» » » Выбор распредвала
Информация к новости
  • Просмотров: 1096
  • Автор: admin
  • Дата: 8-11-2007, 00:18
8-11-2007, 00:18

Выбор распредвала

Категория: Общие / Общие - Двигатель

Автор: Samael
В этом материале я бы хотел коснуться проблемы выбора распредвала (распредвалов) для доработанного двигателя нормальной аспирации, т.е. атмосферного или безнаддувного. Не скажу ничего нового, если напомню, что основной характеристикой двигателя, в значительной степени определяющей развиваемые двигателем максимальную мощность и крутящий момент, а также их зависимость от оборотов, является рабочий объём двигателя. Однако рабочий объём хоть и поддаётся увеличению, но делать это в значительной степени не представляется возможным. Подобные переделки упираются как в максимально возможный диаметр цилиндра и ход поршня для данного блока или его модификаций (механические ограничения), так и в бюджет или регламентные запреты (финансовые и юридические ограничения). Поэтому в большинстве случаев приходится ограничиваться 6-20% прироста рабочего объёма и, соответственно, соразмерной прибавкой крутящего момента и мощности. Много это, или мало, каждый решает для себя сам, но практика показывает, что значительному числу людей, однажды увлёкшимся тюнингом, этого не хватает. К тому же значительная часть водителей не горит желанием лезть в цилиндропоршневую группу нового или свежеотремонтированного двигателя. Что делать дальше, где искать скрытые резервы? Ответ напрашивается сам - в газо-распределительном механизме, а именно его головной детали - распредвале. Распредвалов в двигателе может быть и не один, но для простоты изложения мы будем говорить о нём в единственном числе.

Первое, что необходимо сделать - чётко решить для себя что Вы хотите получить от двигателя, определить рабочий диапазон и область применения. В этом плане распредвалы можно грубо разделить на три категории: низовые, средние или универсальные, верховые. Отличительные особенности этих типов можно понять из их названий.

Низовые валы отличаются большим крутящим моментом на низах, имеют ровную полку момента в широком диапазоне оборотов. Однако максимальная мощность, развиваемая с этими распредвалами редко превышает мощность стандартного двигателя. На таких моторах приятно ездить по городу, они эластичны и приёмисты, отличаются экономичностью, хорошо тянут на низких оборотах. Вобщем полностью создают эффект увеличившегося рабочего объёма. Но хорошей динамики по сравнению со штатным автомобилем они не создают.

Верховые валы имеют "горбатую" моментную характеристику. Кривую крутящего момента эти распредвалы смещают в зону высоких оборотов, тем самым увеличивая отдачу мощности мотором. На низких и средних оборотах они значительно уступают в тяговитости стандартному мотору, но в режиме полных нагрузок развивают значительную мощность, существенно улучшая динамику автомобиля. Эти моторы нужно крутить, чтобы добиться от них желаемого. Да и экономичными эти двигатели назвать сложно. Отметим также, что верховые распредвалы можно так же разделить не гражданские (тюнинговые) и спортивные, но об этом мы поговорит позже.

Ну а средние или универсальные распредвалы являются разумным компромиссом между двумя вышеупомянутыми классами распредвалов. Т.е. нормальное соотношение тяговитости мотора и развиваемой максимальной мощности. Какое-то время назад эти распредвалы составляли большинство, но сейчас наблюдается смещение приоритетов в сторону верховых (тюнинг становится серьёзнее, а запросы людей всё большими), но мы сейчас не об этом.

Чтобы понять, отчего зависят характеристики двигателя, развиваемые благодаря распредвалу, рассмотрим подробнее его работу. Основными параметрами распредвала является подъём и фазы открытия впускных/выпускных клапанов, углы опережения/запаздывания открытия/закрытия клапанов ГРМ, величина и фаза перекрытия клапанов.
Начнём с подъёма клапана. Простое правило "чем больше, тем лучше" здесь вполне применимо. Повышая максимальный подъём клапана, мы увеличиваем размер клапанной щели, а значит и её пропускную способность. На наполняемости цилиндра рабочей смесью это влияет только положительно во всём диапазоне оборотов. Однако естественным ограничением величины подъёма клапанов является конструкция ГРМ и ширины фазы открытия клапана (при узкой фазе и большом подъёме профиль кулачка распредвала получается "острым", что увеличивает нагрузки на ГРМ и снижает срок его службы). Большие величины подъёма могут потребовать некоторых доработок головки блока, как то просаживание сёдел клапанов, увеличения хода клапанных пружин (путём доработки ГБЦ или замены самих пружин), применение оригинальных толкателей клапанов и другие мероприятия.

Ширина фаз открытия впускных/выпускных клапанов влияет на работу двигателя куда больше, но и не так однозначно, как максимальный подъём клапанов.

