Любой, кто имеет высокооборотистую ручную машинку для обработки поверхностей может воспроизвести некоторые из многих консервативных модификаций, описанных в этой главе, в результате чего будут улучшены характеристики обычных и непрофессиональных гоночных двигателей.

Вначале может показаться, что получение дополнительной мощности от модификации головки блока должно улучшить многие характеристики двигателя, в том числе приемистость, высокую мощность на низких оборо-. тах, расширение области оборотов и т. д. К сожалению, это верно лишь частично. Некоторые модификации головки блока улучшают максимальную мощность, но они не могут помочь, а могут даже уменьшить мощность на низких оборотах или приемистость. Это совсем не означает, что тщательно подготовленная головка блока цилиндров не может дать улучшений во всех областях. Испытания головок, продемонстрировавших разносторонние улучшения, показали, что они не были достигнуты такими способами как простое использование шлифовальной машинки. Перед тем, как вы сможете аккуратно совершенствовать головки блока, вы должны решшь. чего вы будете добиваться: приемистости, экономичности, общих гоночных характеристик и т.д. Вы можете хотеть улучшить более чем одну из этих характеристик и можно в некоторой степени достичь хорошего компромисса мсждч ними Обычно средний автомобиль класса "хот-род" пренебрегает в топ или иной степени частью потенциала, который заключен в головке блока. Поэтому начнем исследование этой скрытой мощности с той части, где заканчивается впускной коллектор: впускной канал.

Впускной канал
Характеристики на низких оборотах
Если вы работаете со стандартной головкой блока цилиндров и хотите доработать впускные каналы так, чтобы добиться хорошей мощности на шпкнх оборотах и дополнительно некоторой мощности на высоких оборотах, то хорошим известием будет то, что вам нужно делать очень мало. Ключевым элементом в этом случае будет то, что канал должен иметь малую площадь поперечного сечения, грубую текстуру поверхности и форму, обеспечивающую равномерный поток.

Если вы планируете добиться хорошей мощности двигателя на низких оборотах и некоторой дополнительной мощности на высоких оборотах двигателя, то хорошей новостью будет то, что вам нужно будет делать очень
мало. Канал должен иметь малую площадь поперечного сечения, грубую текстуру поверхности и форму, обеспечивающую качество прохождении потока.

Это, с возможным исключением последнего фактора, почти идеально описывает большинство впускных каналов промышленного нзготовления.

Высококачествепная обработка клапанов с 3 углами может привести к значительному улучшению характеристик потока в канале при всех оборотах двигателя. Для большинства двигателей V8 ширина седла в 1,65 мм для впускного ив 1,78 - 1,91 мм для выпускного клапанов (угол наклона кромок — 45") обеспечивает оптимальный поток, уплотнение и отличную теплопередачу. Чтобы обеспечить охлаждение головок клапанов I — 30°; 2 — 45° (ширина кромки 1,65 мм); 3 — 60°; 4 — ширина 1,91 мм и угол 45°; 5 — обработанная кромка в 30°; 6 — фаска в 45°; 7 — кромка не уже; 8 — верхняя обработка — должна быть небольшой; 9 — впускной клапан; 10 — выпускной клапан.

Однако, эти три важных параметра, улучшающих характеристики потока без заметного увеличения каналов, является жизненно важным, т. к. большое поперечное сечение ухудшает работу двигателя на низких оборотах, уменьшаететего мощность. Если вы сможете применить правильные "секреты" для достижения этого, то вы будете на один шаг ближе к созданию двигателя, хорошо работающего в обоих концах рабочего диапазона оборотов.
Первый "секрет" улучшения потока часто пропускают или придают ему мало значения. Это является большой ошибкой, т. к. точная обработка клапана с 3 углами дает значительные улучшения характеристик потока при всех оборотах двигателя. Для большинства двигателей V8 ширина седла впускного клапана в 1,65 мм и выпускного клапана в 1,91 мм и угол 45° на обоих клапанах обеспечивает оптимальный поток, уплотнение и отличную теплопередачу для обеспечения охлаждения головок клапанов. Несмотря на распространенное обратное мнение, седла, более узкие, чем эти, не улучшают поток и могут привести к перегреву клапанов. В заключение, поток часто может быть еще более улучшен добавлением 30° (градусной) фаски на нижней стороне впускного клапана.

