В предыдущей части мы рассмотрели 7 основных событий, происходящих в двигателе внутреннего сгорания. Для того чтобы лучше понять работу распредвалов, необходимо научится их читать. Для этого предлагаю посмотреть на следующую картинку:

Здесь отлично видно, что и когда происходит. Теперь уберем цилиндры и рассмотрим подробно диаграмму распредвалов.

1. Duration — полная фаза открытия клапана. Как вы заметили на диаграмме 2 вида полной фазы. 270* — многие любители именно этой цифрой оперируют. Это значение в реальности нам НИЧЕГО НЕ ГОВОРИТ. Название advertised duration или running timing (seat-to-seat timing) – Что это? Во времена войны между производителями распредвалов (в 50-60 годах) seat-to-seat timing метод стал популярным, как один из путей продвижения, рекламирования своей продукции. Поэтому этот метод часто называется advertised duration или по-русски – рекламируемая полная фаза. Многие знают такое правило, что больше значит лучше, вот они и дали вам эти значения больше и все.

Раньше энтузиасты тюнинга хорошо разбирались в фазировании ( cam timing) т.е. момент открытия, закрытия впускного и выпускного вала. Метод очень простой и очень правильный. Обозначается так 24-60/60-24 – впускной клапан открывается 24* перед ВМТ (BTDC), закрывается 60* после НМТ (ABDC). Выпускной клапан открывается 60* перед НМТ (BBDC) и закрывается 24* после ВМТ (ATDC). Это называется фазирование распредвала.

Advertised duration метод внес много путаницы. Точную фазу очень сложно определить, к примеру разница между гидро и жестким толкателем составляет 10-15 градусов. Поэтому был введен новый способ обозначения 0.05 inch. Многие сразу заметили что этот метод более удобный и точный. Если возьмем типичный уличный (4 клапана) мотор с степенью сжатия 10.5, с тюниговым впуском и выпуском,то наиболее подходящих вал должен иметь полную фазу при 0.05 in duration — 215-230 градусов с гидро компенсаторами, и 230-240* с жесткими толкателем.

2. Lobe separation angle (LSA) — общий развал кулачков. Часто еще называют Lobe Center Angle (LCA)

3. ICA — Intake center angle или Intake Centerline – момент максимального подъема впускного клапана

4. ECA — Exhaust center angle или Exhaust Centerline — – момент максимального подъема выпускного клапана

Если ICA реально показывает момент в градусах после ВМТ,когда максимальный подъем клапана (кулачка), или ECA – перед ВМТ, то Lobe Center Angle LCA (LSA) немного сложнее, он высчитывается по формуле: LSA=(ICL+ECL)/2

Далее:

— EVO – открытие выпускного клапана

— IVO – открытие впускного клапана

— EVC – закрытие выпускного клапана

— IVC – закрытие впускного клапана

— OverLap – перекрытие, момент когда впускной и выпускной клапана открыты. Overlap = IVO+EVC

Чтобы хорошо прочувствовать работу распредвалов, вы должны всегда держать в голове выше приведенную диаграмму, схему – это очень важно.

Я вам напишу формулы, но имея перед глазами схему вы всегда сами все сделаете. Вот основные:

— ICL = (Intake duration/2) – IVO

— ECL = (Exhaust duration/2) – EVC, или ECA=(2*LCA)-ICA

— LSA – (ICA+ECA)/2

— overlap = IVO+EVC, или ((InDur + ExDur)/4-LSA)*2

Для чего нужно знать всякие ICA, ECA, LSA? Если вы внимательно посмотрите на диаграмму, то увидите, что эти значения не изменяются в зависимости от метода измерения полной фазы при 0.05 inch или advertised seat-to-seat duration,следовательно, если вы с ними подружитесь, то у вас не будет проблем с пониманием сути процессов.

В распредвалах еще есть такое понятие как подьем клапана (Cam lift). Сам по себе подъем никоим образом не влияет на мощность, так как при подьеме клапана на 25% от его диаметра , воздуха больше не поступит (при очень большом подъеме только ухудшится).

Зачем же тогда спортивные машины используют большой подъем кулачка? Ответ прост – увеличивается скорость подъема и не более.

Также существуют распредвалы с более агрессивной формой кулачка (к примеру Cran's cam) У них также более интенсивно происходит подъем.

Теперь вы понимаете, что просто значения полной фазы advertise duration не дают нам информацию о распредвале. Даже если мы не говорим о самом главном – моментах открытия и закрытия клапанов (их фазы), полная фаза также не корректна – зависит от подъема, формы кулачка, вида толкателя (а их много видов и типов).

