Полегшені шатуни дозволяють домогтися від мотора більш високих обертів на тривалий час.
Полегшення шатунів підвищує крутний момент ДВС, зменшує механічні втрати, зменшує витрати палива, збільшує динаміку розгону автомобіля.
Полегшення шатуна, особливо верхньої головки, зменшує бічний тиск на поршень.
Шатуни балансуються на спеціальному пристосуванні, що дозволяє розвісити шатуни так, щоб центр мас у всіх знаходився в одній точці. Знято залишкову напругу шатуна на Таур-ніжці, що забезпечує його надійність.
Кожен комплект развесован.
Американська компанія United Motors є постачальником найбільших концернів і одним з лідерів на ринку запасних частин в області комплектуючих для бензинових і дизельних моторів. В асортименті поставок - поршневі групи, гільзи циліндрів, кільця, клапана, вкладиші та ін. Модельний перелік охоплює запчастини не тільки для американських автомобілів, але і для автомобілів європейського і японського ринку.
Шатуни з Н-образним стрижнем
(H-type або Н-образні шатуни)
В яких умовах працює шатун? Якщо в двох словах, шатун відчуває знакозмінні циклічні навантаження, які намагаються його зігнути. Для забезпечення необхідної жорсткості і геометрії вибираються габаритні розміри, матеріал і конструкція.
Тепер розберемося, звідки взялася назва шатуни з Н-образним стрижнем. Якщо такий шатун розрізати впоперек, то в перерізі він буде нагадувати букву «Н». Строго кажучи, у стандартних шатунів профіль поперечного перерізу теж нагадує букву «Н», тільки і повернену на 90 градусів. На перший погляд ефект від застосування Н-образного шатуна непомітний зовсім. Так для чого використовують Н-образні шатуни, і що дає їх застосування?
Н-подібний профіль дозволяє знизити масу шатуна в середньому в 1,4 рази, що, в свою чергу, дає кращу прийомистість і зменшує інерційні навантаження в двигуні. Зменшення маси не відбивається на міцності Н-образного шатуна, оскільки такий профіль по-іншому сприймає навантаження і відчуває інші - менші - напруги. Н-подібний шатун за рахунок застосовуваного профілю в кілька разів жорсткіше в поперечному перерізі, ніж стандартний, а відповідно, здатний витримувати великі навантаження, які виникають, наприклад, в форсованих (турбированних) двигунах.
Окремо варто сказати і про технології виробництва. І ті, і інші шатуни виробляються способом гарячого штампування (кування). Але багато що залежить від подальшої обробки деталей. У стандартного шатуна обробляють верхню і нижню головки, у Н-образного шатуна обробці піддаються всі поверхні, що істотно знижує шорсткість і, як наслідок, гідродинамічні втрати.
Є ще ряд технологічних переваг, про які обов'язково варто згадати. У «стандарті» нижні кришки шатуна кріпляться болтами і гайками, тоді як в Н-образному шатуне кріплення кришки НГШ (нижньої головки шатуна) проводиться болтом до тіла самого шатуна. Для виробництва болта також застосовується сталь з додаванням хрому і нікелю, а сам болт проходить термообробку (загартування ТВЧ).
Але якщо Н-образні шатуни такі хороші, чому їх не застосовують в серійних моторах? Відповідь проста. По-перше, більш складна технологія виробництва здорожує вартість таких шатунів в кілька разів, що не вигідно власнику серійного автомобіля, що експлуатує свій двигун в звичайних умовах. По-друге, реальні переваги від застосування Н-образних шатунів виявляються тільки при роботі на високих оборотах: більше 5000 об. / Хв. Саме тому застосування шатунів зі стрижнем Н-образного перетину в стандартних двигунах вважається невиправданим на відміну від форсованих моторів, в яких менша маса шатуна зі збереженням необхідної жорсткості і міцності грають важливу роль.
Маса Н-образного шатуна United Motors становить 530 грам. Шатуни підібрані за вагою: різниця між деталями з одного комплекту (4 штуки) не перевищує 1,5 грама. Міцність в порівнянні зі стандартними деталями підвищена на 20-30%.
