Тюнинг: от идеи до практики.
 

Часть 1

Источник - Reliable soft

Когда в 1999 году мы начали публикацию серии статей, посвященных форсированию двигателей (№№ 7-9/1999), специализированные мастерские (сейчас их называют тюнинговые ателье), способные выполнить такую работу, можно было пересчитать по пальцам. За какие-то три года спрос на эти работы настолько возрос, что тюнинг двигателя теперь стал обыденным явлением.

Желая повысить мощность двигателя, любой владелец автомобиля без труда найдет не один десяток адресов (как крупных центров, так и обычных СТО), где можно «оттюнинговать» двигатель. Конечно, такая доступность должна радовать.

Но настораживает то, что технически сложные работы по изменению конструкции двигателя (а именно в этом суть настоящего тюнинга) сегодня проводятся повсеместно. Да и более близкое знакомство с работой механиков, смело улучшающих двигатели посредством тюнинга, наводит на размышления.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170011.JPG

Мода на... тюнинг?

Что, в самом деле, означает массовость тюнинга двигателя? Доступность услуги - это, понятное дело, хорошо. А вот ее качество? Тут возникает масса вопросов. Давайте разберемся.

Тюнинг двигателя предполагает, в первую очередь, вмешательство в конструкцию двигателя, худо-бедно, но уже отработанную производителем. Изменение конструкции мотора, как известно, иногда приводит и к отрицательным результатам. За примерами далеко ходить не приходится. На рост токсичности выхлопных газов обычно принято закрывать глаза. И хотя отечественные нормы токсичности весьма «мягкие», но даже и они нарушаются «по жизни» без стеснения. В этом же ряду и повышенный расход топлива. А если двигатель «тюнингуется» по максимуму, то вопрос об экономичности звучит наивно и, как правило, даже не обсуждается.

Хуже, когда изменения, повышающие мощность двигателя, негативно сказываются на его ресурсе и надежности. Обычно такая опасность возрастает с ростом степени форсирования, т.к. чем более мощным становится двигатель, тем больший объем изменений вносится в его конструкцию, и приходится использовать большое количество нестандартных комплектующих.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170012.JPG

Картина получается безрадостная. Но, к счастью, такую работу делают не «на каждом углу». В тюнинговый «бум» вмешивается экономика. Действительно, специальные детали и узлы для тюнинга двигателя - вещи весьма и весьма дорогостоящие, их цена во много раз превышает цену стандартных аналогов. К тому же работы по доводке или, как стало модно говорить, «тюнингованию» двигателя тем дороже, чем больше их объем.

В результате имеем следующую ситуацию на рынке «тюнинговых» услуг: наибольшее распространение получил относительно «безопасный» тюнинг - самый дешевый, не требующий серьезного вмешательства в двигатель. Количество специальных комплектующих для такой работы также минимально.

Очевидно, что для проведения этих работ персонал высокой квалификации не нужен. В самом деле, установить новый распределительный вал с измененными фазами газораспределения - не слишком большая премудрость. А потому такую работу для самых распространенных у нас ВАЗовских моторов легко проделают (и не «задорого») в любой мастерской или СТО, в списке услуг которой значится слово «тюнинг». Хотя, справедливости ради, заметим: даже эту, самую простую работу сделать непросто, и механик без соответствующей подготовки может с ней не справиться.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170019.JPG

Но не каждый заказчик согласен с таким минимумом. А тогда - и детали дороже, и работа сложнее. Вот и выходит, что дальнейшее движение к «тюнинговому Олимпу», т.е. максимальному форсированию двигателя, идет не без «потерь» - количество мастерских, предлагающих сложные работы, плавно уменьшается с ростом сложности переделок. В конце концов, это количество переходит в качество буквально: для желающих «выжать» из своего мотора максимум - выбор невелик.

Причина очевидна. Серьезные работы требуют глубоких знаний процессов, происходящих в двигателе, чувства «металла», когда механик, как говорят, «нутром чует» особенности работы каждого узла или детали. Специалистов такого класса немного, и их работа не имеет ничего общего с массовой «тюнингацией».

В подавляющем большинстве обычных мастерских глубоко в процессы работы двигателя не вникают. Раз мода рождает спрос, то за предложением дело не станет. А что предлагают? Все, что пожелаете. Хотите распредвал? Пожалуйста, прибавим 20% мощности. Доработать головку блока цилиндров? Нет проблем, еще 10%. Карбюратор, чип? Еще 10%, только платите.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170021.JPG

Такая ситуация напоминает происходивщее лет 10-15 назад. Вспомните «бум», связанный с экономией топлива. Чего только тогда не предлагали! И подход был тот же: хочешь сэкономить 20% бензина - поставь вот такое устройство, еще 10% - вот это, а такая «примочка» даст еще... Кто-то даже посчитал, что если все эти способы реализовать одновременно, то бензин должен течь не из бака в двигатель, а наоборот.

Но в двигателе все сложнее - в нем с бешеной скоростью вращаются детали, текут потоки газов, и возникают огромные нагрузки. И все взаимосвязано: изменил что-то здесь - получил разницу там. А потому без серьезной подготовки трудно рассчитывать на успех мероприятия, называемого «тюнинг двигателя».

По нашему мнению, заказчику, желающему форсировать двигатель, не следует оставаться в стороне от технических проблем. Необходимо четко определиться в своих требованиях. Иначе велика опасность обратиться «не туда» и получить «не то», что хотелось.

Короче говоря, прежде чем вторгаться в конструкцию двигателя, желательно не один раз подумать, осмыслить технические подробности способов его форсирования. А потому нелишне узнать, о чем говорит теория.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170025.JPG

Мощность или момент?

Стремление многих водителей увеличить мощность двигателя своего автомобиля вполне объяснимо. И дело, конечно же, не только в русском характере, который «любит быструю езду».

Более мощный двигатель делает машину более маневренной, а при правильном управлении и более безопасной. Но вот вопрос: что такое мощность? С чем ее «едят», как ее почувствовать?

Может быть, более мощный двигатель - это тот, который лучше «тянет»? В смысле, позволяет автомобилю быстрее разогнаться? Что ж, посмотрим...

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170026.JPG

Вот самый обычный двигатель - ничего примечательного. А вот - похожий, но только его максимальная мощность вдвое больше. Пробуем разгон с места: с первым - все ясно, а со вторым - проблема: не тянет! То есть отпускаем, как обычно, педаль сцепления, нажимаем на «газ» и... ничего. Прямо «керогаз» какой-то, не разгоняется!

Ничего удивительного в этом нет: форсированный двигатель, в данном случае имеющий вдвое большую максимальную мощность, не работает на низких оборотах, к которым привык водитель. Его сначала нужно разогнать - увеличить обороты тысяч до четырех, не меньше. Только там, «на верхах», т.е. на высоких оборотах, реализуются все преимущества такого мотора. А теперь попробуйте с такими оборотами покататься по городу, где и светофоры, и пробки!

Парадокс и только: в нашем примере двигатель слабый, а «тянет» лучше! Значит, мощность - это еще не все. Иными словами, значение максимальной мощности еще не говорит о преимуществах, эту величину необходимо как-то реализовать на практике.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170027.JPG

Почему же «слабый движок» лучше тянет? Все просто - его крутящий момент оказался выше в большей части диапазона числа оборотов. Более того, значение крутящего момента у него имеет пологую характеристику, т.е. слабо изменяется по частоте вращения. А это сразу чувствует водитель - не надо «газовать», машина послушно отзывается на педаль акселератора.

