Как сделать 8 клапанный двигатель мощнее

способы увеличения мощности на ваз 8кл, часть 1 — Лада 2109, 1.5 л., 2002 года на DRIVE2

Всем привет, давно задумывался как же бюджетно увеличить мощность на ваз 2108-09-099. Так как после установки полной трассы на 51 трубе захотелось чего-то большего. Вот нашел полезную статью, где все подробно описывается. Как правильно форсировать двигатель по объему Ваз 2108, Ваз 2109, Ваз 21099, Лада Самара (Lada Samara)?

Существует несколько возможных вариантов по увеличению объема двигателя ВАЗ-21083 (и его производных – ВАЗ 2111, 2112, так как все они используют практически одинаковые блоки цилиндров, за исключением применения масляных форсунок в 16-ти клапанных моторах ВАЗ-2112):

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 коленчатого вала на другой, имеющий больший радиус кривошипа – больше ход поршня – больше объём . Затратная часть – коленчатый вал (диаметр кривошипа от 74,8 мм до 80 мм), комплект специальных поршней под данный коленчатый вал (т.к. блок цилиндров имеет определенную конечную высоту), поршневые кольца, ну и работы по расточке блока под заданный комплект поршней.

На удивление, рост рабочего объема поршневого двигателя лада 2109 не всегда самый выгодный способ форсировки – иногда, в зависимости от того, что вы хотите получить от мотора, выгоднее доработать головку блока цилиндров с установкой подходящего распределительного вала и после этих операций «снять» большую мощность с вашего силового агрегата.

Естественно, чтобы возможности распределительного вала раскрылись в полную силу, необходима доработка ГБЦ ( головка блока цилиндров) – зачастую довольно серьезная – вплоть до перепрессовки седел и установку клапанов бОльшего диаметра (на 8-ми клапанные моторы хорошо подходят клапаны от BMW, а на 16-ти клапанные – от различных VW и Opel ). 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, производя внутреннюю полировку и изменяя их профиль.

Кроме ГБЦ, достаточно большое влияние на характер мотора оказывает содержимое и «геометрия» блока цилиндров лада 21099. Мы не будем обсуждать разные типы поршней и их форму, весовые характеристики коленчатых валов, хотя бесспорно они вносят определенный вклад в характер будущего мотора.

Существует такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу поршня, эта характеристика и сам диаметр кривошипа коленчатого вала (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 коленчатого вала на «характер» мотора двигателей семейства ВАЗ 2108. В англоязычной литературе это соотношение именуется R / S – rod to stroke ratio, и ему уделяется достаточно серьезное внимание при доработке моторов ваз 2109. Многие источники считают, что «золотой серединой» является величина R / S, равная 1,75.

В Интернете вы сами можете при желании найти достаточно много выкладок и расчетов по геометрии моторов Honda . Отчасти все они будут справедливы и для моторов ВАЗ, так как в обоих случаях речь идет о двигателях относительно небольшого рабочего объема (моторы Honda серий В16А — В20В с объемом соответственно от 1,6 до 2,0 литров, 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 см. куб., мощность 160 л.с.; это первый «гражданский» мотор, имеющий удельную мощность 100 лс/литр):

Длина шатуна: 134 мм
Ход поршня: 77 мм

Соотношение R / S : 1,74:1 (что как видим практически близко к «золотой середине»)
Посмотрим какая обстановка с отечественными двигателями (берем только ВАЗ 8-го семейства, т.к. другие не столь актуальны)

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

2108 — объём 1288 куб. см
— ход 71 мм
— диаметр поршня 76 мм
— длина шатуна 121 мм
— R/S = 1,7

21083 — объём 1499 куб. см.
— ход 71 мм
— диаметр поршня 82 мм
— длина шатуна 121 мм
— R/S = 1,7

21084 — объём 1580 куб см.
— ход 74,8 мм
— диаметр поршня 82 мм
— длина шатуна 121 мм
— R/S = 1,61

Нестандартные конфигурации двигателя 21083 (табл. 1) :
www.vazclub.com/images/sa…/tyuning/forsirovanie.jpg

Шатун 132 мм могут устанавливаться в стандартный блок цилиндров ВАЗ 21083 только при использовании 2-х колечных поршней.

