Как поднять мощность поршневого мотора или как доработать ГБЦ

string(10) «error stat»
Расточка каналов ГБЦ даёт превосходную возможность для повышения мощности автомобильного двигателя. Это потребует определённой доработки каналов впускного/выпускного типа, чтобы наполнение цилиндрических систем топливом претерпело значительные улучшения. Топливо проходит через каналы с очень большой скоростью, из-за чего любой дефект может замедлить поток.

Расточка головки блока цилиндров (ГБЦ) требует выполнения следующих этапов:

• Доработка (тюнинг) каналов – изменение диаметра, установление правильного радиуса креплений;
• Тюнинг сёдел клапанов;
• Точное совмещение коллекторных отверстий и каналов системы ГБЦ;
• Шлифовка поверхности.

Для выполнения данной деятельности требуются особые навыки и спецоборудование. В результате проведения этой работы двигатель становится мощнее в среднем на пятнадцать процентов.

Камера сгорания

При изучении тюнинга камеры сгорания, не лишним будет ознакомиться со статьей >> увеличение степени сжатия так эти виды тюнинга влияют друг на друга.

Пространство «уши» вокруг клапанов

Если с умом доработать пространство в камере сгорания, проходящее близко к клапанам при их открытии, то можно значительно увеличить пропускную способность, повысив тем самым наполнение и мощность двигателя. В «двух-клапанном цилиндре» если камера сгорания имеет компактное строение, часть окружности тарелок клапанов, большую часть пути движется близко к краю камеры сгорания, создавая зону малой проходимости для топливовоздушной смеси и для выпуска сгоревших газов. Если эту зону расширить то можно увеличить наполнение цилиндров и соответственно поднять мощность. В куполообразных камерах сгорания, либо в головках блока с V образным расположением клапанов друг относительно друга, данная технология обработки малоэффективна, так как клапана при открытии движутся к центру цилиндра и отходят при этом от стенок на приличное расстояние.
Растачивать нужно до мест прилегания головки к блоку цилиндра и вокруг клапанов, создавая так называемые «уши вокруг клапанов». Определить зону до которой можно растачивать, поможет прокладка либо отпечаток старых мест прилегания. Расточка ведется с помощью шарошек. Внимание ! Растачивайте очень аккуратно, особенно следите чтобы не попасть вращающимся инструментом, в зону прилегания мест уплотнений головки блока.

Зачем растачивать блок цилиндров?

Расточка блока представляет собой специальный процесс, посредством которого можно восстановить геометрию цилиндров двигателя машины.

Растачивать блок цилиндров необходимо по ряду причин:

1. Благодаря выполнению этой процедуры восстанавливается естественное положение сопряженных компонентов силового агрегата относительно друг друга.
2. Для возобновления оптимальной сносности и правильного расположения компонентов относительно поверхности одной только геометрии цилиндра недостаточно. Последние будут так же разбиваться при функционировании силового агрегата.
3. В результате повышенного трения и напряжения, которое появляется при недостатке сносности, прочие зависимые узлы продолжат разрушаться. Это приведет к образованию дополнительных нагрузок на все движущиеся детали ДВС, участвующие в работе агрегата. В итоге на устройствах образуются трещины и изгибы, агрегат будет деформирован.
4. Также процедура расточки или хонингования часто выполняется для увеличения параметра мощности мотора. Хотя стенки цилиндров ДВС изготовляются из высокопрочной стали, этот материал имеет свойство износа при функционировании поршней. Форма цилиндров в итоге становится более овальной, чем круглой, что приводит к прилеганию колец поршней.
5. В результате из-за детонации горючей смеси отработанные газы поступают в картер двигателя вместе со смесью. Это приводит к снижению общего параметра мощности ДВС и силовой агрегат начинает потреблять моторную жидкость.

Интервал проведения расточки

Тот факт, что в последнее время процедура расточки выполняется реже, чем 30 лет назад, состоит в высоких технологиях. В то время было проблематично найти качественное масло или антифриз для двигателя. Поэтому процедура капитального ремонта агрегата и расточки могла выполняться уже через 50-60 тысяч км пробега.

Сегодня, благодаря использованию присадок и добавок в жидкостях различными производителями износ агрегата может произойти через 200 тысяч км пробега. Сама процедура хонингования с целью тюнинга либо ремонта выполняется на специальных станках, где устройства стачиваются. Затем на силовой агрегат монтируются новые поршни, обладающие большим размером, что позволяет увеличить ресурс эксплуатации ДВС.

