Износ вкладышей коленвала, методы устранения и профилактики | Официальный сайт СУПРОТЕК
В любом двигателе вращение коленвала и шатунов происходит во «вкладышах». Они бывают двух видов. Первые установлены в постели коленвала – коренные вкладыши. Вторые в головке шатуна – шатунные вкладыши коленвала.
Фактически они – это не что иное, как подшипники скольжения. Эти детали призваны снижать потери на трение и предупреждать заклинивание деталей. Вкладыши обеспечивают центровку, передачу нагрузок от шатунов на коленвал, выполняют функции смазки и эффективно распределяют масло с образованием на трущихся деталях масляной плёнки.
Износ
В авто установлены вкладыши, изготовленные в основном из пластинчатых алюминиевых сплавов с антифрикционным покрытием.
Самая неприятная и наиболее часто встречающаяся проблема – износ вкладышей коленвала, который является причиной снижения эффективности функционирования системы смазки силового агрегата. По сути, износ – это увеличение зазоров, которое приводит к падению давления масла.
Эта проблема особенно видна на горячем силовом агрегате, когда вязкость моторного масла низкая. В этих случаях горит индикатор в виде маслёнки.
Специалисты советуют при малейших подозрениях на неполадки, сразу же принимать меры к их устранению, потому что увеличенные зазоры вкладышей коленвала – это опасно, ведь детали двигателя быстрее изнашиваются, а это значит, что периодичность ремонтов сокращается, ресурс силового агрегата уменьшается и может даже случиться серьезная поломка.
Какие причины приводят к износу вкладышей и увеличению зазоров? Как определить проблему по симптомам, какие существуют способы устранения неисправностей?
Стук вкладышей глухой. Его можно услышать при резком надавливании на педаль газа. На вкладыши резко повышается нагрузка и можно услышать характерный глухой стук. В каком из цилиндров это происходит тоже определить несложно. Следует поочерёдно выкручивать свечи и, если на очередной выкрученной свече стук исчез, то значит в этом цилиндре неисправность.
Причины износа вкладышей коленвала
Почему возникает износ, и какие причины этому способствуют, лучше рассмотреть в таблице
| Причины | Признаки | Способы устранения |
| Локальные дефекты на поверхности. | Грязь или другие инородные тела. | Провести проверку визуальным осмотром. В случае отсутствия повреждений, промыть. Использовать специальную мягкую промывку двигателя Супротек Апрохим. При обнаружении сильных повреждений произвести замену. |
| Грязевая эрозия в виде задиров | Некачественное моторное масло с абразивными материалами в составе. Грязное масло. | Провести проверку системы смазки. Заменить масло. Использовать чистящий состав Супротек Апрохим. |
| Коррозионное истирание | Некачественная запрессовка со слабым усилием. Слабая затяжка крепёжных болтов. Инородные тела на поверхностях вкладышей. Длительная эксплуатация силового агрегата на повышенных оборотах. Неподходящая ширина установленных вкладышей. | Подтянуть болты до необходимого момента. Провести проверку чистоты поверхностей. Осуществить проверку размеров вкладышей. Использовать средства Супротек. |
| Усталость металла, что может привести к нарушению целостности вкладыша, особенно в секторах больших нагрузок (может проявляться при чрезмерных нагрузках). | Использование некачественных подшипников. Проблемы со сгоранием воздушно-топливной смеси. | Проверка формы вала. Провести проверку размеров подшипников. При обнаружении несоответствия провести замену. |
| Проникновение олова и локализированный износ. | Перемещения подшипника на посадочном месте вследствие слабой запрессовки. | Провести проверку посадочного диаметра опоры вкладыша. Провести проверку чистоты поверхностей. Проверить усилие затяжки. |
| Коррозия поверхности – вкладыш меняет свой цвет. | Некачественное масло. | Провести проверку деталей силового агрегата. При больших дефектах заменить вкладыши. Заменить старое масло. Использовать присадку Супротек Актив плюс. |
| Недостаточное смазывание из-за малого количества смазки | Перегрев. | Провести проверку системы смазки. При необходимости провести ремонт. Залить качественное масло. Использовать присадку Супротек Актив плюс. |
Причинами увеличенных зазоров могут быть также царапины на поверхностях, чрезмерная коррозия вследствие кавитации, несоосность.
