Отвечаем на пять самых распространенных вопросов о компрессорах.

Вспомните, как вы чувствовали себя, выполнив несколько десятков отжиманий или пробежав три километра кросса. Приблизительно то же самое испытывает двигатель вашей машины, когда вы едете в гору или “летите” по шоссе.

Все больше современных автомобилей получают “живительный” воздух, придающий им дополнительную “силу”, от турбокомпрессора. Несмотря на то, что этот агрегат использовался в автомобильных, авиационных и других двигателях на протяжении почти всего нынешнего века, всего лишь около десяти лет назад турбокомпрессоры еще считались лишь “игрушкой” для “экзотических” и “особо мощных” машин.

Вместе с растущей заинтересованностью потребителя в более высокой и экономичной мощности современных автомобилей, турбокомпрессоры доказали свою высокую эффективность и практичность. Одновременно с низкими, “зализанными” аэродинамическими формами кузовов современных машин их двигатели стали меньше, а упор стал делаться на топливную экономичность.

Внешний вид турбокомпрессора Концепция турбированных систем : Турбина представляет собой воздушную помпу проводящуюся в движение выхлопными газами. За счет этого повышается давление воздушного потока попадающего в двигатель, в следствии чего воздушно-топливная смесь попадает в двигатель и происходит повышение мощности.

В некоторых автомобильных двигателях атмосферное давление является максимально возможным давлением при котором воздушный поток может попадать в двигатель. Количество сжигаемого топлива в цилиндрах ограниченно из-за количества воздуха попадающего в двигатель при атмосферном давлении (такие моторы не турбируются).

Двигатель при одних о тех же оборотах может производить больше мощности если в цилиндры будет попадать больше воздушно-топливной смеси. Большее количество воздушно-топливной смеси дает большее давление в цилиндре и большую отдачу. Это один из путей повышения мощности двигателя. Турбированные двигатели производят мощности на 30-60% больше чем такой же двигатель без турбины.

Турбонагнетатель это воздушный компрессор, который втягивает воздух после чего сжимает его и вдувает его в двигатель (см. рисунок 1 турбо-компрессора и на нем #1). Компрессор раскручивается до 100.000 об/мин. с помощью турбины (см. фото турбо-компрессора и на нем #2). Турбина с компрессором соединены с помощью вала (см. фото турбо-компрессора и на нем #3). Когда турбина начинает вращаться она вращает компрессор через вал. Турбина вращается за счет выхлопных газов идущих из двигателя, после чего выхлопные газы попадают в выхлопную систему.

Как уже сказано выше турбокомпрессор повышает эффективную мощность двигателя на 30-60 процентов. Таким образом, после его установки 4-цилиндровый агрегат обеспечивает силовые параметры 6- и даже 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности!

1. КАКИМ ОБРАЗОМ ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ ?

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если требуется увеличить мощность двигателя, нужно увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя, который к тому же при этом сильно дымит.

Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя путем подачи в него необходимого количества сжатого воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах мы получаем большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов (см.врезку).

2. КАК РАБОТАЕТ ТУРБОКОМПРЕССОР ?

Принцип действия турбокомпрессора Основными частями практически любого турбокомпрессора являются турбина и центробежный воздушный насос, связанные между собой при помощи общей жесткой оси. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью (причем огромной - примерно 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразовывается здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор.

Происходит это так. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы подаются на крыльчатку турбины, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (он представляет собой похожую крыльчатку, установленную на другом конце оси) засасывает свежий воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность.

Существует также множество других конструкций турбокомпрессоров.

3. НА КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ МОЖНО УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР ?

Турбокомпрессором может быть оснащен любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый или работающий на газе, имеющий жидкостное или воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры используются как на двигателях с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Также не имеет никакого значения, идет ли речь о двухтактном или о четырехтактном двигателе.

В настоящее время практически все большие дизельные двигатели мощностью более 150 кВт, используемые в промышленности, судостроении, на дорожно-строительных работах, оснащаются турбокомпрессором (иногда даже несколькими).

В сфере автомобильного транспорта теперь практически любой дизельный двигатель мощностью свыше 80 кВт стандартно оснащается турбокомпрессором. Даже в секторе небольших автомобилей с дизельным двигателем наблюдается их распространение.

Приход турбокомпрессоров на бензиновые двигатели был более трудным, но ускорился благодаря опыту их использования на кольцевых автогонках и авторалли. Расширение производства материалов, обладающих высокими температурными характеристиками, улучшение качества моторных масел, применение жидкостного охлаждения корпуса турбокомпрессора, электронное управление регулирующими клапанами - все это способствовало тому, что эти агрегаты стали использоваться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что, в сочетании с впрыском топлива и электронным зажиганием, позволило достичь очень высоких характеристик.

4. НУЖДАЕТСЯ ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ ?

Нет. Но поскольку он смазывается маслом из системы смазки двигателя, то проблемы с этой системой “отзовутся” и на турбокомпрессоре. Обычно недостаток масла приводит к его сильному износу и выходу из строя.

Признаками неисправности турбокомпрессора могут быть: уменьшенная мощность двигателя, черный или синеватый дым из выхлопной трубы, повышенный расход моторного масла или шум при работе турбокомпрессора.

Примечание. Имейте в виду, что указанные признаки не обязательно свидетельствуют о неисправности турбокомпрессора - прежде всего нужно проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.

На нормально работающем двигателе, который своевременно и качественно обслуживается, турбокомпрессор может безотказно работать в течение долгих лет.

Любой ремонт турбокомпрессора должен осуществляться только в специализированной мастерской, поскольку для этого требуются специальные знания, умения и оборудование. Кроме того, при выполнении любых работ с агрегатом должна быть обеспечена идеальная чистота, поскольку даже одна песчинка, попавшая в турбокомпрессор, может вывести его из строя.

5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ ?

Это очень просто. Нужно всего лишь следовать рекомендациям производителя автомобиля. По данным одной крупной аналитической фирмы, только около 30% владельцев “турбированных” машин выполняют эти рекомендации. Поэтому многие проблемы с турбокомпрессором возникают только в результате пренебрежения этими правилами. А они следующие:

После запуска холодного двигателя по крайней мере 5 минут не допускайте высоких оборотов, чтобы дать возможность маслу хорошо смазать турбокомпрессор.

Перед тем как выключать двигатель после высокой нагрузки либо длительной поездки, оставьте его поработать не менее 1 минуты на холостых оборотах. Если сразу заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор будет некоторое время вращаться без смазки, поскольку масляный насос прекратит работу. При этом повреждаются подшипники и кольца агрегата.

Не забывайте регулярно заменять моторное масло и масляный фильтр. Имейте в виду, что высокая температура, возникающая при работе турбокомпрессора, уменьшает эффективность и долговечность масла. Поэтому заливайте только то масло, которое подходит для “турбированных” двигателей.

Соблюдая эти правила, вы обеспечите длительную и надежную работу турбокомпрессора. Помните “золотое” правило: болезнь легче предупредить, чем излечить.

Многим наверное интересно как работает роторный двигатель или двигатель Ванкеля, сейчас я расскажу об основных аспектах его работы.

Конструкция и работа роторного двигателя

Функцию поршня в РПД выполняет трехвершинный ротор, преобразующий силу давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала.

Движение ротора относительно статора (наружного корпуса) обеспечивается парой шестерен, одна из которых жестко закреплена на роторе, а вторая на боковой крышке статора.

Шестерня неподвижно закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня ротора. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни.

Вал вращается в подшипниках, размещенных на корпусе, и имеет цилиндрический эксцентрик, на котором вращается ротор. Взаимодействие этих шестерен обеспечивает целесообразное движение ротора относительно корпуса, в результате которого образуются три разобщенных камеры переменного объема.

Передаточное отношение шестерен 2:3, поэтому за один оборот эксцентрикового вала ротор поворачивается на 120 градусов, а за полный оборот ротора в каждой из камер совершается полный четырехтактный цикл.

Газообмен регулируется вершиной ротора при прохождении ее через впускное и выпускное окно. Такая конструкция позволяет осуществлять 4-тактный цикл без применения специального механизма газораспределения.

Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Крутящий момент получается в результате действия газовых сил через ротор на эксцентрик вала.

Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск - принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.

История роторно-поршневых двигателей

Во времена бывшего СССР существование отечественных машин с двигателями Ванкеля не афишировалось. Ими пользовались наши спецслужбы.