Получается, что величина крутящего момента более значима в обычных условиях дорожного движения.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170028.JPG

Попробуем охарактеризовать влияние крутящего момента двигателя на разгонную динамику автомобиля. Ускорение автомобиля (a) можно оценить, используя известный закон Ньютона. Пренебрегая в первом приближении силами трения, сопротивления и инерции вращающихся масс, запишем:

F= m•a , (1)

где F - сила «тяги», ускоряющая автомобиль; m - его масса.

В свою очередь, сила F связана с крутящим моментом Mк ведущего колеса следующим соотношением:

F = 2 MкDк ,

где Dк - диаметр колеса.

Крутящие моменты двигателя Me и колеса Mк связывает простое соотношение:

Mк = iт Me 2 ,

где iт - передаточное число трансмиссии. Подставляя значения F и Mк в уравнение (1), находим значение ускорения автомобиля:

a = MeiтmDк . (2)

Таким образом, чем выше значение крутящего момента двигателя, тем больше ускорение автомобиля. Если учесть, что величина крутящего момента не постоянна, а зависит от многих факторов (к примеру, от частоты вращения), то при разгоне ускорение автомобиля также будет изменяться.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170029.JPG

А как же быть с мощностью? Этот параметр, по нашему мнению, более нагляден, когда нужно определить максимальную скорость, до которой способен разогнаться автомобиль. В этом случае мощность двигателя Ne идет на преодоление аэродинамического сопротивления Na, сил трения качения колес Nк и сопротивления в трансмиссии Nm:

Ne=Na+Nк+Nm . (3)

Другими словами, чем выше мощность двигателя, тем при прочих равных условиях может быть выше максимальная скорость автомобиля. При этом не следует забывать, что мощность двигателя, в свою очередь, зависит от частоты вращения коленвала и связана с величиной крутящего момента простой зависимостью:

Ne = Men9550 ,

где n - частота вращения коленвала (об/мин).

Крутящий момент и мощность двигателя передаются на колеса через трансмиссию. Очевидно, что разгонная динамика и максимальная скорость автомобиля зависят от передаточных чисел в КПП и в главной передаче. Эти параметры чрезвычайно важны для реализации всех потенциальных возможностей двигателя. Правильно подобранные передачи в трансмиссии способны значительно повысить эксплуатационные свойства автомобиля, а ошибки в их подборе могут нивелировать результат всех усилий по форсированию двигателя.

Так или иначе, а любая реконструкция двигателя с целью повышения его мощности - работа комплексная, основанная на четком представлении о том, что все-таки мы хотим получить, как это сделать и можно ли это сделать вообще. Здесь без знания рабочих процессов, протекающих в двигателе, никак не обойтись.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170032.JPG

О чем говорит теория?

Чтобы окончательно разобраться с моментом и мощностью двигателя, обратимся непосредственно к теории его работы. При работе двигателя давление в его цилиндрах изменяется от минимума на такте впуска до максимума при сгорании топлива в начале рабочего хода. Характер изменения давления в цилиндре можно изобразить графически, связав его с текущим объемом цилиндра, который меняется от минимума, равного объему камеры сгорания (Vкс) в верхней мертвой точке (ВМТ), до максимума - полного объема цилиндра (Vкс+Vh) в нижней.

Это известная индикаторная диаграмма - зависимость давления в цилиндре Р от его текущего объема V В таких координатах, гласит теория, площадь под кривой представляет собой работу, совершенную в данном цикле.

Верхняя часть индикаторной диаграммы, ограниченная кривыми процессов сжатия и расширения (рабочего хода) в цилиндре, - это так называемая индикаторная работа цикла Li, т.е. работа, вычисленная по индикаторной диаграмме. Нижняя часть - под кривыми впуска и выпуска - работа насосных ходов Lнх. Если вычесть из полезной работы Li работу насосных ходов Lнх, а также работу Lм, затраченную на преодоление сил трения и механического сопротивления (в том числе, на привод агрегатов), то получим эффективную работу цикла двигателя:

Le=Li-Lнх-Lм . (4)

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...4/P4170023.JPG

Величина работы не наглядна и мало что может рассказать о процессах, протекающих в двигателе. Поэтому в теории часто оперируют удельными параметрами. К примеру, если работу, совершенную за цикл, отнести к объему цилиндра Vh, можно получить удельный параметр, удобный для сравнения разных двигателей. Это - так называемое среднеэффективное давление цикла двигателя:

Ре = LeVh . (5)

Далее легко вычислить значения крутящего момента Me:

Me =79,6 iVh Pe (6)

и мощности двигателя Ne:

Ne = Men9550 = iVh Pen120 , (7)

где i - число цилиндров.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene.../152/g/152.JPG

Итак, некоторые зависимости получены, попробуем их проанализировать.

С точки зрения практики

Первое, что бросается в глаза: крутящий момент явно не зависит от частоты вращения коленвала, а определяется лишь объемом двигателя iVh и среднеэффективным давлением Pe. Очевидно, имеются два пути повышения Me: увеличение объема двигателя и повышение его Pe.

С объемом все понятно - чем больше, насколько позволяет конструкция двигателя, тем лучше. С параметром Pe «бороться» сложнее. Но индикаторная диаграмма подсказывает, что параметр Pe - это давление, которое можно повысить, увеличив степень сжатия. Правда, резервов тут немного - возможности этого способа ограничены детонацией.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene.../152%20(1).JPG

Можно подойти и с другой стороны. Чем больше топливовоздушной смеси мы «загоним» в двигатель, тем, очевидно, больше тепла выделится при сгорании топлива в цилиндре и тем выше будет давление в нем.

Улучшить наполнение цилиндра смесью можно путем увеличения проходных сечений и изменения формы впускных каналов, клапанов и седел, доработки камеры сгорания, а также расширением фазы (продолжительности) впуска. Положительно повлияют и мероприятия, направленные на снижение гидравлического сопротивления впускного тракта: ликвидация «уступов» и острых углов в местах стыка деталей, установка воздушного фильтра с низким сопротивлением.

Кардинальным средством повышения наполнения, а следовательно, и давления в цилиндре следует признать наддув. Однако этот способ сложно реализовать в «тюнинговой» практике, т.к. он связан с большим объемом переделок в двигателе.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene.../152%20(5).JPG

Значительное влияние на величину Pe оказывает работа выпускной системы. «Неправильный» выхлоп может «задавить» двигатель, повысив давление в цилиндре на такте выпуска, что, согласно индикаторной диаграмме, приведет к росту работы насосных ходов. Кроме того, большое сопротивление выхлопной системы препятствует наполнению цилиндра смесью, поскольку не все выхлопные газы успеют покинуть цилиндр и займут часть объема свежей смеси. В этой связи не менее важны проходные сечения выпускных каналов, размеры и форма тарелок и седел клапанов, а также продолжительность (фаза) выпуска.

