Портинг – грамотный тюнинг ГБЦ
Тюнинг – популярное направление среди миллионов автолюбителей. Те, кто не доволен серийными автомобилями, кто стремится увеличить их мощность, прибегает к различным видам тюнинга. В вопросе доработки двигателя далеко не последнее, а скорее, одно из первых мест занимает тюнинг головки блока цилиндров (далее ГБЦ), так как именно от нее зависят многие мощностные показатели. Грамотная доработка ГБЦ позволяет добиться солидного прироста мощности – до 20 лошадиных сил, а в некоторых случаях еще больше. И одним из способов увеличить мощность двигателя, является портинг ГБЦ. Что это такое мы с вами выясним прямо сейчас.
Разметка срезаемой части на коллекторе и гбц с помощью прокладки.
Приложите прокладку к коллектору. Все, что между краем отверстия на прокладке и краем отверстия на коллекторе необходимо сточить. Следует разметить эту часть, и постоянно прикладывать прокладку, чтобы не снять лишнего. Это самое важное — не переточить.
Что такое портинг?
Портинг ГБЦ очень часто называется портингом каналов, так как работа связана именно с доработкой впускных и выпускных каналов головки блока. Отработанные газы движутся по каналам с очень высокой скоростью и любое сопротивление, препятствующее этому движению, заметно влияет на динамику и мощностные показатели двигателя. Поэтому, те, кто стремится выжать максимум лошадей из мотора, обращает свое внимание даже на такие мелочи. Вместе с этим, портинг подразумевает колоссальный объем работ, а значит, и затрат, поэтому, давайте разберемся, на сколько это сложное дело.
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.)
Что включает в себя портинг ГБЦ?
Мы упоминали о том, что портинг – это доработка каналов ГБЦ, а если говорить еще более подробно – это увеличение диаметра каналов, внутренняя обработка, изменение их геометрии, чтобы обеспечить максимально свободное движение газов. Следовательно, если изменению подверглись каналы ГБЦ, то нужны и новые клапана. Те, кто проводят тюнинг ГБЦ, в качестве улучшенного варианта предпочитают облегченные, Т-образные клапана. Так как все идет по цепочке, портинг включает в себя и доработку седел клапана, устраняются малейшие неточности, которые могут создавать сопротивление свободному движению газов. Наконец, завершающим этапом является доработка камеры сгорания. Доработка ГБЦ, или портинг – очень кропотливое дело, требует больших знаний и предварительных расчетов. Известны ситуации, когда после доработки головки двигателя, мотор становился вялым, а вся динамика ощущалась только на высоких оборотах. Поэтому, поручать это занятие нужно проверенным, специально обученным мастерам, так как велик риск не просто не увеличить мощность, а напротив, существенно понизить ее в результате грубого нарушения первоначальных характеристик.
Немного исторических фактов
В начале 80-х годов команда Brabham team выступающая в Формуле 2 начала использовать мотор Хонда V6. Этот мотор получился с пиковой мощностью, слабой серединкой и узким рабочим диапазонов. В тот год, они в чистую проиграли 4-х цилиндровым моторам BMW. После провального сезона, инженеры команды обратили внимание на мотор и заметили, что впускной канал на моторе слишком большой. Просто уменьшив его, они сразу получили прибавку 5% максимальной мощности (на высоких оборотах) и 20% улучшение на средних оборотах. Porsche к примеру, вначале построили свой гоночный мотор для 3.6 литра 911 GT3-RSR с использованием 42 мм впускных и 36 мм выпускных клапанов, такое решение показывало наилучший компромисс для современных, небольших камер сгорания с 4-мя клапанами на цилиндр и не большим (относительно) подъемом распредвалов для гоночных моторов. В последствии, после дальнейших исследований, тестов в 2004 году они уменьшили размер впускного клапана на 1 мм (41 мм) и выпускного на 2 мм (34 мм) и в результате получили существенное улучшение характеристик двигателя. Головка блока цилиндров ГБЦ каждого мотора имеет свои характеристики, они измеряются в потоке воздуха (flow -cfm cubic feet per minute) на специальных продувочных стендах. Вот еще один интересный пример Subaru WRX STI 2000cc. Показатели на впуске в сток ГБЦ – 284 CFM (28H2O), это очень хороший результат. Предлагаю посмотреть на характеристики ГБЦ легендарного Subaru WRC. На впускном канале – 265 CFM, это совсем на немного больше, чем на сток форд фокус (дюратек 2.0 литра) и на порядок меньше чем на сток субару СТИ 2.0. Конечно, на выпускном канале у WRC мотора, для раннего спула фло порядком увеличили (CFM — 218) в сравнении со стоком (CFM — 174). Ну здесь отдельная история, в стоке на СТИ выпуск далеко не оптимален (с мотором турбо форд или тем