[ Главная ] [ Вернуться ]

---

 

За счет чего повышается мощность

 

При создании двигателей для со­временных автомобилей мас­сового производства основное внима­ние обращают на экономичность, сни­жение выброса токсичных веществ, обеспечение высоких динамических ка­честв автомобиля. Однако в ряде слу­чаев может возникнуть необходимость или желание самостоятельно улучшить динамику автомобиля, например при подготовке к соревнованиям, для эксплуатации в сложных условиях (гор­ные или проселочные дороги, движе­ние с прицепом и др.). Разумеется, из общего числа автомобилистов тех, кто возьмется за подобную передел­ку, будет совсем немного. Гораздо большее число автолюбителей просто заинтересует, за счет чего достигают увеличения мощности двигателя. Пред­лагаемый материал рассчитан и на тех, и на других. Вместе с тем, совер­шенно ясно, что далеко не все из изложенного ниже возможно для са­мостоятельного выполнения, а опреде­ление тех или иных параметров с по­мощью стендов и приборов, исполь­зуемых на полигоне, вообще недоступ­но. Тем не менее, знать об этом по­лезно, как и о многом другом, что расширяет наши представления об ав­томобиле.

К важнейшим факторам, характери­зующим динамику автомобиля, отно­сят: время разгона с места с пере­ключением передач до заданной ско­рости (обычно до 100 км/ч), время прохождения 1 км при разгоне с места, а также максимальная скорость дви­жения. Для оценки этих показателей в заводских условиях служит участок так называемой динамометрической дороги. Замеры ведут в двух про­тивоположных направлениях, что поз­воляет исключить влияние ветра.

Названные динамические показатели в основном зависят от мощностных характеристик двигателя, момента инерции вращающихся частей двига­теля и трансмиссии, передаточных чисел главной передачи и коробки передач, радиуса качения колеса, об­текаемости автомобиля, его массы и ряда других факторов.

Мощностные показатели двигателя на заводах определяют как на уста­новившихся режимах, так и во время разгонов при различных ускорениях частоты вращения коленчатого вала. В первом случае их оценивают прежде всего по внешней скоростной харак­теристике двигателя (при полном от­крытии дроссельной заслонки), опре­деляемой на специальном моторном или динамометрическом стенде. В ка­честве оценочных параметров обычно рассматривают три точки: значение крутящего момента при минимальной устойчивой частоте вращения вала двигателя, значения максимального крутящего момента и максимальной мощности при соответствующих часто­тах вращения коленчатого вала.

Каковы же основные пути повыше­ния мощностных показателей двигате­ля? Это улучшение наполнения цилин­дров, увеличение их рабочего объема, повышение степени сжатия, уменьше­ние внутренних потерь, оптимизация состава горючей смеси и углов опере­жения зажигания при различных ре­жимах работы двигателя.

Рассмотрим более подробно влияние различных факторов на мощностные показатели двигателя и форму кривой крутящего момента.

Улучшение наполнения цилиндров можно достичь снижением сопро­тивлений во впускной и выпускной системах, оптимизацией фаз газорас­пределения, выбором определенным образом настроенных систем газо­обмена.

Начнем с причин повышенных сопро­тивлений во впускной и выпускной системах. Таких причин много. Это наличие уступов в местах соединения трубопроводов с головкой блока ци­линдров, с карбюратором и приемной трубой. Это дефекты отливки каналов, выступающие части бобышек направ­ляющих втулок клапанов, шероховатос­ти на внутренних поверхностях каналов. Это наличие смолистых отложений на клапанах и в трубопроводах и другие причины.

 

 

Рис. 1. Схема обработки впускного канала и камеры сгорания: 1 – обработка камеры сгорания; 2 – уменьшение выступающей части направляющей втулки клапана; 3 – обработка средней части впуск­ного канала; 4 – обработка несовпадающих частей впускного канала в месте соединения впускного трубопровода и головки блока цилиндров; 5 – прокладка; 6 – обработка впускного канала под карбюратором.

 

На рис. 1 показаны различные де­фекты каналов, вызывающие увели­чение аэродинамического сопротив­ления. Из этого рисунка должны быть понятны и способы снижения этого сопротивления.

