Когда степень сжатия выбрана, можно найти объем камеры сгорания

Что лучше – высокофорсированный атмосферный двигатель или мотор с не слишком высоким (умеренным) наддувом? На этот риторический вопрос можно ответить только непосредственным сравнением способов форсирования. Что мы и решили попробовать.

Итак, ставим турбокомпрессор на ВАЗ-21083. С чего начнем? С приобретения агрегата? Или с установки его на двигатель (если он уже «в руках»)? Ничего подобного, - начнем с расчетов. С самых простейших.

Какова степень сжатия исходного мотора? Правильно, около 10. А что будет, если мы сюда еще и турбину «прикрутим»? Тоже верно, - развалится бедный ВАЗиковский моторчик. Сразу и быстро.

Почему развалится, тоже понятно – давление в цилиндре в конце сжатия (его только условно можно назвать компрессией) станет нереально высоким. В самом деле, это давление можно выразить простой формулой

Р _с = Р ₁ eⁿ,

где Р ₁ – давление в цилиндре в начале сжатия (в конце впуска); e - степень сжатия, n – показатель политропы сжатия (n » 1,3).

У атмосферного двигателя Р ₁ приблизительно равно давлению Р _о окружающей среды (при полностью открытом дросселе). У мотора с наддувом это давление больше на величину степени повышения давления в компрессоре P _к:

Р ₁ = P _к Р _{о .}

В итоге давление в конце сжатия резко возрастает: Р _{с =} П _к e Р _о. И если механическую часть у наддувного мотора оставить неизменной, то это давление просто вырастет в П _к раз:

Р _{с тк =} П _к Р _{с атм}

Представим, что у исходного двигателя компрессия 12 кг/см ², а турбокомпрессор отрегулирован (с помощью байпасного клапана турбины) на давление наддува 1,5 кг/см ² (абсолютное). Тогда, очевидно, П _к = 1,5, а давление в конце сжатия возрастет аж до 18 кг/см ²!

Если бы этот мотор был без наддува, то для достижения такого давления, степень сжатия пришлось бы увеличить до 13 – 14, если не больше! Теперь ясно, что случится с мотором, если заставить его заработать, - перемычек между канавками колец на поршнях не будет после нескольких нажатий на газ. Детонация сделает здесь свое «черное дело», даже если поставить «самые» кованые поршни. А следующая на очереди будет головка блока…

Чтобы такого не случилось, будем уменьшать степень сжатия. Для невысокого наддува (до 1,8 кг/см ² абс.) степень сжатия необходимо снизить на 1,5 – 2 единицы. А чем снижать? Способов два - увеличивать объем камеры в ГБЦ или делать выборку в поршне.

Первый способ неудачен, т.к. ослабляет конструкцию, которая и так слабовата для форсирования. Поэтому смело выбираем 2-й способ. Но и это не так просто – нужны специальные поршни.

К поршням в турбомоторе вообще отношение должно быть особым. По нашему мнению, нет смысла пытаться использовать какие-либо, даже самые замечательные, атмосферные варианты. В любом случае у них 2 очень серьезных недостатка – слишком слабые для больших давлений в цилиндре перемычки между кольцами и слишком слабое (тонкое) днище.

По практике, «турбированный» поршень должен иметь огневой пояс высотой не менее 8 мм, перемычку между компрессионными кольцами 4,2 – 4,5 мм и перемычку между средним компрессионным и маслосъемным кольцом 3,2 – 3,7 мм, а днище не менее 9 мм.

Где такие поршни найти? Нигде…

По нашему мнению, их только делать, т.е. изготавливать. Что мы и видим в KIT-комплектах для многих иномарочных моторов. И ВАЗик здесь не исключение – не работают атмосферные поршни и нечего даже их пробовать использовать, себе выйдет дороже.

Итак, значит, делаем. Тогда и выборка не проблема, изготовить можно любую. Главное же – не ошибиться в расчетах объемов, чтобы потом не переделывать дорогостоящие детали. Для этого необходимо использовать известную формулу для степени сжатия

e = V _n / V _кс + 1.

Когда степень сжатия выбрана, можно найти объем камеры сгорания

V _кс = V _n / (e - 1).

Этот объем, очевидно, складывается из 3-х составляющих. Первая – объем камеры в ГБЦ (V _r), нетрудно найти проливкой. Вторая – это объем выборки в поршне. Третья учитывает толщину прокладки «б» и равна

V _пр = П/4 Dок ² б,

Где Dок – диаметр окантовки прокладки ГБЦ.

12