Часто характеристики потока могут быт», улучшены, за счет добавления 30 -градусной фаски с нижней стороны впускных и выпускных клапанов:
1 — 30-градусная фиска; 2 — форма типичного впускного и выпускного клапана.

Притирка клапанов и седел клапанов достаточно проста и на самом деле является таковой. Но если вы остановитесь на этом, то обманите сами себя, потеряв часть мощности. Относительно небольшие дополнительные усилия, затраченные на обработку канала, могут дать довольно значительную прибавку мощности. Точность в определении областей, форма которых должна быть скорректирована, составляет следующий секрет модификации впускных каналов.

В первую очередь обработка должна производиться вокруг направляющей втулки клапана. Препятствия, имеющиеся здесь, могут ныть уменьшены иногда путем уменьшения высоты выступа и почти всегда — путем уменьшения ширины выступа. Хотя у равных двигателей имеются различные варианты конструкции, подобные модификации могут улучшить характеристики почти всех заводских головок блока цилиндров.

Система впуска рабочей смеси, которая обеспечивает широкий диапазон крутящего момента, не будет существенно ограничивать поток топли-вовоздушноп смеси из карбюратора (карбюраторы будут обсуждены в одной из следующих глав) и не позволит потоку смеси потерять свою скорость из-за больших поперечных сечений в каналах. Канал форсированного двигателя должен иметь минимальную площадь поперечных сечений, согласующуюся с максимальным потоком смеси; другими словами, материал нужно убрать только из тех областей, которые заметно ограничивают прохождение потока. Если области с небольшим ограничением объема и скорости потока во впускных каналах будут увеличены путем чрезмерной сошлифовки, то результатом этого может стать уменьшение мощности. Когда работа сделана правильно, то измерения обнаружат,-что объем и скорость воздуха, двигающегося через все участки канала, будут выше, чем у стандартной головки блока.

Второе серьезное препятствие для потока находится в области седла клапана. Часто оно представляет собой характерный выступ, остающийся чуть ниже седла клапана после обработки головки на заводе. Эта область должна обеспечивать плавный переход потока вокруг клапана. Тщательная работа в области камеры сгорания и седла клапана даст наибольшее улучшение в характеристиках потока в канале, что окупает затраты времени.

На различных типах двигателей, включая "Шевроле", увеличение входного отверстия канала до максимального размера, ограниченного положениями отверстий для толкателей, является популярным занятием у многих конструкторов-любителей при обработке головки. Однако наиболее критичной областью для общего потока является не входное отверстие канала, а места рядом с седлами клапанов. Поток через основной корпус канала обычно имеет относительно свободный путь, но прохождение мимо клапанов и попадание в камеру сгорания - это совсем другое дело. Хотя стендовые испытания и обнаруживают, что небольшие различия между разными формами каналов могут дать заметный эффект по потоку, подобные модификации применяются почти на всех двигателях и они базируются на старом правиле: металл удаляется из областей, которые существенно ограничивают воздушный поток.

Удаляйте металл только из тех областей, которые препятствуют воздушному потоку. Форма входного отверстия указывает, что воздушный поток в нижней части отверстия минимален, так что эта область не была увеличена.

Первое препятствие часто располагается вокруг выступающей части направляющей втулки клапана. Это препятствие может быть иногда уменьшено путем уменьшения высоты и почти всегда — ширины выступа направляющей втулки. Второе серьезное препятствие потоку находится в области седла клапана. Переход от области до седла клапана к области после седла клапана должен быть плавным, а часто имеет место противоположное явление, причиной чего является характерный выступ, остающийся после выхода головки блока с завода, ее обработки чуть ниже седла клапана. Тщательная работа в областях камеры сгорания и седел клапанов по отношению к затраченному времени даст самое большое улучшение в характеристиках потока.

Больше поток — больше мощность
Когда седла клапанов и области камер сгорания оптимизированы, следующим шагом является усовершенствование основной области канала. Рассмотрим для примера головку блока, подготавливаемую для повседневного использования, что поможет иллюстрировать правильные пути выполнения этой работы. Вариант этой головки для короткого блока "Шевроле" базируется на популярных и широко распространенных отливках для головок с номерами 186, 461 или 462 (три последние цифры номера на отливке головки). Отверстие впускного канала имеет не традиционную прямоугольную форму, как у промышленных и даже специальных головок, а форму трапеичи. Необычная форма, полученная из большого количества испытаний на стендах, указывает на то, что воздушный поток в нижней части канала (меньшее "дно" канала) минимален и поддерживает оптимальную скорость потока. Верхняя часть канала (широкая часть трапеции) является областью интенсивного потока, и увеличение этой области дает больше потока, согласованного со скоростью всего потока.

