Тюнинг ГБЦ часть 5

Всем привет, в предыдущих постах мы уже обсудили достаточно много вопросов и это поможет нам лучше разобраться в принципах работы, модификации камер сгорания.

Чем больше свежего воздуха (смеси) поступит, тем больше мощность, это факт, но для того что бы не ухудшить характеристику двигателя на малых и средних оборотах, наша задача увеличить наполняемость не за счет увеличения проходного сечения каналов, а за счет оптимизации – необходимо добиться увеличение потока на единицу площади.

Улучшение смесеобразования (смешивание воздуха и топлива), организация завихрений, увеличение скорости горение, уменьшение расстояния фронта горения.

Чем меньше время окисление (сгорание), тем меньше вероятность возникновения детонации. Все эти мероприятия, позволяют использовать более высокую степень сжатия, избыточное давление и конечно меньшие значения угла опережения зажигания (что очень важно для повышения мощности)

Вытеснители, зона вытеснения (Quench или Squish area)

— плоская поверхность между стенками камеры сгорания и стенкой цилиндра. Современные камеры сгорания могут иметь зоны вытеснения камеры сгорания в ГБЦ на рис. (а), в поршне (б) (вариант (б) не приемлем для турбо моторов)

Или комбинация поршень-ГБЦ

Зоны вытеснения оказывают существенное влияние на процесс горения. Когда поршень двигается вверх, к верхней мертвой точке, он сжимает топливно воздушную смесь, плоские поверхности ГБЦ и поршня выталкивают смесь к центру камеры сгорания, где обычно расположена свеча зажигания, что в свою очередь уменьшает время, увеличивает скорость горения, увеличивает завихрения

Зоны вытеснения также называются частоQuench area, quench band— т.к. температура горения в этой зоне ниже, с увеличением площади вытеснителей происходит охлаждение, понижение температуры горения смеси около краев Камеры сгорания.

Мы разобрались, что вытеснители необходимы, и что с увеличением площади выталкивания улучшается процесс смесеобразования, горения. Но как же быть с наполняемостью? Чем больше площадь вытеснения, тем меньше около клапанное пространство и тем хуже наполняемость. Здесь необходим компромисс

Около клапанное пространство

Чем ближе стенка камеры сгорания к клапану, тем меньше площадь для прохода свежего заряда. На картинке с лева показан вариант полностью закрытого клапанного пространства, (в реальности не существует), но это дает нам возможность лучше понять, что это и зачем. Как только мы начинаем отодвигать стенку от клапана (картинка с права) у нас появляется проход, щель и он/она увеличивается в зависимости от расстояния.

Возникает вопрос, насколько велико должно быть это около клапанное пространство, проход, щель. Геометрически, если клиренс между клапанном и стенкой камеры сгорания будет равняться 0.2 D при 0.25 D подъема клапана (где D диаметр клапана) то в таком случае около клапанное пространство не будет оказывать ограничения на наполняемость.

Также, конструктивно у нас всегда есть ограничения, пространство которое мы физически не в состоянии увеличить. Давайте посмотрим на примере ГБЦ с 4 клапанами на цилиндр

Теперь самое время поговорить о компромиссе. Мы должны хорошо осознавать в каком месте необходимо производить увеличение клиренса (около клапанного пространства). Как Вы уже знаете, воздух достаточно тяжелый и следовательно имеет тенденцию двигаться (течь) по прямой линии. С учетом того, что многие ГБЦ сконструированы работать с завихрениями, в около клапанном пространстве есть участки на которые необходимо обратить внимание, а есть и менее важные. Нет необходимости в увеличение клиренса до 0.2 D во всех точках. Это приведет к уменьшению площади зон выталкивания, что ухудшит процесс горения, уменьшит степень сжатия.

На этой иллюстрации отчетливо видно, какие зоны должны иметь соответствующее около клапанное пространство (клиренс).