Профилактика
В качестве профилактических мер важно использовать эффективные составы Супротек: «Актив Плюс/Стандарт» – присадки в моторное масло и «Долговременную промывку двигателя» Супротек Апрохим – эффективный мягкий очиститель.
Супротек Актив Плюс/Стандарт.
Триботехнический состав, предназначенный для восстановления рабочих характеристик двигателя. Специальная формула этой присадки в моторное масло способствует образованию надёжного защитного металлического слоя, который крепче удерживает масляную плёнку и уменьшает зазоры вкладышей.
Долговременная промывка двигателя Супротек Апрохим. Средство, обеспечивающее очень мягкую, долговременную очистку деталей двигателя, включая вкладыши коленвала. Оно заливается в масляную систему, не вступает в реакцию с резиновыми уплотнителями и самим маслом. При постоянном использовании значительно продлевает рабочий ресурс вкладышей.
При регулярном применении этих средств можно значительно продлить устойчивую работу вкладышей коленвала и избежать дорогостоящих внеплановых ремонтов.
Вкладыши шатунные: устроййство, назначение, описание
При работе двигателя шатун вращает коленчатый вал, который, в свою очередь, вращает маховик. Для обеспечения минимального трения и минимального износа в узле используется вкладыш шатунный.
Это подшипник скольжения.
Назначение
Вкладыши коленчатого вала применяются, чтобы обеспечить возможность вращения коленвала. Процесс вращения происходит в результате сгорания в цилиндрах ДВС топливно-воздушной смеси. Трение, которое вызывается усиленными нагрузками, высокими скоростями, может стать причиной выхода двигателя из строя. Чтобы предотвратить эту ситуацию и снизить трение, составные элементы покрываются тончайшей пленкой смазочного материала. Слоем масла покрыт и вкладыш шатунный вместе с шейкой вала. Так подшипник позволяет снизить трение.
Устройство
В отличие от коренных подшипников, вкладыши шатуна работают в более нагруженных условиях. Деталь состоит из двух половин — металлических полуколец. Верхняя половина подвержена непродолжительным, однако очень значительным нагрузкам. Нижняя половина детали воспринимает на себе более длительные нагрузки от силы инерции поступательного движения и вращающихся масс.
Вкладыш шатунный — это тонкостенные металлические полукольца из стальной полосы со специальным антифрикционным покрытием.
Вкладыш устанавливается в головку шатуна с определенным натягом. Он создается за счет того, что дуга элемента удлиняется на расстояние сжатия по периметру постели.
Материалы
Вкладыш представляет собой стальную полосу с нанесенным на нее антифрикционным покрытием. В качестве этого покрытия применяются различные сплавы, в основе которых лежит медь, алюминий, свинец. Сплавы на основе алюминия и меди равноценные по несущим характеристикам, но сплавы алюминия и олова быстрее приработаются к шейке вала, меньше подвержены износу, меньше изнашивают шейку, имеют меньшую чувствительность к качеству масла.
В дизельных моторах применяют вкладыши на основе стали и алюминия. В качестве антифрикционного материала чаще выступают такие сплавы, как А020, А06. В карбюраторных бензиновых силовых агрегатах применяют сплавы АМО1-20 с промежуточным слоем из чистого алюминия. В большегрузных КамАЗах используются вкладыши шатунные из стали и бронзы. В качестве антифрикционного слоя примется сплав БрС30.