Наличие уступов может быть опре­делено с помощью разметочной про­кладки, выполненной из тонкого карто­на с точно вырубленными отверстиями под шпильки. Приложив прокладку к одной из сопрягаемых деталей (на­пример, к головке блока цилиндров), делают на ней отпечаток впускных и выпускных каналов, а затем выре­зают по контуру отверстия. После чего, приложив прокладку к другой сопрягаемой детали (к впускному или выпускному трубопроводу), очер­чивают контур канала для обработки. Если прокладка перекрывает канал, то в этом месте делают вырез и вновь устанавливают прокладку на первую сопрягаемую деталь (на головку блока), на которой очерчивают контур канала. Затем производят доработку, как показано на рис. 1. В случае не­обходимости и уплотняющую проклад­ку обрабатывают таким образом, что­бы она не перекрывала канал.

Аналогичную операцию выполняют при установке карбюратора на впускной трубопровод и в месте крепления приемной трубы к выпускному трубо­проводу. Обычно все это делают при подготовке двигателя к спортивным соревнованиям. Но и многие автолю­бители, предъявляющие повышенные требования к динамике своих машин, могут прибегнуть к такой доводке дви­гателя.

Наполнение может быть улучшено также путем обработки впускных и вы­пускных каналов, что дает возможность увеличить их проходные сечения, спрямить каналы, удалить некоторые выступающие части и отполировать их поверхности. При этом всегда надо помнить о необходимости обеспечить гарантированную толщину стенок между каналом и рубашкой жидкостного охлаждения.

В ряде случаев для улучшения на­полнения цилиндров частично срезают бобышки направляющих втулок клапа­нов, а также укорачивают выступа­ющие части самих втулок. Следует, однако, иметь в виду, что уменьшение длины втулок приводит к повышенному износу их внутренней поверхности. Небезразлично это и для выпускных клапанов, температура которых воз­растает из-за уменьшения поверхности теплоотвода при одновременном уве­личении поверхности, омываемой от­работавшими газами.

Один из эффективных способов улучшения наполнения — доводка ка­меры сгорания и снижение сопротив­лений на входе потока горючей смеси в цилиндр и выходе из него отра­ботавших газов в выпускной трубо­провод.

Как показали испытания на специаль­ной вакуумной установке, увеличение зазора между тарелкой клапана и стен­кой камеры сгорания на 2. . .3 мм пу­тем ее обработки (рис. 2) обеспе­чивает снижение сопротивления до 6 %. Коэффициент наполнения за счет этого увеличивается на 2. . .3 % при высокой частоте вращения колен­чатого вала.

Широкое применение на высокообо­ротных двигателях (например, на УЗАМ-412 для автомобилей «Моск-вич-412» и «2140») нашли полусфери­ческие камеры сгорания с двухряд­ным расположением клапанов. Повы­шение мощностных показателей проис­ходит в этом случае благодаря тому, что появляется возможность поместить свечу достаточно близко к центру камеры, тем самым, улучшив проте­кание процесса сгорания. На входе в камеру сопротивление уменьшается, так как между ее стенками и та­релкой клапана зазор в этом случае намного больше, чем в двигателях с параллельным расположением кла­панов.

Подвод горючей смеси и отвод от­работавших газов с разных сторон головки блока цилиндров также дает выигрыш: позволяет расширить каналы и исключить излишний подогрев смеси во впускных каналах. Наряду с этим имеется возможность существенно увеличить проходные сечения клапанов за счет их наклонного расположения.

Сравнительные испытания на мотор­ном стенде двигателей с рабочим объемом цилиндров 1,45 л показали, что применение полусферической ка­меры вместо клиновой, позволившее увеличить на 10 % проходные се­чения клапанов, дает возрастание максимальной мощности почти на 27 %.

Выбор фаз газораспределения в со­четании с размерами впускного и вы­пускного трактов определяет характер кривой наполнения, а следовательно, и мощностные показатели двигателя.