Зоны вытеснения очень важны для процесса горения, поэтому необходимо найти компромисс, когда мы дорабатываем (пилим) стенки камеры сгорания с целью улучшения наполняемости. В камерах сгорания с глубиной 10-13 мм целесообразно (в основном) иметь расстояние от края клапана до стенки камеры сгорания, в месте с наибольшим потоком, примерно равным максимальному подъему клапана, но большинство ГБЦ уже не показывают увеличение наполняемости, или они минимальны после того, как ширина щели, клиренс достигает 0.85 (85%) от подъема клапана.

Около клапанное пространство не так важно для выпускных клапанов. 60% (от максимального подъема клапана) радиуса щели вокруг клапана и стенкой камеры сгорания вполне достаточные.

Предлагаю взглянуть на хорошо доработанную камеру сгорания

В тюнинг ГБЦ часть 4, мы вскользь коснулись метода модификации ГБЦ с 4 клапанами на цилиндр, запатентованное David James Martin, идея которого заключается в организации завихрения (swirl) путем использования различного размера клапанов. Если идти этим путем, то желательно доработать и зоны вытеснения по следующему принципу

В своих постах, посвященным доработке ГБЦ я постарался немного приоткрыть основные принципы, это не мануал к действию. Надеюсь это поможет вам в выборе фирмы, специалиста кому доверить данную работу. Если Вы решитесь сами этим заняться, то должны понимать, что без соответствующего оборудования и знаний, опыта это невозможно сделать качественно, а может даже получится так, что результат Вас разочарует.

Многие пишут в комментариях, что у нас нет таких фирм, которые предоставляют такие услуги и т.д. на это могу ответить только одно – это же хорошо, если есть спрос, и нет предложения данной услуги – организуйте это. Я не понимаю, в России на каждом углу клиники пластической хирургии, там оборудование уверен стоит не дешево, специалисты имеют соответствующую квалификацию, и никто без работы не сидит. Или что, сделать тюнинг аэрбегов (и вех других мест на женском теле, которые так любят показывать здесь на сайте, рядом со своими машинами — своей подруге, жене, любовнице) это не проблема? Может мы сами в этом виноваты, в том, что нет предложений т.к. сами часто соглашаемся на услуги шарлатанов, стремясь с экономить на качестве.

Сколько такая процедура стоит, и что в нее входит? В Европе, цена доработки ГБЦ стоит в пределах 1000 евро. Естественно, доработка производится согласно поставленной задаче. После выполненной работы Вы получаете отчет в котором указаны все характеристики вашей ГБЦ – что было, что стало измеренные на продувочном стенде, swirl metre. Но это не главное, также обязательно расчет под сделанную ГБЦ системы впуска, выпуска, рекомендуемый распредвал и потенциал мотора – мощность, момент и на каких оборотах.

Вот пример, это третья страница отчета по ГБЦ моего форда РС 1

Автор: Владимир Шарандин

 

Доработка ГБЦ (головки блока цилиндров)

ГБЦ 16V

Удачным средством поднятия мощности на высоких оборотах является доработка головки, которую несет блок цилиндров. Прежде всего требуется доработка впускных и выпускных каналов ГБЦ. Это необходимо для улучшения наполнения цилиндров за счет снижения потерь в каналах ГБЦ. При этом необходимо учесть, что смесь газов в каналах движется со звуковыми скоростями (отсюда шум впуска и выпуска). Любые местные нестыковки и шероховатости ведут к торможению потока, собственно к ухудшению наполнения и потере мощности.

Исходя из всего сказанного, вытекает следующий объем работ:

• необходимость доработки каналов: увеличение их диаметра, изменение геометрии и выведение необходимых радиусов закруглений.
• доработка седла клапана: убирание острых кромок седла (при начале открытия клапана острые кромки создают сильное сопротивление).
• совмещение впускного коллектора с каналами в головке блока: любые местные нестыковки сильно тормозят скорость потока.
• шлифовка каналов до частоты 4..5 класса (почти зеркальная поверхность)

Работа эта тонкая и кропотливая. В результате всех этих действий возможно увеличение мощности на 15%. Заканчивает объем работ по голове установка р/вала с изменеными фазами и разрезной шестерни для более точного выставления фаз.