Снова обратимся к формуле (4) работы цикла двигателя. Очевидно, работа, затрачиваемая на преодоление механических потерь, - «вещь» вредная, поскольку уменьшает значения Pe, Me и Ne. Но и тут есть резервы. Можно снизить потери на преодоление сил трения в цилиндропоршневой группе целым рядом мероприятий: снижением массы поршней и шатунов, уменьшением размера юбки поршней и толщины поршневых колец, переносом места фиксации шатуна от осевого смещения в бобышки поршня и др. Кроме того, имеет значение и снижение разбрызгивания масла коленвалом путем специального направления масла, сливаемого из головки блока, установки маслоотражающих экранов и т.д. Правда, эти мероприятия, в основном, эффективны на высоких оборотах, когда потери на преодоление трения особенно велики.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene.../152%20(7).JPG

Перечень возможных переделок можно продолжать, однако не стоит надеяться, что отдельно доработанный узел или деталь сразу даст прибавку мощности или крутящего момента процентов этак на ...дцать. Простой пример: увеличиваем объем цилиндров на 20%. Согласно формуле (6), это должно привести к пропорциональному повышению значения крутящего момента. Но не приведет! В двигателе все взаимосвязано - оставленные без изменения системы впуска, выпуска и управления не обеспечат хорошего наполнения, сгорания топлива и очистки (продувки) цилиндров увеличенного объема. В результате снизится значение Pe, и реальная прибавка крутящего момента окажется раза в полтора-два меньше, да и то лишь на малых и средних оборотах.

Кстати, о системе управления. Так называемый «чип-тюнинг» обеспечивает прибавку мощности всего на 5-7%. В то же время после «глубокого» тюнинга механической части двигателя настройка системы управления может дать намного больший эффект.

Итак, пути повышения мощности двигателя определены. Кажется, осталось запастись соответствующими деталями и - к двигателю. Однако не будем торопиться - сделать это мы всегда успеем.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene.../152%20(8).JPG

Еще немного теории

Как мы уже отметили, в двигателе все взаимосвязано. На практике это означает, что изменение в одном узле ведет к перемене всего рабочего процесса: от воздухозаборника до среза выхлопной трубы. Причем на разных режимах любое вмешательство оказывает различное воздействие. Более того, то, что хорошо на одном режиме, может оказаться плохо на другом.

Проведем такой эксперимент: разгон автомобиля от оборотов холостого хода двигателя до максимальных. Реально это выглядит следующим образом: скорость 30 км/час, 4-я передача, «газ в пол». Вначале «тяги» почти нет - автомобиль едва разгоняется. Затем ускорение увеличивается, достигая максимума, и снова уменьшается, пока вблизи максимальных оборотов двигатель не «зависает».

Что это? На практике мы повторили испытания так называемой внешней скоростной характеристики двигателя - зависимости Me и Ne от частоты вращения коленвала при полностью открытой дроссельной заслонке.

Заметили, что наибольшая «тяга» - где-то на средних оборотах? Максимум крутящего момента находится здесь же. А вот при уменьшении или увеличении частоты вращения момент падает. Почему?

http://www.xtreme-tuning.com/imagene.../152%20(9).JPG

Причин этого явления несколько. Отметим, что максимумы значений Pe и Me в области средних оборотов не случайны, поскольку это - наиболее часто используемые в эксплуатации режимы: конструкторы намеренно «настраивают» все системы двигателя именно на средние обороты.

Что такое «настройка»? Попробуем объяснить. Периодичность (1 раз за 2 оборота коленвала) процессов впуска и выпуска в цилиндре вызывает значительные колебания давления и скорости газа в каналах двигателя. Поток газа, движущегося по каналу, обладает частотой собственных колебаний, зависящей от температуры газа и геометрии канала. Так вот, можно подобрать геометрию каналов, в первую очередь, их длину (т.е. настроить системы впуска-выпуска) таким образом, чтобы в период впуска повысить давление перед впускным клапаном, снизив его в цилиндре, а в период выпуска снизить давление на выпуске за выпускным клапаном.

В результате наполнение цилиндров увеличится (это явление называется газодинамическим наддувом), одновременно улучшится и очистка цилиндров от остаточных газов в конце выпуска.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...152%20(13).JPG

Кроме того, на диапазон средних оборотов одновременно «настраивают» и фазы газораспределения: опережение открытия относительно мертвых точек впускного и выпускного клапанов, их перекрытие (длительность одновременного открытия) и продолжительность впуска и выпуска по углу поворота коленвала. Именно фазы газораспределения в сочетании с правильно подобранной геометрией каналов и дают максимум наполнения цилиндров в выбранном, однако довольно узком, диапазоне частоты вращения.

Естественно, отклонение в сторону меньших оборотов делает продолжительность фаз «избыточной»: возникает заброс выхлопных газов во впускную систему, ухудшается очистка и наполнение цилиндров. При повышении же оборотов фазы оказываются слишком «узкими» и ограничивают как очистку, так и наполнение цилиндров. Результат - значения Pe и Me падают как при уменьшении, так и при увеличении числа оборотов. Причем в области больших частот вращения величина Me дополнительно снижается за счет быстрого роста механических потерь.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...152%20(16).JPG

Мощность двигателя Ne, также как и его момент Me, имеет максимумы, которые за счет влияния частоты вращения (см. формулу 7) сдвинуты в сторону повышенных оборотов.

Теперь, зная характер изменений значений Me и Ne от частоты вращения, попробуем изменить «настройки». В первую очередь «расширим» фазы газораспределения. Максимумы значений Me и Ne переместятся в область более высоких оборотов, при этом заметно увеличится максимальное значение Ne. Именно этот эффект и лежит в основе форсирования двигателя по частоте вращения: так строят, к примеру, все спортивные моторы.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...152%20(19).JPG

От идеи до практики

Итак, основные закономерности мы выяснили. Попробуем теперь выбрать схему, по которой можно форсировать двигатель.

Очевидно, первое, что надо решить, - насколько необходимо увеличить объем цилиндров. Если поставлена цель - достичь максимального эффекта при форсировании, то объемом пренебрегать нельзя, даже если в нашем распоряжении не так много возможностей: повышение мощности и момента прямо пропорционально объему цилиндров.

Следующее по значимости - это фазы газораспределения. Необходимо сделать выбор: «строим» ли мы «скоростной» двигатель, который будет «раскручиваться» на высоких оборотах, или «моментный», для работы на средних оборотах. Это, без сомнения, зависит от темперамента водителя и стиля езды. На этом этапе предстоит выбор распределительного вала для нашего мотора - именно параметры вала определяют характер изменения момента и мощности по частоте вращения коленвала.

Затем все узлы и детали двигателя «настраиваются» на объем двигателя, но главное, на соответствие выбранному распределительному валу. Другими словами, весь клапанный механизм, каналы впуска и выпуска, цилиндропоршневая группа - все «подстраивается» под характеристики распределительного вала.

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...152%20(24).JPG

Какой бы мотор ни получился в результате - это будет уже новый, другой мотор. И им надо по-другому управлять. То есть по-иному, но точно регулировать состав топливно-воздушной смеси и угол опережения зажигания. Поэтому следующий этап работы - настройка системы управления двигателем. Без этого новый двигатель не только не «выдаст» всех своих возможностей, но может проиграть своему стандартному аналогу. Особенно это касается двигателей с электронными системами впрыска топлива.