Детали, изготавливаемые из прочных материалов, дополнительно имеют очень тонкий слой свинца и олова. Слой, несмотря на толщину всего 0,02 миллиметра, позволяет значительно улучшить приспосабливаемость вкладыша к дефектам и деформациям шейки вала и лучше поглощать абразивные частицы. Повышается усталостная прочность базового антифрикционного покрытия.
Особенности маркировки
Если детали подшипника изношены или повреждены, когда не получается получить правильный зазор коленвала, ситуацию можно улучшить путем подбора новых вкладышей. Если шатуны растачивались, то они должны быть укомплектованы деталями соответствующих ремонтных размеров шатунных вкладышей. Обычно подбор доверяют специалистам.
При выборе новых шатунных подшипников ориентируются на маркировку по цветам — нужно смотреть на те детали, которые сняты с автомобиля. Если на элементах старых подшипников не сохранилось цветовой маркировки, то ищут ее на нижних головках. Там нужно увидеть метку в виде цифры — это класс подшипника.
Также проверяют буквенные метки на коленчатом валу — они определяют размеры шатунных шеек.
Чтобы ориентироваться в карте выбора подшипников, используют маркировку на блоке цилиндров. Например, С3 говорит о том, что нужно устанавливать желтый и зеленый вкладыш. При этом любой из них может быть установлен в крышку или в постель. При выборе новых подшипников пользуются идентификационной цветовой картой маркировки шатунных вкладышей. Так, если найти букву на шейке шатуна и цифру на шатуне (например, D4), то по этой карте нужен подшипник синего цвета. Естественно, нужно помнить, что для разных двигателей цвета могут быть другими.
Особенности замены, момент затяжки
Вначале проверяют зазор между коленчатым валом и вкладышем. Проверить его можно калибровочной проволокой. Далее монтируют крышку шатуна с вкладышем. Крышка должна устанавливаться строго на тот шатун, с которого она снималась в процессе разборки и дефектовки двигателя. Далее нужно затянуть крышки.
Момент затяжки шатунных вкладышей меньше, чем для коренных.
На примере двигателя ВАЗ-2108: крышку затягивают с усилием от 43 до 53 Нм. На «Приоре» шатунные подшипники затягивают с усилием в 43,3-53,5 Нм.
Вывод
Вот что такое вкладыши шатунов. Это достаточно важные детали, без которых двигатель работать не сможет. Если их износ предельный, вкладыши может провернуть внутри мотора и шейка шатуна будет интенсивно изнашиваться. Двигатель может и вовсе заклинить — нужно лить в мотор только качественное масло и регулярно его менять (иногда даже раньше, чем указано в регламенте).
Советы по выбору шатунов с высокими эксплуатационными характеристиками
Размеры шатунов измеряются между центрами отверстий в шейках коленчатого вала и отверстиями под поршневые пальцы. Они могут быть указаны в дюймах или миллиметрах. Длина шатуна влияет на передаточное число шатуна. Также для изменения длины штока потребуются новые поршни с правильной компрессионной высотой.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше
Существует две основные категории изготовления шатунов – кованые и заготовки.
Есть несколько вариантов таких материалов, как сталь, которую использует большинство OEM-производителей, а также титан и алюминий. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, и лучше всего выбирать материал, исходя из потребностей вашего клиента. Титан — самый прочный и легкий, но стоимость и сокращенный жизненный цикл могут свести на нет эти преимущества.
Алюминиевые шатуны часто выбирают для приложений, работающих на высоких оборотах и с большим наддувом, потому что шатун действует как пружина или амортизатор. Он смягчает силы сгорания и действует как буфер между более дорогими поршнями и коленчатым валом. Стальной стержень может быть слишком жестким и действовать скорее как молоток, чем как амортизатор, что приводит к повреждению кривошипа или выходу из строя самого стержня.
В то время как некоторые производители алюминиевых стержней говорят, что они подходят для уличного использования и могут даже пережить стальные стержни, другие предостерегают от их использования для уличного применения.