Почти без исключения полировка стенок канала не дает особых преимуществ перед грубой необработанной поверхностью. Грубая обработка такой поверхности занимает всего лишь несколько минут работы и помогает удерживать топливо во взвешенном состоянии, особенно в областях малоподвижного потока.

Следующим "секретом" является то, что гладкие поверхности канала не создают преимуществ по сравнению с шершавыми поверхностями. На стенде проверено достаточно много головок от гоночных двигателей для того, чтобы установить, что это правило, вероятно, применимо практически во всех случаях. Вдобавок, полировка впускного канала требует много усилий, тогда как относительно грубая обработка (осуществляемая бруском или шкуркой зернистостью 80-100) требует нескольких минут работы, а канал работает также хорошо, если не лучше, чем при полировке.
По сравнению с промышленными впускными каналами модификации. описанные вышс,,часто дают увеличение мощности на 5-8%. В этом случае предполагается, что в выпускных каналах не было сделано никаких изменений. Подобные модификации на выпускных каналах приведут к увеличению мощности на 2-5% (общий прирост составит 7-9%)

Максимальные характеристики
Когда вашей основной целью является получение высоких характеристик, можно рассмотреть возможность приобретения набора различных головок блока цилиндров для гоночных двигателей в качестве дополнительного оборудования.
Здесь можно дать некоторый дешевый совет (особенно по сравнению с тем, что вы заплатите за головки). Гоночные головки сконструированы для получения мощности с помощью распределительных валов, предназначенных для подъема клапанов на 17,8 мм или более. Понятно, что скорость в канале с низким подъемом клапанов заслуживает отдельного внимания. Если вы используете только такой распределительный вал, который поднимает клапаны на величину 15,2мм, то, вероятно, ваши деньги пропадут даром.
Наука о головках блока цилиндров стала очень сложной и не дает однозначного ответа на то, как можно модифицировать впускной и выпускной каналы для получения дополнительных преимуществ от потока смеси. Однако каналы этого типа при необходимости являются достаточно большими по площади поперечного сечения и по объему и работают лучше с профилями гоночных распределительных валов, обеспечивающими высокий подъем клапанов. Вы можете достичь многого, потратив большие суммы денег при решении этой проблемы, но имейте в ввиду, что когда дело идет к модификации канала, имеется четкая граница между практичным и непрактичным. Относительно легко оптимизировать большинство впускных клапанов для работы с распределительным валами, которые обеспечивают подъем клапанов примерно в 14,0 мм. Однако, двигатель "требует" большего от канала, когда используется распределительные валы с более высокой продолжительностью такта впуска и большим подъемом клапанов и количества усилий (и денег), которые потребуются, чтобы удовлетворить этим требованиям и реализовать отдачу потенциальной мощности от головок блока, может быть таким же, как и при подготовке ракеты к старту. Давайте рассмотрим общий пример возрастания затрат, используя в качестве примера блок цилиндров "шевроле", хотя то же самое можно легко применить по многим другим форсированным двигателям. Большинство изготовителей головок обычно будут расширять входное отверстие канала как можно больше, чтобы улучшить характеристику потока, а ограничивающим фактором будет расположение отверстий для толкателей клапанов по обеим сторонам отверстий каналов. Однако когда поток играет главную роль, толкатели должны быть сдвинуты с пути, заглушив отверстие и просверлив новые. На первый взгляд это звучит просто, но когда вы рассмотрите то, что теперь будет необходимо для изменения конструкции рычагов коромысла и почти всех деталей, которые находятся рядом, становится очевидным, что это модификация не будет дешевой. Более того, после всех вложений вы будете иметь канал, поток через который будет лишь немного больше и дополнительный поток будет получен при необычно высоком подъеме клапанов. Другими словами, хотя этот тип модификации необходим для гоночных автомобилей большого класса, но он очень не практичен и не нужен для форсированных двигателей для обычных автомобилей. Для освещения перспективы приведем здесь некоторые общие правила, которые помогут вам подобрать правильную комбинацию головки блока и распределительного вала для следующего вашего форсированного или гоночного двигателя.