Ну вот, теперь мы можем перейти к самому интересному, как подобрать, от чего зависит распредвал т.к. мы теперь можем разговаривать на одном языке.

Предлагаю посмотреть на стандартную спецификацию распредвала, в данном случае для мотора Дюратек 2.0 Форд.

Рекомендации производителя — hot street — dirt track, и все! Да, широкое понятие.

Как вы заметили, они указывают для рекламы advertised duration 280/273, но и естественно необходимую информацию для понимания и правильной установки.

Что важно здесь смотреть:

Полную фазу впускного клапана при подъеме 1 мм – 242* (в данном случае не 0.05 inch, так часто делают, Европейские производители при 1 мм), далее нам необходимо для полной картины ICA, ECA и, в принципе, этого достаточно. Все остальное можно и самому посчитать, но у них великолепная карта, где и так все указано timimg @1.mm – 11-52/42-10. Осталось высчитать Lobe separation angle (LSA) — общий развал кулачков — LSA – (ICA+ECA)/2, LSA = 108, Overlap (перекрытие) – 21, и Total Cam advanca (опережение или задержка), в данном случае задержка (retard) 2 градуса.

Да вал очень прикольный, но мне кажется не удачный в том варианте, как они предлагают установить. По их спецификации получается, что необходимо иметь степень сжатия как минимум 12.5 (ну в принципе стандартная FIA разрешенная для ралли, гонок) хорошую систему впуска, и выпуска. Короче если вы просто установите эти валы на ваш мотор (сток) дюратек то особо вас это не порадует.

Да, все-таки правило «БОЛЬШЕ-ЭТО ЛУЧШЕ» работает, но только в рекламе, а не в постройке хорошего мотора и подборе распредвалов. Я понимаю, все слышали, видели, что спортсмены используют валы с полной (рекламной) фазой под 300, а некоторые и 320 (если 2 клапана на цилиндр то фаза должна быть на 19* шире), но спортивные моторы совсем другие и задачи у них также иные.

Главное, что влияет на полную фазу (не рекламную)-это конечно ход поршня и степень сжатия, а уж потом обороты двигателя и совсем немного диаметр цилиндра.

- больше ход поршня (stroke) – шире полная фаза (duration)

- выше степень сжатия — шире полная фаза (duration)

- выше обороты двигателя — шире полная фаза (duration)

Если мы продолжим делать наш мотор дюратек 2.0 (начало в 1 части), как помните мы не собирались трогать сам мотор (его блок) т.е. степень сжатия 10.8 остается, то нам для этих целей(пик мощности при 7200 оборотов)подходит впускной распредвал с полной фазой при открытии клапана 0.05 дюйма – 236 градусов. В принципе этот вал от фирмы CAT CAMS duration 242 @0.05 нам по этим параметрам подходит (там потери будут минимальны) да еще и возможность впоследствии поднять обороты. Но что же не так, почему не будет при такой установке(как написано в спецификации) ощутимого прироста мощности?

Теперь пришло время суммировать то, что было в 1 части и что написано здесь. Как я уже писал в двигателе 7 процессов, событий, которые связаны между собой. Эффективность этих процессов зависит от фазировки распредвалов, а именно от ( EVO, EVC, IVO, IVC) открытие и закрытие клапанов, а за это отвечает распредвал (распредвалы).

EVC и IVO не так важны по раздельности, но вот вместе даже очень (особенно закрытие выпускного клапана EVC exhast valve cloused) — Overlap – перекрытие (оба клапана открыты). Важность момента закрытия выпускного клапана составляет около 50% от важности закрытия впускного клапана. IVC – наиболее критичный момент, отвечающий за наполнение цилиндров. ПРОЦЕСС 2 — ВПУСК (УТРАМБОВКА/) (INTAKE RAMMING). Ну и как следствие влияет и на ПРОЦЕСС 3 — СЖАТИЕ.

Рассмотрим на примерах именно влияние фазирования распредвалов.

Есть такое понятие: тюнинг валов, не говоря уже о всевозможных VCT Variable Cam Timing (изменяемые фазы газораспределения) или Ti-VCT на двух распредвалах. На моторах форд такие системы применяются,применялись на моторах Zetec 2.0 L – выпускной распредвал, на форд СТ 170 также такая система была, но на впускном распредвале, и использовалась на форд пума. Система Ti-VCT используется на современных моторах Форд, но вот дюратек, к сожалению, нет. Но это не беда. В этом вам может помочь разрезная шестерня (но можно при желании и без нее).