Алюминиевый шатун по сути представляет собой пружину, и поэтому существует конечное число раз, когда пружина может сжиматься и возвращаться в исходное положение без деформации. Деформация – это разрушение стержня. Алюминий имеет фиксированную усталостную долговечность, аналогичную титановому шатуну.
Стальной шатун может служить вечно, в зависимости от области применения. Алюминиевый шатун тоже выдержал всего несколько проходов. Гонщики и моторостроители выбрали алюминиевый шток из-за деформации, которая легче воздействует на поршень и кривошип при высоких нагрузках. Если вы хотите уменьшить вес за счет прочности и долговечности стали, вам нужно использовать титановый стержень. Но цена, которую вы платите, может перевесить решение вашего клиента снизить вес.
Соотношение между длиной штока и длиной хода коленчатого вала имеет большое значение для одних строителей и не так важно для других. Поигравшись с передаточным отношением штока, можно немного увеличить мощность или сделать двигатель более эффективным.
Однако изменение длины стержней дает некоторые преимущества.
Передаточное отношение шатуна — это математическое уравнение, основанное на соотношении между длиной шатуна и ходом коленчатого вала. Разделив длину штока на ход кривошипа, вы получите передаточное число штока. Если вы строите стандартный SBC 350 со штоками 5700 дюймов и ходом 3480 дюймов, соотношение штоков будет 5,7 (длина штока), деленное на 3,48 (ход), что равно 1,64.
Если вы построите тот же 350 с 6000-дюймовыми стержнями, передаточное число стержней будет 1,72. Но если вы строите строкур 383 со стержнями 6000 дюймов, передаточное число стержней составляет 1,6 из-за более длинного хода 3750 дюймов. Более низкое передаточное отношение штока приводит к большему боковому воздействию на стенки цилиндра, увеличивая износ юбок поршня. Увеличение трения также может привести к повышению температуры охлаждающей жидкости и масла.
Для любого двигателя не существует «наилучшего» передаточного числа. Некоторые строители предпочитают использовать максимально длинные стержни, чтобы увеличить мощность на средних и пиковых оборотах, в то время как другие говорят, что это не имеет значения.
Жесткого правила не существует, поскольку есть двигатели с более низким передаточным отношением штока, которые превзойдут по производительности двигатели того же рабочего объема с более высоким передаточным отношением штока. Это связано с различиями в конструкции и портировании головок цилиндров, разными размерами клапанов и углами наклона клапанов, разным подъемом и длительностью распредвала, разными системами впуска и разной настройкой.
Более короткие шатуны обеспечивают лучшую мощность на низах и приемистость в более широком диапазоне оборотов. Однако более длинные стержни могут давать большую максимальную мощность в более узком диапазоне оборотов. Поэтому более длинные стержни обычно предпочтительнее для высокоскоростных двигателей на выносливость. Но увеличение длины штока уменьшает угловатость, качание поршня и пиковую скорость поршня, позволяя поршню дольше находиться в верхней мертвой точке (ВМТ) при сжатии и выпуске. Давление сгорания имеет больше времени для нарастания, прежде чем поршень опустится.
Скорость поршня также выше при ходе вниз. Эти различия заставляют более длинные стержни хорошо работать в приложениях с более высокими оборотами.
Недостатки использования более длинных стержней? Это снижает эффект продувки на низких оборотах. Использование более короткого штока быстрее отводит поршень от ВМТ, что улучшает продувку. В результате улучшается воздушный поток и приемистость на низких оборотах. Обычно это предпочтительнее для уличного исполнения.
Длина штока также влияет на поток воздуха в диапазоне оборотов, при котором создаются пиковые мощность и крутящий момент. Таким образом, длина штока должна соответствовать размеру шлифовки кулачка и объему впускного канала в головках цилиндров для оптимизации производительности.
Стержни выходят из строя по ряду причин. Ошибка установщика является распространенной. Неправильная затяжка болта тяги может ослабить или сломать крышку тяги. Проблемы со смазкой на обоих концах также могут привести к отказу. Если поршневой палец заедает в отверстии поршня, маленький конец штока может сломаться.