И, наконец, трансмиссия. Ее, возможно, придется дорабатывать, к примеру, изменять передаточные числа главной передачи или отдельных передач. Ведь двигатель, какой бы хороший он ни получился, работает не сам по себе, а вращает колеса автомобиля.

[IMG]
http://www.xtreme-tuning.com/imagenes/entusiastas/152/g/152%20(32).JPG[/IMG]

Реализация на практике всех этих этапов - задача непростая, и ее сложность возрастает прямо пропорционально росту мощности и крутящего момента, которые мы хотели бы получить. Чтобы добиться хороших результатов, необходимы опыт и знания, специальный инструмент и приспособления, станочная база, детали и комплектующие. Кроме того, результаты работы необходимо проконтролировать не субъективно, по ощущениям водителя, а объективно, испытав двигатель на специальном стенде.

Обо всем этом, а также об экономической стороне вопроса, мы постараемся подробно рассказать в наших будущих материалах. :) :) :)

http://www.xtreme-tuning.com/imagene...152%20(34).JPG

Часть 2

В предыдущей статье мы рассмотрели теоретические основы форсирования двигателя и наметили пути, по которым будем двигаться на практике. Сегодня мы попробуем сделать первые практические шаги.

http://superstreetonline.com/feature..._dago_01_z.jpg

Прежде всего сформулируем задачу: требуется улучшить эксплуатационные характеристики автомобиля со стандартным двигателем, а именно, динамику разгона и максимальную скорость. Решение этой задачи предполагает вмешательство в конструкцию двигателя с целью повышения его мощностных характеристик.

Объектом наших опытов был выбран редакционный ВАЗ-21093, выпущенный в 2001 году, с пробегом всего 5 тыс. км. Совсем новый автомобиль, его двигатель объемом 1500 см3 с невысокой степенью форсирования (литровая мощность около 36 кВт/л) - идеальный вариант для отработки и проверки всех способов форсирования.

[IMG]http://superstreetonline.com/featuredvehicles/130_0409_dago_02_z.jpg[IMG]

С чего начать?

Наверное, с покупки необходимых комплектующих? Или с разборки двигателя?

Не угадали. Вначале оценим исходные мощность и крутящий момент стандартного двигателя. Для этого автомобиль отправляется на мощностные испытания.

Существуют два варианта таких испытаний. Первый - снять двигатель с автомобиля, чтобы затем установить его на специальный испытательный стенд. Такими стендами оснащены многие научно-исследовательские лаборатории и организации, связанные с отработкой процессов в автомобильных двигателях.

http://superstreetonline.com/feature..._dago_03_z.jpg

На стенде двигатель крепится к раме, а его маховик через специальную муфту присоединяется к валу тормоза (гидравлического или электрического). Тормоз нагружает работающий двигатель, при этом крутящий момент от вала передается на корпус тормоза и измеряется специальным датчиком. Такие испытательные стенды нередко снабжаются системами программного управления, что позволяет испытывать двигатели не только на установившихся, но и на переходных режимах.

Такие стенды имеют ряд преимуществ. И в первую очередь это точность измерения всех параметров - частоты вращения, крутящего момента, мощности. Технически испытания весьма сложны - двигатель надо демонтировать, а затем снова устанавливать в автомобиль. Для нас такой вариант неудобен - долго, трудоемко, а значит, дорого.

Имеются иные мощностные стенды для испытаний двигателя непосредственно на автомобиле. Один из них установлен в Сервисном Центре ЗАО «Аояма Моторс» - официального дистрибьютора фирмы Honda. Туда мы и отправили наш стандартный ВАЗ-21093.

http://superstreetonline.com/feature..._dago_05_z.jpg

Как будем мерить?

Мощностной стенд фирмы Bosch модели FLA203 работает по следующему принципу: двигатель нагружается через трансмиссию автомобиля и его ведущие колеса, приводящие в движение тормозные барабаны.

Методика испытаний достаточно проста. Автомобиль устанавливают ведущими колесами на тормозные барабаны стенда, закрепляя здесь же специальные ролики, предохраняющие его от бокового съезжания. Задние колеса фиксируют колодками, препятствующими «выпрыгиванию» автомобиля с барабанов. Далее закрепляют датчики частоты вращения (на высоковольтный провод свечи 1-го цилиндра надевается клемма соответствующего кабеля) и температуры всасываемого воздуха. Теперь можно приступать непосредственно к испытаниям.

Стенд FLA203 - прекрасный инструмент для любых мощностных испытаний, поскольку позволяет проводить испытания на всех режимах - от работы двигателя на холостом ходу до движения с максимальной скоростью в режиме максимальной мощности. Для этого стенд имеет программное управление, причем вся необходимая информация отображается на дисплее в режиме реального времени, а в конце испытаний полученные данные могут быть распечатаны.

Важным преимуществом стенда является оперативность проведения испытаний - на один замер, т.е. определение параметров двигателя во всем рабочем диапазоне частоты вращения, уходит не более 10 минут. Делается это так. После программирования режима работы стенда (устанавливают максимальную скорость движения автомобиля, соответствующие ей максимальные обороты и предполагаемый диапазон изменения мощности) запускают двигатель и разгоняют автомобиль на 1-й передаче. Далее дается полный «газ», и автомобиль плавно разгоняется на 4-й передаче. В это время непрерывно регистрируется и выводится на дисплей значение мощности на ведущих колесах.

http://superstreetonline.com/feature..._dago_06_z.jpg

Заметим, что эта величина еще не есть собственно мощность двигателя, которая больше замеряемой на величину мощности потерянной на преодоление сил трения качения колес и сопротивления трансмиссии. Поэтому для получения значений искомой мощности двигателя выполняется специальная процедура: при достижении максимальной скорости резко, не сбрасывая «газа», выжимают сцепление, и сразу бросают «газ», одновременно переводя рычаг переключения передач в нейтральное положение. Система управления стенда начинает «обратный отсчет»: тормозит автомобиль, а точнее, его трансмиссию и ведущие колеса, измеряя величину мощности всех потерь. И, наконец, после остановки колес компьютер прибавляет эту величину к той, что получена на разгоне.

В результате получается «чистая», без влияния трансмиссии, характеристика мощности двигателя в зависимости от скорости автомобиля. Хотя, возможно, и не столь точная, как у исследовательских мощностных стендов: потери в трансмиссии непостоянны и зависят от многих факторов (температура масла, шин и др.), что вносит дополнительные погрешности, особенно на высоких скоростях. С другой стороны, двигатель испытывается в реальных условиях во время функционирования систем впуска, выпуска и управления, т.е. в момент их комплексного влияния на мощностные показатели. Поэтому ответ на вопрос о том, на каком стенде получаются более точные результаты, не столь однозначен, как может показаться на первый взгляд.

«Стандарт» - он и в Африке...

Результат испытаний нашего автомобиля - это протокол с графиком зависимости мощности двигателя от скорости автомобиля. Согласно протоколу максимальная мощность составляет 54,2 кВт при 5030 об/мин, что соответствует скорости движения автомобиля на 4-й передаче 149 км/час. По формуле

N1 = 1,36 N2,

где N1 - мощность в л.с., N2 - мощность в кВт, находим, что наш совершенно стандартный мотор выдает 73 л.с. при 5030об/мин - цифра весьма близкая к паспортной (72 л.с. при 5600об/мин).