Эффект большого R/S:

ЗА: Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ (верхняя мёртвая точка), 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.

ПРОТИВ: Мотор, собранный с достаточно большим значением R / S не обеспечивает хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, 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 очень хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, 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 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 ваз 21099 (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.
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. Износ этого участка зависит от величины смещения оси пальца отн. оси поршня и от значения максимального угла наклона шатуна, т.е. при применении "кованных" поршней со смещенным пальцем, износ будет меньше чем при применении стандартных поршей.
Более короткий шатун также увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ и увеличение трения. Максимальная скорость поршня приходится на угол около 80 градусов поворота коленчатого вала от ВМТ, для мотора с коленвалом 74,8 мм при 5600 оборотов в минуту она равна 22,92 м/с при шатуне 121 мм., и 22,80м/с., при шатуне 129 мм.
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 моторы шатуном 121мм (он обеспечивает 83-му мотору R/S = 1,7, что вполне удовлетворительно). Но для «тюнингаторов», использующих КВ с большим радиусом кривошипа, шатун 121 мм обеспечивает не очень хорошее отношение R/S (см. табл. 1), поэтому на рынке «нестандартных», а-ля «спортивных» запчастей существуют и продаются шатуны с большей длинной – 129, 132 мм, цена их правда не столь привлекательна, она колеблется от 70 до 200 долларов за комплект. Еще не стоит забывать, что «экстра ходы» поршня компенсируются уменьшением компрессионной высоты поршня (смещением поршневого пальца вверх) или увеличением высоты блока цилиндров. Т.к. компрессионную высоту можно уменьшать до определенного предела, то следующим шагом будет замена блока цилиндров лада 2108 на более высокий, что повлечет за собой немалые расходы финансовых средств. Все эти действия направлены для того, чтобы увеличить значение R/S.

Как вода делает двигатель более мощным?

Конечно, вы уже знаете, что смесь воды и охлаждающей жидкости в радиаторе предотвращает перегрев автомобиля. Вода (или, скорее, электролиты в воде) также необходима для поддержания заряда аккумулятора вашего автомобиля. Вода в бензобаке - это не хорошо! Ваш автомобиль будет колебаться и разбрызгиваться, и если вода будет оставаться в топливной магистрали слишком долго, это может привести к образованию ржавчины, которая может засорить вашу топливную систему.

Но знаете ли вы, что вода в двигателе может заставить двигатель вашего автомобиля работать лучше, сэкономить топливо и дать ему мощный импульс? Что ж, немецкая инженерная фирма Bosch, похоже, придумала новый дизайн двигателя, в котором для охлаждения двигателя используется туман воды.Возможно, вы слышали о Bosch. Уже более ста лет они являются ведущим производителем свечей зажигания.

Жара - худший враг автомобиля

Автомобильные дизайнеры всегда работали над добавлением функций, которые охлаждают трансмиссию автомобиля. Некоторые автомобильные конструкции используют циркуляцию жидкости по трубам. Другие части автомобиля используют встроенные схемы циркуляции воздуха. Кроме того, имеются металлические компоненты, обычно алюминиевые ребра, для отвода тепла от компонентов.

Идея использования воды для повышения эффективности двигателя автомобиля связана с проблемами, которые чрезмерное тепло может добавить к двигателю внутреннего сгорания. Вот несколько разрушительных эффектов тепла в двигателе вашего автомобиля:

Это то, что попытается исправить конструкция двигателя Bosch. Эффективно уменьшить количество тепла, выделяемого при зажигании свечи зажигания, и создать взрывную силу, которая будет приводить поршень в действие. По данным Американского общества инженеров-механиков:

«В настоящее время до 65% тепловой энергии, производимой в двигателях внутреннего сгорания, будь то бензин или дизельное топливо, расходуется впустую.Как правило, трансмиссия или двигатель рассеивает тепло путем конвекции, где оно переносится в контур охлаждения или теряется из выхлопной трубы в выхлопных газах ».