Подшипник шатуна может перегреться и заклинить (прокрутить подшипник), если ему не хватает масла.
Шатуны гораздо прочнее на сжатие, чем на растяжение. Слабый стержень может растянуть стержень до предела, что приведет к выходу из строя малого или большого конца. Шток редко выходит из строя под сжимающей нагрузкой, если только стержень не был слишком слабым для применения с высокой мощностью или стержень не имел незамеченного дефекта, такого как микротрещина. Дефекты и острые кромки на поверхности стержня могут концентрировать напряжения, которые могут привести к растрескиванию и разрушению. Вот почему рабочие удилища обычно подвергают дробеструйной обработке или полируют.
Имейте в виду – все стержни имеют усталостный ресурс. После «X» циклов весь металл устаёт, трескается и выходит из строя. Различные напряжения применяются к шатунам для различных применений. Например, большой крутящий момент вызывает большие нагрузки на сжатие и изгиб. С другой стороны, высокие обороты создают в основном силы растяжения или растяжения.
В большинстве случаев шатуны не выходят из строя на такте сжатия — они ломаются на такте выпуска при высоких оборотах из-за растягивающей нагрузки.
Шатуны могут выйти из строя по нескольким причинам, в том числе из-за растяжения при высоких оборотах двигателя, удара поршня о клапан или выхода из строя шатунного подшипника (обычно из-за проблем со смазкой или неправильной установки шатуна).
Боковые силы, воздействующие на поршень через шатун, могут привести к износу цилиндров до овальной формы. Это снижает производительность двигателя, так как поршневые кольца не могут должным образом герметизировать стенки цилиндра, имеющие некруглую форму. Боковая сила пропорциональна углу шатуна. Следовательно, более длинные шатуны уменьшают боковую силу и износ двигателя. Но длина шатуна ограничена размером блока цилиндров. Длина хода плюс длина шатуна не должны приводить к перемещению поршня за верхнюю часть блока цилиндров.
Двигатель мощностью 1000 л.с. при 7500 об/мин имеет большую сжимающую нагрузку, чем такой же двигатель мощностью 1000 л.
с. при 10000 об/мин во время работы. Это связано с тем, что двигатель должен работать больше, чтобы создать ту же мощность при более низких оборотах. То же самое верно и для двигателя, развивающего одинаковую мощность при разном рабочем объеме. 350 SBC мощностью 1000 л.с. должен работать больше, чем 572 BBC мощностью 1000 л.с. Обе эти ситуации увеличивают нагрузку на компоненты.
При сборке шатуна сдавливание подшипника и зажимная нагрузка имеют решающее значение. Правильная нагрузка на подшипник достигается при достаточной зажимной нагрузке. Если прижимная нагрузка слишком мала, отверстие большого конца шатуна может деформироваться и вызвать преждевременный выход из строя подшипника или болта.
Надлежащая нагрузка на зажим достигается за счет растяжения крепежного элемента. Крепежный элемент должен сначала преодолеть трение в резьбе и на площади поверхности под головкой крепежного элемента, прежде чем будет достигнута необходимая нагрузка зажима. Это приводит к точности +/- 25%, в зависимости от используемого смазочного материала.
Затягивание застежки за счет удлинения (растяжения) дает гораздо лучшие результаты с точностью +/-3%. Чтобы достичь максимальной зажимной нагрузки, вы должны растянуть болт до его «пробной нагрузки». Слишком сильное растяжение болта приводит к деформации болта и деформации корпуса канала ствола. Слишком маленькое растяжение и недостаточная зажимная нагрузка, чтобы удерживать линию разъема шатуна закрытой под нагрузкой двигателя.