Ученые из бывшей УССР не оставались в стороне при создании и усовершенствовании РД, однако в прессе об этом практически не упоминалось. Эксперименты проводились совместно с СКБ РПД, которым в то время руководил Б.С. Поспелов.

Перед украинскими специалистами поставили две основные задачи: повышение экономических и экологических показателей РПД.

Задача была успешно выполнена путем внедрения принципиально новой системы регулирования мощности двигателя методом отключения рабочих цилиндров (ДРЦ).

Экономичность РПД возросла на 15%, а содержание токсических компонентов уменьшилось в 2,5-3 раза. Работа по модернизации РД проводится и до сегодняшнего времени.

О специфике эксплуатации автомобилей с РПД

По конструкции ВАЗовский мотор уступает японским. При этом случаи полной выработки ресурса практически неизвестны. Мотора ВАЗ-415 хватает на 80-100 тыс.км, а в некоторых случаях и 150 тыс.км., после чего требуется его преборка.

Гарантированный пробег японских двигателей - 300 тыс.км. Обслуживание самое обычное - замена эксплуатационных жидкостей.

Свечи российского производства редко ходят больше 5-7 тыс.км, поэтому рекомендуется использовать свечи фирмы NGK (BR10ET для РПД с наддувом и RB89ET без него), которые выдерживают 15 и более тысяч километров.

Строго рекомендуется применять только высококачественное минеральное масло, так как “синтетика”, сгорая в двигателе, закоксовывает уплотнения ротора. Расход 500 граммов масла на 1000 км пробега - норма для этого двигателя, ведь часть масла специальным насосом (лубрикатором или metering pump) впрыскивается прямо во впускной коллектор для дополнительной смазки трущихся поверхностей. Но из-за постоянных доливов масло требуется менять не чаще, чем через 10-12 тыс.км, и обязательно после зимней эксплуатации.

Этому мотору все равно на каком бензине работать, нужно только соответствующим образом настроить систему зажигания.

Надежность роторного двигателя

Распространенное мнение о недолговечности, ненадежности и проблемах при эксплуатации роторных двигателей не соответствует действительности. Все зависит от правильного и своевременного обслуживания роторного автомобиля. Запас мощности в РПД - более чем достаточный. А повышенный расход топлива владельца спортивной машины расстраивать не должен. Кроме того, ремонтируется он даже легче, чем обычный - деталей-то в несколько раз меньше.

Владеть таким необычным “роторным монстром”, непохожим на других, при этом имея свое лицо и свойственную ему индивидуальность, желают многие автолюбители и профессионалы.

Перспектива роторных двигателей

Более 30 лет разные автопроизводители пытались совладать с многообещающим, но капризным творением Ванкеля. Опустили руки все, кроме Mazda и … ВАЗ, где роторные двигатели мелкими сериями еще делают. Создавалось впечатление, что сдастся и Mazda, преуспевшая больше остальных.

Но в 2002 году в Токио Mazda представила новый автомобиль следующего поколения - концепт RX-Evolv с атмосферным роторным двигателем Renesis (комбинация слов renaissance - “возрождение” и genesis - “начало”) объемом 2 л, который развивает 280 л.с. при 8000 мин-1. Это рекордная литровая мощность для безнаддувных двигателей.

Примечательно, что этот РД соответствует жестким экологическим нормам Euro 4.

Также особо следует отметить предрасположенность РПД для работы на водороде. Фирма Mazda провела большой объем исследовательских работ по применению водорода в качестве топлива для автомобильного ДВС. РПД при небольшой модернизации позволяет использовать водород в качестве топлива. Поэтому фирмой было заявлено, что в “водородной” программе предпочтение отдано РПД.

Последняя надежда на возвращение роторного мотора связана с недавно появившимися автомобилями с гибридными силовыми установками, в которых небольшой двигатель внутреннего сгорания используется в качестве резервного источника мощности.

Так что борьба на поле двигателестроения продолжается …

Увеличение объема двигателя внутреннего сгорания является самым простым способом поднять моментные (в большей степени) и мощностные характеристики мотора.

Существует несколько возможных вариантов по увеличению объема двигателя ВАЗ-21083 ( и его производных – ВАЗ 2111, 2112, так как все они используют практически одинаковые блоки цилиндров, за исключением применения масляных форсунок в 16-ти клапанных моторах ВАЗ-2112):

Первый (более «народный» – т.к. дешевый) – расточка блока цилиндров под больший диаметр поршня. Затратная часть – работы по расточке блока, стоимость комплекта поршней и колец большего диаметра.