Артем Крупин подробно рассказал о целях, которые преследует распил каналов головки БЦ мотора.

Просаженность седел клапанов

Седла клапанов, иногда имеют углубленное местоположение в камере сгорания (Просаженность клапанов может возникнуть в следствии кап. ремонта, большого пробега, тюнинга связанного с повышением подъема клапана за счет установки другого распредвала итд.) В начале открытия впускного клапана (на 1-2 мм) топливовоздушная смесь будет испытывать значительные затруднения, проникновению в цилиндры двигателя. В случае с выпускным клапаном уступ будет мешать очистке цилиндров от выхлопных газов в конечной фаэе выпуска. Наличие неровностей и острых углов очень сильно сказывается на «продувке цилиндров», (очень важной фазе работы двигателя, когда оба клапана открыты на малую величину)
Поправить положение можно сглаживанием всех острых кромок вокруг седел клапанов. Все операции по обработке камеры сгорания, желательно выполнять с вставленными (ненужными) клапанами, для защиты рабочих кромок седел клапанов от повреждений.

Выступы седел клапанов

При установке седел клапанов в головку блока образуются уступы во впускных и выпускных каналах, из за несовершенства самой отливки и прямых цилиндрических форм седел. Места сопряжений стоковых деталей, обычно никак не обрабатываются. Даже если заводом предусмотрена обработка мест стыковки седел клапанов и головки блока, выполнена она посредственно с образованием новых уступов, так как обработка предусматривает лишь прохождение фрезой, что не дает необходимого качества при обработке сложных, изогнутых поверхностей. Сглаживание мест сопряжения тела головки блока с седлами клапанов, дает очень хорошие результаты, в плане уменьшения сопротивления потоку и как следствие повышения наполнения цилиндров двигателя.

Увеличение диаметра седла клапана

Одним из самых действенных видов тюнинга для головки блока, считается увеличение диаметра впускных и выпускных клапанов. Операция очень спецефическая требует подбора новых клапанов, седел клапанов и спецефического оборудования для совершения этой процедуры.
Эффект увеличения клапанов можно получить и методом расточки диаметра клапанного седла на некоторую небольшую величину (по обстоятельствам) Рабочее место уплотнения клапанов смещается при этом к краю тарелки клапана. Величина на которую по максимуму можно расточить седла зависит от конкретного двигателя, толщины и диаметра седла. Обычно чем меньше клапаны и чем совершеннее двигатель, тем на меньшую величину можно расточить седла. В любом случае если вы увеличите диаметр седла на 0.75 — 1.2 мм надежность двигателя от этого не пострадает, но пропускная способность увеличится, как от аналогичного увеличения диаметра клапана с седлами.

К стати, если внутренний диаметр седел увеличен, то не обязательно оставлять прежние клапана, можно заменить их на новые, с большим диаметром тарелки.

Расточка ГБЦ

Еще одна проблема отечественного автопрома – наличие лишнего литья в районе направляющих втулок. Это уменьшает и так небольшой размер их сечения. Используя специальные шаровые фрезы можно избавиться от этого недостатка. Расточку ГБЦ следует выполнять крайне осторожно, чтобы не испортить всю систему.

Важно знать, что внутреннюю поверхность втулок нельзя делать идеально гладкой, так как это приведет к ухудшению испаряемости топлива. Итогом этого этапа тюнинга ГБЦ ВАЗ должно стать идеально круглое сечение без наличия остатков заводского литья. Рядом с этим элементом расположены другие важные узлы транспортного средства. Например, маслоканал, канал охлаждения. Поэтому при расточке ГБЦ важно не повредить их.

На видео показана расточка ГБЦ 16 кл. и клапана:

Доработка ГБЦ – изменение размеров сечения клапанной системы

Этот тип тюнинга ГБЦ ВАЗ решает два вопроса:

• Увеличивает сечение клапанной системы.
• Снижает все этих элементов.

К сожалению, но этот процесс не обойдется без некоторых капиталовложений, так как такая доработка ГБЦ требует замены направляющих втулок. Следствием такого апгрейда, кроме пропускаемой способности, станет снижение веса системы до сорока процентов от изначального.

Стыковка коллекторов с головкой

Необходимость в подгонке внутренних поверхностей впускных и выпускных коллекторов, к аналогичным каналам головки блока, обуславливается неточным их изготовлением и отсутствием подгонки в процессе сборки на заводе изготовителе. Тем не менее гладкий переход от коллектора к каналам головки очень важен для хорошгего наполнения двигателя. Если убрать все уступы, то поток топливо-воздушной смеси, меньше встретит на своем пути препятствий и большее количество смеси попадет в цилиндры двигателя.