Конструкция Bosch для снижения нагрева двигателя автомобиля

Конструкция Bosch «просто добавь воды» основана на том принципе, что более холодный двигатель будет работать более эффективно. Эта концепция заменяет часть бензина, которая обычно впрыскивается в двигатель автомобиля, чтобы предотвратить его перегрев, и вместо этого использует мелкий туман воды.Вода подается через впускной канал с включением отдельного инжектора. Со всей теплотой, которая выделяется во время сгорания, добавление воды в цилиндр предназначено не только для охлаждения двигателя, но и для повышения производительности двигателя.

Между каждым циклом взрыва топлива для выработки энергии в цилиндр направляются брызги водяного тумана. Вода испаряется достаточно быстро, так что она не смешивается во время топливных реакций. Но он обеспечивает значительное охлаждение двигателя и может уменьшить количество топлива, которое требуется двигателю.А вода способствует обогащению кислородом, что способствует более быстрому циклу зажигания двигателя. H

Как воды достаточно для охлаждения

Инженеры Bosch сделали математику. Теоретически они рассчитывают увеличение мощности двигателя на 5 процентов или увеличение эффективности использования топлива на 13 процентов. Но это весьма впечатляет, если учесть, что на каждый километр (или 0,62 мили) пробега используется всего несколько миллилитров воды. Итак, рассмотрим на каждые 1800 миль (приблизительно), вам придется добавить чуть более галлона воды.И если вы не добавите воду, вы не получите таких катастрофических результатов, как с сухим радиатором. Машина все равно будет вести себя нормально, но чуть менее эффективно.

Технология двигателей Bosch с водяным охлаждением предназначена для автомобилей среднего размера, оснащенных двигателем с турбонаддувом. Прямо сейчас он используется в BMW M4 GTS. Представьте себе сокращение выбросов углекислого газа, когда все автомобили работают более эффективно при большем сгорании топлива - вместо того, чтобы выбрасывать его в окружающую среду через выхлопную трубу.

больше мощности двигателя | HowStuffWorks

Используя всю эту информацию, вы можете начать видеть, что существует множество различных способов улучшить работу двигателя. Производители автомобилей постоянно играют со всеми перечисленными ниже переменными, чтобы сделать двигатель более мощным и / или более экономичным.

Увеличение рабочего объема: Увеличение рабочего объема означает большую мощность, поскольку вы можете сжигать больше газа при каждом обороте двигателя.Вы можете увеличить смещение, увеличив цилиндры или добавив больше цилиндров. Двенадцать цилиндров, кажется, практический предел.

Увеличение степени сжатия: Более высокие коэффициенты сжатия производят больше мощности, вплоть до точки. Однако чем больше вы сжимаете смесь воздуха и топлива, тем больше вероятность того, что она самопроизвольно загорится (до того, как свеча зажигания зажжет ее). Высокооктановые бензины предотвращают этот вид раннего сгорания. Вот почему высокопроизводительным автомобилям обычно требуется высокооктановый бензин - их двигатели используют более высокие степени сжатия для получения большей мощности.

Добавляйте больше в каждый цилиндр: Если вы можете втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива) в цилиндр заданного размера, вы можете получить больше энергии из цилиндра (так же, как и при увеличении размера цилиндр) без увеличения топлива, необходимого для сгорания. Турбокомпрессоры и нагнетатели повышают давление поступающего воздуха, чтобы эффективно втиснуть больше воздуха в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха: Сжатие воздуха повышает его температуру.Однако вы хотите, чтобы в цилиндре был самый холодный воздух, потому что чем он горячее, тем меньше он будет расширяться при сгорании. Поэтому многие автомобили с турбонаддувом и наддувом имеют интеркулер . Интеркулер - это специальный радиатор, через который проходит сжатый воздух, чтобы охладить его, прежде чем он попадет в цилиндр.