Доработанный впускной коллектор. Диаметр штатного канала во впускной трубе ГБЦ 16V – 34мм. Диаметр доработанного канала – 39мм.

Доработанный впускной коллектор в сравнении со стандартным.Доработанный впускной коллектор «рога». Диаметр канала 39мм.

Доработанные клапаны.

Доработанные клапаныДоработанные клапаныДоработанные клапаныДоработанные клапаныДоработанные клапаны

Работы, проводимые при доработке головки блока цилиндров ( ГБЦ ) в «КарТюнинг».

1. Увеличение диаметра седел ГБЦ или их замена на большие (по необходимости).
2. Деинсталляция старых клапанных направляющих.
3. Увеличение диаметра и изменение формы каналов ГБЦ
4. Снижение шероховатости каналов шлифованием.
5. Совмещение впускного и выпускного коллекторов с каналами в головке.
6. Доработка камеры сгорания ГБЦ.
7. Опрессовка рубашки охлаждения.
8. Доработка впускных и выпускных клапанов.
9. Установка более длинных направляющих клапанов в головку блока цилиндров.
10. Обработка клапанных седел – восстановление / правка рабочих фасок.
11. Проверка герметичности пары седло-клапан на вакуум тестере.
12. Измерение объема камеры сгорания в ГБЦ (при необходимости).
13. Фрезеровка плоскости головки.
14. Предварительная проверка зазоров в толкателях. Проверка диапазона работы гидрокомпенсаторов (только 16 клапанные ГБЦ ).
15. Предварительная сборка головки блока цилиндров и проверка хода пружин до смыкания витков.
16. Установка необходимого преднатяга клапанных пружин.
17. Установка маслосъемных колпачков и окончательная сборка ГБЦ.

Технические характеристики доработанных ГБЦ.

ГБЦ 8V (передний привод)

• Диаметр впускных каналов головки блока цилиндров 32 мм.
• Диаметр выпускных каналов головки блока цилиндров 29 мм.
• Диаметр впускных клапанов 37 мм.
• Диаметр выпускных клапанов 31,5 мм.
• Клапаны доработанные.
• Диаметр стеблей клапанов 8 мм.
• Верхние клапанные тарелки стандартные (возможно доработанные под роспуск пружин; титановые).
• Материал направляющих втулок клапанов: легированный чугун.
• Длина направляющих втулок клапанов больше стандартной.
• Пружины клапанные стандартные (возможны schrick, усилие 943Н).
• Толкатели стандартные (или цельный толкатель, диаметр 35мм).
• Обработка седел клапанов с дополнительными фасками (возможны радиусные).
• Распределительные валы ГБЦ по желанию — от стандартного до спортивного с подъемом клапана 13,5мм

ГБЦ 16V

• Диаметр впускных каналов головки блока цилиндров: большой 38мм, маленький 27мм.
• Диаметр выпускных каналов головки блока цилиндров: большой 34мм, маленький 24мм.
• Диаметр впускных клапанов 31мм (32мм).
• Диаметр выпускных клапанов 27мм (28мм).
• Клапаны доработанные, с дополнительными фасками.
• Диаметр стеблей клапанов 7мм (6мм только со стандартными пружинами).
• Верхние клапанные тарелки: возможны различные варианты (в том числе титан).
• Материал направляющих втулок клапанов: бронза (металлокерамика).
• Длина направляющих втулок клапанов больше стандартной при подъеме клапана больше 9мм (кроме втулок из металлокерамики).
• Пружины клапанные стандартные (возможны schrick, усилие 640Н).
• Толкатели – стандартные гидрокомпенсаторы (или жесткий толкатель, диаметр 30мм).
• Обработка седел клапанов с дополнительными фасками (возможны радиусные).
• Распределительные валы ГБЦ по желанию – от стандартного до спортивного.