Подъем клапана
Подъем клапана — это просто величина перемещения, передаваемого кулачком распредвала. Данные по подъему можно перепутать, так как коромысло умножают действительный подъем клапана в соотношении примерно от 1:1,5 до 1:1,7. Большинство фирм-производителей распредвала указывают "чистые" данные подъема клапанов, которые представляют собой максимальные величины подъема (перемещения), которые имеют место на клапане. Действительный подъем кулачка, измеряемый на рас-предвале, заметно меньше чем "чистый" подъем клапана.
Оптимизация канала по потоку при подъеме клапанов является наиболее практичной для ваших будущих приложений. Толкатель форсированного двигателя со стандартным коромыслом должен ограничивать подъем клапана примерно до 12,7 мм (даже при этом относительно умеренном подъеме бронзовые направляющие втулки клапанов будут необходимы для уменьшения износа и обеспечения оптимального срока службы седла клапана). Если вы позволите себе использовать роликовые коромысла (ракеты), то может быть возможным увеличить практический подъем клапанов до величины 14,0 мм, т. к. роликовые коромысла приводят к меньшим боковым нагрузкам на стержень клапана и на направляющие втулки. Форсированные и гоночные двигатели могут успешно работать при подъеме клапанов до 15 мм, хотя срок службы направляющих втулок и клапанов будет меньше. Двигатели для кольцевых и внедорожных гонок используют величину подъема клапанов в 16,5 мм. Все двигатели автомобилей-дрегсте-ров используют величину подъема клапанов от 17,8 до 21,6 мм, но механизм привода клапанов и впускные каналы сконструированы для отдачи мощности при очень высоких оборотах двигателя и на очень короткий период времени (с расчетным временем работы несколько минут или часов, а не сотни и тысячи километров).

Продолжительность открывания клапана
Продолжительность открывания указывает, сколько времени клапан остается открытым и измеряется в градусах поворота коленчатого вала (помните, что распредвал вращается в 2 раза медленнее коленчатого вала). Высокая продолжительность открывания увеличивает мощность на высоких оборотах ценой экономичности, увеличения токсичности выхлопных газов и мощности на низких оборотах.
Сравнение продолжительности открывания клапанов различных рас-предвалов сложно, так как разные фирмы-производители используют разные методы измерений. Некоторые фирмы измеряют продолжительность открывания от точного момента, когда клапан отходит от своего седла. Это дает более высокие значения, но на практике топливовоздушная смесь не начинает поступать в нужной мере до тех пор, пока клапан не поднимется на определенную величину.

На этом поперечном сечении распредвала показаны подъем клапана, продолжительность открывания клапана, перекрытие клапанов и угол между центрами кулачков.
1 —угол между центрами кулачков; 2 — перекрытие клапанов; 3 — продолжительность открывания клапана; 4 — выпускной клапан закрывается; 5 — подъем клапана; 6 — впускной клапан открывается; 7— впускной клапан закрывается; 8 — выпускной клапан открывается.

Каждая часть распредвала имеет свое назначение:
1 — выступ;
2 — профиль кулачка;
3 — ведущий профиль кулачка;
4 — основная окружность кулачка;
5 — направление вращения распредвала;
6 — основание или пята кулачка.

Тогда как смещенные толкатели и специальная геометрия коромысел могут быть необходимы для гоночных двигателей в свободном классе, эти серьезные (и дорогие) модификации большей частью не имеют смысла в обычных форсированных двигателях для повседневного использования. Каналы эг.юго типа могут помочь выдать практически ценную мощность на форсированных двигателях, чем более "спокойная " конструкция.

Большинство специалистов по распредвалам договорились измерять продолжительность подъема между началом и концом, когда подъем равен 1,27 мм. При этом методе измерений получаются меньшие значения, которые больше соответствуют характеристикам потока. Для обычных применений продолжительность открывания около 230° (измеряемая при подъеме клапана в 1,25 мм) работает хорошо. Убедитесь, что вам известно, как измерялась продолжительность открывания при сравнении характеристик различных распредвалов.

Перекрытие клапанов
Перекрытие клапанов соответствует углу поворота коленвала (в градусах), при котором и впускной и выпускной каналы открыты. Подобно продолжительности открывания, длительное перекрытие также увеличивает мощность на высоких оборотах, но ценой экономичности, ухудшения состава выхлопных газов и мощности на низких оборотах.
Два фактора влияют на данные по перекрытию клапанов. Первый и очевидный — это величина продолжительности открывания клапанов. Второй — это угол между центральными линиями кулачков или смещение кулачков друг относительно друга на распредвалу.