Під мороком таємниці
Stroker kit - «чарівний набір» для збільшення обсягу двигуна. Може існувати в різних комплектаціях: все залежить виключно від власного бажання
Отже, один з найпоширеніших способів форсування - регулювання ступеня стиснення. Фізична суть процесу проста: робоча суміш потрапляючи в камеру згоряння, стискається під дією рухомого до верхньої мертвої точки поршня. У певний момент від іскри свічки запалювання відбувається займання, первинний осередок якого поступово починає поширюватися на всю робочу суміш. Відповідно до законів фізики, чим сильніше суміш в камері буде стиснута, тим швидше вона згорить, тим більше буде термічний ККД. Змінити стандартну ступінь стиснення двигуна, яка для турбованих і атмосферних двигунів різна, можна за допомогою спеціальної обробки поверхні головки, або заміною прокладки. В атмосферних двигунах прокладка замінюється на більш тонку, а поверхня, відповідно, «сточується» на спеціальному фрезерувальні верстати.
Втім, безперервно збільшувати ступінь стиснення не має сенсу: обмеження обумовлені антидетонаційними властивостями бензинів, які пов'язані з їх октановим числом. Межею є поява детонації (самозаймання суміші ще до того моменту, коли проскакує іскра). Дане явище справляє дуже сильні ударні навантаження на кривошипно-шатунний механізм двигуна. Наслідки дуже сумні, аж до повного виходу двигуна з ладу. Природно, спостерігається і спад потужності. Крім того, після певного моменту підвищення ступеня стиснення буде нераціональним: кожне наступне підвищення зажадає використання бензину з великим октановим числом, а в нашому регіоні вибір марок цього палива обмежується на 98-му. Дістати, припустимо, 102-й бензин, звичайно, можна, але дуже важко, та й вартість його велика. А кількість отриманих «понад пакет» «коней» від підвищення ступеня стиснення буде досить невеликим: такий приріст потужності просто не окупить себе. Саме тому найбільш оптимальним ступенем стиснення в світлі параметрів «ціна-потужність» вважається діапазон 9,5-11: 1.
На двигунах з турбонаддувом «номер» з підняття ступеня стиснення не пройде, в даному випадку прокладка на голівці двигуна замінюється на більш широку: компресія в таких моторах за рахунок тиску і так досить велика, тому ймовірність появи детонації в таких моторах зростає. А адже тиск на моторах з турбонаддувом можна ще й підняти, наблизивши тим самим детонаційний «стелю». Тому на турбованих «монстрів» спочатку встановлюють невелику ступінь стиснення - в районі 8-9: 1.
Виробники прокладок - все ті ж HKS, APEX'i і Blitz. У магазинах Іркутська таку річ як прокладка, особливо гарної якості, знайти досить проблематично, тому набагато простіше буде замовити її в спеціалізованих магазинах і фірмах, що займаються постачанням запчастин для тюнінгу з Японії і Владивостока.
Тепер про наповнення циліндрів. Збільшення кількості що подається в двигун робочої суміші безпосередньо веде до збільшення продуктивності мотора: чим більше змішаного повітря і палива згорить в циліндрі, тим більше теплової енергії виділиться, тим більше буде тиск на поршень, тим краще будуть показники крутного моменту. Самий нехитрий спосіб зробити так, щоб кількість спалимої суміші стало більше - купити новий автомобіль з більш об'ємистим двигуном. Але прийнятний він далеко не для всіх і не завжди дасть потрібний результат, один лише обсяг мотора - ще не найголовніше. Як варіант - заміна наявного двигуна на мотор більшого літражу. Це, до речі, один з найбільш «бюджетних» варіантів тюнінгу в даному напрямку: вартість нового мотора набагато менше, ніж всі маніпуляції по збільшенню обсягу. Але для завзятих любителів покопатися в нутрощах серця машини такий спосіб не підходить. Тому починають розглядати альтернативні варіанти доопрацювань наявного на автомобілі двигуна. Збільшити кількість що надходить в камеру повітряно-паливної суміші можна найрізноманітнішими способами: збільшення впускних і випускних тарілок клапанів, збільшення робочого об'єму двигуна, в кінці кінців, зміна фаз газорозподілу. Але почнемо по порядку, і першим пунктом оберемо регулювання фаз газорозподілу.
Мета, якої домагаються за допомогою регулювання фаз - забезпечити випереджаюче відкриття впускних клапанів і запізнюється закриття випускних, щоб домогтися більш тривалої фази перекриття. Один з найпоширеніших варіантів тюнінгу в цьому напрямку - заміна стандартних розподілвалів на так звані «горбаті» з іншим профілем кулачків, що забезпечить більш тривалу фазу перекриття, коли впускні клапани вже відкриті, а випускні ще не закрилися. Детально про це явище ми вже говорили в розділі про тюнінг систем впуску-випуску, зараз скажемо лише, що фаза перекриття дозволить краще наповнити циліндр робочої сумішшю. Але ефект буде досягнутий лише на певних оборотах, причому в залежності від профілю кулачків він може перебувати в досить вузькому діапазоні, як правило, це високі обороти. Тієї кількості суміші, яке без жодних роздумів «зжере» мотор на високих оборотах, на низьких обертах він просто не отримає. В результаті машина на низьких і середніх перестане тягнути.
Звичайно, якщо автомобіль готується виключно для гонок, такий варіант цілком прийнятний, і простір для діяльності тут неосяжний: при агресивному гоночному стилі їзди нижні і навіть середні обороти хвилюють мало. Але в разі, коли машина активно використовується для їзди в міських умовах, де зона низьких і середніх оборотів актуальна як ніколи, такий варіант влаштує далеко не всіх - пересуватися по місту, постійно тримаючи стрілку тахометра, припустимо, на 5000 об. / Хв. сподобається далеко не кожному. Тому найбільші автовиробники, зіткнувшись з дилемою між потужністю, економічністю і екологічністю моторів, вирішили не віддавати перевагу чомусь одному, а придумали системи фаз газорозподілу, поєднавши приємне з корисним: економічність і хороша тяга на низьких і середніх оборотах, потужність на високих і при це екологічна чистота двигунів. Ні для кого не секрет, що системи фаз газорозподілу вже досить давно встановлюються на багато автомобілів із заводу. Не виняток і японський автопром, який для нас близький як ніякий інший. Більш того, саме Honda стала родоначальником систем «розумного» газорозподілу. Зараз такі системи є на двигунах не тільки японських, але європейських і американських автомобілів.
Так влаштована система SOHC VTEC-E - найекономніший представник сімейства VTEC: на низьких оборотах працює на збідненої суміші
Але повернемося до Японії. У Toyota це системи VVT, VVT-i, VVTL-i; у Honda - сімейство VTEC: DOHC VTEC, SOHC VTEC, SOHC VTEC-E, 3-stage SOHC VTEC і Hyper VTEC. Ми не будемо зараз детально розглядати переваги кожної з різновидів цих систем, відзначимо лише головні їх особливості.
VTEC повністю розшифровується як Variable Valve Timing and Lift Electronic Control або електронна система управління часом відкриття і висотою підйому клапанів. У всіх системах сімейства VTEC, крім SOHC VTEC-E, використовується по три кулачка на распредвали на кожну пару клапанів, два з них розташовані на зовнішній стороні, вони за своїм профілем розраховані для роботи на низьких оборотах. Один посередині, більш «горбатий», розрахований за профілем для роботи на високих оборотах. Кулачки впливають не на клапани, а на штовхачі - рокери або коромисла, які в свою чергу керують роботою клапанів. У звичайному режимі клапан приводиться в дію штовхачем свого низкооборотного кулачка. Високооборотний також рухається, але не пов'язаний з клапанами і ніякої роботи на даному етапі не виробляє. На високих оборотах по сигналу електроніки клапани починають управлятися високооборотним кулачком, який сконструйований таким чином, щоб клапани відкривалися з деяким випередженням, змінюючи довжину фази відкриття клапанів і забезпечуючи краще наповнення камери робочої сумішшю. Регулюється і висота підйому клапанів. За такою схемою працює, наприклад, DOHC VTEC.
Відзначимо, що на даній системі фаз газорозподілу є два распредвала - впускний і випускний. Система SOHC VTEC відрізняється від неї тим, що распредвал у неї тільки один - на впуск. Робота випускних клапанів у двигунів з такою системою фаз газорозподілу ідентична роботі на моторах, що не володіють VTEC. Втім, одним распредвалом володіють і всі інші представники VTEC. У системи SOHC VTEC-E кулачка тільки два, причому профіль одного з них практично цілий. На низьких оборотах фактичну роботу щодо заповнення камери згоряння робочої сумішшю виробляє тільки один клапан. Другий, керований «круглим» кулачком, відкривається рівно настільки, щоб уникнути скупчення над ним палива. На високих оборотах по сигналу електроніки кулачки з'єднуються в одну систему, і клапани починають працювати на одній фазі. У системи 3-stage SOHC VTEC кулачка три, але один з них все так же має форму кільця. Тут забезпечується повноцінна робота двигуна на трьох стадіях - низьких, середніх і високих оборотах, тоді як всі попередні системи розрізняли тільки дві стадії: низькі і середні обороти були для них єдині. З точки зору тюнінгу найбільш цікавою видається система DOHC VTEC - з нею досягається висока питома потужність понад 100 к.с. з літра об'єму і непогана тяга на низьких оборотах. DOHC VTEC оснащені, наприклад, легендарні хондовские B16A (ті, що мають потужність в 160 к.с.). Саме на них ця система і була вперше застосована. Система SOHC VTEC менш продуктивна з точки зору потужності, але тим не менше це не самий «худий» варіант. Не настільки цікава в світлі форсування буде і система SOHC VTEC-E - її розробники переслідували головним чином одну мету - економічність, але не потужність.
Одна з відмінностей «сімейства» систем фаз газорозподілу у Toyota від хондовского VTEC полягає в тому, що в них клапани управляються безпосередньо кулачками, без «посередників» у вигляді рокерів або коромисел. Кулачок в системах сімейства VVT-i всього один, а не три, як то спостерігається на більшості систем VTEC, на VVTL-i кулачків вже два. Ще одна відмінність - після досягнення певних оборотів через спеціальну муфту на кілька градусів повертається весь розподільний вал. Тепер кулачки виробляють свою роботу в іншій фазі, як наслідок довжина фази відкриття і закриття клапанів тепер зміщена, забезпечуючи тим самим більш тривалу фазу перекриття і краще наповнюючи циліндри сумішшю. В системі VVTL-i крім фази перекриття регулюється також і висота підйому клапанів. З точки зору потужності цікавий так званий «подвійний VVT-i», де повертаються обидва распредвала - впускний і випускний. Основна перевага систем VTEC полягає в тому, що кожен представник цього сімейства крім фази перекриття забезпечує ще й висоту підйому клапанів.
Звичайно, для цивільного тюнінгу спочатку будуть цікаві двигуни, вже оснащені системами фаз газорозподілу. Практикується на таких автомобілях перед участю в гонці штучно зміщувати момент так званого включення VTEC (припустимо, з 5000 об. / Хв. На 4000 об. / Хв.), «Подовжуючи» час роботи режиму високих обертів.
Це коротко про системах фаз газорозподілу. Збільшити наповнення циліндрів повітряно-паливної сумішшю можна не тільки заміною распредвалов на «горбаті». Як варіант або наступний етап в цьому починанні - збільшення розміру тарілок впускних і випускних клапанів і розточування підвідних каналів в блоці. Природно, що разом з цим доведеться вносити відповідні корективи і в конструкцію головки. Збільшені розміри тарілок клапанів зможуть пропустити в камеру згоряння більшу кількість повітряно-паливної суміші, відповідна процедура на випуску послужить для якісної очистки: збільшилася кількість відпрацьованих газів потрібно якомога якісніше з камери згоряння видалити, щоб потім знову-таки більш якісно її наповнити. Але при цьому варто враховувати індивідуальну конструкцію кожного двигуна: на деяких моторах, наприклад, клапани і так достатньо великі і розташовані один до одного дуже близько. Так що можливості збільшити тарілки клапанів практично не залишається.