 

Рис. 2. Обработка головки блока (размер камеры сгора­ния по плоскости осей клапанов):

1 — со стороны впускных клапанов; 2 — со стороны вы­пускных клапанов

 

 

В качестве примера рассмотрим диаграмму подъема клапанов серий­ного и форсированного двигателя ВАЗ (рис. 3). Зона А — опережение откры­тия выпускного клапана. Увеличение этой зоны при низкой частоте вра­щения коленчатого вала приводит к снижению мощностных показателей вследствие слишком раннего падения давления в цилиндре, задолго до НМТ. Однако при высокой частоте вращения это целесообразно в связи с умень­шением сопротивления выхлопу в на­чале движения поршня от НМТ к ВМТ, т. е. в такте выпуска. Аналогичным образом воздействует и перекрытие клапанов (зона Б). Основное же влия­ние на коэффициент наполнения ока­зывает зона В (запаздывание закрытия впускного клапана). Увеличение ее приводит к повышенному обратному вы­бросу рабочей смеси из цилиндра во впускной трубопровод при низкой частоте вращения коленчатого вала. Зато при средней и высокой частоте происходит дозарядка цилиндра за счет инерционных сил потока смеси, несмотря на то, что поршень уже на­чал двигаться вверх из положения НМТ. При правильном выборе разме­ров впускной и выпускной систем и фаз газораспределения можно получить коэффициент наполнения η_v более 1,0 за счет так называемого газо­динамического наддува.

 

 

Рис. 3. Диаграмма подъема клапанов двигателя ВАЗ:

1 — серийного; 2 — форсированного; А — зона предварения откры­тия выпускного клапана; Б — перекрытие клапанов; В — зона запазды­вания закрытия впускного клапана.

 

Как видно из графиков (рис. 4), рас­ширение фаз газораспределения и уве­личение высоты подъема клапана обеспечивает повышение наполнения цилиндров двигателя на 14 % при частоте вращения коленчатого вала 6000 об/мин. При этом в двигателе
ВАЗ-2106, форсированном для спор­тивных соревнований, максимальная мощность увеличилась со 109 л. с. (80 Н • м) при 6000 об/мин до 135,5 л. с. (100 Н • м) при
6350 об/мин (на 24 %). В то же время при низкой частоте вращения вследствие обратно­го выброса смеси наполнение цилиндров двигателя и соответственно мощностные показатели снижаются.

Следует иметь в виду, что измене­ние фаз газораспределения путем сме­щения распределительного вала от­носительно коленчатого на один или два зуба в любую сторону, как прави­ло, дает отрицательный эффект.

Максимальная высота и скорость подъема клапана ограничиваются инер­ционными усилиями, возникающими в деталях его привода. В начальной и конечной зонах хода клапана по­ложительные ускорения увеличивают нагрузки на детали привода и удельные давления рычага клапана на кулачок, что приводит к возникновению коле­баний и повышенному износу пары «кулачок — рычаг клапана».

 

Рис. 4. Внешние скоростные характеристики форсированных двигателей ВАЗ-2106 и ЗМЗ-24:

Двигатель ВАЗ iV_h = 1,6 л:

1 — исходный вариант; 2— увеличена степень сжатия до 11,8; уве­личены проходные сечения впускных и выпускных каналов, установлены два двухкамерных горизонтальных карбюратора; 3 — то же, что и по п. 2, плюс распределительный вал с измененными кулачками; 4 — дви­гатель ЗМЗ-24.

 

В средней зоне хода клапана направ­ление его движения меняется на об­ратное, при этом появляется отри­цательное ускорение и клапан может «оторваться» от кулачка (в резуль­тате между кулачком и рычагом кла­пана появится неконтролируемый за­зор). Чтобы не допустить этого, тре­буется увеличить усилие пружины или уменьшить массу движущихся деталей привода клапана. Максимальную высоту подъема клапана специалисты определяют по данным продувки впускной и выпускной систем на ваку­умной установке. При этом исходят из того, чтобы проходное сечение кла­пана не лимитировало расход воздуха. Высокая частота вращения вала дви­гателя сопровождается колебатель­ными явлениями в деталях привода, в тарелке клапана и в пружинах, а также возрастанием сил инерции, которые могут превысить усилие пру­жин. А это приводит к отрыву клапана от деталей привода и его дополни­тельному приоткрыванию после посад­ки на седло, что влечет за собой резкое снижение наполнения цилиндров и воз­можную поломку одной из деталей (рычага, привода, пружины). При высо­кой частоте вращения из-за нарушения нормальной работы механизма газо­распределения не исключен удар тарелки клапана о днище поршня, что сопровождается его поломкой и выхо­дом двигателя из строя.

Стремление обеспечить высокую на­дежность работы высокооборотного двигателя путем уменьшения массы движущихся деталей и увеличения же­сткости привода определило все более широкое распространение конструк­ций с четырьмя клапанами в одном цилиндре, приводимыми от двух распределительных валов через цилинд­рические толкатели.