Второй способ (более дорогой) – замена штатного коленчатого вала на другой, имеющий больший радиус кривошипа – больше ход поршня – больше объём . Затратная часть – коленчатый вал (диаметр кривошипа от 74,8 мм до 80 мм), комплект специальных поршней под данный коленчатый вал (т.к. блок цилиндров имеет определенную конечную высоту), поршневые кольца, ну и работы по расточке блока под заданный комплект поршней.

На удивление, рост рабочего объема поршневого двигателя не всегда самый выгодный способ форсировки – иногда, в зависимости от того, что вы хотите получить от мотора, выгоднее доработать головку блока цилиндров с установкой подходящего распределительного вала и после этих операций «снять» большую мощность с вашего силового агрегата.

Естественно, чтобы возможности распределительного вала раскрылись в полную силу, необходима доработка ГБЦ – зачастую довольно серьезная – вплоть до перепрессовки седел и установку клапанов бОльшего диаметра (на 8-ми клапанные моторы хорошо подходят клапаны от BMW , а на 16-ти клапанные – от различных VW и Opel ). Кроме того, нельзя забывать про впускные и выпускные каналы, по которым топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры, а отработанные газы «вырываются» с большой скоростью – их необходимо дорабатывать, увеличивая до определенных пределов их сечение, производя внутреннюю полировку и изменяя их профиль.

Кроме ГБЦ, достаточно большое влияние на характер мотора оказывает содержимое и «геометрия» блока цилиндров. Мы не будем обсуждать разные типы поршней и их форму, весовые характеристики коленчатых валов, хотя бесспорно они вносят определенный вклад в характер будущего мотора.

Существует такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу поршня, эта характеристика и сам диаметр кривошипа коленчатого вала (ход поршня) существенно влияют на «дыхание» мотора: ведь по своей сути, ДВС – это насос, который прокачивает через себя определенный объем смеси воздуха с топливом за определенный промежуток времени.

В данной статье мы рассмотрим влияние соотношения длинны шатуна и диаметра кривошипа коленчатого вала на «характер» мотора двигателей семейства ВАЗ-2108. В англоязычной литературе это соотношение именуется R / S – rod to stroke ratio , и ему уделяется достаточно серьезное внимание при доработке моторов. Многие источники считают, что «золотой серединой» является величина R / S , равная 1,75.

В Интернете вы сами можете при желании найти достаточно много выкладок и расчетов по геометрии моторов Honda . Отчасти все они будут справедливы и для моторов ВАЗ, так как в обоих случаях речь идет о двигателях относительно небольшого рабочего объема (моторы Honda серий В16А - В20В с объемом соответственно от 1,6 до 2,0 литров, что вполне соотносится с литражом моторов ВАЗ 21083 (2112), получаемым при форсировании путем увеличения рабочего объема). Вот для примера геометрия легендарного мотора В16А (объем 1587 см. куб., мощность 160 л.с.; это первый «гражданский» мотор, имеющий удельную мощность 100 лслитр):

Длина шатуна: 134 мм

Ход поршня: 77 мм

Соотношение R / S : 1,74:1 (что как видим практически близко к «золотой середине»)

Посмотрим какая обстановка с отечественными двигателями (берем только ВАЗ 8-го семейства, т.к. другие не столь актуальны)

21081 – объём 1099 куб. см

- ход 60,6 мм

- диаметр поршня 76 мм

- длина шатуна 121 мм

- R/S = 1,996

2108 - объём 1288 куб. см

- ход 71 мм

- диаметр поршня 76 мм

- длина шатуна 121 мм

- R/S = 1,7

21083 - объём 1499 куб. см.

- ход 71 мм

- диаметр поршня 82 мм

- длина шатуна 121 мм

- R/S = 1,7

21084 - объём 1580 куб см.

- ход 74,8 мм

- диаметр поршня 82 мм

- длина шатуна 121 мм

- R/S = 1,61

Шатун 132 мм могут устанавливаться в стандартный блок цилиндров ВАЗ 21083 только при использовании 2-х колечных поршней.

