Вітаю всіх водіїв, яких не влаштовує номінальна потужність серійного двигуна вашого транспортного засобу. У даній статті ми розглянемо один із способів підвищення потужності заводського мотора, за допомогою спортивного распредвала, у якого профіль кулачків більше. І спробуємо розібратися, чи потрібен за великим рахунком такий распредвал і чи варто витрачати близько двох тисяч американських грошей, на підняття потужності приблизно на 15 - 18 кобил з 150-ти к.с (при тих же оборотах).
За великим рахунком, багато хто знає, що способів підняття потужності існує пара, але ми розглянемо в даній статті лише один із способів, за допомогою клапанного механізму. І в кінці статті я думаю будь-який для себе зробить висновок, чи потрібно вам це, оскільки більшість методів підняття потужності будь-якого двигуна, допомагають для певних цілей (наприклад з метою досягнення спортивних рекордів), але не завжди підходять для автомобілів або мотоциклів, якісь експлуатуються щодня (в особистому користуванні). Але давайте все по порядку.
Штатний (заводський) распредвал.
Досконало, в двигун без перешкод повинна надходити топливовоздушная суміш, а після закінчення відповідних тактів і досконалої роботи, продукти згоряння повинні дієво віддалиться - це в теорії. І в цьому ході грається ключову роль клапанний механізм будь-якого чотиритактного двигуна. І від цього механізму, сильно залежить ефективність наповнення циліндрів двигуна свіжим зарядом паливно-повітряної суміші.
І чим вище ефективність наповнення, тим більшу потужність видасть двигун.
Діаграма фаз газорозподілу чотиритактного двигуна.
кут а - ділянка 1-2 - це перекриття впускного і випускного клапанів. Для низькими обертами двигунів це значення кута а = 20-50 градусів, а у високоспритних моторів даний кут а = 90 і більше градусів.
Ділянка кута в - 3-4 - тут продемонстровано запізнювання закриття впуску - це фаза інерційного наповнення циліндра свіжою горючою сумішшю.
Даний кут в утворює від 40 до 70 градусів, і велика величина відповідає спритнішим моторам, а менша менш спритним і залежить від профілю кулачка.
Ділянка кута Y - 5-3 - це продемонстровано відкриття випускного клапана до завершення робочого ходу, і дозволяє поліпшити очищення циліндра. Чим спритний мотор, тим даний кут більше і профіль кулачка вище.
Кількість свіжого заряду залежить від форми і розташування кулачків розподільного вала, і вони починають відкривати клапани на впуску трохи раніше, в момент, в той час, коли випускні клапани ще не повністю закрилися (в кінці такту випуску).
До того ж випускні клапани закриваються з маленьким запізненням (трохи пізніше проходження поршнем верхньої мертвої точки). Даний момент (фазу) визначають як момент перекриття клапанів - дивіться ділянку між 1 і 2, на малюнку зліва (діаграма фаз газорозподілу). Іншими словами виходить, в момент перекриття, обидва канали - і впускний і випускний, в один момент відкриті. Для чого це потрібно?
Початок відкривання впускного клапана трохи раніше, до підходу поршня у ВМТ - дієво підсилює наповнення циліндрів двигуна свіжої бензо-повітряною сумішшю і поряд з цим вживається енергія відпрацьованих газів, якісь не просто виштовхуються поршнем в випускний колектор, але ще і виштовхуються назовні за рахунок відмінності тиску в повітрі і в циліндрі двигуна.
Поряд з цим швидкість потоку величезна і може досягти звукового бар'єру. Ну а раптом струмінь потоку чудова і напрямок її організовано, то значить з почав розкриватися впускного каналу, вона здатна затягнути в циліндр додаткову порцію свіжої горючої суміші (ефект пилососа).
А закривається впускний клапан (і відповідно впускний канал) мало пізніше проходження поршнем нижньої мертвої точки - на діаграмі це продемонстровано між 3 і 4. І не дивлячись на те, що поршень вже йде вгору на такт стиснення, в той час уже інерція потоку свіжої горючої суміші, у впускному патрубку, вже встигає загнати в камеру згоряння двигуна додатковий заряд.