Чтобы не допустить резонансных ко­лебаний клапанных пружин в диапа­зоне рабочих режимов двигателя, их делают с переменным шагом. Хоро­ший эффект достигается применением внутренней пружины, навитой из плос­кой ленты. Наружный ее диаметр вы­бирают таким образом, чтобы внут­ренняя пружина вставлялась в наруж­ную с небольшим натягом. Возни­кающее трение между пружинами обеспечивает гашение колебаний.

Один из распространенных способов повышения мощности двигателя — снижение сопротивлений на впуске путем подбора проходных сечений карбюратора. Увеличение проходных сечений диффузоров и смесительных камер обычно влечет за собой сни­жение мощностных показателей при низкой частоте вращения коленчатого вала (вследствие обратного выброса рабочей смеси и нарушения смесе­образования) и их повышение — при высокой. С увеличением рабочего объема цилиндров, возрастанием час­тоты вращения коленчатого вала за счет уменьшения сопротивлений сис­темы газообмена и других факторов требуется, как правило, увеличивать и проходные сечения воздушного трак­та карбюратора, уточнять размеры его дозирующих элементов. Однако за счет увеличения проходных сечений диффузоров максимальную мощность двигателя можно повысить лишь на 2. . .5 %.

Наибольший эффект достигается при замене одного карбюратора с па­дающим потоком двумя двухкамер­ными карбюраторами с горизонталь­ным или наклонным потоком смеси. При этом каждый цилиндр питается от одной камеры карбюратора.

Таким образом, в процессе доводки двигателя удается не только умень­шить сопротивления на впуске путем спрямления впускного канала, но и, вы­брав размеры каналов и фазы газо­распределения, создать настроенную систему впуска, обеспечивающую на отдельных режимах увеличение коэф­фициента наполнения свыше 1,0 за счет дополнительного поступления в ци­линдр рабочей смеси в начале хода сжатия (газодинамический наддув).

Без изменения фаз газораспреде­ления установка двух горизонтальных карбюраторов приводит к увеличе­нию мощностных показателей двига­теля на 10. . .12 % во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала. При этом иногда сталкиваются с яв­лениями резонанса поплавкового ме­ханизма карбюратора, что вызывает перелив топлива. Чтобы избежать это­го, между головкой блока цилиндров двигателя и карбюраторами ставят гофрированную проставку из бензостойкой резины.

Наиболее эффективный способ по­вышения мощностных показателей — увеличение рабочего объема цилинд­ров. Но при этом приходится решать ряд проблем, связанных с обеспече­нием необходимого запаса прочности основных деталей кривошипно-шатунного механизма блока цилиндров и де­талей трансмиссии.

Рис. 5. Объемы элементов камеры сгорания:

V_г— в головке цилинд­ров; V_пр — в прокладке; V_ц — в цилиндре; V_п — в днище поршня (выемка со знаком « + », выступающая часть со знаком « —»).

 

При изменении рабочего объема цилиндров V_h двигателя требуется выбрать объемы элементов камеры сгорания (рис. 5) из соотношения

V_г + V_пр + V_ц + V_п = V_h (ε - 1).

 

При низкой и средней частоте вра­щения коленчатого вала двигателя крутящий момент повышается при­мерно пропорционально увеличению рабочего объема цилиндров. При вы­сокой частоте вращения существенно возрастает скорость топливовоздушной смеси во впускной и выпускной системах двигателя, что уменьшает на­полнение цилиндров, а следовательно, и литровую мощность (максимальная мощность двигателя, деленная на ра­бочий объем цилиндров). Однако при увеличении рабочего объема, как пра­вило, одновременно проводят меро­приятия по улучшению наполнения, увеличению степени сжатия, снижению механических потерь. Например, ре­зультаты испытания форсированного двигателя ЗМЗ-24 «Волга» показали, что при увеличении диаметра цилинд­ров с 92 до 100 мм (при этом рабочий объем цилиндров повышается до 2,88 л, т. е. на 17,5 %, без изменения впускной и выпускной систем двига­теля) мощность была доведена до 120 л. с. (88 кВт) при 4500 об/мин. Получение сравнительно высоких мощностных показателей объясняется так­же теми изменениями, которые были внесены в конструкцию двигателя с целью повышения его жесткости и надежности. Так, гнезда в блоке для установки гильз цилиндров большего диаметра увеличены до 107 мм, а глу­бина посадочного пояса до 135 мм, изготовлены новые гильзы цилиндров (в них нет нирезистовой вставки) с уменьшенной толщиной стенок для улучшения протока охлаждающей жидкости, использованы новые поршни и поршневые пальцы с диаметром 25 мм и длиной 81,6 мм, увеличена длина резьбовой части шпилек крепле­ния головки блока, установлена новая прокладка между головкой и блоком цилиндров, внесен ряд других изме­нений.