Рассмотрим период впуска. Первая и наиболее очевидная зависимость - это связь длительности открытия впускного клапана и наполняемостью цилиндра рабочей смесью. Поскольку фаза открытия впускного клапана превышает 180 градусов, то клапан будет открываться с некоторым опережением относительно ВМТ, и закрываться с определённым запаздыванием после НМТ. Увеличение опережения открытия приводит к тому, что к моменту прохождения поршнем ВМТ впускной клапан будет уже достаточно приоткрыт, чтобы сразу дать путь топливовоздушной смеси в цилиндр во время такта впуска. Чем выше обороты, тем больший угол опережения открытия требуется двигателю. При этом на низких оборотах это приводит к попаданию отработавших газов во впускной коллектор (т.к. опережение открытия накладывается на такт выпуска), что снижает крутящий момент на низких оборотах. При уменьшении же опережения открытия наблюдается ровно обратный эффект. Запаздывание закрытия клапана после НМТ ещё более важно. На высоких оборотах даже после прохождения поршнем НМТ и начала его движения вверх в цилиндре ещё остаётся некоторое разряжение, обусловленное инерционностью топливовоздушной массы, не успевающей наполнять цилиндр полностью на таких оборотах. Чтобы позволить цилиндру наполниться полнее, к тому же использовать энергию разогнанной во впускном коллекторе и канале ГБЦ смеси для дополнительного наполнения цилиндра, необходимо увеличивать угол запаздывания закрытия впускного клапана. С ростом оборотов потребность в увеличении запаздывания закрытия также растёт. Однако на низких оборотах оборотной стороной медали будет вытесняемая поршнем в процессе такта сжатия через приоткрытый впускной клапан смесь, что снизит коэффициент наполнения цилиндра на низких оборотах. Опять же, это правило имеет и обратное действие.

Теперь о выпуске. В момент, когда поршень заканчивает рабочий такт, приближаясь к НМТ, отработавшие газы в цилиндре находятся ещё под большим давлением, но совершаемая ими работа постепенно снижается до нулевой. В этом случае имеет смысл начать открытие выпускного клапана с некоторым опережением до НМТ, чтобы часть газов уже начала покидать цилиндр, а к моменту начала такта выпуска клапан был уже достаточно приоткрыт. Чем больше этот угол опережения, тем проще отработавшим газам покидать цилиндр, но тем больше потери крутящего момента на низких оборотах от излишне раннего истечения отработавших газов, ещё не реализовавших весь свой энергетический потенциал. Ровно как и наоборот. Увеличение запаздывания закрытия выпускного клапана позволяет на высоких оборотах эффективней освобождать камеру сгорания от отработавших газов, увлекаемых оттуда по инерции за разогнанной массой уже вытесненных в выхлопную систему газов. Однако на низких оборотах эффект "самовысасывания" выхлопных газов не возникает и в цилиндр банально засасывает вместе со свежей топливовоздушной смесью часть отработавших газов из выпускного канала ГБЦ и коллектора. Тут всё просто как и везде - увеличение способствует улучшению работы на верхах, а уменьшение - на низах.

Отдельного разговора заслуживает такой параметр распредвала, как "перекрытие клапанов". По сути, под этим понимается угол поворота КВ, при котором одновременно открыты впускные и выпускные клапана. Как несложно догадаться, это происходит в районе прохождения поршнем ВМТ. Перекрытие характеризуется как шириной в градусах, так и максимальным одноврененным подъёмом впускного и выпускного клапана. Широкое перекрытие клапанов способствует появлению с ростом оборотов эффекта "продувки" цилиндра. Движущей силой этого эффекта являются инерционные силы газов и волновые процессы во впускной и выпускной системе, благодаря которым в момент перекрытия клапанов у впускного клапана создаётся избыточное давление, а у выпускного - разряжение. При этом и происходит продувка цилиндров, когда свежая рабочая смесь вымещает остатки отработавших газов, или отработавшие газы, увлекаемые в выпускную систему под действием инерционных сил или волновых колебаний, увлекают за собой часть свежей рабочей смеси через впускной клапан. На низких оборотах, как не сложно догадаться, во время перекрытия клапанов происходит беспорядочное смешение рабочей смеси и отработавших газов с их произвольным током во впускные или выпускные каналы. Величина перекрытия клапанов определяется не только шириной фаз впуска/выпуска, но и углом развала впускных/выпускных кулачков. Таким образом при равных фазах впуска/выпуска распредвал с меньшим углом развала кулачков имеет более широкое и более высокое перекрытие, т.к. фазы больше накладываются друг на друга.