Существуют и другие важные факторы, которые следует учитывать при выборе шатуна для вашего применения. Однако, зная предполагаемое использование, т. Е. Уличные, стриптизерши, шоссейные гонки; размеры: ход поршня, передаточное отношение штока, высота поршня; вес или надежность важнее для вашего клиента; и бюджет вашего клиента — все это играет важную роль в понимании того, с какими объемами вам придется работать. Все это поможет определить длину стержня, материал и конфигурацию, которые лучше всего подходят для применения вашим клиентом. EB
Длина штока и передаточное отношение
Соотношение между диаметром цилиндра и ходом влияет на диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент и мощность.
Производители высокопроизводительных двигателей всегда ищут изменения, которые они могут внести, чтобы дать их двигателю преимущество над конкурентами. Соотношение стержней — один из тех факторов, которые могут иметь значение. Изменение длины шатунов по отношению к ходу коленчатого вала дает некоторые преимущества в определенных ситуациях и может позволить тому же количеству кубических дюймов обеспечить немного большую мощность или немного увеличить срок службы кольца (выбирайте). Но эксперты расходятся во мнениях относительно того, действительно ли изменение передаточного числа стержней имеет такое большое значение.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше
Передаточное число шатунов представляет собой математическое соотношение между общей длиной шатунов и ходом коленчатого вала. Разделите длину штока на ход кривошипа, и вы получите отношение штока. Например, предположим, что вы собираете серийный малолитражный Chevy 350 с 5,7-дюймовыми шатунами и ходом 3,48 дюйма.
Передаточное отношение штока в этом двигателе будет 5,7 (длина штока) разделить на 3,48 (ход поршня), что равно 1,64.
Если построить тот же двигатель 350 с более длинными 6-дюймовыми шатунами, передаточное число шатунов станет равным 1,72. И если вы строите строкур 383 с 6-дюймовыми стержнями, передаточное число стержней становится 1,6 из-за более длинного хода (3,750 дюйма).
Что означают эти цифры? Они выражают геометрическую взаимосвязь между шатунами, коленчатым валом и поршнями. Чем меньше передаточное отношение штока, тем больше боковые силы, действующие на поршни на стенки цилиндра. Это увеличивает износ юбок поршня и стенок цилиндров и создает более высокий уровень вибрации внутри двигателя. Увеличение трения также может привести к повышению температуры охлаждающей жидкости и масла.
Длинные стержни по сравнению с короткими
С другой стороны, более низкие передаточные числа стержней имеют некоторые преимущества. Более короткие стержни означают, что общая высота блока может быть короче, что означает, что общий вес блока может быть легче.
Двигатель обычно создает больше вакуума на низких оборотах, что означает лучшую реакцию дроссельной заслонки и низкий крутящий момент (хорошо для уличной езды и повседневной езды). Момент зажигания может быть увеличен на несколько градусов для дополнительного крутящего момента на низких скоростях, а двигатель менее подвержен детонации, что может быть плюсом в двигателях с турбонаддувом, наддувом или закиси азота.
Шатуны бывают разных видов и длины. Выбор того, который «правильно» подходит для данного приложения, зависит больше от прочности, нагрузки и оборотов, чем от соотношения стержней.
Как насчет более длинных передаточных чисел штока? Использование более длинных шатунов с одинаковым ходом уменьшает боковую нагрузку на поршни, что снижает трение. Это также увеличивает время пребывания поршня в верхней мертвой точке. Удерживание сжатия на полградуса вращения коленчатого вала дольше в ВМТ улучшает эффективность сгорания и выжимает немного больше мощности из воздушно-топливной смеси.
Как правило, двигатель с более высоким передаточным числом стержней будет производить немного больше мощности от среднего до пикового числа оборотов.
Для более длинных шатунов поршневой палец должен быть расположен выше в поршне, или двигатель должен иметь большую высоту платформы для размещения более длинных шатунов. Более длинные штоки также означают, что можно использовать более короткие и легкие поршни, поэтому дополнительный вес штоков более или менее компенсируется уменьшенным весом поршней.