У двигателей ВАЗ-2101 и -2103 (име­ющих унифицированные головку блока цилиндров, распределительный вал, впускной и выпускной трубопроводы) изменение рабочего объема с 1,2 до 1,45 л (на 22 %) на режиме 5600 об/мин приводит к уменьшению наполнения на 4,8 %. Литровая мощ­ность при этом снижается на 4,2 %. У двигателя ВАЗ-2106 с рабочим объе­мом цилиндров на 10 % большим (1,6 л), чем у ВАЗ-2103, при серийной впускной системе максимальная литро­вая мощность снижается еще на 5 % по причине повышения скорости дви­жения смеси и увеличения аэродина­мического сопротивления (главным об­разом, в клапанных щелях). Зато при низких и средних частотах вращения коленчатого вала мощностные показа­тели повышаются примерно пропор­ционально увеличению рабочего объе­ма цилиндров.

К способам увеличения мощности двигателя и улучшения его экономич­ности относят также повышение степе­ни сжатия. Однако у современных двигателей, имеющих и без того до­статочно высокие степени сжатия, дальнейшее их увеличение дает срав­нительно небольшой эффект, причем это связано с решением ряда проблем. Для серийных двигателей величина степени сжатия ограничивается, глав­ным образом, появлением аномальных процессов сгорания при работе на товарном бензине — детонации, ка­лильного зажигания и др. Рассмотрим более подробно причины аномального сгорания, признаки его появления и последствия.

Во время спортивных соревнований обычно применяют бензин с повы­шенным (до 95...98) октановым числом. На двигателях вводят ряд описанных выше изменений для повышения мак­симальной мощности: расширение фаз газораспределения, использование на­строенной системы впуска, установка двух карбюраторов, увеличение про­ходного сечения впускного тракта и др. Это обеспечивает, как указывалось, увеличение наполнения цилиндров при высокой частоте вращения коленча­того вала и снижение — при низкой. В последнем случае отмечается по­вышенная склонность к детонации. Но если учесть, что на этих режимах мо­торы работают сравнительно редко, то для высокооборотных двигателей имеется возможность повысить сте­пень сжатия, выбирая ее величину с учетом требований к октановому числу бензина на режиме n = 0,5n_н, т. е. при­мерно в зоне нижнего предела рабо­чего диапазона скоростного режима (n_н — номинальная частота вращения, установленная заводом-изготовителем для номинальной мощности). Осредненная зависимость требований к окта­новому числу бензина для этого режи­ма и других показателей, зависящих от степени сжатия, приведена на рис. 6. Из представленных на нем графиков следует, что повышение степени сжа­тия только путем уменьшения высоты камеры сгорания обеспечивает улуч­шение показателей двигателя до зна­чений ε = 9,5...10. Для повышения мощности при дальнейшем увеличении степени сжатия потребуется разра­ботка специальных компактных камер сгорания, расположенных, например, в поршне или только под одним из кла­панов. Невысокая эффективность от увеличения степени сжатия свыше 10 объясняется тем, что несколько ухуд­шается наполнение цилиндров. Про­исходит это вследствие повышения аэродинамического сопротивления на входе в камеру сгорания и увеличения подогрева смеси от стенок камеры, цилиндра и днища поршня, роста ме­ханических потерь из-за увеличения нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма.

Повышение степени сжатия требует тщательного подбора характеристик для автомата опережения зажигания, установки более «холодных» свечей, исключающих появление детонации и калильного зажигания. Характеристи­ка автомата опережения выбирается по результатам стендовых детонацион­ных испытаний, а затем корректиру­ется в дорожных условиях с учетом режима разгона.

При повышении степени сжатия вследствие интенсификации процесса сгорания снижаются оптимальные зна­чения углов опережения зажигания. Одновременно уменьшаются и значе­ния углов опережения зажигания, соот­ветствующие появлению детонации, причем на большую величину. Поэто­му, как правило, приходится подбирать новую характеристику автомата опе­режения зажигания, обеспечивающую бездетонационную работу, путем уста­новки более поздних углов при низкой частоте вращения. Вследствие этого мощностные и экономические показа­тели двигателя могут снизиться на 10... 18 %. Однако на этих режимах высокооборотные двигатели практи­чески не работают.

