Насколько смещение влияет на производительность?

У вас много важных вопросов, поэтому я постараюсь на них ответить, но будьте готовы к обличительной речи века ;-) Когда речь идёт о мощности/крутящем моменте, действует простое правило: Замену рабочему объёму найти невозможно.

Если вы увеличите объём четырёхцилиндрового двигателя (любым способом) до объёма шестицилиндрового, то, как правило, не получите такой же мощности. Существует эмпирическое правило: чтобы увеличить крутящий момент, нужно увеличить рабочий объём. Чтобы увеличить мощность, нужно увеличить число оборотов двигателя. Крутящий момент заставляет вас двигаться, а мощность поддерживает ваше движение. Несмотря на то, что рабочий объём четырёхцилиндрового двигателя такой же, как у шестицилиндрового, шестицилиндровый двигатель будет срабатывать на два раза чаще за цикл работы двигателя. Это обеспечивает более плавную работу (меньше вибраций). Представьте, что вы используете огромный одноцилиндровый двигатель с таким же рабочим объёмом, как у вашего шестицилиндрового двигателя. Одноцилиндровый двигатель будет работать, но он не будет вращаться (делать обороты) так же быстро, как шестицилиндровый, и не сможет вращаться так же быстро (в диапазоне оборотов в минуту) из-за массы однопоршневого двигателя, а также из-за массы, необходимой для противодействия поршню. Однако, чтобы ответить на один из ваших вопросов, да, обычно можно увеличить рабочий объём четырёхцилиндрового двигателя, чтобы он соответствовал шестицилиндровому, но стоит ли оно того? Надеюсь, кое-что из того, что я скажу ниже, поможет вам понять, что я имею в виду.

Есть два распространённых способа увеличить рабочий объём любого двигателя: увеличить диаметр цилиндра и/или ход поршня. Некоторые двигатели гораздо лучше поддаются этим модификациям. В качестве примера я буду использовать малоблочный двигатель Chevy (SBC) первого поколения от GM. Наибольший рабочий объём этого двигателя составляет 350 кубических дюймов (CI). Диаметр цилиндра составляет 4 дюйма, а ход поршня — 3,48 дюйма. Чтобы рассчитать эти параметры для любого диаметра цилиндра и хода поршня, используйте следующую формулу:

• πr^2 x ход поршня x количество цилиндров = 3,1416 x радиус (в квадрате) x ход поршня x количество цилиндров

В случае с 350-й моделью:

• 3,1416 x 2^2 x 3,48 x 8


• 3,1416 x 4 x 3,48 x 8


• 12,5664 x 3,48 x 8


• 43 731 x 8


• 349,849 или округлено до 350 CI

Как видите, объём каждого цилиндра составляет почти 44 кубических дюйма. Если увеличить количество цилиндров до 10, то объём составит 440 кубических дюймов вместо 350 кубических дюймов в обычном двигателе SBC. Для большинства это нецелесообразно, так как для добавления цилиндров потребуется опытный механик и множество инструментов. Что же тогда остаётся?

Вы можете увеличить диаметр цилиндра. Обычно при расточке 350-го цилиндра на 0,030 дюйма (обычно это называют «на 30 больше») получается 350,030 дюйма. Если подставить новый диаметр 4,030 дюйма в формулу, то рабочий объём составит 355 кубических дюймов (при прочих равных условиях). Это не такой уж большой прирост, но рабочий объём увеличивается. Увеличение диаметра цилиндра — самый простой из двух способов увеличить рабочий объём двигателя, но он даёт меньший результат. Кроме того, в блоке цилиндров можно увеличить диаметр только до определённого предела, иначе стенки цилиндров станут слишком тонкими и не смогут выдерживать цикл сгорания. Большинство одноцилиндровых двигателей первого поколения могут выдержать увеличение диаметра цилиндра на +0,060 дюйма по сравнению со стандартным без особых проблем. Чтобы пойти дальше, необходимо проверить толщину стенок цилиндра и убедиться, что она достаточна для выполнения необходимых задач.