Прилегающая поверхность впускного коллектора

Прилегающие поверхности впускного коллектора и головки блока необходимо тщательным образом обработать до получения полной стыковки. Для начала желательно посадить коллектор на штифты, для жесткой фиксации коллектора относительно головки блока. Далее отметить места несостыковок «маркером» (как вариант, поверхности смазать краской, после высыхания разъединить, при разломе будут видны места выступов металла на обоих поверхностях) Чтобы метки не стирались, процарапать по контуру шилом, после чего обработать поверхности шарошками до получения полной стыковки.
2 Метод. Воспользоваться пластилином

1.Нанести пластилин на стыковочную зону и частично внутри каналов ГБЦ. 2. Присыпать мелкой стружкой, пылью идр. Разделительный материал, нужен чтоб не слиплись поверхности при стыковке. 3. Присоединить коллектор к ГБЦ и притянуть болтами до неполного выдавливания пластилина из щели. Должно остаться 0.5-1мм 4. Отсоединить коллектор и по отпечаткам будет видно где материал ГБЦ выступает. 5. Отчертить шилом и спилить шарошками лишнее. 6. Повторить процедуру для коллектора, так как первые 5 пунктов определяют зону выступания только ГБЦ.

Операции по выявлению мест обработки (съема металла), головки блока для лучшей стыковки с коллекторами.

3 Метод. Воспользоваться прокладкой коллектора. Прокладку необходимо приложить поочередно к поверхности стыковки ГБЦ и коллектора. При отчерчивании мест съема металла, обратить особое внимание, на точность совпадений отверстий крепления либо штифтов, так как они являются ориентирами.

Немного отклонюсь от темы и замечу, что весьма не лишним будет состыковать и сгладить все резкие уступы всех деталей находящихся на впуске, так как они создают весьма значимое сопротивление, потоку топливовоздушной смеси.

Детали создающие сопротивление на впуске для инжекторных или карбюраторных систем:

— Ступеньки стыковки дросселя с впускным коллектором и впускным трубопроводом — Не совершенная форма дроссельной заслонки — Не совершенная форма массового расходомера воздуха — Не совершенная форма впускного коллектора — Гофрированный впускной трубопровод — Воздушный фильтр — Стыковочное место карбюратора с впускным коллектором и термоизолирующей вставкой

Прилегающая поверхность выпускного коллектора

Если выпускной коллектор имеет внутренние диаметры патрубков те-же, что и на головке блока цилиндров, то их так же необходимо состыковать. если отверстия труб выпускного коллектора значительно больше отверстий в головке блока цилиндров, то растачивать головку не нужно, ибо сея мера сделана специально, чтоб ограничить обратное давление с системы выпуска обратно в цилиндры. (выхлопные газы испытывают значительное сопротивление, встречаясь с ступенькой образованной меньшим отверстием на головке блока.)

Процесс замены

Если обнаружены признаки повреждения прокладки, то ее следует сразу же заменить.

Набор инструментов

Для проведения процедуры замены нужно приготовить:

• набор гаечных ключей;
• плоскогубцы;
• отвертку;
• динамометрический ключ;
• емкость для охлаждающей жидкости;
• чистую ветошь.

Набор необходимых инструментов

Машину перед заменой необходимо вымыть, чтобы грязь не попала в разобранный двигатель.

Увеличение впускных и выпускных каналов

Увеличение диаметра впускных и выпускных каналов уменьшает сопротивление движению газов, но так же уменьшается и скорость их движения. Что хорошо для высокооборотистых моторов и плохо для мотора без расчета его работы на высоких оборотах. Увеличение диаметра каналов малоэффективно, без увеличения диаметра клапанов. В связи с этим, нужно либо расточить и перепрессовать седла под большие клапана, либо расточить уже имеющиеся седла на небольшую величину, чтоб увеличить диаметр и в зоне клапана, а не только самих каналов.

