Kā pareizi forsēt dzinēju pēc tilpuma    

Iekšdedzes dzinēja darba tilpuma palielināšana ir viens no vienkāršiem veidiem ka palielināt tā griezes (galvenokārt) un jaudas raksturlielumus .

Pirmais un tā saucamais “tautas” paņēmiens, kas vienlaikus ir arī lētākais;

Dzinēja bloka izslīpēšana un lielāka diametra virzuļiem. Izmaksas – izvirpošanas/slīpēšanas/honēšanas izmaksas plus jaunu virzuļu un gredzenu cena.

Otrs paņēmiens, kas vienlaikus ir arī daudz dārgāks ir:

Esošās kloķvārpstas maiņa pret citu, kurai ir lielāks kloķass gājiena diametrs, t.i. būs lielāks virzuļa gājiens. Sakarība vienkārša – lielāks virzuļa gājiens=lielāks darba tilpums. Izmaksās – kloķvārpsta, “zemie” virzuļi , jo blokam ir fiksēts augstums,, virzuļu gredzeni un protams atkal darba cena par bloka izvirpošanu, utt.

Pārsteidzoši, bet tomēr praksē sanāk, ka tilpuma palielināšana ne vienmēr ir pats efektīvākais dzinēja forsēšanas paņēmiens. Dažkārt, atkarībā no tā, ko nepieciešams iegūt no dzinēja, ir izdevīgāk pienācīgi apstrādāt dzinēja galvu un papildināt to ar citu sadales vārpstu un gala rezultātā iegūt lielāku jaudu un Jūsu spēkstacijas... OK, ideālā gadījumā ja budžets atļauj, vēlams veikt gan litrāžas, gan galvas forsēšanu.

Protams, lai pilnībā iemantotu visas iespējas, ko dod sporta sadales vārpsta ir NEPIECIEŠAMS forsēt dzinēja galvu. Dažkārt šo darbu apjoms ir visnotaļ liels, līdz pat vārstu sēžu/vadīklu pārpresēšanai un vārstu maiņai uz lielākiem diametriem, utt. Bez tam nedrīkst aizmirst par ieplūdes un izplūdes kanāliem, sadegšanas kameru, utt... Šie temati ir apskatīti citos uz šī saita atrodamos rakstos – meklējiet un atradīsiet.

Papildus gāžu sadales mehānismam ļoti lielu iespaidu uz dzinēja darbību atstāj cilindru bloka “saturs” un ģeometrija. Šoreiz nerunāsim par dažādiem virzuļu tipiem un to ietekmi, par kloķvārpstas svara/ģeometrijas lielumiem, bet tomēr – nepieciešams panākt cilindru savstarpējo paralēlumu un vienlaikus to perpendikularitāti pret kloķvārpstas rotācijas asi. Tādejādi samazināsim berzes zudumus un vienlaikus palielināsies dzinēja lietderības koeficients. Manā praksē neesmu sastapis lietotu bloku, kura iepriekšminētā ģeometrija būtu bez novirzēm. Cēloņi, kas no izsauc – gan materiāla nogurums un deformācija ekspluatācijas gaitā, gan rūpniecisko iestrādājumu ražošanas pielaidei. Iemesli – vaicājiet materiālu speciālistiem un ražošanas tehnologiem. Fakti ir un paliek fakti.

Dzinēju teorijā ir tāds jēdziens, kā klaņa garuma attiecība pret virzuļa gājienu. Šis lielums nosaka dzinēja “elpošanu“, jo pēc savas būtības iekšdedzes dzinējs ir sūknis, kas noteiktā laika periodā izsūknē caur sevi noteiktu degmaisījuma daudzumu.

Šajā rakstā mēs apskatīsim klaņa garuma un virzuļa gājiena attiecības ietekmi uz dzinēja darbību. Angļu valodā šī attiecība tiek saukta par R/S=rod to stroke ratio un tam tiek veltīta nopietna uzmanība konstruējot sporta dzinējus. Daudzos avotos tiek minēts, ka R/S ideālā attiecība ir 1.75.

Internetā Jūs paši varat uzmeklēt pietiekami daudz ģeometrijas aprēķinus priekš Honda dzinējiem. Vairumā gadījumu tie ir attiecināmi uz praktiski ikvienu neliela tilpuma dzinēju (līdz 2.0l). Piemēram šeit ir dati par vienu no leģendāriem Honda dzinējiem B16A (tilpums 1587 cm3, maksimālā jauda 160 z/s, relatīvā jauda ~ 100z/s no litra.)

Klaņa garums 134mm

Virzuļa gājiens 77 mm

R/S=1.74 , t.i. maksimāli tuvu teorētiskam ideālam.

Ja piemēra pēc apskatām kādu VAZ dzinēju, rezultāti sanāk sekojoši:

VAZ 2108 –1580 cm3
-         klaņa garums 121 mm

-         virzuļa diametrs 82 mm

- virzuļa gājiens 74.8 mm

-         R/S = 1,62 (121/74.8)

-        

Liela R/S ietekme:

Par: virzulis ilgāk atrodas augšējā maiņas punktā, kas nodrošina labāku degmaisījuma degšanu, t.i. degmaisījums sadeg pilnīgāk, palielinās gāžu spiediens uz virzuli tam virzoties uz leju darba takts laikā, vienlaicīgi ir lielāka temperatūra sadegšanas kamerā – termiskā efektivitāte palielinās.