Другой способ увеличить рабочий объём двигателя — «прокачать» его, то есть увеличить ход поршня. Для этого есть несколько способов. В старой школе применялся так называемый метод смещения шейки шатуна на коленчатом валу. Для этого шейка уменьшалась с внутренней стороны. Внешняя поверхность практически не затрагивается. Это может быть сложно представить, поэтому просто запомните, что это один из способов, который сейчас используется не так часто. Более практичный способ увеличить ход поршня — купить коленчатый вал стороннего производителя, в котором уже заложено смещение. Многие производители предлагают такие компоненты для многих популярных двигателей, которые используются (или были использованы) сегодня. Если вы быстро поищете в интернете, то сможете найти коленчатый вал с увеличенным ходом поршня на 3,80 дюйма. Этот ход поршня, подставленный в нашу формулу выше, даст рабочий объём ~383 кубических дюйма. Увеличив ход поршня всего на 0,32 дюйма, вы получите 33 кубических дюйма. Двигатель с ходом поршня 383 дюйма — это распространённый двигатель с увеличенным ходом поршня, потому что в своё время умные конструкторы двигателей взяли коленчатый вал из 400-кубового SBC и установили его в 350-кубовый двигатель, в результате чего получился 383-кубовый двигатель. Это было сделано потому, что блоков 350 было гораздо больше, чем блоков 400CI, и у них было гораздо меньше проблем. При установке шатунов с увеличенным ходом поршня в двигатель необходимо учитывать некоторые моменты, самый распространённый из которых — зазоры. Поскольку шатуны теперь выступают дальше, они могут задеть какую-нибудь часть блока, чего раньше не происходило. По мере увеличения хода шатуны также приближаются к месту расположения распределительного вала. Чтобы предотвратить контакт, можно обработать блок в стратегически важных местах. Чтобы предотвратить контакт с распределительным валом, потребуется немного больше усилий. Это справедливо не для всех двигателей, но для двигателей с V-образной конфигурацией это вполне возможно.

Ещё одним показателем эффективности работы двигателя (а значит, и его мощности) является объёмный КПД или VE. Если говорить простыми словами, степень сжатия — это то, насколько хорошо цилиндр заполняется топливно-воздушной смесью. В обычных условиях степень сжатия атмосферного двигателя (без турбонаддува или нагнетателя... подробнее об этом через минуту) составляет примерно 70–80 %. Повышая эффективность двигателя и степень сжатия, вы увеличиваете его мощность (больше воздуха и топлива, сильнее взрыв). Если вы повысите степень сжатия на 10 %, мощность двигателя должна увеличиться на столько же. Это приводит к принудительной подаче воздуха (турбонаддуву и супернаддуву). Установка турбокомпрессора на двигатель фактически заставляет его «думать», что он больше, чем есть на самом деле. Нормальное атмосферное давление составляет ~100 кПа. Двигатель сам по себе — это просто очень сложный воздушный насос, который вырабатывает энергию. Поршень опускается в цилиндре, создавая вакуум, который заполняется топливно-воздушной смесью. С помощью турбокомпрессора вы более полно заполняете цилиндр, увеличивая коэффициент наполнения до более чем 100 %. Если вы настроите турбонаддув на давление 100 бар, то фактически удвоите количество воздуха и топлива, поступающих в цилиндр, что, в свою очередь, удвоит мощность двигателя без увеличения объёма цилиндра. Теоретически, если у вас есть 4-цилиндровый двигатель объёмом 1000 куб. см, который может выдавать 100 л. с., то, сделав это, вы получите мощность в 200 л. с. Это очень упрощённая модель, поскольку нужно учитывать такие факторы, как степень сжатия, настройка, прочность компонентов и другие.

Чтобы понять, справится ли двигатель, объём которого вы собираетесь увеличить, с этой задачей, проще всего поискать информацию в интернете. Существует множество форумов практически для каждого типа выпускаемых двигателей. Если такой форум есть, значит, есть люди, которые хотят увеличить мощность двигателя. Некоторые двигатели очень легко модифицировать, так как для них существует большой рынок запчастей. Многие популярные двигатели можно полностью собрать из запчастей, продающихся на вторичном рынке. Другие двигатели приходится собирать наобум.