Срезание части направляющей

Ножка впускного и выпускного клапана стоит посредине каналов, создавая значительное сопротивление на впуске и выпуске. Ситуация усугубляется наличием выступающей части направляющих втулок клапанов и приливом обтекающим их. В «жестком» тюнинге все выступающие части срезаются, а ножка клапана обтачивается на меньший диаметр. Ножку клапана не рекомендуется уменьшать меньше чем на 10%. Торчащий конец направляющей лучше обработать снаружи для получения более обтекаемой формы, так сложнее и менее эффективно с точки зрения наполнения, но срезая часть направляющей уменьшается ее длинна и сильно возрастает износ, особенно с использованием распредвала с увеличенным подъемом клапана. При полном срезании выступа направляющей, можно несколько скомпенсировать ее износ, путем замены обычных втулок на бронзовые, имеющие гораздо более высокую износостойкость чем обычные.
Тюнинг направляющих втулок клапанов

Обработанные направляющие клапанов, для обеспечения меньшего сопротивления потоку.

Полное срезание направляющих клапанов, для обеспечения еще более лучшего наполнения цилиндров. В ущерб долговечности клапанного механизма.

Детали камеры сгорания

Доработанный впускной и выпускной клапан. Камера сгорания. Днище поршня. Невооруженным глазом не видно но под микроскопом, с виду гладкий металл выглядит, как горные массивы с массой выступов и впадин. Полировка сглаживает эти неровности тем самым фактическая площадь контактирующей поверхности уменьшается.
При полировке металла уменьшается площадь контакта сгоревших газов с поверхностями внутри камеры сгорания, благодаря чему уменьшается отдача тепла и газы при расширении смогут совершить больше полезной работы, ведь если температура газа понижается понижается и его давление, что ведет к потере мощности.

Более подробно ознакомиться с тепловыми потерями можно перейдя по ссылке >> Тепловые потери

Еще один плюс вытекающий из первого:

Так как тепла в металл уходит меньше, понижается температура рабочих поверхностей (поршня, клапанов, камеры сгорания) что благотворно сказывается на детонационной стойкости двигателя и стойкости к перегревам. Так-же, полировка и сглаживание всех острых углов, уменьшает аэродинамическое сопротивление при движении газов на впуске и выпуске. (особенно при прохождении через узкие щели, при начальном открытии впускного клапана, продувке, итд) Полировка препятствует отложениям нагара, уменьшает концентрацию напряжений, понижая возможность образования трещин в камере сгорания и клапанах. Для тех кому полировка кажется трудным делом. Совет! Попробуйте полировать специальным фетровым кругом к болгарке. Стоит около 100 руб. На больших оборотах, с помощью обычной пасты гои, полировка идет очень быстро и доставляет массу удовольствия!

Подготовка к шлифовке

Для самостоятельной шлифовки нам понадобятся в первую очередь набор щупов, лекальная металлическая линейка, с её помощью будем определять насколько сильно изогнута ГБЦ и степень её неровности. Это скорей метод на глаз, так как только визуально можно понять, где и сколько стоит шлифовать.Помимо такой неровности могут быть еще трещины и подобные дефекты. Это говорит о том, что двигатель хорошо перегревался и детонировал. Чтоб определить такие трещины стоит покрасить ГБЦ медленно сохнущей краской и через несколько минут стереть. Там где краска останется и будет трещина. Краску желательно использовать ярких цветов. К сожалению, увидеть можно будет только большие трещины, а вот микротрещины только с помощью специальных приборов.

В любом случае, какой бы не была изогнута ГБЦ, первым делом перед началом шлифовки нужно проверить как на большие, так и на микро трещины.

Что не стоит полировать

Впускные и выпускные каналы полировать не стоит. Во первых из за труднодоступности полировать внутренние каналы очень долго и нудно. Во вторых на впуске из за очень гладкой поверхности образуется пленка из бензина которая периодически срывается в поток образуя неравномерную работу двигателя на малых нагрузках. Особенно пагубно сказывается полировка для двигателя с карбюраторной системой питания и моновпрыска, так как топливовоздушная смесь движется через весь впускной тракт, полностью проходя по впускным каналам. Для каналов достаточно шлифованной гладкой поверхности, без ненужной, а иногда и вредной полировки.

Капелька теории

Работа наддувных движков и атмосферных, требует разного подхода. Впускной тракт надувного движка, менее требователен по качеству, нежели тракт атмосферника. Начнем с одной простой вещи. Когда я учился в Политехе, профессор газодинамики, вбил в нас одну аксиому. Когда вы проектируете, какой-либо воздушный тракт, круглого сечения, добейтесь, для начала, чтобы по всей длине не было преград, 90-градусных поворотов итд. То есть если диаметр вашего тракта 35 миллиметров, сделайте так, чтобы по нему от начала до конца смог пробежать шарик данного размера, а уже потом добавляйте свои завихрители, и прочее. Именно этим я руководствуюсь, когда начинаю доводку любой гбц.