Одним из недостатков более длинных штоков и более высокого передаточного отношения является то, что разрежение на впуске при низких оборотах несколько снижается. Пониженная скорость воздуха в двигателе ухудшает реакцию дроссельной заслонки на низких оборотах и крутящий момент, что не очень хорошо для повседневного вождения или уличных характеристик, но хорошо работает на высокооборотистом гоночном двигателе.
Некоторые производители двигателей говорят, что «хорошее» передаточное отношение штока составляет 1,55 или выше.
Серийные двигатели могут иметь передаточное отношение штока в диапазоне от 1,4 до более 2,0, причем многие из них находятся в диапазоне от 1,6 до 1,8. Четырехцилиндровые двигатели, как правило, имеют более низкое передаточное отношение штока (диапазон от 1,5 до 1,7), в то время как многие двигатели V6 имеют несколько более высокое передаточное отношение штока от 1,7 до 1,8. Что касается двигателей V8, они обычно варьируются от 1,7 до 1,9. Часто передаточное число шатунов определяется конструкцией и высотой блока, а также поршнями, шатунами и кривошипом, которые подходят для блока.
Лучшее соотношение стержней?
По сути, не существует «наилучшего» передаточного числа для любого двигателя. Некоторые говорят, что нужно использовать самые длинные шатуны, которые подходят к двигателю, чтобы обеспечить наибольшую мощность на средних и пиковых оборотах, в то время как другие говорят, что это не имеет большого значения. Смоки Юник был одним из первых сторонников длинных удилищ, и они хорошо сработали для него в NASCAR.
Тем не менее, некоторые двигатели с более низким передаточным числом шатунов будут превосходить двигатели того же рабочего объема с более высокими передаточными числами стержней. Как это может быть? Из-за различий в конструкции и портировании головок цилиндров, разных размеров и углов клапанов, разного подъема и продолжительности распредвала, разных систем впуска и разной настройки.
Например, у BMW M3 передаточное отношение штока составляет 1,48, что звучит не очень хорошо, если судить только по числу. Но двигатель M3 также развивает мощность 2,4 лошадиных силы на кубический дюйм (с помощью турбонаддува), что почти вдвое превышает коэффициент мощности типичного уличного автомобиля Chevy 350 или компактного Ford. Дело здесь не в том, что турбины производят много энергии (они делают), а в том, что передаточное отношение штока так или иначе не сильно влияет на производительность.
Некоторые люди придают слишком большое значение передаточным числам штоков и чрезмерно беспокоятся о том, как соотношение штоков их двигателя повлияет на производительность.
Наш подход к этому вопросу заключается в том, что соотношение стержней — это просто число, которое может иметь или не иметь большого значения в зависимости от ситуации. В некоторых случаях это может иметь небольшое значение, а в других, кажется, не имеет никакого существенного значения. Пиковая мощность и крутящий момент зависят от слишком многих других переменных.
Максимально достижимое передаточное число шатунов всегда будет ограничено физическими размерами блока (высота платформы, высокий или короткий), самыми длинными шатунами, подходящими для двигателя (штоки серийного производства или изготовленные по индивидуальному заказу). сделано), и самые короткие поршни, которые будут работать с комбинацией штока, блока и хода. Общий вес штока и поршня больше влияет на импульс и приемистость, чем передаточное отношение штока. Кроме того, перемещение поршневого пальца выше в поршне и использование более короткого поршня может создать некоторые проблемы с колебанием и нестабильностью поршня, если вы зайдете слишком далеко.
Из-за этого чрезмерное передаточное отношение штока может на самом деле отрицательно сказаться на характеристиках двигателя.
Эти относительно длинные и тонкие шатуны Ford (4,6 л слева и 5,2 л GT 350 справа) имеют передаточное число 1,68, что немного меньше, чем у Chevy 350 с 5,7-дюймовыми шатунами, но немного больше, чем у Chevy 350. построен с более длинными 6-дюймовыми стержнями.