Эффект большого R/S:

ЗА: Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, что обеспечивает лучшее горение топливной смеси, т.е. более полное сгорание топливной смеси, более высокое давление на поршень после прохождения ВМТ, более высокая температура в камере сгорания. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах. Длинный шатун уменьшает трение пары «поршень-цилиндр», а это особенно важно при рабочем ходе поршня.

ПРОТИВ: Мотор, собранный с достаточно большим значением R / S не обеспечивает хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, из-за снижения скорости воздушного потока (из-за уменьшения скорости движения поршня после ВМТ, в момент открытия впускного клапана). Большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в ВМТ.

Эффект малого R/S:

ЗА: Обеспечивает очень хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, так как скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение нарастает быстрее, что улучшает наполнение цилиндров, более высокая скорость движения топливовоздушной смеси делает смесь более гомогенной (однородной) что способствует лучшему сгоранию. Преимущества: более низкие требования к доработке и диаметрам каналов ГБЦ, чем на моторе с высоким соотношением R / S.

ПРОТИВ: Малая величина RS означает, больший угол наклона шатуна. Это значит, что большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Для мотора это означает следующее:

Большая нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна), что делает разрушение шатуна более вероятным. Разрушение шатуна само по себе мало вероятно, кроме случаев обрыва, при заклинивании и гидроударе, как правило, шатун рвется у верхней или нижней головки под углом приблизительно 45 градусов к оси шатуна.

Увеличение нагрузки на стенки блока цилиндров, большая нагрузка на поршни и кольца, увеличение рабочей температуры вследствие повышенного трения, как результат, более быстрый износ стенок цилиндра, колец, и ухудшении условий смазки. Износ этого участка зависит от величины смещения оси пальца отн. оси поршня и от значения максимального угла наклона шатуна, т.е. при применении “кованных” поршней со смещенным пальцем, износ будет меньше чем при применении стандартных поршей.

Более короткий шатун также увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ и увеличение трения. Максимальная скорость поршня приходится на угол около 80 градусов поворота коленчатого вала от ВМТ, для мотора с коленвалом 74,8 мм при 5600 оборотов в минуту она равна 22,92 м/с при шатуне 121 мм., и 22,80м/с., при шатуне 129 мм.

Наиболее весомым является зависимость ускорения поршня от длины шатуна. Большие значения ускорения положительно влияют на наполнение цилиндров на малых оборотах, что ведет к «тяговитости» двигателя в следствии лучшего наполнения. Но на высоких оборотах из-за инерционности потока во впускной трубе происходит эффект запирания на впускном клапане (т.е объем цилиндра над поршнем растет быстрее, чем может заполняться через клапанную щель, что ведет к ухудшению наполнения и мощностных характеристик на высоких оборотах). В случае длинного шатуна на малых оборотах происходит обратный выброс смеси, но на высоких нет явления запирания.

По вполне понятным причинам, АВТОВАЗ комплектует свои моторы шатуном 121мм (он обеспечивает 83-му мотору R/S = 1,7, что вполне удовлетворительно). Но для «тюнингаторов», использующих КВ с большим радиусом кривошипа, шатун 121 мм обеспечивает не очень хорошее отношение R/S (см. табл. 1), поэтому на рынке «нестандартных», а-ля «спортивных» запчастей существуют и продаются шатуны с большей длинной – 129, 132 мм, цена их правда не столь привлекательна, она колеблется от 70 до 200 долларов за комплект. Еще не стоит забывать, что «экстра ходы» поршня компенсируются уменьшением компрессионной высоты поршня (смещением поршневого пальца вверх) или увеличением высоты блока цилиндров. Т.к. компрессионную высоту можно уменьшать до определенного предела, то следующим шагом будет замена блока цилиндров на более высокий, что повлечет за собой немалые расходы финансовых средств. Все эти действия направлены для того, чтобы увеличить значение R/S.

Типы толкателей клапанов

Перед тем, как вы сделаете осознанный выбор распредвала, нужно кое-что узнать об основных параметрах конструкции. Распредвалы должны быть предназначены для работы с определенным типом толкателей клапанов, и не должны использоваться с другим типом. Существуют три основных типа толкателей клапанов: механические, гидравлические и роликовые. Механические толкатели являются самыми старыми, простыми и дешевыми. Из-за своего небольшого веса, механические толкатели позволяют двигателю вращаться намного быстрее перед срабатыванием клапанов. Основными недостатками механических толкателей являются необходимость частой регулировки клапанов и шум от их работы.