Це був розглянутий газообмін двигуна серійного мотоцикла Ямаха (Yamaha YZF-R1), в якому встановлений простий заводський розподільний вал з штатним профілем кулачків, висотою 32,6 мм. І поряд з цим даний движок видає приблизно 148 - 150 конячок, при 10500 обертів на 60 секунд (дивіться графік трансформації потужності і крутного моменту - блакитний лінія на графіку, див. Нижче).
Зараз давайте розглянемо два питання: 1 - за рахунок чого спортивний распредвал додаёт додаткових конячок двигуну; 2 - і тоді через що, в разі якщо силоньок у мотора додається, даний распредвал не вживається на серійної техніці.
Зліва спортивний распредвал (а) і праворуч заводської (б).
1 - Потужність у двигуна додається від того, що висота кулачків у цього распредвала більше (дивіться фото зліва - 33,1 мм), і звичайно від цього клапан розкривається більше простого. При збільшенні оборотів мотора понад 8 тисяч, зросле відстань між тарілкою клапана впускання і його сідлом, на впуску відчутно знижує газодинамічне опір потоку суміші (у більш високо піднятого клапана).
Від цього ефектніше відбувається наповнення циліндрів свіжою горючою сумішшю, і збільшується потужність двигуна.
На випуску також відчутно змінюється газообмін, оскільки більш високо піднятий клапан (а отже і збільшилася площа кільцевого проходу між сідлом і клапаном) знижує перешкоди виходять з величезною швидкістю продуктам згоряння пального. Від цього в циліндрах залишається менше шлаків, і значить свіжа горюча суміш вже горить набагато краще і повніше згорає - це все і додає конячок двигуну (при більше 7500 - 8000 об / хв). При випробуванні на стенді, той же Ямаховскій движок і при тих же 10500 об / хв, але з спортивним распредвалом, видав уже 168 кобилок (дивіться червону лінію на графіку вище). Відмінність в потужності двигунів з штатним і спортивним распредвалом досить відчутна, вражає не так?
Графік, що показує зміну потужності і крутного моменту мотора Yamaha YZF-R1.
синього смуга показує потужність і крутний момент при штатному распредвали; зелена смуга показує при установці тюнингового вала (32,8 мм); і червона смуга показує трансформації при спортивному распредвали, після закінчення заміни і доведення карбюраторів випускний сукупності.
Через що так відбувається. Через порушення законів газообміну. Поясню простіше і докладніше:
При низьких і середніх оборотах колінчастого вала (до 7500), через випускний тракт за одиницю часу, газів прокачується мало, відповідно ефект пилососа (див. Вище) тут не так вже й великий. І посилити енергію очищає струменя газів на середніх і малих обертах можливо, в разі якщо навпаки зменшити прохідний перетин між його сідлом і клапаном.
Іншими словами зменшити підйом клапана, як і відбувається при штатному распредвали, з більш низьким профілем кулачків (32,6 мм).
Причому мала кільцева щілина між сідлом і клапаном, трудиться як сопло реактивного двигуна і через вузьку щілину продукти згоряння дієвіше видаляються в випускний колектор. При спортивному валі на середніх і малих обертах такий ефект не виявиться, оскільки прохідний перетин збільшено, і продукти згоряння виштовхуються лише поршнем. Відповідно шлаків в двигуні залишається більше, і від цього горіння суміші буде гірше - з цього і підсіла потужність.
До сказаного вище направлятися додати ще й підсіли при середніх і малих обертах силу інерції на такті впуску.
Так як швидкість горючої суміші в впускному каналі прямо пропорційна оборотам двигуна і при оборотах коленвала нижче 7500, швидкість потоку горючої суміші незначна. А раз швидкість протягу НЕ величезна, то і інерція потоку досить маленька. І ось тут варто крім того мало розширити підйом клапана, і в зоні перекриття клапанів горюча суміш може піти не в циліндр двигуна. І залишки теплих газів в камері згоряння, рушать суміш в зворотну сторону у впускний колектор до повітряного фільтру.
До того ж частина заряду, яка надійшла в циліндр на початку такту стиснення, протягом головного впуску, поршень встигне видавити У тому ж напрямку (назад у впускний колектор). Так як впускний клапан закривається з деяким запізненням. У підсумку, в разі якщо скласти всі нюанси, робиться очевидним, що наповнення циліндрів, а отже і потужність двигуна падають.
З усього вище змальованого, можна зрозуміти, через що розподільний вал з більш високим профілем кулачків (33,1 мм) називають спортивним.
Внаслідок того що він підійде тим водіям, якісь їздять незмінно на підвищених обертах (спортивний стиль), іншими словами на гоночному треку. А більша частина простих водіїв, що їздять по дорогах неспеціалізованого користування, використовую спортивний стиль в поїздках вельми рідко. І виходячи з цього для таких водіїв брати спортивний распредвал і встановлювати його на серійний двигун - це безлюдна трата грошей і часу.
І бажаю запевнити до того ж, що в разі якщо до того ж у вас ще й втомлений мотор, що втратив потужність від природного зносу, або не такий чудовий двигун як на Ерке (R1), то приготуйтеся до того, що працювати лівою ногою (для перемикання швидкостей ) вам потрібно вдвічі частіше (частіше переходити на знижені передачі) - це встановлено. До того ж ресурс двигуна мало зменшується, оскільки йому більше потрібно буде працювати на підвищених обертах.
Для тих, хто однак бажає відірватися на треку.
У разі якщо ж ви все таки вирішите як направлятися поганяти на треку (мається такі заможні водії, у яких два і більше мотоцикла або автомобіля, один для щоденних поїздок, а другий для підняття адреналіну на треку), то прислухайтеся до наступних рекомендацій.
До речі, більш високі кулачки спортивного распредвала, на деяких моторах зможуть доходити до тіла головки дуже близько. Виходячи з цього в обов'язковому порядку перевірте в надійності, щоб зазори між вершинами кулачків і тілом головки, були не менш 0,35 мм, в іншому випадку на нагрітому моторі, алюмінієвий корпус і кулачки головки зможуть зустрінеться! Цьому не потрібно дивуватися, і на багатьох моторах спортивний распредвал може не вписатися в штатну головку, і її потрібно буде доопрацьовувати.
Не забудьте так само перевірити, щоб між цілком поршнем і відкритим клапаном в ВМТ був зазор в хоча б в 1 мм, в іншому випадку на оборотах вони також зможуть зустрінеться. Так само потрібно установка більш твердих клапанних пружин (200 $), в іншому випадку на підвищених обертах і штатних пружинах клапани будуть зависати (не встигають добре закриватися). У зв'язку з тим, що при більш високому профілі кулачків, інерційні навантаження відчутно зростуть (були випадки, в той час, коли штатні пружини).
Буде потрібно поворожити над жиклерами в штатних карбюраторах. У жиклерах основних дозуючих сукупностей потрібно розширити прохідний перетин отворів приблизно на 35 - 40%.
Краще не морочитися з розсвердлюванням штатних, а встановити фірмовий комплект, наприклад від Dynojet (ціна приблизно 300 - 350 $). Причом принципово важливо, щоб комплект був рекомендований для конкретної моделі мотоцикла або автомобіля. Установка нових жиклерів, надасть допомогу до того ж мало усунути провал рис мотора на низьких оборотах коленвала.
Заводська випускна сукупність, помітно обмежить можливості форсованого мотора, оскільки вона не може без затримок пропускати зрослий кількість відпрацьованих продуктів горіння, і може звести нанівець ефект від збільшеного профілю кулачків. Виходячи з цього буде потрібно витратиться (близько 1300 - 1900 $) на фірмову прямоточую вихлопну сукупність.
І останнє. Вирішивши для себе все таки форсувати власний двигун, визначитеся абсолютно вірно з напрямком тюнінгу і після цього відшукайте можливість ознайомитися з уже перевіреними даними стендових випробування якраз для вашого напрями тюнінга, і після цього порівняти з іншими напрямками і можливостями форсування. У зв'язку з тим, що в результаті (не в будь-яких ситуаціях само собою зрозуміло) може виявиться приріст потужності всього в 3 - 5 коней, ніж в заводському варіанті.
То чи варто тоді викладати чималі гроші через цих трьох або п'яти конячок, якісь в муніципальному потоці будуть непомітні.
Сподіваюся, прочитавши цю статтю і зробивши для себе певний висновок, будь шофер прийме рішення, чи варто застосовувати метод підвищення потужності чотиритактного двигуна за допомогою спортивного распредвала, чи ні; удачі всім!