ГБЦ 8V «классика» (задний / полный привод)

• Диаметр впускных каналов головки блока цилиндров: 32мм.
• Диаметр выпускных каналов головки блока цилиндров: 29мм.
• Диаметр впускных клапанов 37мм.
• Диаметр выпускных клапанов 31,5мм.
• Клапаны доработанные.
• Диаметр стеблей клапанов 8 мм.
• Верхние клапанные тарелки стандартные (возможны доработанные под роспуск пружин).
• Направляющие втулки клапанов доработанные.
• Пружины клапанные стандартные.
• Обработка седел клапанов с дополнительными фасками (возможны радиусные).
• Распределительные валы ГБЦ по желанию — от стандартного до спортивного.

Этапы доработки:

Предварительная расточка сёдел клапанов.

Предварительная расточка сёделПредварительная расточка сёделПредварительная расточка сёдел

 

Фрезеровка привалочной плоскости головки блока цилиндров.

Заводская фрезеровкаФрезеровка плоскости. Хорошо видны все дефекты литьяФрезеровка плоскости. Хорошо видны все дефекты литья

 

Каналы в ГБЦ до обработки.

Канал в ГБЦ до обработкиКанал в ГБЦ до обработкиКанал в ГБЦ до обработкиКанал в ГБЦ до обработкиКанал в ГБЦ до обработкиКанал в ГБЦ до обработки

 

Канал в головке блока цилиндров после обработки фрезерованием.

Канал в ГБЦ после увеличения фрезерованиемКанал в ГБЦ после увеличения фрезерованиемКанал в ГБЦ после увеличения фрезерованиемКанал в ГБЦ после увеличения фрезерованиемКанал в ГБЦ после увеличения фрезерованиемКанал в ГБЦ после увеличения фрезерованием

 

Канал в головке блока цилиндров после обработки шлифованием (8V ГБЦ).

Канал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованием

 

Канал в головке блока цилиндров после обработки шлифованием (16V ГБЦ).

Канал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованиемКанал в ГБЦ после обработки шлифованием

 

Направляющие втулки клапанов увеличенной длины.

Удлинённые направляющие втулки клапановУдлинённые направляющие втулки клапанов

 

Вариант доработки камеры сгорания в головке (8V ГБЦ передний привод).

Вариант доработки камеры сгорания в ГБЦВариант доработки камеры сгорания в ГБЦ

 

Вариант доработки камеры сгорания в головке (8V ГБЦ классика / полный привод).

Вариант доработки камеры сгорания в ГБЦВариант доработки камеры сгорания в ГБЦ

Доработка ГБЦ классики

Проблема кроется в стыках ГБЦ с впускным и выпускным коллекторами. «Ступеньки»могут достигать до 5 мм.Представьте какая преграда на пути воздушного потока,движущегося почти со скоростью звука. Что нужно(без набора ключей для снятия и разборки ГБЦ)

1) Небольшая электродрель

2) Борфреза(лучше разных форм и твёрдосплавные)

3) Шарошка из абразивного материала

 

 

 

 

4) Стеpжень (или тpубка) для шлифовки — диаметp 5-6 мм, длина 150-180 мм,

с одной стоpоны нужно сделать пpодольную пpоpезь ножовочным полотном

на длину 20-25 мм.

5) Наждачная бумага помельче(но не нулёвка)

6) Круглый напильный(побольше)с мелкой насечкой

7) Острая чертилка

8) Пластилин

Снимаем ГБЦ,на класике рекомендую снять капот,а то он будеть мешать, предварительно очертив карандашом или маркером места крепления,чтобы потом не регулировать его.

Процедура снятия/установки ГБЦ подробно расписана в «умной книжке» (руководстве по эксплуатации).

Разбираем головку,может понадобиться съёмник для клапанов(желательно), хотя можно воспользоваться и подручными средствами.