Діаметр нижньої головки пропонованих шатунів виконаний в розрахунку на шатунні шийки коленвала «нормального» діаметра і укладається в наступний допуск: 51,33 / 51,35 мм. У верхню головку шатуна запресована бронзова втулка, що має після обробки внутрішній діаметр 21,98 / 22,00 мм. Таким чином ці шатуни повинні працювати з тими поршнями, у яких пальці -плавающіе.
Н-образні шатуни United Motors є по суті ексклюзивним товаром - вперше деталі для тюнінгу двигунів передньопривідних ВАЗів проведені не в умовах майстерень, а промисловим способом.
Зараз ми проаналізуємо те, як на двигун впливає співвідношення діаметра кривошипа колінчастого вала і довгі шатуна - R / S (rod to stroke ratio).
Більшість вважають що ідеально прийнятне R / S = 1,75.
+ поршень довше знаходиться в ВМТ
+ оптимальне горіння паливної суміші
+ найбільш повне згорання паливної суміші
+ вище тиск на поршень після проходження ВМТ
+ вище температура в камері згоряння.
Результат: плюси на середніх і високих оборотах. Зменшується тертя поршня і циліндра, що важливо.
- погіршення наповнення циліндрів на невисоких частотах обертання КВ
- поява детонація в результаті підвищеної температури в камері згоряння і тривале перебування поршня в ВМТ.
+ більш висока швидкість руху поршня від ВМТ
+ більш швидке наростання розрядження
+ непогана швидкість наповнення циліндрів на низьких і середніх частотах обертання КВ
+ швидкість руху паливо-повітряної суміші вище
+ більш однорідна суміш
Результат: з малим R / S вимоги до доопрацювання і діаметрам каналів ГБЦ нижче, ніж з великим.
- кут нахилу шатуна більше
- сила, що штовхає поршень в горизонтальній площині більше
- навантаження на шатун більше (особливо на центр)
- подальше руйнування шатуна: під кутом приблизно 45 гр. до осі шатуна рветься на нижній або верхній частинах головки
- навантаження на стінки блоку циліндрів більше
- навантаження на поршні і кільця більше
- температура під час роботи вище
- зношуються стінки циліндра, кілець
- погіршується умова мастила.
Максимальна швидкість поршня доводиться на кут близько 80 градусів повороту колінчастого вала від ВМТ, для мотора з коленвалом 74,8 мм при 5600 оборотів в хвилину вона дорівнює 22,92 м / с при шатуне 121 мм. і 22,80м / с. при шатуне 129 мм. Найбільш вагомим є залежність прискорення поршня від довжини шатуна. Великі значення прискорення позитивно впливають на наповнення циліндрів на малих обертах, що веде до «тяговитости» двигуна в слідстві кращого наповнення. Але на високих оборотах через інерційності потоку у впускний трубі відбувається ефект замикання на впускному клапані (тобто обсяг циліндра над поршнем зростає швидше, ніж може заповнюватися через клапанну щілину, що веде до погіршення наповнення і потужних характеристик на високих оборотах). У разі довгого шатуна на малих обертах відбувається зворотний викид суміші, але на високих немає явища замикання.
З цілком зрозумілих причин, АВТОВАЗ комплектує свої мотори шатуном 121 мм (він забезпечує 83-му мотору R / S = 1,7, що цілком задовільно). Але для «тюнінгёров», що використовують КВ з великим радіусом кривошипа, шатун 121 мм забезпечує не дуже добре ставлення R / S, тому існують і продаються шатуни з більшою довжиною - 129, 132 мм. Ще не варто забувати, що «екстра ходи" поршня компенсуються зменшенням компресійної висоти поршня (зсувом поршневого пальця вгору) або збільшенням висоти блоку циліндрів. Оскільки компресійну висоту можна зменшувати до певної межі, то наступним кроком буде заміна блоку циліндрів на більш високий, що спричинить за собою чималі витрати фінансових коштів. Всі ці дії спрямовані для того, щоб збільшити значення R / S.