Итак мы рассмотрели и поняли, что увеличение длительности открытия впускных/выпускных клапанов ведёт к смещению эффективного наполнения цилиндров в зону более высоких оборотов, что приводит с одной стороны к росту мощности (мощность прямопропорциональна величине крутящего момента и угловой скорости коленвала, т.е. оборотам двигателя), а с другой стороны - ухудшению тяговитости двигателя на низких и средних оборотах. Выбор распредвалов на отечественные двигатели велик и в нём просто запутаться - моделей распредвалов на одни только восьмиклапанные двигатели серии 21083 насчитывается свыше 50-ти, а на 16-клапанные двигатели 2112 и вовсе приближается к 100 (если не больше). Как сориентироваться среди всего этого разнообразия самому? Только по характеристикам распредвалов. Чтобы вы могли представить, к какому типу (низовые, средние, верховые) относится искомый распредвал, я приведу характерные параметры распредвалов различных классов.

Распредвалы низовые обычно имеют фазу впуска не более 270 градусов, средние валы категории "Тюнинг" - до 290 градусов, верховые валы этой же категории - до 306 градусов, высокооборотистые спортивные распредвалы - от 300 до 340 градусов. Фазы выпуска обычно чуть меньше или совпадают с фазами впуска. Подъём клапанов для "классики": низовые и средние обычно от 10.0 до 11.6мм, верховые от 10.4 до 12.4мм, спортивные от 12.5 до 13.7мм. Подъём клапанов для 8-ми клапанных двигателей ПП семейства: низовые и средние от 9.0 до 11.0мм, верховые от 10.0 до 12.0мм, спортивные от 12.0 до 13.5мм. Для 16-ти клапанных двигателей характерны: низовые и средние от 8.0 до 9.6мм, верховые от 8.8 до 10.5мм, спортивные от 10.0 до 13.2мм. Высота перекрытия клапанов у верховых распредвалов составляет от 1.5 до 2 мм, а у спортивных и до 5мм.

Не все распредвалы можно классифицировать однозначно исходя из приведённых данных, т.к. попадаются варианты средних распредвалов с очень высоким подъёмом клапанов, ровно как и высокооборотистые распредвалы с довольно малым подъёмом клапанов, но большинство их всё-таки попадает в указанные мной рамки.

Есть ещё один немаловажный момент при выборе распредвала - это необходимость доработки ГБЦ под данный распредвал. Во-первых, некоторые распредвалы получаются методом переточки из штатных распредвалов или их заготовок. Для получения увеличенного подъёма клапана при таком методе требуется уменьшить базу кулачка (тыльную часть кулачка, которая держит клапан в закрытом состоянии). А поскольку подъём кулачка есть ни что иное как разница самого широкого с самого узкого мест кулачка, уменьшая самое узкое, мы увеличиваем подъём. Такой распредвал называется неполнобазным (в противовес полнобазному, имеющего такую же, как и у штатного распредвала, базу). Кажется всё просто, ан нет. В таком виде клапан не будет доставать до базы распредвала, что недопустимо. Для этого на торцы клапанов ставят подпятники для искусственного удлинения клапана, либо просаживают сёдла клапанов, смещая клапан ближе к распредвалу. Однако не только для этого просаживают сёдла. Порой это необходимо для увеличения хода клапанной пружины, которого может не хватать при высоких значениях подъёма клапанов. Для этих же целей на спортивных распредвалах штатные пружины заменяют специальными, имеющими больший запас свободного хода. На головках блока с приводом клапанов через толкатели может потребоваться доработка колодцев толкателей для свободного вращения кулачков распредвала с большим подъёмом. Также может потребоваться замена штатных механических или гидравлических толкателей на цельные механические толкатели увеличенного диаметра, удовлетворяющие требованиям максимального подъёма клапана и рабочего диапазона двигателя (гидрокомпенсаторы не способны адекватно работать на высоких оборотах). Обычной для спортивных распредвалов практикой также является необходимость замены штатных пружин на усиленные и/или обеспечивающие больший подъём клапана. Поэтому обязательно узнавайте у продавцов, какие доработки требуются для установки того или иного распредвала, если требуются вообще. Тщательно подбирайте детали газо-распределительной системы, они должны полностью подходить друг к другу.

Последний совет при выборе распредвала - не гоняйтесь за "лошадьми". Очень часто люди хотят больше, чем им реально необходимо. Взвесьте все "за" и "против", ведь порой чрезмерный расход топлива или серьёзная потеря эластичности двигателя могут сильно омрачить впечатления от новообретённой динамики двигателя. Прикиньте, в каком диапазоне оборотов вы обычно ездите, в каком диапазоне готовы ездить, с чем готовы смириться, и уже исходя из этого выбирайте распредвал


Источник: http://www.fst-racing.ru

 

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Комментировать статьи на сайте возможно только в течение 5 дней со дня публикации.