Закрепляем её на столе или другом удобном месте,по старой прокладке отчерчиваем границы впускных и выпускных каналов.Вообще их хорошо видно на бывшей в работе головке,там остаются следы нагара.А ещё точнее можно сделать с помощью пластилина,разогрейте его руками,облепите каналы головки вокруг,смочите водой коллектор и прижимите посильнее, выдавленный пластилин убираете,и сразу становиться видно в какую сторону расстачивать.После чего потихоньку,аккуратно доводим стыки каналов.

Движения проводите по дуге,не останавливаясь на месте,чтобы не было зарезов,и медленно перемещаетесь в глубь каналов,выводите форму канала так,чтобы небыло резких закруглений,горбов и «ступенек»,по возможности, радиуса внутри каналов должны быть как можно больше.

Правильность формы проверяйте проводя пальцем,как можно чаще,лучше недорезать, чем перерезать.

Следующий шаг нашей доработки ГБЦ: проверка сопряжений каналов с сёдлами клапанов,тут тоже бывают ступеньки,убираем их.Делайте это очень аккуратно,чтобы не повредить фаску седла клапана.Со стороны камер сгорания тоже неплохо бы сделать скругления в каналах,только осторожнее (потребуется выпрессовка направляющих втулок клапанов).

Теперь берём трубку(стержень)с прорезью на конце,в прорезь вставляем наждачку и обматываем вокруг стержня,и начинаем шлифовку каналов ГБЦ. Пришла очередь впускного и выпускного коллекторов,с ними поступаем аналогично ГБЦ.

На фото видны места

обработки(красным пунктиром).

Точность контролируем

пластилином,как было описано

выше.Каналы в коллекторе

нужно сделать вровень с

каналами в ГБЦ,или чуть

поменьше,чтобы поступающая

смесь не нашла себе преград.

Так же как и ГБЦ шлифуем впускной коллектор. Теперь круглым напильником стачиваем лишнюю сварку внутри каналов приёмной трубы(штанов),где приварен фланец к трубам,шов может выступать на 5 мм по окружности.

Проще приёмную трубу снять с машины,так будет намного удобней.

Перед сборкой тщательно промойте и продуйте детали от стружки и абразивной пыли,и обязательно смажте маслом стальные детали,купите новые прокладки и проверьте их на соосность каналов,при необходимости подрежте.

Собираем и устанавливаем на место,не забудьте старую прокладку ГБЦ и блока, сменить на новую.

После этой операции я был приятно удивлён, когда на своей «семёрке» при разгоне легко поднял стрелку до 5500 об/мин,даже чуть-чуть перевалил,такого раньше не было,она разгонялась не охотно.

 

 

Если вам этого мало, но есть терпение и время,и самое главное желание…можно увеличить диаметры каналов,это даст уже ощутимую прибавку к мощности и оборотам.

Нам понадобиться большое сверло,какое только влезет в патрон дрели,обычно больше 9мм не лезет,то есть 8-9 мм,желательно подлиннее.

Ветошь и наждачка:грубая,средняя и мелкая.

Два длинных болта,один можно гнутый,или придётся погнуть чуть-чуть.

Две шайбы диаметром на 1 мм меньше расчётного диаиметра каналов, для контроля диаметра каналов,впускные растачивают до 34мм,выпускные до 30,больше опасно.

Вот примерно,что нужно:

Наматываем на сврло ветошь

с грубой шкуркой,чтобы плотно

входило в канал, и аккуратно

расстачиваем,начинать лучше с

коллектора.При этом

контролируйте толщину стенок.

 

 

 

 

Вот такая разница получается:

 

 

 

 

 

Контроль производят вот так:

Шайбы должны проходить

свободно,параллельно оси

канала.

 

 

 

 

 

Впускной коллектор,больше чем на 2/3 длины расточить сложно,оставшуюся перегородку убирают при помощи сверла.

Следующий этап-шлифовка,

то есть обрабатываем более

мелкой шкуркой,а потом совсем

мелкой(но не нулёвкой), не

переусердствуйте.

 

 

 

 

Теперь ГБЦ.