Позвольте воздуху поступать легче: Когда поршень движется вниз во время такта впуска, сопротивление воздуха может лишить двигатель мощности.Сопротивление воздуха может быть значительно уменьшено путем установки двух впускных клапанов в каждом цилиндре. Некоторые новые автомобили также используют полированные впускные коллекторы, чтобы устранить сопротивление воздуха. Большие воздушные фильтры также могут улучшить воздушный поток.

Позвольте выхлопным газам легче выходить: Если сопротивление воздуха затрудняет выход выхлопных газов из цилиндра, это лишает двигатель мощности. Сопротивление воздуха можно уменьшить, добавив второй выпускной клапан в каждый цилиндр. Автомобиль с двумя впускными и двумя выпускными клапанами имеет четыре клапана на цилиндр, что повышает производительность.Когда вы слышите объявление о том, что автомобиль имеет четыре цилиндра и 16 клапанов, объявление говорит о том, что двигатель имеет четыре клапана на цилиндр.

Если выхлопная труба слишком мала или глушитель имеет большое сопротивление воздуха, это может вызвать противодавление, что имеет тот же эффект. В высокоэффективных выхлопных системах используются коллекторы, большие выхлопные трубы и свободно текущие глушители для устранения противодавления в выхлопной системе. Когда вы слышите, что у автомобиля есть «двойной выхлоп», цель состоит в том, чтобы улучшить поток выхлопных газов, используя две выхлопные трубы вместо одной.

Сделайте все легче: Легкие детали помогают двигателю работать лучше. Каждый раз, когда поршень меняет направление, он использует энергию, чтобы остановить движение в одном направлении и запустить его в другом. Чем легче поршень, тем меньше энергии требуется. Это приводит к лучшей топливной эффективности, а также лучшей производительности.

Впрыск топлива: Впрыск топлива позволяет очень точно дозировать топливо для каждого цилиндра. Это улучшает производительность и экономию топлива.

В следующих разделах мы ответим на некоторые распространенные вопросы, связанные с движком, представленные читателями.

4 Различия между современными и старыми автомобильными двигателями

Задумывались ли вы когда-нибудь, в чем разница между старыми и новыми автомобильными двигателями? Как и в случае с любой технологией, эффективность и сложность постепенно улучшаются, как и следовало ожидать. Как оказалось довольно много.

Несмотря на то, что базовая концепция остается относительно неизменной, современные автомобили со временем претерпели ряд небольших улучшений. В следующей статье мы сосредоточимся на 4 интересных примерах.

Давайте посмотрим под капотами времени, не так ли?

Если это не сломано, не чините это

Основные принципы самых первых автомобилей все еще используются сегодня. Одно из главных отличий заключается в том, что современные автомобили являются результатом необходимости повышения мощности двигателей и, в конечном итоге, эффективности использования топлива. Частично это было давление рынка со стороны потребителей, а также более крупные рыночные силы.

Может быть полезно подумать об аналогии между волком и собакой. Они имеют одно и то же наследие, имеют схожие характеристики, но в современном пригороде было бы непросто, а другой процветал бы.

Прежде чем мы начнем, мы дадим краткий обзор того, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Герой Александрийского раннего парового двигателя. Источник: Research Gate

Двигатель внутреннего сгорания, по сути, берет такой источник топлива, как бензин, смешивает его с воздухом, сжимает и зажигает его. Это вызывает серию небольших взрывов, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни вверх и вниз. Эти поршни прикреплены к коленчатому валу, который переводит возвратно-поступательное линейное движение поршней во вращательное движение, поворачивая коленчатый вал.Коленчатый вал, в свою очередь, передает это движение через трансмиссию, которая передает мощность на колеса автомобиля. Просто верно?

Ну, это намного сложнее, чем вы ожидаете.

Вот простое объяснение основ:

Интересно, что преобразование возвратно-поступательного усилия во вращательное усилие не является чем-то новым. Очень ранний паровой двигатель был разработан героем Александрии в 1-м веке нашей эры (на фото выше).