Iegūstam :

1. Labu griezes momentu vidējos un augstos apgriezienos;
2. Garš klanis samazina berzi virzuļa/cilindra pārī, kas ir īpaši patīkami lietderības palielināšanai.

Pret: Dzinējs, kas uzbūvēts ar samērā zemu R/S attiecību, nespēj nodrošināt labu cilindru piepildījuma koeficientu pie zemiem un vidējiem RPM, jo degmaisījuma plūsmas ātrums ir relatīvi mazāks. To nosaka virzuļa nelielais ātrums tam izejot no augšējā maiņas punkta – tieši tad, kad ieplūdes vārsts ir vaļā. Liela varbūtība, ka paaugstinātās temperatūras dēļ, kā arī dēļ tā, ka virzulis ilgstoši atrodas augšējā maiņas punktā, degmaisījums var detonēt.

Maza R/S ietekme:

Par: Tiek nodrošināts labs cilindra piepildījuma koeficients pie zemiem un vidējiem RPM, jo virzuļa ātrums pēc maiņas punkta ir lielāks, ieplūdes retinājums pieaug straujāk, lielāks plūsmas ātrums nodrošina labāku degmaisījuma sajaukšanos degkamerā un tas deg vienmērīgāk. Nav tik augstas prasības pret gāžu sadales mehānisma ieplūdes/izplūdes kanālu sagatavošanu, kā tas ir dzinējiem ar lielu R/S.

Pret: Maza R/S attiecība nosaka lielāku klaņa leņķi pret virzuli, līdz ar to samērā lieli spēki tiks patērēti grūžot virzuli gandrīz horizontālā plaknē, kas mums nemaz nav vajadzīgs. Rezultātā:

• Liela slodze uz klani un īpaši uz tā centru, kas palielina klaņa sabrukšanas risku. Paša klaņa sabiršana gabalos nav uzskatāma par augsti iespējamu, tomēr tā lūzums pie augšējā vai apakšējā gala 45 grādu leņķī pret tā garenasi – tas gan iespējams.
• Palielināta slodze uz cilindru sienām, virzuļiem/gredzeniem, kā rezultātā – palielināts dilums un smagi eļļas darbības apstākļi. Cilindra dilumu nosaka – virzuļa pirksta ass nobīde no virzuļa ass un no klaņa maksimālā leņķa pret virzuli. Līdz ar to izmantojot kaltos virzuļus, kam vairumā gadījumu pirksta ass sakrīt ar virzuļa asi, cilindra dilums būs būtiski mazāks nekā ar standarta virzuli.
• Īsāks klanis vienlaikus nosaka arī lielāku virzuļa ātrumu – palielinās dilums un berze. Virzuļa maksimālais ātrums tiek sasniegts ~ 80 grādus pēc augšējā maiņas punkta.

Par vienu no būtiskākiem ir jāatdzīst sakarība starp virzuļa paātrinājumu un klaņa garumu. (Jo īsāks klanis, jo lielāks virzuļa paātrinājums). Lielāki paātrinājuma rādītāji pozitīvi ietekmē cilindra piepildījuma koeficientu pie zemiem RPM, kas nodrošina labus griezes rādītājus. Savukārt pie augstiem RPM dēļ plūsmas inerces ieplūdes kolektorā rodas “noslēgšanas” process ieplūdes vārsta tuvumā, t.i. cilindra tilpums virs virzuļa aug ātrāk, kā tas var piepildīties caur vārsta atvēruma platību, kas pasliktina cilindra piepildījumu un samazina maksimālās jaudas jaudas rādītājus. Šeit varam runāt par nepieciešamību palielināt vārsta platību, bet – arī tam ir savi konstruktīvie ierobežojumi. Īsa klaņa gadījumā pie zemiem RPM notiek degmaisījuma izmešana plūsmai pretējā virzienā (=slikts piepildījums), bet pie augstiem RPM nav iepriekš minētā “noslēgšanas” efekta...

Tūninga detaļu klāstā ir atrodami dažādu garumu klaņi... arī esmu dzirdējis par iespējām “saspiest” klani, tādejādi samazinot tā garumu. Par šo “saspiešanu” gan nevaru komentēt, jo lāga neizprotu kā tad ir darāms, kāds būs rezultāts, utt. Īsāk sakot – vaicājiet metālapstrādes speciālistiem. Cik esmu redzējis četru sporta klaņu komplekta cena svārstās ap 200,-EUR, kas nav nemaz demokrātiski... Vēl ir jāatceras, ka virzuļa gājiena palielināšanos var kompensēt samazinot virzuļa augstumu (dažus mm var novirpot no virzuļa pieres, vai arī pārvietot virzuļa pirkstu)...šo darbību kopums ir vērsts uz R/S palielināšanu un – tas nebūs lēti :-)