Остается построить характеристику двигателя. Для этого необходимо связать скорость v автомобиля с частотой вращения n коленвала по формуле

n = 5030 v149,

а также рассчитать крутящий момент Me, зная мощность Ne на данных оборотах:

Me= 9550 Nen,

после чего нанести полученные значения на график.

Получилась вполне стандартная для двигателя ВАЗ-21083 внешняя скоростная характеристика, причем максимальный крутящий момент (около 115 Н•м) достигается при 3300 об/мин - очень хорошее повторение заводских паспортных данных (110 Н•м при 3400 об/мин). Таким образом, при обкатке моторов на стенде Bosch FLA203 замеры мощности вполне достоверны, несмотря на потери в трансмиссии и на трение качения шин. Это наш ответ скептикам, поскольку в «тюнинговой» среде все еще бытует мнение, что подобные стенды занижают мощность двигателя.

http://superstreetonline.com/feature..._dago_07_z.jpg

«Джентльменский набор»

После мощностных испытаний исходного мотора наступает первый этап решения поставленной задачи. При этом мы не предполагаем сколько-нибудь серьезного «вторжения» в конструкцию двигателя, а остановимся пока на «поверхностных» работах, в том числе регулировочных.

При таких работах требуется специальный распределительный вал с измененными фазами газораспределения и подъемом клапанов. Наиболее доступны для этих целей распредвалы уфимской фирмы «МастерМотор». Они выпускаются несколькими вариантами для каждого типа отечественных двигателей (ВАЗ-«классика», 21083, 2110-16V, 1111, а также ЗМЗ-402, 406 и УЗАМ 331).

[IMG]
http://superstreetonline.com/featuredvehicles/p173850_image_large.jpg[/IMG]

Для нашего двигателя ВАЗ-21083 имеется пять вариантов валов (их цена 3-3,5 тыс. руб.). Часть из них - «низовые», призванные в первую очередь увеличивать крутящий момент на низких и средних оборотах, а вовсе не максимальную мощность. С другой стороны - самый «верховой» вал (по нумерации фирмы «МастерМотор» № 54) требует снятия и переделки головки блока. Поэтому, как разумный компромисс, мы выбрали вал № 52 - он тоже «верховой», но может быть без проблем установлен на место штатного.

К распредвалу обязательно нужен специальный шкив - с возможностью поворота зубчатого венца относительно ступицы, чтобы точно отрегулировать взаимное расположение коленчатого и распределительного валов. Обычный и наиболее распространенный вариант такого узла - разрезной шкив, выполненный из двух стандартных (стоимость около 900 руб.). Более сложные шкивы, к примеру, с алюминиевой ступицей, дороже (1200 руб. и более).

http://superstreetonline.com/feature..._dago_09_z.jpg

Если поставлена задача улучшить характеристики двигателя на высоких частотах вращения, стандартный карбюратор будет «тормозом» - его диффузоры и смесительные камеры (26-28мм) не «пустят» необходимого количества воздуха. Поэтому желательно установить другой карбюратор с увеличенными проходными сечениями (свыше 3 тыс. руб.), тем более, если в перспективе мы планируем дальнейшее повышение мощности и крутящего момента. Вариантов здесь много: самые «навороченные» карбюраторы Solex имеют размеры смесительных камер до 34/34 мм, но такую технику лучше использовать при «глубоком» тюнинге, сопровождаемом увеличением объема двигателя.

И, наконец, воздушный фильтр. Штатный фильтроэлемент, даже после сравнительно небольших пробегов, обладает заметным сопротивлением, что при больших частотах вращения и нагрузках ограничивает расход воздуха. Чтобы исключить эти потери, применяют так называемые фильтры нулевого сопротивления. Такие фильтры для разных двигателей, включая ВАЗ-21083, производит, к примеру, американская фирма K&N (около 2,5 тыс. руб.).

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Итак, наш «джентльменский набор» потянул по минимуму почти на 10 тыс. руб., не считая установочных работ. Однако хочешь ездить быстро - плати за скорость.

Тюнинг? Это просто...

Замена распределительного вала на двигателе ВАЗ-21083 не представляет каких-либо трудностей и занимает несколько часов. Правда, с «тюнинговым» валом несколько сложнее - требуется специальная установка его положения.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Для этого удобнее всего использовать два индикатора часового типа: один - для точного определения ВМТ по днищу поршня через свечное отверстие, второй - для определения высоты подъема клапанов 4-го цилиндра при их перекрытии. Как только правильное положение вала «поймано», затягиваются болты крепления венца к ступице шкива (ремень ГРМ, естественно, должен быть уже натянут).

После окончательной сборки всей «навески» начинается этап настройки системы управления. Зажигание устанавливается традиционным способом, а вот с настройкой карбюратора придется повозиться. Газоанализатор здесь не очень удачный помощник - он позволит настроить карбюратор лишь предварительно. Для более точной настройки нужен или стенд, или специальный прибор - «лямбда-метр». Последний представляет собой индикатор в цепи обычного l-зонда, отражающий качество топливовоздушной смеси на разных режимах работы двигателя. Правда, здесь есть одна трудность: для установки l-зонда в выхлопную систему в приемной трубе необходимо просверлить отверстие и приварить гайку с соответствующей резьбой. По окончании настройки отверстие надо заглушить.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

И, наконец, воздушный фильтр K&N устанавливают вместо штатного корпуса с фильтроэлементом с помощью специальных пластин и крепежа (входят в комплект фильтра).

Сделав несколько пробных поездок и убедившись, что машина вполне отвечает нашим ожиданиям, мы посчитали этот этап законченным (около 2,5 тыс. руб. за все работы). Оставались замеры на стенде.

Что получилось?

Повторное испытание на мощностном стенде показало: мощность двигателя заметно возросла - с 73 до 82 л. с.

Прибавка в 9 л.с. - это совсем немало. Правда, ощущается она только начиная с 4000 об/мин - на более низких оборотах обновленный двигатель (а именно так можно оценить наше вмешательство) проигрывает исходному стандартному.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Отметим, что проигрывает только на первом этапе тюнинга, пока реализован самый простейший вариант. В дальнейшем все характеристики можно будет «поправить» - для этого имеется немало возможностей. Но уже сейчас ясно - повышение максимальной мощности не дается даром. Как следует из полученных характеристик, максимальный крутящий момент упал почти на 10%, хотя при этом его характеристика здорово выровнялась, и в очень широком диапазоне оборотов (2000-5500 об/мин) момент стал практически постоянным.