Overquare vs Undersquare
Тесно связанной темой с отношением штока является диаметр отверстия и ход штока. Если диаметр цилиндра и ход поршня в двигателе одинаковы (скажем, диаметр цилиндра 4,00 дюйма и ход поршня 4,00 дюйма), двигатель называется «квадратным». Если диаметр цилиндров больше, чем ход поршня, двигатель называется «квадратным», а если ход поршня больше, чем диаметр цилиндра, говорят, что он «неквадратный».
Если вы разделите ход на диаметр, вы получите числовое значение соотношения ход/отверстие. Многие серийные двигатели легковых автомобилей имеют соотношение ход/диаметр от 0,8 до 1,1.
Ford GT 350 2017 года оснащен двигателем объемом 5,2 л с плоской рукояткой, которая достигает красной отметки при 8250 об/мин. Он имеет 3,7-дюймовый (9Диаметр цилиндра 4 мм) и ход поршня 3,66 дюйма (93 мм), что делает его немного более квадратным. Для сравнения, C7 Corvette с 6,2-литровым двигателем LT1 имеет диаметр цилиндра и ход поршня 4,06 x 3,62, что довольно много, но при этом его отметка составляет
6600 об/мин (из-за гидравлических подъемников). Оба являются отличными двигателями с большим потенциалом производительности, но у Ford выше обороты из-за его головок с верхним расположением распредвала, и он развивает большую мощность (526 против 460).
Как и в случае с передаточными числами штока, геометрическая взаимосвязь между диаметром цилиндра и ходом поршня также может влиять на мощность двигателя и потенциальное число оборотов.
Тем не менее, такие общие положения часто не верны для всего спектра серийных двигателей или двигателей, специально созданных для гонок.
Как правило, двигатели с большим диаметром цилиндра и коротким ходом поршня представляют собой высокооборотные двигатели большой мощности, подходящие для шоссейных гонок и кольцевых трасс. Гонщикам Pro Stock также нравится эта комбинация для дрэг-рейсинга, как и производителям двигателей NASCAR. С другой стороны, двигатели с малым диаметром цилиндра и большим ходом лучше подходят для крутящего момента на низких оборотах, дорожных характеристик, буксировки и тяги, но имеют ограниченный потенциал оборотов.
Двигатели Формулы-1 имеют чрезвычайно короткий ход поршня, всего 1,566 дюйма. Размер отверстия ограничен максимальным значением 3,858 дюйма. Это очень квадратная конструкция, но она позволяет этим двигателям развивать невероятные 20 000 оборотов в минуту и выжимать 800 лошадиных сил из 2,4 литра рабочего объема! Одной из причин, по которой они могут развивать такие высокие обороты, является чрезвычайно короткий ход поршня.
Поршни не двигаются вверх и вниз очень далеко в своих отверстиях. Соотношение ход/диаметр составляет всего 0,4, что вдвое меньше, чем у типичного двигателя легкового автомобиля. При 20 000 об/мин относительная скорость поршня в двигателе Формулы 1 составляет 5 248 футов в минуту. В двигателях Формулы-1 также используется пневматическая система клапанов, которая работает намного быстрее, чем любой механический клапанный механизм.
Для сравнения, двигатель NASCAR объемом 358 кубических дюймов с диаметром цилиндра 4,185 и ходом поршня 3,58 дюйма (все еще сверхквадратный, но не такой, как у двигателя Формулы-1) достигает красной черты при 10 000 об/мин при скорости поршня 5 416 футов в минуту.
Тормозной двигатель Pro Stock объемом 500 куб. дюймов может работать с диаметром отверстия 4,750 дюйма и ходом кривошипа 3,52 дюйма. При 10 000 об/мин скорость поршня в одном из этих двигателей примерно такая же, как у двигателя NASCAR. Если они используют меньший диаметр цилиндра с более длинным кривошипом (скажем, 3,75 дюйма), скорость поршня может достигать 6250 футов в минуту.