Со стороны коллектора в ней можно,как уже говорилось,сделать диаметр немного больше.Протачиваем до  направляющех втулок(их лучше выпрессовывать,что бы не повредить),потом начинаем обрабатывать со стороны камер сгорания,осторожнее с сёдлами клапанов.

Хорошо видно, как убирается нарост вокруг отверстия под направляющую втулку, который очень неслабо закрывает канал:

После обработки всё промывается и сушиться.

Итог:

Впуск: коллектор 34 (было 29), каналы ГБЦ 34 (было 29),у седла 33.5 (было 32.5)

Выпуск: каналы у седла 28 (было 27, наполовину перекрыты выступом под направляющую), на выходе из ГБЦ 30 (было 27), коллектор 30(было 29), седла 28 (были 27.5).

Результаты — в головке глядя на вход в канале, можно увидеть выход, в недоработанной такого нет:

Теперь насчет направляющих. Тщательно взвесив все за и против, решил остановиться на своем варианте и пилить ее сложно-пространственно.

Для начала разметил на ней метчиком линию, по которой она торчит в канале, также по всему периметру (чтоб легко точить и потом запрессовывать) прочертил ее перед и зад.

Смысл был в том, чтобы

максимально снять

торчащего металла, и в

то же время оставить по

максимуму по площади

канала изнутри (масло) и

не трогать вообще ее

нагруженную сторону

(разобъет), и при этом все

максимально аэродинамично

сгладить.

Впускные получились по

оконцовке такими: 

Как видно, на пятке (та сторона, на которую давит при работе клапан) я практически не трогал металл, поэтому вряд-ли деформируется.

С выпускными немного тяжелее — там и отвод тепла и нагруженность сильнее, и направление потока больше. Поэтому смысл такой-же, но объем работ значительно меньше:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вот так торчит стандартная  в обработанном впускном канале:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А это доработанная

Доработка клапана…

Тяжеловато было, резец очень плохо берет, даже твердосплавный… Новый выпускной клапан практически вообще не берется, мне советовали на доработку брать только б/у, они лучше точатся — материал мягче.

Зато потом зажал в дрель и доводил форму шкуркой — берется на ура! Медленно,зато уверенно снимается металл.

Вот что получилось в итоге:

обработанная фотка стокового впускного клапана, красным — снятый металл). Запрессовал направляющие изготовленной оправкой (стальной прут, внутри отв. 11.0мм) ГБЦ в духовке до 100 град, направляющие в морозилку.

Забивать надо аккуратно, но очень быстро. Не забыть снять шпильки распредвала, они будут мешаться (без снятия крайних вообще не запрессовать). Сначала лезет легко потом нагреваются, но все равно лезут нормально. Выбивались, чесслово, с гораздо большим усилием. Главное, шустрее орудовать.

Если все мои изыскания сжать в единый временной промежуток и выбросить эстетику (вроде надраивания до блеска головки), то в 5 рабочих дней уложиться можно легко.

Дерзайте!!!

Читайте также Облегчение и балансировка маховика

 

Некоторые материалы использовались с сайта www.vaz.ee

LADATUNING.NET

Доработка ГБЦ — Starcev Motorsport

Наша компания выполняет доработку каналов головки блока цилиндров с целью улучшения наполнения двигателя и получения максимальных показателей по мощности и моменту. Мы выполняем доработку каналов как для головок ВАЗ, так и для ГБЦ двигателей иностранного производства. Доработка может выполняться как путем простого увеличения размеров канала с соблюдением площадей, достаточных для нормальной работы двигателя заданного объема, так и путем оптимального увеличения пропускных сечений с выполнением профилированного канала заданного объема, что ведет к максимальному наполнению в заданных подъемах клапана. После выполнения доработки каналов все головки проходят процедуру опрессовки для проверки на герметичность.

  

Если вас интересует доработка головки блока цилиндров в нашей компании, пожалуйста, свяжитесь с нами или заполните форму ниже для получения более подробной информации.