Увеличение диаметра клапанов.

Предлагаемые нами комплекты доработки ГБЦ отвечают большинству требований. Но ведь есть и хоть не большая, но стабильная, часть клиентов, которым такой объем работ кажется недостаточным. Так можно ли еще улучшить характеристики мотора?

Да можно! Но мощностную составляющую. Для этого есть два пути. Один, попроще, экстенсивный. Можно наращивать высоту подъема клапана и ширину фаз. Можно. Но бесконечное наращивание этих параметров неизбежно приводит к резкому ухудшению работы мотора на невысоких оборотах. Стоит ли напоминать, что обороты до 3.000 весьма популярны в городской езде?

На практике, к примеру на моторе 21083, реальной высотой подъема, при которой еще можно обеспечить приемлемые холостые обороты, являются валы 10.6 – 10.65 мм ( речь идет о впускном клапане ). Валы с большим подъемом и более широкими фазами в следствии эффекта “обратного выброса” не дадут равномерной работы “в низу”, резко увеличат расход топлива и токсичность выхлопа. То есть для повседневной эксплуатации явно не удобны. Приходится признать, что попытка увеличить ключевой показатель “время-сечение” за счет высоты подъема ( читай “ время -…” ) имеет свои существенные минусы.

Остается второй, более продуктивный путь. Необходимо увеличивать “ … - сечение” седла клапана, т.е. применять клапаны большего диаметра. Что, соответственно, ведет к необходимости перепрессовывать седла клапанов – процессу сложному технически и весьма ответственному, так как от него напрямую зависит надежность мотора.

В принципе, при проектировании быстроходных двигателей диаметры клапанов выбираются наибольшими, насколько это возможно условиями размещения их в цилиндре. Общая площадь проходных сечений в горловинах всех клапанов цилиндра может составлять:

- для камер сгорания “шатрового” или “полусферического” типа > 35 % от площади поршня
- для “клиновидных” КС при 2-х клапанах 25…30 %
Но максимальная эффективность при массовом производстве не является приоритетом – куда более важным параметром окажется себестоимость работ. Именно поэтому на конвейере не учитывается возможность модернизации двигателя. Хотя запас для увеличения диаметра клапанов существует в любой головке блока.

Для 083 мотора, к примеру, применяются клапаны 39.5 и 34.5 мм, соответственно впуск / выпуск. Точнее так. Возможно поставить и клапаны большего диаметра, но именно эти ( 39 и 34 ) омолагированы для спорта, и, соответственно, являются наиболее надежным вариантом. Для других моторов существуют свои оптимальные параметры клапанов.

Увеличив диаметр седла, добиваемся того, к чему стремились – улучшая наполнение на оборотах ( увеличиваем мощность ), не ухудшаем работу на не высоких частотах вращения, т.е. преимущество от увеличения объема не сходит на нет ( крутящий момент).

Что, впрочем, не исключает, а даже провоцирует применение распр.валов с “средними” подъемами и достаточно широкими фазами( уже упоминавшийся 10.65 ). Напомним, ширина фаз одна из составляющих компонента Ре, важнейшего элемента в формуле мощности.

Так что увеличение диаметра седла является мощным фактором увеличения эффективности работы мотора.

В качестве примера, можно привести интересный протокол испытаний двигателя “Москвич” с тогда еще опытной ГБЦ с увеличенным на 1 мм. впускным клапаном. Вот выдержки из него:

Протокол ПИ 37.201.217 - 91

1. Цель испытаний

Определить мощностные и экономические показатели двигателя 3312 …. при комплектации опытной ГБЦ УЗАМ и сравнить с аналогичными показателями, полученными с серийной головкой мод. 331.

3. Методика испытаний

...

Снятие регулировочных характеристик по топливу на полном дросселе при n = 1400, 2200, 2600, 3000, 3400, 3800, 4200, 4600. 5000 с установкой опт. УОЗ на каждом из указанных режимов. ...

4. Результаты испытаний

Основные мощностные показатели двигателя при оптимальных составах смеси и УОЗ при работе на бензине ОЧИ – 90.6.

Из табл. видно, что двигатель, укомплектованный опытной ГБЦ имеет мощность 86.8 л.с. против 79.1 у серийной, и крутящий момент 136.5 Нм против 139.6 Нм. Более низкий Мкр с опытной ГБЦ объясняется УОЗ, при котором снималась внешняя скоростная характеристика для обеспечения запаса по детонации не менее 3-х градусов при работе на бензине ОЧИ – 90.6.

Значение коэфф. наполнения ( К ) и расхода воздуха ( Qв ) по ВСХ с опытной и серийной ГБЦ

Из таблицы видно, что двигатель, укомплектованный опытной ГБЦ имеет больший коэфф. наполнения с 3800 – 5400об\ мин, что подтверждается более высокими мощностными показателями по ВСХ.

Испытания показали, что увеличение диаметра серийного впускного клапана незначительно увеличивает М кр max, но повышает максимальную мощность ... .

5. Выводы

Применение ГБЦ ….. с увеличенными клапанами на впуске улучшает максимальную мощность на 7.7 л.с, ухудшая экономические показатели на частичных нагрузках на 3 –11%. Улучшение наполнения только за счет увеличения … клапана и седла на впуске без изменения параметров на выпуске недостаточно.”

Конец цитаты

Видно, что эффективность растет с оборотами. Понятно, что растет и расход топлива, но ведь и прирост в мощности около 10 %, мягко говоря, на дороге не валяется. Напомним, что клапан в “Москвиче” был увеличен один и на 1мм. В нашей же ситуации оба клапана увеличены на 2 мм. Понятно, что моторах с разной конструкцией нельзя проводить прямых параллелей, но приблизительные пропорции изменений сохранятся.

И еще один маленький аргумент за увеличение клапанов. В спорте, где как нигде важна эффективность ( отдача ) мотора, как только позволяет тех. регламент, клапаны увеличивают до макс. разрешенного диаметра. Такая настойчивость на пустом месте не появляется. Просто это решение проверено временем и показало себя не только крайне эффективным, но и предельно надежным.