Давайте опустим техническую часть, это вам сможет сделать любой нормальный автомеханик, но вот как и куда двигать они не все знают.

На небольших гоночных моторах 1.6 — 2.0 литра с хорошими клапанами и правильно сделанными каналами наиболее оптимальным (дает самый большой средний spread разброс мощности) — является LSA 102* градуса. Впускной клапан закрывается достаточно рано, уменьшая при этом intake reversion, выталкивание поступающего воздушного заряда в процессе 2, когда поршень идет вверх.

Поэтому цилиндр будет наполняться лучше в среднем диапазоне оборотов и, как следствие, увеличение мощности. Также будет увеличено перекрытие (overlap), в связке с хорошим потенциалом поступающего воздуха (система впуска, головка блока цилиндров) и при правильно настроенной системе выпуска, которая обеспечит хороший инерционный момент отработанных газов, поможет улучшить наполняемость цилиндров на высоких оборотах.

Конечно, более позднее закрытие выпускного клапана создаст проблемы на низких оборотах, потому что выходящие газы имеют в этом диапазоне мало инерции, они не создадут разряжения и будут поступать обратно в камеру сгорания. Эти горячие газы займут много места, ограничив поступление тем самым свежего заряда топливо-воздушной смеси и уменьшат мощность и ухудшат холостой ход.

Если для вас это проблема, к примеру машина не только для гонок, то сделайте LSA скажем 105* градусов и ситуация значительно улучшится.

Бывает и такая ситуация, когда все сделано очень хорошо (может даже слишком), да еще и в сочетании с хорошо спроектированным выпускным коллектором, всей системой выпуска, может случиться другая проблема. На высоких оборотах система выпуска может over scavenge – перепродуть (см. процесс в 1 части), она не только создаст разряжение помогающее очистить, вытянуть отработанные газы, но еще и потянет за собой и свежепоступающий заряд. До определенного уровня это нормально, в гоночном моторе скажем для драг райсинга, где экономия топлива не важна, но при подготовке мотора для многочасовых гонок этот момент нельзя упускать. На этом фоне может понизиться и мощность.

Решением этой проблемы может быть:

— более широкий LSA

— или выпускной кулачок с меньшей полной фазой

— или с меньшим подъемом

Если вы планируете выступать в гоночном классе, где есть ограничения по системе впуска (сток впуск, заслонка, рестриктор), по доработке впускного и выпускного каналов, распредвал с более широким LSA работает лучше. Маленькая дроссельная заслонка, впускные раннеры, каналы обеспечат высокую скорость поступающего воздуха во впускном тракте, что улучшит средний диапазон мощности (улучшив наполняемость цилиндров на средних оборотах). Высокая скорость это значит и большая инерция не допустит реверса поступающего свежего заряда в момент, когда поршень идет вверх (ПРОЦЕСС 2 — ВПУСК (УТРАМБОВКА) (INTAKE RAMMING). Но т.к. мы расширим LSA, впускной клапан будет закрываться позже, то на высоких оборотах даст больше времени для наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха. Со стороны выпуска, открытие выпускного клапана раньше даст цилиндрам больше времени для выталкивания отработанных газов через тонкие выпускные каналы, раннеры коллектора. Следовательно, меньше мощности мотора будет использовано для выталкивания газов после того, как клапан открывается на такте выпуска.

Просуммируем вышесказанное.

Более узкий LSA — общий развал кулачков помогает улучшить средний диапазон мощности, но если слишком увлечься этим, то можно ухудшить верхний диапазон из-за перепродувки, а на низких оборотах и холостом ходу будут ухудшения из-за exhaust reversion.

Если мы посмотрим на эту ситуацию со стороны характеристик каналов, ели у нас впуск и выпуск ограничены, то неплохо работает более широкий угол развала кулачков LSA. Если у нас все сделано правильно, то средний угол (LSA около 104-106 для гоночного мотора, 108-110 для дорожного двигателя). Однако, на двигателе с хорошим потоком на впуске, но достаточно средним на выпуске, лучше будет узкий угол. Как вы помните, наиболее важный момент-это закрытие впускного клапана.

Опережение и запаздывание распредвалов (cam advance and retard)

Вот здесь уже начинается самое интересное…

P.S. Также необходимо рассмотреть как влияет настройка распредвалов на детонацию, температуру выпускных газов. Как правильно настроить, подобрать распредвал в зависимости от степени сжатия, вида топлива – это все очень важно для получения реально высоких мощностей с литра (100-150 и выше) конечно с атмо мотора. На турбо немного другой принцип настройки и подбора распредвалов.