формуле:

,

диаметр окружности, на которой размещается ось окон всасывания и нагнетания;

F₀ – площадь окна цилиндра;

конструктивно принимаем а = 8 мм.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 365 ; Мы поможем в написании вашей работы!

🌟 Видео

РАСТОЧКА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ и процесс подготовки.Скачать

Почему никто не знает об этой функции штангенциркуля?!Скачать

Как легче поднять груз на высоту с помощью верёвки руками? Или что такое полиспаст?Скачать

Влияние R/S и веса поршневой на мощность двигателяСкачать

(0.02 мм) ДВЕ СОТКИ которые СПАСУТ твой двигательСкачать

Как Расточить Блок Цилиндров Своими РукамиСкачать

Зазорам - быть, чтобы Двигатель "Не Жрал" масло. Как Правильно? Ч.2Скачать

Клапана и Пружины! Вес, Жесткость и Седло Клапана!Скачать

Микрометр и нутромер. Как измерить цилиндры?Скачать

Доработка маслоотвода в поршнях + мега-тюнинг "дырка в поршне"Скачать

Выступание поршней в дизеле — важная величина!Скачать

Как определить момент затягивания болта ГБЦ.Скачать

НАСТОЯЩАЯ ГЕОМЕТРИЯ ДВИГАТЕЛЯ B/SСкачать

Это не учитывают при ремонте ГБЦ. Упругость пружины клапана.Скачать

Основы ремонта двигателя: ГБЦ часть 1 (зазор клапан-направляющая)Скачать

Замена седел и направляющих втулок ГБЦ своими силамиСкачать

Закон БернуллиСкачать