У двигателей с повышенными сте­пенями сжатия при высокой частоте вращения коленчатого вала и полной нагрузке особенно опасно доискровое (калильное) воспламенение рабочей смеси в камере сгорания от перегретых деталей (чаще всего от центрального электрода свечи зажигания). Характерным признаком этого служит появление стуков (иногда и хлопков), снижение мощности двигателя. Правда, доискровое воспламенение возникает при высокой частоте вращения, что сопровождается высоким общим уров­нем шума в автомобиле. Определить его по наличию стуков или хлопков довольно трудно. При движении авто­мобиля с максимальной нагрузкой это явление обычно проявляется и в сни­жении скорости.

Для форсированных двигателей бы­вает достаточно поработать с доискровым воспламенением смеси в течение нескольких секунд, чтобы произошло сгорание центрального электрода све­чи, задир и оплавление поршня, а иног­да и прогар днища поршня.

 

Рис. 6. Зависимость основных показателей двигателя от степени сжатия:

R_c— давление в конце такта сжатия (компрессия); О.Ч_max — максимальное требо­вание к октановому числу; N_л — литровая мощность; g_e — удельный расход топлива; Θ_опт — оптимальный угол опережения зажигания; Д_ц —диаметр цилиндра, мм.

К числу основных причин доискро-вого воспламенения смеси относится чрезмерное повышение степени сжа­тия, применение топлива с повышен­ной склонностью к самовоспламенению, установка слишком раннего за­жигания при высокой частоте враще­ния, применение свечей зажигания, не соответствующих по тепловой характе­ристике (калильному числу) выбранной степени сжатия и топливу.

При слишком «горячей» свече вос­пламенение обычно возникает от пере­гретого центрального электрода свечи. Существует несколько путей снижения температуры центрального электрода.

Большинство заводов электрообору­дования выпускает «холодные» свечи с укороченным конусом изолятора. Однако недостатком их является отно­сительно низкая температура поверх­ности конуса изолятора и слишком ма­лая площадь этой поверхности. При длительной работе на низких частотах вращения коленчатого вала и малых нагрузках на конусе изолятора откла­дывается нагар, что может привести к «шунтированию» свечи и перебоям в зажигании, особенно на режимах пуска и прогрева.

 

 

 Рис. 7. Температурные поля свечи «супер-термоэластик», °С

 

На верхний предел температурного поля, характеризующего калильное число свечи, указывает цифра в ее обо­значении. Она соответствует услов­ному индикаторному давлению в ци­линдре, при котором возникает доискровое воспламенение смеси во время испытаний на специальном одноци­линдровом двигателе. При подго­товке к соревнованиям при положи­тельных температурах воздуха у фор­сированных высокооборотных двигате­лей с повышенной степенью сжатия и с жидкостным охлаждением это число должно быть в пределах 23...26. В зимний период, чтобы пред­отвратить забрасывание изолятора све­чи топливом, обычно применяют све­чи с калильным числом на 2...3 еди­ницы ниже.

Другой способ снижения темпера­туры центрального электрода — изго­товление его из меди с жаростойким покрытием (хром, никель и др.). У све­чей такого типа, называемых «супер-термоэластик» (рис. 7), значительно более широкое температурное поле, что позволяет применять одну модель свечи для форсированных двигателей, не сталкиваясь с явлениями «шунти­рования» даже после длительной ра­боты двигателя на малых нагрузках и холостом ходу.

Свечи «супер-термоэластик» фирмы «Бош» (ФРГ) имеют следующие обо­значения: W — резьба ввертной части 14X1,25. Цифры на свече соответ­ствуют следующим значениям калиль­ного числа: 3 — 260...280; 4—225...250; 5—200...230. Первая после цифры буква А или В — длина резьбы 12,7 мм; С или D — длина резьбы 19 мм (ана­логично букве Д для свечей отече­ственного производства), при этом бук­вы В и О обозначают свечи с высту­пающим изолятором (аналогично бук­ве В для свечей отечественного про­изводства). Таблицы свечей, выпуска­емых в СССР, и их зарубежных аналогов приведены в ряде статей в журнале «За рулем» и в книге «Бен­зиновые двигатели» (М.: Машиностро­ение, 1986).

