Что такое эффект R/S
Каким же образом соотношение диаметра кривошипа коленвала к длине шатуна влияет на поведение двигателя?
Следствия большой величины R/S
Во-первых, большая величина R/S дает поршню возможность дольше находиться в верхней мертвой точке, обеспечивая при этом качественный уровень сгорания топливной смеси и, следовательно, повышенное давление на поршень после прохождения верхней мертвой точки, а также увеличенную температуру в камере сгорания по сравнению с ординарным R/S.
Во-вторых, применение удлиненного шатуна позволит уменьшить трение соединения «поршень-цилиндр», что является одним из важнейших параметров при рабочем ходе поршня.
Конечно, есть отрицательные моменты применения большого R/S. Мотор, в котором установлена пара «поршень-цилиндр» с таким соотношением, не сможет обеспечить качественное наполнение цилиндров при низких и средних скоростях вращение коленвала. Это происходит вследствие снижения скорости воздушного потока в результате продолжительного нахождение поршня в верхней точке и уменьшения скорости поршня после прохождения ее. Из-за этого при открытии впускного клапана велика вероятность детонации, т.к. в камере сгорания сохраняется высокая температура дольше, чем обычно.
Следствия малой величины R/S
Положительные стороны такой тюнинговой операции в том, что она обеспечивает повышенную скорость наполнения цилиндров при малых и средних частотах вращения коленвала. Это происходит из-за того, что скорость поршня после прохождения верхней точки выше, чем обычно, и разряжение нарастает намного быстрее. Также повышенная скорость движения топливной смеси позволяет ей стать заметно однороднее, что способствует качественному сгоранию. К тому же такой вариант тюнинга более приоритетный, чем предыдущий: здесь ниже требования к доработке главного блока цилиндров, чем в двигателе с большим R/S.
Есть голоса против такой доработки. От величины R/S зависит угол наклона шатуна и, следовательно, чем меньше R/S, тем больше угол наклона и больше усилие, с которым проходит поршень в горизонтальном направлении. Это повышает проблематику работы двигателя.
Во-первых, увеличивается вероятность разрушения шатуна в результате повышенной нагрузки на его центр. При отсутствии доработок шатун редко разрушается. Такое возможно при обрыве, заклинивании шатуна и гидроударе. При этих обстоятельствах корпус шатуна разрушается у нижней или верхней головки под углом к собственной оси.
Во-вторых, происходит быстрый износ колец, стенок цилиндра и снижение качества смазывания в результате увеличенной нагрузки на указанные детали и повышения рабочей температуры из-за увеличения трения. Также износ этой области зависит от величины смещения оси поршня относительно оси пальца. Из этого следует, что при использовании «кованого» поршня со смещенным пальцем износ будет меньшим, чем при использовании ординарных поршней.
В-третьих, длина шатуна напрямую влияет на скорость движения поршня. Его максимальная скорость определяется при угле поворота коленвала от верхней мертвой точки выше 80 градусов. Для двигателя с длиной коленвала 74,8 мм при 5 600 об. в минуту такая скорость равна 22,92 м/с. Большое ускорение способствует наполнению цилиндров на малых оборотах, что ведет к повышению тяглового усилия двигателя.
Высокие обороты двигателя способствуют запиранию на впускном клапане из-за проходящего по впускной трубе инерционного потока. Это выражается в повышении роста объема пустоты над цилиндром, что приводит к ухудшению заполнения и спада мощности двигателя на высоких оборотах. При наличии в конструкции длинного шатуна, на малых оборотах он позволит выполнить обратный выброс смеси, а на высоких – обеспечит отсутствие эффекта запирания.