более mitsubishi EVО лучше не сравнивать). Еще один пример, мотор Duratec 2.0 имеет на впуске 255 CFM – этого достаточно для снятия 240 сил, зачем трогать голову? Если вы желаете больше, скажем 280 сил, то и здесь стандартного размера клапана хватит, но и есть свои тонкости в работе с каналами, ни в коем случае нельзя увеличивать весь их размер (только испортите характеристику мотора), все усилие необходимо направить на работу с горлом канала, клапаном и седлом. Если 300 сил, то здесь необходимо увеличить размер впускного клапана на 1мм и выпускного на 2мм. Любое увеличение проходного сечения канала, увеличит проходимость воздуха (показатели CFM) и конечно максимальную мощность, но в свою очередь уменьшит скорость потока, а значит и процесс утрамбовки ((INTAKE RAMMING) будет ухудшен, как следствие потеря мощности на малых и средних оборотах. Вскрыв каналы, вы эффективность наполнения цилиндров не улучшите, а только сдвинете на более высокие обороты (потеряв низы). Тут вопрос, что лучше установить распредвалы с большими фазами или остаться на стоке и вскрыть канал (горло канала). Да конечно эти процедуры вас приятно удивят на высоких оборотах, даже очень. Что бы все было правильно, вы должны точно знать, что вы хотите получить. Какую характеристику мотора, какую максимальную мощность, на каких оборотах. Чудес не бывает, если на моторе дюратек 2.0 литра цель 280 сил или на 1.6 лада – 220 сил, то конечно это не будет на 7000 об., а где-то на 8200-8500 и тут необходима уже подготовка всего мотора (не дешевая процедура). Установив цель – вы в таком случае делаете ГБЦ именно под эту задачу, необходимо получить не больше, а конкретное значение CFM, достаточное для поставленной задачи (не больше) . Все усилия необходимо направить на увеличение потока (flow) не за счет расширения канала, а на оптимизацию потока. Скажем так, теоретически максимальное значение какое может быть, это 146 CFM на 1 квадратный дюйм (минимального проходного сечения, часто горла канала). В реальности, рекордсмены (по данным 2008 года) 133 CFM/in2 для ГБЦ с 1 впускным клапаном и 137 CFM/In2 с 2 впускными клапанами на цилиндр. Будьте реалистами, скажем так для DOHC 130-132 CFM/In2 это вполне достижимый результат. Сток дюратек имеет значения 123 CFM/In2 (очень круто). Одно из правил работы с каналами – Форма это очень важно, а полировка нет. ГБЦ с грубой финишной обработкой, но с правильно сделанными формами всегда выдаст больше (на порядок) мощности, чем до блеска полированный, но с неправильными формами канал. Вообще будьте осторожны с финишной обработкой, особенно впускного канала, не используйте инструмент для этого с зернистостью больше чем 80, а то будут ухудшено смесеобразование. В аэродинамике есть такое понятие Пограничный слой (Boundary layer) грубая поверхность в отличии от зеркальной в данном случае это только плюс. Полировка выпускного канала делается таким же способом как и впускного, только, в данном случае необходимо немного больше «зеркала” . Выпускные газы содержат углерод (carbon) он в виде сажи, нагара оседает на стенках, поэтому используя абразив с зернистостью 240 или даже 320 приветствуется, это поможет решить данную проблему. (но не более). Мне кажется также стоит отметить один из важных моментов, который при портинге выпускного канала приводит к ухудшению. Очень часто я встречал, что люди стараются подогнать размер выпускного канала под размер выпускного раннера (коллектора). Это операция приводит к потери мощности, особенно на средних оборотах. Многим это может показаться глупостью, но должен быть резкий скачек (ступенька) между выпускным каналом и входом в выпускной раннер (выпускной коллектор). Это поможет уменьшить поступление выпускных газов обратно в цилиндры (к примеру в момент оверлап). Противоток выпускных газов всегда проблема на малых оборотах и к большому сожалению при установке распредвалов с большей полной фазой (duration) ситуацию только еще больше ухудшает. Как много в мощности вы выиграете при несоответствии размеров выпускного канала и выпускного раннера, будет зависеть от того, на сколько большая будет эта разница, ступенька. Но это не значит, что вы должны специально душить мотор на выпускном канале, он должен быть оптимального размера, точнее объема и минимального проходного сечения. Или наоборот использовать диаметр выпускных раннеров большего размера, чем необходимо. Просто, сделайте этот порог, ступеньку, не увеличивайте размер выпускного канала для того чтобы подогнать под размер выпускного коллектора. Для примера, на гоночном моторе 1.6 литра такая ступенька может прибавить до 3% максимальной мощности и около 5% в среднем диапазоне.