Форсируя двигатель, обычно для улучшения мощностных показателей, идут одновременно по нескольким направлениям с учетом технических возможностей, требований к данному классу спортивных автомобилей и др. При этом учитывают взаимное влияние этих направлений на основные харак­теристики двигателя. В качестве при­мера на рис. 4 приведены внешние скоростные характеристики двигателей «Волга» и ВАЗ-2106 при различных способах их форсирования.

Как видно из графиков, для двига­теля ВАЗ-2106 увеличение размеров диффузоров первичной и вторичной камер карбюратора на 9 % и проход­ных сечений впускных и выпускных клапанов на 5 % приводит к увели­чению наполнения при средних и вы­соких частотах вращения примерно на 4 %. Соответственно улучшаются и мощностные показатели. Установка двух горизонтальных двухкамерных карбюраторов с диаметром диффузо­ра 40 мм, повышение степени сжатия с 8,8 до 11,6...12,0, расширение каналов впускной системы позволило повысить максимальную мощность с 80 л. с. (59 кВт) при 5600 об/мин до 109 л. с. (80 кВт) при 6000 об/мин. Максималь­ное значение коэффициента наполне­ния при этом возросло с 0,9 при 3200 об/мин до 0,96 при 4800 об/мин (на 6 %). Расширив фазы газораспре­деления и увеличив подъем клапанов на 1 мм, подняли максимальное зна­чение коэффициента наполнения с 0,96 при 4800 об/мин до 1,04 при 6000 об/мин, т. е. на 8 %.

Таким образом, комплекс меро­приятий (увеличение проходных сече­ний впускной системы, установка двух горизонтальных двухкамерных карбю­раторов, выпускной системы с инди­видуальными патрубками, повышение степени сжатия) в сочетании с кон­структивными изменениями, связан­ными с обеспечением безотказной работы двигателя (детали кривошипно-шатунного механизма, механизма газо­распределения и др.), позволил под­нять максимальную мощность двигате­ля с 80 л. с. (59 кВт) при 5600 об/мин до 135,5 л. с. (100 кВт) при 6350 об/мин, т. е. почти на 70 %.

Для улучшения динамических ка­честв автомобиля, повышения его на­дежности, как правило, вносят изме­нения и в конструкцию кривошипно-шатунного механизма. Рассмотрим не­которые такие усовершенствования. Для уменьшения механических по­терь на трение и снижения массы поршня на нем оставляют только одно компрессионное и одно маслосъемное кольца. Одновременно повышают тре­бования к компрессионному кольцу, которое должно прилегать к поверхности цилиндра без просвета по всей окружности. При этом несколько со­кращается ресурс работы двигателя.

Снижение механических потерь не только для специально подготовлен­ных, но и для серийных двигателей достигают также выбором оптималь­ной формы юбки поршня (уточнение овала в поперечном сечении, примене­ние бочкообразной формы в продоль­ном сечении). При специальной под­готовке двигателей поршни облегчают, сводя к минимуму приливы на бобыш­ках, которые используются для под­гонки поршней по массе.

В ряде случаев на юбке поршня сверлят отверстия диаметром 6...8 мм, расположенные в шахматном порядке в несколько рядов. Такие отверстия, кроме снижения массы, способствуют ускорению приработки, практически исключают задиры на поверхностях цилиндра и поршня из-за их пере­грева или попадания посторонних частиц.

Для уменьшения аэродинамических потерь, повышения прочности шату­нов и коленчатого вала прибегают к полировке их необработанных наруж­ных поверхностей.

Для улучшения динамических ка­честв автомобиля снижают, насколько возможно, момент инерции путем до-обработки маховика, не нарушая его прочности в зоне напрессовки венца и обеспечивая надежный теплоотвод от рабочей поверхности в зоне кон­такта с ведомым диском сцепления.

Необходимо также учитывать, что при существенном повышении мощностных показателей двигателя обычно приходится увеличивать усилие на на­жимной диск сцепления, чтобы исклю­чить его пробуксовку в интервале высоких значений крутящего момента.

Приведенные в статье рекомендации рассчитаны на автоспортсменов и во­дителей, имеющих опыт технического обслуживания и ремонта серийных дви­гателей, навыки выполнения слесарных работ.

 

А. ДМИТРИЕВСКИЙ.

в. кислых.