Словом, мы получили совсем неплохой мотор для любителей спортивного стиля езды. Это - тоже результат. Теперь наш мотор легко раскручивается до 7000-7200 об/мин, и если правильно использовать его возможности, то машина становится заметно «веселее» на разгоне. Чего, собственно говоря, мы и добивались. Однако все возможности «простейшего» тюнинга на сегодняшний день уже исчерпаны - дальнейшее повышение мощностных характеристик возможно только при более глубоком «вторжении» в конструкцию двигателя. Об этом - в наших следующих публикациях. :ddd :ddd :ddd

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Часть 3

Напомним, что с помощью минимального набора комплектующих (распределительный вал, разрезной шкив, карбюратор с увеличенным сечением и воздушный фильтр «нулевого» сопротивления) нам удалось повысить максимальную мощность стандартного двигателя ВАЗ-21083 на 9 л.с. Много это или мало? Возможно ли дальнейшее увеличение? И на сколько? Мы посчитали, что останавливаться на достигнутом пока рано.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_01_z.jpg

Уверены, что полученная нами прибавка мощности в 9 л.с. при замене указанных деталей и узлов - отнюдь не предел. Незадействованные резервы еще остались. Можно «снять» с двигателя большую мощность, «поиграв», к примеру, с зажиганием, которое мы не трогали. Ведь изменились фазы газораспределения, поэтому регулировать угол опережения зажигания по оборотам и нагрузке надо по-другому.

Можно более точно настроить карбюратор, что тоже принесет свои маленькие «плюсы». И, наконец, не следует забывать об объективных факторах. Одинаковые серийные моторы в силу конструктивных нюансов (к примеру, заводских допусков на размеры) реагируют на доработку по-разному.

Однако в погоне за высокой мощностью не стоит забывать об экономической стороне вопроса. За любой работой стоят потраченные время и деньги, а не только «любовь к процессу». Именно поэтому, реализуя на практике наш вариант доводки двигателя, мы рассчитывали получить средний результат, а вовсе не рекорд. Иначе игра просто не стоит свеч.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_08_z.jpg

Если мощности не хватает...

Анализируя полученные результаты, мы пришли к выводу, что резервы простого, т.е. без глубокого вмешательства в конструкцию двигателя, тюнинга можно считать почти исчерпанными. Значит, самое время задействовать более сложные варианты тюнинга.

Существуют, строго говоря, два варианта топ-тюнинга двигателя: увеличение его объема и модификация головки блока цилиндров. Первый вариант автоматически влечет за собой второй, поскольку установка старой ГБЦ на обновленный блок цилиндров нецелесообразна по причине ее несоответствия блоку. Поэтому вариант доработки ГБЦ в нашем случае имеет первостепенное значение.

Приступая к работе с ГБЦ, необходимо руководствоваться правилом «от простого к сложному», применяя его как к технической, так и экономической (от дешевого к дорогому) стороне нашего проекта. То есть, дорабатывая головку блока, необходимо начинать с более простых (а значит, относительно дешевых) операций.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_07_z.jpg

Не просто и не дешево

Рассмотрим более подробно снятую с мотора и разобранную головку блока двигателя ВАЗ-21083. При этом не забудем обратить внимание на некоторые «мелочи». Например, клапаны в камере сгорания занимают «утопленное» положение - их тарелки расположены в своеобразных «колодцах».

Такая конструкция, возможно, хороша для обеспечения лучшей экономичности. Но для достижения высокой мощности, когда обороты и нагрузка максимальны, подобная конфигурация камер дает дополнительные потери - ухудшение наполнения и очистки цилиндра.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_06_z.jpg

Смотрим дальше. Сечения каналов впуска и выпуска стандартной ГБЦ имеют отклонения от идеальной окружности диаметром 27 мм. По отпечаткам на прокладках коллекторов видно, что эти каналы не точно совпадают с каналами в коллекторах. Результат тот же, что и в предыдущем случае.

И, наконец, боковые стенки камеры сгорания довольно близко расположены к седлам - при открытии клапанов стенки камеры на части окружности тарелок клапанов мешают течению потока смеси или газов.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_04_z.jpg

Все эти недостатки серийной головки блока можно устранить. Сформулируем основные задачи такой доводки:

1) выровнять каналы и убрать «ступеньки» по стыку головки блока с коллекторами;

2) изменить форму каналов в головке - вблизи седла со стороны коллекторов добиться плавного расширения с последующим плавным сужением канала на седле;

3) изменить форму камеры сгорания, убрав «колодцы» и отодвинув боковые стенки.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_09_z.jpg

Лишь некоторые операции из перечисленных могут быть механизированы, т. е. выполнены не вручную, а на станочном оборудовании. Так, для изменения формы камеры сгорания целесообразно использовать вертикально-фрезерный станок, а для придания седлу нужной формы - соответствующий станок для обработки седел. Все остальные операции проводятся исключительно вручную и оказываются весьма и весьма трудоемки даже в случае минимальных доработок деталей.

Начинаем работу с удаления направляющих втулок клапанов, мешающих доработке каналов в головке блока. После этого каналы обрабатываются специальными шаровыми фрезами. Для «выпуска» с целью снижения трудозатрат используется «шар» диаметром 27 мм, в то время как для «впуска» желательно увеличить сечение каналов хотя бы до 29 мм.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_05_z.jpg

Следующая операция - доработка камеры сгорания, включающая ее углубление на 3-4 мм и расширение по контуру прокладки головки блока. Далее необходимо обработать каналы вблизи седел шарошкой, чтобы придать им расширяюще-сужающуюся форму.

Теперь можно приступить к совмещению каналов ГБЦ и коллекторов. Для этого коллекторы шлифуются, чтобы зафиксировать их положение относительно головки. Затем с помощью гибкой насадки соответствующий «шар» заводится в канал ГБЦ (через седло) и делается «заход» в канал коллектора. Когда такие «заходы» будут выполнены во всех каналах, коллекторы снимаются с головки блока, а их каналы обрабатываются дальше: впускной - «шарами», выпускной - шарошкой.

Далее новые направляющие втулки устанавливаются на свои места. Перед установкой можно слегка «заострить» нижние края втулок, чтобы уменьшить потери на завихрения при их обтекании потоком.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_03_z.jpg

Тарелки клапанов также дорабатываются - если тарелку сделать тоньше, сопротивление потоку будет меньше, а наполнение цилиндра и его очистка улучшатся. Правда, чрезмерно утоньшать тарелки, особенно выпускных клапанов, не следует, поскольку стандартный ВАЗовский выпускной клапан изготовлен из материала, склонного к растрескиванию и прогару с уменьшением толщины.

Седла клапанов обрабатываются традиционным способом - те же три угла на фаске, только рабочая фаска делается уже (около 1 мм) в соответствие с размером фаски на доработанных тарелках клапанов.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_02_z.jpg

Остается скорректировать объем камеры сгорания. С этой целью все клапаны устанавливаются на свои места, все камеры сгорания «проливаются» маслом, а их объемы при необходимости доводятся до одинаковой величины. После этого рассчитывается объем камеры Vкс, соответствующий заданной степени сжатия e:

Vкс = Vh e-1 - 0,7854D2 1d -Vпор - (±0,7854D2h) ,

где Vh - рабочий объем цилиндра; D - диаметр цилиндра; D1, d - диаметр окантовки и толщина прокладки головки; Vпор - объем выборки в поршне (определяется «проливкой»); h - «недоход» (со знаком «+») или выступание (со знаком «-») поршня над привалочной плоскостью блока.

Поскольку между искомым Vкс и измеренным проливкой Vкс1 объемами камеры есть разница DV, рассчитываемая по формуле

DV=Vкс1 - Vкс ,

то плоскость головки блока фрезеруется на величину k:

k = DV 0,55D2

http://superstreetonline.com/feature...eng35_12_z.jpg

Далее методом «проливки» определяется фактический объем камер после доработки, дабы не ошибиться в соответствии реальной степени сжатия форсированного двигателя ее расчетному значению.