Цим можливості щодо поліпшення наповнення циліндрів повітряно-паливної сумішшю, природно, не обмежуються, а у багатьох тільки починають розвиватися. І наступним етапом на цьому шляху може стати збільшення обсягу двигуна: мотор - він не дівчина, повніти йому в розумних межах тільки корисно. Можна не мучитися з усіма маніпуляціями зі збільшення обсягу окремо, тим більше, що їх не так вже й мало, інженерні розрахунки для таких процедур дуже складні, а купити повний боєкомплект - Strocker kit.
Strocker kit - це своєрідний набір, куди входять колінчастий вал і шатуни (хоча в залежності від вашого ж власного бажання і фінансових можливостей в комплект можуть входити і вкладиші, і поршні, і кільця), в загальному, все, що потрібно для повноцінного тюнінгу в даному напрямку. Природно, що купувати такий комплект необхідно у добре зарекомендував себе виробника, тому що отримати за досить чималі гроші «пустушку» буде дуже прикро. Вартість такого набору $ 1000-15000. Правда, іноді трапляється так, що колінчастий вал з даного «валізки» не підходить до наявного блоку - запчастина цілком може виявитися більше. Тоді доведеться зіткнутися ще й з доопрацюванням блоку.
І якщо вже тема заходить про двигун і його кардинальні зміни, то багато вирішуються на установку кованих поршнів. причому відбувається це найчастіше навіть до того, як почалися роботи з об'ємом. Такі поршні безсумнівно гарні за кількома параметрами: по-перше, вони легше і працюють тим самим на загальне зменшення доцентрових навантажень на ШПГ, що також грає важливу роль при тюнінгу: чим менше ці доцентрові навантаження, тим далі будуть зміщені «критичні» обороти, по досягненні яких настає закономірна смерть мотора. Але перед тим, як рішення про встановлення кованих поршнів дозріє остаточно, варто врахувати один важливий факт: встановлюють їх в основному в моторах, які зазнали серйозної форсировке, в результаті чого температура і тиск в камері згоряння збільшилися до декількох разів. Стійкість «кованих» поршнів до впливу температур і тиску в даному випадку просто необхідна, стандартні поршні можуть просто розплавитися і прогоріти. Неодноразово доводилося стикатися і з скаргами тюнерів на те, що після установки «кованих» поршнів мотор починає споживати масло в диких кількостях. Витрата масла буде великим до тих пір, поки мотор не нагріється, і масляний клин між поршнем і стінкою циліндра не прийде в робочу норму. А для цього потрібно як слід притопити педаль газу до підлоги. До того ж поширена думка про те, що кована поршнева володіє шаленою зносостійкість, помилково - на практиці це часто підтверджується.
Ми не будемо занадто докладно зупинятися на цій темі: нюансів тут величезна кількість, про всі просто не розкажеш. Ми перерахували лише те, що є найбільш частотним в середовищі тюнерів. Але навіть всі ці вищевказані процедури, та й взагалі будь-яке втручання в розмірене життя мотора має бути обдуманим. Справа ця надзвичайно тонке, що вимагає великої віддачі і чималих знань.
І ще один важливий висновок з усього вищесказаного: перш ніж почати виробляти форсировку будь-яким з вищеописаних методів, варто приготуватися до того, що за цим настають і певні фінансові втрати, які торкнуться, зокрема, витрат на бензин. По-друге, здійснювати всі ці процедури варто або строго дотримуючись інструкції по установці або демонтажу того чи іншого агрегату, або у фахівців. Останній аспект, до речі, рекомендується. Інструкції були написані грамотними людьми не дарма, порушувати строгі інженерні розрахунки не варто, спускати якісь невідповідності теж. Будь-які відхилення від встановленої норми в двигуні можуть спричинити не тільки моральні страждання, а й неабияк продірявився кишеню, і навіть назавжди відбити пристрасть до мистецтва тюнінгу.