Гидравлические толкатели являются наиболее популярным типом, используемым на двигателях. У них есть небольшая внутренняя камера, где накапливается моторное масло, и контрольный клапан для предотвращения обратного потока масла. Эти особенности позволяют толкателю автоматически компенсировать разницу в клапанных зазорах. Стандартные гидравлические толкатели относительно недороги и не требуют технического обслуживания, однако, на высоких оборотах они стремятся «прокачиваться» и клапаны зависают. Существуют специальные толкатели, которые расширяют диапазон оборотов достаточно, чтобы удовлетворять потребностям практически любого двигателя. Гидравлические толкатели являются наиболее популярным типом толкателей, используемым на форсированных двигателях, и хорошо работают во всех условиях.

Роликовые толкатели клапанов являются лучшими и наиболее дорогими толкателями. Они увеличивают мощность и улучшают топливную экономичность путем уменьшения трения. Роликовые толкатели имеются и в механическом и в гидравлическом вариантах. Если позволяют средства, приобретите роликовые толкатели, и рассчитанный для работы с ним распредвал. Далее следуют гидравлические; механические толкатели — самые нежелательные для форсированного двигателя.

Толкатели клапанов непосредственно контактируют с кулачками распределительного вала и преобразуют вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение, которое управляет клапанами. Толкатели разделяются на две главные категории: жесткие и гидравлические. Внутри каждой из этих категорий имеются три типа, основанные на конфигурации поверхности контакта с кулачком распредвала: обычный плоский толкатель, версия плоского толкателя с широким основанием, и роликовый толкатель. Каждый распредвал специально сконструирован для работы только с одним типом толкателей, т.е. с жесткими, роликовыми, гидравлическими и т.д., и они не взаимозаменяемы между собой. Если распредвал был сконструирован для жестких толкателей, то кулачки вала располагаются так, что при использовании жестких толкателей клапаны будут открываться и закрываться в нужный момент времени. Установка гидравлических или роликовых толкателей на вал с профилем кулачков, предназначенных для плоских толкателей, не обеспечит клапанам требуемых фаз газораспределения. Фактически, даже роликовые толкатели не являются одинаковыми: некоторые из них имеют ролики большего размера. Нужно, чтобы распредвал был согласован с толкателями, разработанными для него фирмой-производителем.

Жeсткие толкатели

Жесткий толкатель представляет собой, по сути, цилиндр с плоской поверхностью на одном конце, которая контактирует с кулачком распредвала.

Так как жесткий толкатель (иногда называемый механическим толкателем) не имеет системы гидравлического выбора зазора, то в механизме привода клапанов требуется наличие рабочего зазора, чтобы иметь возможность для расширения (термического) деталей. Клапанный зазор обычно регулируется.

Если клапанный зазор недостаточен для компенсации расширения деталей, то клапаны могут оказаться постоянно приоткрытыми. Это приведет к драматическим потерям мощности и к преждевременному выходу из строя клапанов и/или седел клапанов. Регулировка клапанного зазора является операцией периодического технического обслуживания и должна производиться каждые 16.000 км.

Гидравлические толкатели

Ручная регулировка зазоров на некоторых двигателях, особенно на последних моделях форсированных двигателей, может быть затруднительной. К счастью имеется неожиданно простая альтернатива: гидравлические толкатели. Гидравлические толкатели автоматически регулируют механизм привода клапанов, поддерживая нулевой зазор плунжера на маленькой камере с моторным маслом под давлением. Камера со сжатым маслом, работающая совместно с точно контролируемым отводом масла, позволяет плунжеру перемещаться вверх и вниз, создавая нагрузку на систему и поддерживая нулевой зазор. Плунжер сразу же компенсирует тепловое расширение и/или износ деталей.

Распредвал с гидравлическими толкателями уменьшает проблемы, связанные с регулировкой клапанных зазоров и обеспечивает тихую (благодаря нулевому зазору) и безотказную работу при условии чистоты моторного масла. Многие из распредвалов, которые вы, вероятно, будете использовать, не требуют никаких более экзотических деталей, чем стандартные гидравлические толкатели. Конечно, при установке нового распредвала должны устанавливаться новые толкатели (для предотвращения ускоренного износа при начальной приработке). При правильном использовании общая стоимость и надежность современных гидравлических устройств делают их очень привлекательными.