Таково краткое описание технологии доводки ГБЦ. И хотя мы старались избежать мелких технических подробностей, читатель вполне может согласиться с тем, что этот процесс сложнее описанного в предыдущей статье. И дороже - цена выполненного комплекса работ вместе с комплектующими практически удвоилась и достигла 18 000 руб.

http://superstreetonline.com/feature...eng35_10_z.jpg

Каков результат?

После установки доработанной головки блока цилиндров на двигатель и проведения всех настроек (см. № 8/2002) наш автомобиль ВАЗ-21093 отправился в сервисный центр фирмы «Аояма Моторс» на очередную серию испытаний на мощностном стенде (методику испытаний см. там же). И вот результат - максимальная мощность возросла до 70 кВт (95 л.с.), т.е. увеличилась на 13л.с. по сравнению с предыдущим вариантом тюнинга (стандартная головка блока, распредвал № 52).

При этом общее повышение мощности в сравнении с серийным двигателем составило 9 + 13 = 22л.с. Прямо скажем, не так мало, если учесть, что доработанная головка блока не сильно отличается от стандартной.

Отметим особо два момента. После доработки ГБЦ мощность и крутящий момент выросли во всем диапазоне средних и высоких оборотов двигателя. Это подтверждает правильность наших гипотез о влиянии формы каналов и камеры сгорания на наполнение и очистку цилиндра. Кроме того, максимум мощности с тем же распределительным валом № 52 теперь заметно сдвинулся в область высоких частот вращения - с 5700 до 6900 об/мин, но не в ущерб средним оборотам - крутящий момент достигает максимума (135Н•м) примерно при 3700 об/мин. Это на 20 Н•м больше, чем у серийного мотора.

Бросается в глаза еще одна особенность нашего мотора - на частотах вращения ниже 2700об/мин внешняя скоростная характеристика лежит заметно ниже, чем у серийного двигателя. Эта проблема, на наш взгляд, связана не с газовой динамикой, а с топливоподачей - настраивая карбюратор на режимы максимальной мощности, нам не удалось пока добиться его четкой работы при полностью открытом дросселе во всем диапазоне частот вращения.

Правда, такой задачи мы и не ставили. Нам предстоит дальнейшая доводка механической части двигателя, в окончательном варианте которой будут проведены и все окончательные настройки. Об этом - в следующих публикациях. ;) ;) ;)

http://superstreetonline.com/feature...eng35_11_z.jpg

Часть 4

В прошлых публикациях мы проанализировали влияние различных способов форсирования на максимальную мощность двигателя. Последний из описанных нами вариантов двигателя 1,5 л с доведенной головкой блока показал 95 л.с. - по нашему мнению, вполне достойны результат. Однако возможности форсирования стандартного ВАЗовского двигателя пока не исчерпаны - кое-что еще можно сделать.

Действительно, резервы - головку блока мы дорабатывали по самому минимальному варианту, сохраняя "родные" седла и не меняя диаметра тарелок клапанов. Попробуем теперь все это увеличить…

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Там, где живут "лошади"

Увеличение проходных сечений каналов головки блока цилиндров - это, безусловно, весьма эффективный метод увеличения максимальной мощности двигателя. К примеру, вспомним разницу между 8-ми и 16-клапанными методами - у последних при том же объеме мощность существенно выше за счет лучшего наполнения и очистки цилиндров, обусловленных большей площадью сечений каналов и седел.

Однако то, что в теории просто и ясно, не всегда удается реализовать на практике. Основная причина трудностей увеличения сечений каналов любой серийной ГБЦ заключена в снижении толщины стенок каналов и опасности их прорыва при обработке.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Опыт показывает, что для ГБЦ двигателя ВАЗ-21083 критическими величинами диаметров каналов являются 32 мм для впуска и 29 мм для выпуска. Критическими в том смысле, что превышение этих величин резко повышает шансы испортить всю работу. Исправить же ошибку, как правило, не удается, поскольку прорыв стенки происходит в труднодоступном для сварки месте, после чего головку блока останется только сдать в утиль.

Но даже указанные величины (32 мм и 29 мм) заметно превышают стандартные. Более того, если увеличить сечения каналов до этих размеров, седла клапанов окажутся "узким" местом. В таком случае очевидно, что без замены седел на большие уже никак не обойтись.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Чтобы определить, какие седла поставить взамен штатных, необходимо разобраться с диаметром тарелок клапанов, точнее, "вписать" их камеру сгорания. Учитывая, что расстояние между осями направляющих втулок впускного и выпускного клапанов неизменно, вписать тарелки клапанов больше, чем 40 мм (впуск) и 34 мм (выпуск), трудно по причине близкого расположения друг к другу их седел.

Рассчитаем теперь размеры седел. Для того чтобы добиться хорошей формы седла, его наружный диаметр желательно сделать больше диаметра тарелки клапана приблизительно на 1 мм. При этом толщину седла не следует чрезмерно уменьшить, чтобы не "потерять" плотность и надежность его посадки в гнезде. Опыт показывает, что минимальная толщина седла составляет около 2,5-3,0 мм (большие цифры относятся к выпускным седлам).

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Исходя из этих данных, не трудно получить, что для диаметра тарелок 40 мм и 34 мм внутренний диаметр седел составит приблизительно 35-36 мм и 29-30 мм. Сравним эти величины с диаметрами каналов - 32 мм и 29 мм. Выходит некоторая нестыковка - чтобы получить минимальное гидравлическое сопротивление потоку, необходимо напротив, не расширение, а некоторое сужение канала на седле.

Согласовать проходные сечения можно, если выполнить плавное расширение, а затем сужение канала непосредственно перед седлом. Правда, эта работа требует осторожности - стенку легко разрушить, особенно, если дополнительно пытаться и изменить направление движения потока (желательно, чтобы при течении цилиндр поток одновременно отклонялся от стенки цилиндра: это необходимо для уменьшения сопротивления, вызванного влиянием стенки).

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Отметим, что расширение каналов и увеличение диаметра тарелок клапанов при сохранении фаз газораспределения приведет к некоторому смещению максимумов момента и мощности в сторону больших частот вращения. В данном случае при открытии клапана большого размера на ту же величину, что и стандартного, будет открыто большее проходное сечение. Другими словами, это равносильно установке в ГБЦ со стандартными клапанами распределительного вала с увеличенным подъемом кулачков. В результате можно ожидать незначительного падения крутящего момента двигателя на низких частотах и, напротив, заметного повышения момента и мощности на средних и особенно высоких частотах вращения.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Седла? Нет, втулки и клапаны

Теперь, когда понятна цель, можно начинать решение задачи - доработку ГБЦ согласно сформулированным выше принципам. Технологическая цепочка операций по доработке ГБЦ традиционна: замена седел на большие, удаление старых направляющих втулок расширение каналов с помощью набора шаровых фрез и шарошек, установка новых втулок, обработка седел.