Предполагается, что даже более старые устройства коленчатого вала были созданы во времена династии Хань в Китае.

1. Современные двигатели более эффективны

Сжигание топлива, как и бензина, не особенно эффективно. Из всей потенциальной химической энергии в нем около , 14-30%, превращается в энергию, которая фактически движет автомобиль. Остальное теряется на холостом ходу, паразитных потерях, жаре и трении.

Современные двигатели прошли долгий путь, чтобы выделять как можно больше энергии из топлива.Например, технология прямого впрыска не позволяет предварительно смешивать топливо и воздух до достижения цилиндра, как старые двигатели. Скорее, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры. Это дает около 1% улучшения .

Турбокомпрессоры используют выхлопные газы для питания турбины, которая выталкивает дополнительный воздух (то есть больше кислорода) в цилиндры для дальнейшего повышения эффективности до 8% . Изменение фаз газораспределения и деактивация цилиндров дополнительно повышают эффективность, позволяя двигателю использовать столько топлива, сколько ему действительно нужно.

2. Максимальная мощность

Как однажды сказал Джереми Кларксон: «В настоящее время все дело в MPG, а не в MPH», или, возможно, это был не он.

Современные автомобили лучше экономят топливо, они также намного мощнее.

Например, Chevrolet Malibu 1983 года имел 3,8-литровый V-6 двигатель мог извергать 110 лошадиных сил . Для сравнения, версия 2005 года имела 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 144 лошадиных сил. Не слишком потертый.

3. Размер это все, или это?

Этот привод, не рассчитанный на каламбур, для повышения эффективности двигателей также со временем уменьшил свои размеры. Это не совпадение. Производители автомобилей узнали, что вам не нужно делать что-то большее, чтобы сделать его более мощным.

Все, что вам нужно сделать, это заставить объект работать умнее. Та же самая технология, которая сделала двигатели более эффективными, имела побочный эффект от их уменьшения.

Грузовики Ford F-серии являются отличным примером.F-150 имел две версии в 2011 году. 3,5-литровый V-6 двигатель, который генерирует 365 лошадиных сил и 5,0-литровый V-8 , который генерирует 360 лошадиных сил .

Хорошо, вы могли бы сказать, но разве не было 6,2-литрового V-8 , который давал 411 лошадиных сил р? Почему, да, но факт, что V-6 двигатель может почти конкурировать с большим V-8 по мощности, говорит о многом.

4. Уход от старого

Современные двигатели также являются результатом постепенной замены механических частей на электронные.Это связано с тем, что электрические детали, как правило, менее подвержены износу, как механические.

Они также требуют менее частой настройки, как таковой. Такие детали, как насосы, все чаще заменяются электронными, а не их аналоговыми предками.

Карбюраторы заменены корпусами дросселей и электронными системами впрыска топлива. Распределители и крышки были заменены независимыми катушками зажигания, контролируемыми ЭБУ. Кроме того, датчики контролируют все, более или менее.

Вы также можете утверждать, что новые автомобили менее безопасны.

Последнее слово

Хотя на базовом уровне современные и старые автомобильные двигатели работают по одному и тому же принципу, современные двигатели претерпели много постепенных улучшений с течением времени. Основной движущей силой была борьба за эффективность, а не за власть. Хороший набор побочных эффектов привел к тому, что современные двигатели стали относительно более мощными и в целом меньше. Постоянно растущая зависимость от электронных систем управления и мониторинга постепенно заменяет аналоговые, в лучшую или в худшую сторону.

В целом современные автомобильные двигатели более эффективны, меньше, относительно мощнее, умнее и менее подвержены неизбежным механическим повреждениям. С другой стороны, ремонт и обслуживание теперь являются более высококвалифицированным и трудоемким делом. Если цена за повышение эффективности - это увеличение принятия сложности, только вы можете быть судьей.

Через: Team-BHP, HowStuffWorks