Нормальный гидравлический толкатель имеет плунжер, расположенный на уровне масла в маленькой камере. Каждый гидравлический толкатель позволяет контролируемому количеству масла выходить из камеры, Этот выходящий объем обычно намного меньше объема масла, который может попасть в толкатель из двигателя. Однако, если скорость выхода масла увеличивается более определенного значения, то толкатель будет сжат или «опустошен» за тот интервал времени, за который он открывает клапан, преодолевая усилие клапанной пружины. Это сильно уменьшает высоту подъема клапана и продолжительность его открывания, и обычно считается достаточной причиной для того, чтобы выбросить изношенные толкатели. Однако, если утечка масла точно контролируется по конструкции, а толкатели используются со специальным распредвалом, то общий эффект состоит в уменьшении «радикальной» природы распредвала при низких оборотах, когда толкатели имеют достаточно времени для уменьшения продолжительности открывания клапанов и их подъема. При более высоких оборотах двигателя, однако, интервал открывания клапана такой короткий по времени, что толкатель не может на заметную величину уменьшить подъем клапана или продолжительность открывания, и на клапаны передаются полные профили кулачков распредвала. Этот тип толкателя называется толкателем с быстрой или умеренной скоростью выхода масла (в зависимости от его расчетной скорости выхода масла) и, как вы можете представить себе, это может дать преимущество при его использовании в форсированных двигателях.

Высокие скорости утечки масла из толкателей предотвращают появление у распредвала характеристик, обеспечивающих полную передачу профиля его кулачков на механизм привода клапанов. В результате такие толкатели часто слишком сильно ограничивают распредвал, не допуская реализации его потенциала в области высоких оборотов, хотя они и обеспечивают заметный рост крутящего момента на низких оборотах. Проще говоря, толкатели с высокой скоростью утечки масла помогают улучшить крутящий момент на низких оборотах, вакуум, приемистость и т.д., но они часто уменьшают мощность на высоких оборотах.

Лучшим подходом к полноценному применению толкателей с увеличенной скоростью вытекания масла является использование только толкателей со средними скоростями вытекания масла, которые будут смещать продолжительность открывания клапанов в большую сторону примерно на 10 градусов при низких оборотах. Другими словами, у вас есть выбор. Вы можете выбрать распредвал, который имеет большую на 10 градусов продолжительность открывания клапанов, и позволяет толкателям сглаживать его работу на низких оборотах, или использовать толкатели с умеренной скоростью вытекания масла с имеющимся распредвалом, и получить преимущества в улучшении крутящего момента на низких оборотах. Последний выбор является более разумным, особенно для тяжелых автомобилей и автоматических трансмиссий, с гидротрансформаторами со стандартными оборотами блокировки.

Роликовые толкатели

Третьим типом толкателей, обычно используемых в форсированных двигателях являются роликовые толкатели.

Эти толкатели имеют ролик вместо плоской поверхности в месте контакта с кулачком распредвала. Так как эти толкатели катятся по кулачку вместо того, чтобы тереться об него, они являются более надежными при высоких нагрузках и на высоких оборотах. Фактически, кроме стоимости, они являются отличным выбором в любом двигателе, где усилие на седло — более 63 кг.

Роликовые толкатели позволяют использовать очень высокие значения подъема клапанов и очень высокие скорости открывания. Распредвалы с такими характеристиками обеспечивают мощность, но они определенно не подходят для использования в стандартных двигателях. Существуют профили кулачков, которые имеют большие, но не жесткие скорости открывания, которые характеризуют качественные распредвалы для форсированных двигателей. Многие из профилей находятся за пределами плоских толкателей, но те же самые скорости открывания, обеспечиваемые профилем ролика, являются в большей степени преимуществами. Качественный распредвал с роликовыми толкателями для повседневных применений часто обеспечивает увеличение мощности, по сравнению с тем же валом с толкателями плоского профиля, однако, плохой то, что этот узел будет стоить в 2 — 3 раза дороже.

Попытайтесь выбрать распредвал, который использует легкие роликовые толкатели, т.к. это уменьшит требования к усилию пружины и улучшит надежность, но сначала убедитесь, что вы используете роликовые толкатели, которые предназначены для вашего конкретного распредвала. Толкатели используют различные диаметры роликов, и уникальные механизмы против вращения. Толкатели не взаимозаменяемы! Всегда точно следуйте рекомендациям фирм-производителей распредвалов.

