В предыдущих постах мы уже обсудили достаточно много вопросов, это поможет нам лучше разобраться в принципах работы, модификации камер сгорания.

Чем больше свежего воздуха (смеси) поступит, тем больше мощность, это факт, но для того чтобы не ухудшить характеристику двигателя на малых и средних оборотах, наша задача увеличить наполняемость не за счет увеличения проходного сечения каналов, а за счет оптимизации – необходимо добиться увеличение потока на единицу площади.

Улучшение смесеобразования (смешивание воздуха и топлива), организация завихрений, увеличение скорости горения, уменьшение расстояния фронта горения. Чем меньше время окисление (сгорание), тем меньше вероятность возникновения детонации. Все эти мероприятия позволяют использовать более высокую степень сжатия, избыточное давление и конечно меньшие значения угла опережения зажигания (что очень важно для повышения мощности).

Вытеснители, зона вытеснения (Quench или Squish area) — плоская поверхность между стенками камеры сгорания и стенкой цилиндра. Современные камеры сгорания могут иметь зоны вытеснения камеры сгорания в ГБЦ на рис. (а), в поршне (б) (вариант (б) не приемлем для турбо моторов).

Или комбинация поршень-ГБЦ:

Зоны вытеснения оказывают существенное влияние на процесс горения. Когда поршень двигается вверх, к верхней мертвой точке, он сжимает топливо - воздушную смесь, плоские поверхности ГБЦ и поршня выталкивают смесь к центру камеры сгорания, где обычно расположена свеча зажигания, что в свою очередь уменьшает время, увеличивает скорость горения, увеличивает завихрения.

Зоны вытеснения также называются часто Quench area, quench band — т.к. температура горения в этой зоне ниже, с увеличением площади вытеснителей происходит охлаждение, понижение температуры горения смеси около краев камеры сгорания.

Мы разобрались, что вытеснители необходимы, и что с увеличением площади выталкивания улучшается процесс смесеобразования, горения. Но как же быть с наполняемостью? Чем больше площадь вытеснения, тем меньше околоклапанное пространство и тем хуже наполняемость. Здесь необходим компромисс.

Околоклапанное пространство

Чем ближе стенка камеры сгорания к клапану, тем меньше площадь для прохода свежего заряда. На картинке слева показан вариант полностью закрытого клапанного пространства, (в реальности не существует), но это дает нам возможность лучше понять, что это и зачем. Как только мы начинаем отодвигать стенку от клапана (картинка справа) у нас появляется проход, щель и он/она увеличивается в зависимости от расстояния.

Возникает вопрос, насколько велико должно быть это околоклапанное пространство, проход, щель. Геометрически, если расстояние между клапанном и стенкой камеры сгорания будет равняться 0.2 D при 0.25 D подъема клапана (где D диаметр клапана) то в таком случае околоклапанное пространство не будет оказывать ограничения на наполняемость.

Так же, конструктивно у нас всегда есть ограничения, пространство которое мы физически не в состоянии увеличить. Давайте посмотрим на примере ГБЦ с 4 клапанами на цилиндр.

Теперь самое время поговорить о компромиссе. Мы должны хорошо осознавать в каком месте необходимо производить увеличение клиренса (около клапанного пространства). Как вы уже знаете, воздух достаточно тяжелый и, следовательно, имеет тенденцию двигаться (течь) по прямой линии. С учетом того, что многие ГБЦ сконструированы работать с завихрениями, в околоклапанном пространстве есть участки, на которые необходимо обратить внимание, а есть и менее важные. Нет необходимости в увеличении клиренса до 0.2 D во всех точках. Это приведет к уменьшению площади зон выталкивания, что ухудшит процесс горения, уменьшит степень сжатия.

На этой иллюстрации отчетливо видно, какие зоны должны иметь соответствующее околоклапанное пространство (клиренс).

Зоны вытеснения очень важны для процесса горения, поэтому необходимо найти компромисс, когда мы дорабатываем (пилим) стенки камеры сгорания с целью улучшения наполняемости. В камерах сгорания с глубиной 10-13 мм целесообразно (в основном) иметь расстояние от края клапана до стенки камеры сгорания, в месте с наибольшим потоком, примерно равным максимальному подъему клапана, но большинство ГБЦ уже не показывают увеличение наполняемости, или они минимальны после того, как ширина щели, клиренс достигает 0.85 (85%) от подъема клапана.

Околоклапанное пространство не так важно для выпускных клапанов. 60% (от максимального подъема клапана) радиуса щели вокруг клапана и стенкой камеры сгорания вполне достаточны.

Предлагаю взглянуть на хорошо доработанную камеру сгорания:

В части 3, мы вскользь коснулись метода модификации ГБЦ с 4 клапанами на цилиндр, запатентованное David James Martin, идея которого заключается в организации завихрения (swirl) путем использования различного размера клапанов. Если идти этим путем, то желательно доработать и зоны вытеснения по следующему принципу:

В своих постах, посвященных доработке ГБЦ, я постарался немного приоткрыть основные принципы, это не мануал к действию. Надеюсь это поможет вам в выборе фирмы, специалиста кому доверить данную работу. Если Вы решитесь сами этим заняться, то должны понимать, что без соответствующего оборудования и знаний, опыта это невозможно сделать качественно, а может даже получиться так, что результат вас разочарует.

Сколько такая процедура стоит, и что в нее входит? В Европе, цена доработки ГБЦ стоит в пределах 1000 EUR. Естественно, доработка производится согласно поставленной задаче. После выполненной работы вы получаете отчет в котором указаны все характеристики вашей ГБЦ – что было, что стало измеренные на продувочном стенде, swirl meter. Но это не главное, также обязательны расчет под сделанную ГБЦ системы впуска, выпуска, рекомендуемый распредвал и потенциал мотора – мощность, момент и на каких оборотах.

Вот пример, это третья страница отчета по ГБЦ моего форда РС 1: