При модификации газовых каналов в головке двигателя необходимо соблюдать определенные пропорции. Отправной точкой для выбора размеров различных частей канала следует считать диаметр тарелки клапана. Исходя из этого размера выбираются диаметр канала, внутренний диаметр седла и горловины клапана (диаметр канала перед седлом клапана в районе клапанной втулки). Несоблюдение необходимых пропорций приводит к отрицательным результатам. Так, при слишком большом диаметре впускного канала общий расход воздуха уменьшается.

ВПУСКНОЙ КАНАЛ

Канал должен быть тщательно спрофилирован с соблюдением необходимых пропорций, иметь плавные переходы с одного диаметра на другой. Рассмотрим конструкцию впускного канала двигателя ВАЗ 21083.

1 цилиндрическая часть
2 выступающая часть клапанной втулки
3 внешний радиус поворота
4 внутренний радиус поворота
5 горловина клапана
6 внутренний диаметр седла
7 профиль седла
8 выход из канала

1. Диаметр цилиндрической части канала зависит от производительности клапанной щели и подбирается опытным путем в последнею очередь, после того как спрофилированы все остальные части.
2. Выступающая часть направляющей втулки клапанов оказывает незначительное сопротивление потоку воздуха и не следует ее срезать целиком, так как это нарушит нормальную работу клапана и увеличит его теплонапряжение. Можно несколько проточить выступающую часть на конус.
3. Внешний радиус поворота канала дорабатывается так, чтобы создать максимально плавный переход от цилиндрической части канала к горловине клапана.
4. Очень важное значение имеет профиль внутреннего радиуса поворота канала. Так как основная масса воздуха прижимается центробежной силой к внешнему радиусу канала, то необходимо увеличить ту часть воздуха, которая проходит по внутреннему радиусу, для увеличения общего КПД канала. Внутренняя стенка должна иметь определенный радиус, центр которого не совпадает с центром внешнего радиуса.

При неправильном профилировании этой части канала при определенном подъеме клапана может происходить срыв потока с внутренней стенки, нарушающий нормальную работу всего канала.

5. Что касается горловины клапана, то необходимо несколько увеличить диаметр канала в этом месте с плавным переходом к минимальному диаметру седла. При этом получается своеобразный диффузор. Это незначительно увеличит общий расход воздуха, но при некоторых режимах работы двигателя большая масса воздуха, находящаяся непосредственно у клапана, позволит увеличить коэффициент наполнения.

6. Внутренний диаметр седла клапана влияет на форму кривой расхода воздуха и размер выбирается в зависимости от необходимой характеристики.
7. Самая важная часть канала - клапанная щель. Это самое узкое место конструкции, усложненной постоянным изменением сечения при движении клапана. Правильное профилирование именно этой части канала - залог значительного увеличения расхода воздуха. Переход от минимального диаметра седла к фаске клапана складывается из двух радиусов, плавно переходящих в угол раскрытия диффузора. Причем даже самое незначительное на первый взгляд изменение размеров радиусов, существенно меняет производительность всего канала.

Для увеличения расхода воздуха во впускном канале следует отказаться от классической 45градусной фаски, а вместо нее использовать радиусную посадку клапана.Такая посадка на впускных клапанах вполне работоспособна. Только необходимо следить за зазорами клапанов. (При уменьшении зазоров клапана могут прогореть.) Достаточно проверять зазоры клапанов каждые 10 000 км.
8. Выход из канала. Клапан должен быть утоплен относительно плоскости камеры сгорания и находится в конусном углублении, что позволяет сделать выход воздуха в большой объем цилиндра из узкой клапанной щели более плавным. Причем для каждой величины подъема клапана существует свой идеальный угол раскрытия диффузора. Для увеличения расхода воздуха при высоких величинах подъема клапана необходим более острый угол, при малых подъемах более тупой. Оптимальный угол зависит от общей настройки двигателя (подбора фаз газараспределения и конфигурации впускной и выпускной систем). Глубина утопления клапана также влияет на характеристику расхода воздуха при различных подъемах клапана. При большей величине утопления клапана увеличивается расход воздуха при высоких подъемах клапана и уменьшается при малых. В каждом конкретном случае подбираются необходимые характеристики.

Для некоторого увеличения расхода воздуха при малых подъемах клапана (без ущерба для высоких подъемов) угол раскрытия диффузора профилируется с небольшим внутренним радиусом.

На восьмиклапанных двигателях клапан с одной стороны находится очень близко к стенке камеры сгорания, которая создает сопротивление при выходе воздуха. Необходимо с этой стороны выбрать металл в камере сгорания, сделать так называемое "ухо". Это позволит несколько увеличить расход воздуха при средних подъемах клапана.

Полирование впускного канала до зеркального блеска абсолютно не увеличивает расход воздуха и способствует срыву топливной пленки, образующейся на стенках канала, что приводит к нестабильной работе двигателя на переходных режимах. Оптимальная шероховатость стенок канала получается при использовании грубой наждачной бумаги.

При желании можно отполировать внутренний диаметр седла, что приведет к незначительному увеличению расхода воздуха при малых подъемах клапана.
Не следует ожидать повышения мощности двигателя при тщательном совмещение каналов в головке с отверстиями в коллекторе. При продувке головки на стенде, заметное падение расхода воздуха происходит при смещении коллектора более чем на 2мм. Достаточно того, чтобы диаметр впускного канала был на 1-2мм. больше чем диаметр впускной трубы.

Форма клапана имеет существенное влияние на расход воздуха через газовые каналы. Угол тарелки клапана и переходной радиус на стержень клапана зависят от угла поворота канала. Так, при испытании на продувочном стенде модели идеального прямого канала, наилучшие показатели расхода воздуха были получены при использовании тюльпанообразного клапана с большим переходным радиусом и острым углом тарелки. Это объясняется тем, что при прямом канале поток воздуха со всех сторон клапана одинаков и большой переходный радиус создает плавный угол открытия диффузора. При канале с поворотом, существующим в реальных двигателях, основная масса воздуха (около 80%) прижимается центробежной силой к внешнему радиусу канала и поступая в цилиндр встречает на своем пути преграду в виде галтели клапана. При продувке ВАЗовских головок на стенде, лучший результат был получен при использовании клапанов с настолько малым переходным радиусом, что их установка на двигатель была невозможна из-за невысокой механической прочности.
Замена впускных клапанов в серийном двигателе ВАЗ 21083 на модифицированные с таким же диаметром тарелки (при прочих неизменных параметрах) приводит к увеличению максимальной мощности на 3-4 л.с.

ВЫПУСКНОЙ КАНАЛ

Все выше сказанное в равной степени относится и к выпускному каналу, за исключением следующего:
Диаметр выпускного канала плавно увеличивается от переходного радиуса седла до совмещения с диаметром выпускной трубы. Угол увеличения диаметра (во избежании срыва потока) не должен превышать 3 градусов. Нежелательно использовать на выпускном седле радиусную фаску. Для лучшего теплообмена между седлом и клапаном необходима значительная площадь контакта. Фаска должна иметь угол 40-45 градусов и ширину не менее 1.5 мм. Радиус галтели выпускного клапана должен быть больше чем на впускном клапане, также как и угол тарелки.

Это общие методы доводки газовых каналов головок. Для каждой конкретной модификации двигателя существуют свои оптимальные варианты доработки головки.

Модификация головки блока с целью уменьшения аэродинамического сопротивления очень сложная и ответственная работа, требующая определенных знаний и опыта, а также соответствующих инструментов и приборов.

Источник: http://www.svr-m.ru/head.html