Если вы используете распредвал с роликовыми толкателями, убедитесь в том, что вами приняты меры по предотвращению «шатания» распредвала вперед — назад в блоке цилиндров. Если этого не сделать, то есть опасность того, что толкатель может наскочить на соседние кулачки вала!

Один из наиболее популярных и недорогих секретов форсировки двигателя состоит в использовании дистанционных деталей (называемых еще проставками, или разделителями) между карбюратором и впускным коллектором. Такая модификация используется часто для увеличения мощности на высоких оборотах, но в зависимости от впускного коллектора и типа проставки, это может улучшить мощность на низких или на высоких оборотах, а иногда улучшений может не быть вообще.

Когда проставка увеличивает мощность, это происходит по двум простым причинам:

1. Когда она используется с коллектором где ёмкость воздушного потока карбюратора слишком мала, то проставка с одним отверстием будет иметь эффект увеличения емкости карбюратора. В этом случае проставка дает коллектору маленькую дополнительную открытую камеру, и все камеры карбюратора будут работать для всех цилиндров.

2. Увеличение объема камеры под карбюратором улучшает воздушный поток внутри впускного коллектора и/или уменьшает проблемы с распределением топлива. Второй вывод базируется на стендовых испытаниях, которые показывают, что проставка (разделитель) может часто усилить воздушный поток, но величина увеличения потока обычно слишком мала для внесения вклада в мощность, измеряемую на испытательном стенде. Увеличение объема камеры должно в таких случаях улучшить качество топливовоздушной смеси (распределение, распыление и т.д.).

Принципиальным препятствием для использования проставки (разделителя) является то, что примерно в половине случаев она уменьшает крутящий момент на низких оборотах. Эта потеря, вероятно, связанная с увеличением объема камеры, происходит из-за плохой дозировки топлива от уменьшенного входного «сигнала» на карбюраторе. К счастью, этот крутящий момент может быть возвращен путем модификации карбюратора для улучшения реакции на «сигнал».

Проставки, по своей природе, имеют другую очевидную проблему. Они придвигают карбюратор ближе к капоту, что приводит к помехам, ограничивает высоту и потенциал по потоку воздушного фильтра. Проставки, которые имеются во многих мастерских и фирмах, занимающихся форсировкой, имеют высоту от 38 до 50 мм, но вам могут не потребоваться разделители такой толщины (высоты). Проставки толщиной 12,5 —19,0 мм часто предлагают многие из преимуществ конструкций с толщиной 50 мм, уменьшая потери на низких оборотах и проблемы с зазором под капотом.

Определение оптимальной высоты (толщины) проставки без испытательного стенда является нелегкой работой. Непосредственно связанными с ней параметрами являются основная конструкция головки блока цилиндров и впускного тракта, конфигурация впускного коллектора и профиль распредвала. Предсказание результатов использования проставки на каком-либо коллекторе с одной плоскостью практически невозможно. Некоторые коллекторы могут дать прирост воздушного потока и мощности вместе с проставкой, тогда как другие хорошо сконструированные коллекторы могут оказывать негативное влияние. В таких случаях проставка, вероятно, оказывает отрицательное влияние на распределение и распыление топлива. К счастью, проставки относительно не дорогие и их легко устанавливать. Их также легко снять, если они не дают желаемых результатов. Таким образом, выбор проставок по принципу «проб и ошибок» не только практично, но часто и необходимо.

Да, проставка, но какая?

Если вы пришли к выводу, что проставка может быть эффективным дополнением к вашему двигателю и имеется необходимое пространство под капотом, позволяющее его установку, то самым важным решением будет по-прежнему следующее: какого типа проставку использовать?

Проставки выпускаются в нескольких различных конфигурациях. Наиболее популярным типом, является проставка с одним большим отверстием между карбюратором и впускным коллектором. Такая проставка обычно наименее чувствительна к типам коллекторов и карбюраторов и для определения ее полезности для увеличения мощности требуется наименьшее время. Однако, конструкция такой проставки в некоторых случаях не может скорректировать проблемы во впускном тракте, и может потребоваться проставка более сложной конструкции.