Правда, такая технология, при всей ее простоте и очевидности, имеет недостаток. Дело в том, что при обработке каналов уменьшается толщина их стенок, в том числе, и в зоне отверстий направляющих втулок, и изменяется форма края отверстий: после срезания прилива гнезда в канале край отверстия становится косым, расположенным под углом к оси. Если в такое отверстие втулку поставить с натягом, ее ось немного развернется - в сторону от длинной стенки отверстия к короткой. В результате седло, поставленное заранее, окажется несколько несоосным отверстию во втулке.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Что это означает на практике, понятно - лишнее время на более глубокую обработку седла и снижение качества работы. Поэтому лучше при расстачивании гнезда седла выверять ось расточной головки станка по заранее установленной втулке - это гарантирует соосность.

Технология замены штатных седел на большие ничем не отличается от описанной нами ранее (см. № 1/2002), Особое внимание при этом следует уделить натягу седла (0,0800,120 мм) и созданию большой разности температур деталей перед установкой седел (нагрев ГБЦ до 150-180?С и охлаждение седел в жидком азоте до -180?С).

Материал седел - высокопрочный чугун, предварительно термообработанный до твердости HRC35-38: при меньшей твердости седла долго не прослужат, а при большой их будет трудно обрабатывать.

Седла обрабатываются традиционным способом: на них создаются рабочая и две примыкающие фаски. Разница со стандартным мотором будет, в основном, лишь в ширине рабочей фаски - для надежной посадки клапана лучше уменьшить ее ширину до 1 мм для выпускных и до 0,8 мм для впускных клапанов.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Отметим еще одну "хитрость", связанную с использованием нештатных клапанов. Если двигатель, который мы "строим", должен выдать максимум мощности, то предполагается, что он будет высокооборотным. В то же время штатный газораспределительный механизм может "не справиться" с работой на высоких частотах: в таких условиях клапаны имеют тенденцию "зависать", т.е. закрываться с опозданием. А это опасно - помимо ударных нагрузок на тарелку, грозящих обрывом клапанов, растет риск "встречи" клапанов с поршнями, последствия которой вполне предсказуемы.

Выходов из ситуации, вообще говоря, два. Можно заменить пружины на более жесткие.

Это, без сомнения, повышает надежность работы механизма (хотя снижает его ресурс из-за роста нагрузок), но трудно реализуется на практике - надо решить не только вопрос о том, как подобрать параметры, но и где найти наружные пружины.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Проще другое - сделать клапаны легче стандартных. Здесь, помимо "утоншения" тарелки (см. № 9/2002), есть еще один вариант: перейти на стержень меньшего диаметра (7 мм вместо 8 мм). Практика показывает, что этим сразу "убиваются" все нужные нам "зайцы" - исключается "зависание" клапанов со стандартными пружинами и облегчается поиск и приобретение нештатных комплектующих. К примеру, как это ни кажется странным, но клапаны двигателя BMW M40 (1,6 л) имеют искомые тарелки (40 мм и 34 мм), а их длина всего на 0,5 мм меньше "ВАЗовских", что вполне успешно компенсируется регулировочной шайбой.

Естественно, под такие клапаны потребуются нештатные втулки, тарелки пружин и сухари. Но это решаемые проблемы - первое можно изготовить из бронзы (хорошо зарекомендовали себя марки БрБ2, БрКМЦ и БрОД), вторые - из алюминиевого сплава (Д-16, В-95), ничуть не уступающего стали по долговечности, третьи подойдут от 16-клапанного двигателя ВАЗ.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Но только доработкой ГБЦ не удается реализовать все потенциальные возможности двигателя. Главная причина - выпускная система, которая в стандартном варианте довольно сильно "жмет" выхлоп, т.е. создает довольно большое противодавление.

Чтобы не потерять ту мощность, которая с такими трудами достигнута, надо провести целый ряд манипуляций с выхлопной системой. Фактически необходимо заново построить выхлопную систему, используя нештатные комплектующие. Так мы и поступили, взяв для этого выпускной коллектор с трубами равной длины, имеющий характерные соединения труб "два в одну", специальный резонатор, а также промоточный глушитель фирмы PRO SPORT.

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Естественно, переделка, а более правильно, замена выхлопной системы - удовольствие не из дешевых: все комплектующие с работой "тянут" почти на 15000 руб. Если же добавить к этой сумме цену доработки и установки ГБЦ с увеличенными клапанами (около 23000 руб.), то общая сумма в 38000 руб., скорее всего, охладит некоторые "горячие головы" в их стремлении "выше, дальше и быстрее". Потому как мощность даром никак не дается - особенно когда речь идет о большой мощности. А именно такую мы и рассчитываем получить.

Дальнейшие наши действия вполне очевидны - все аккуратно собрать, отрегулировать и настроить. Чтобы ехать на испытательный стенд к нашим старым знакомым - фирму "Аояма-Моторс".

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg

Не больше, не меньше…

Не вдаваясь подробно в методику проведения испытаний (она была описана в наших прошлых публикациях), перейдем сразу к результатам.

А результат таков: "ВАЗовский" двигатель объемом 1,5 л со всеми доработками выдал максимальную мощность 110 л.с. (81,5 кВт) при 6680 об/мин и максимальный крутящий момент 135 Н•м при 4430 об/мин. Другими словами, мощность впрыска на 53%, а момент - на 23% по сравнению со стандартным двигателем отметим, что наше предположение о том, что переход на увеличенные каналы, седла и тарелки клапанов приведет к росту мощности и момента только на повышенных оборотах, полностью подтвердилось. В действительности такой рост наблюдается уже после 3500-4000 об/мин, в то время как на низких оборотах кривые моменты и мощности совпадают с полученными ранее для менее форсированных вариантов двигателя.

Интересно было испытать еще один двигатель, имеющий аналогичную ГБЦ и выхлопную систему, но распределительный вал с увеличенным подъемом кулачков (№ 54 фирмы "Мастер Мотор") и объем 1,6 л. В данном случае увеличение объема было получено установкой коленчатого вала с ходом 74,8 мм и специальных кованых поршней меньшей высоты (это дополнительные комплектующие и работа на сумму около 16000 руб.). Двигатель 1,6 л "выдал", очевидно, и более высокие параметры - 120 л.с. (88 кВт)/6490 об/мин и 153 Н•м/4320 об/мин. Про мощность такого мотора уже никак не скажешь "мало", тем более, что его доработка не отличалась никакой "уникальностью" - обычная "тюнинговая" работа.

Что ж, результат получен, он вполне хорош, чтобы закончить нашу исследовательскую работу. Однако не хватает выводов и обобщений: попробуем их сформулировать.

Главное, что, на наш взгляд, следует оценить, - это зависимость результата, т.е. мощности двигателя, от затраченных средств. Тогда любому "любителю быстрой езды" будет, к примеру, ясно, как правильно соразмерить желания со своими финансовыми возможностями.

С другой стороны, для моториста подобная зависимость укажет не только на трудоемкость работы и ответственность, но и, возможно, на необходимость приобретения дополнительных навыков и знаний, чтобы успешно выполнять подобные работы.

Такую зависимость мы получили в виде графика зависимости мощности двигателя от стоимости его доводки до этой мощности. Результат был вполне предсказуем, он перед вами - дальнейшие выводы делайте сами. :sty103[1] :sty103[1] :sty103[1]

http://superstreetonline.com/feature...mage_large.jpg