Faster flame travel = slower timing.
Slower timing = less negative power.
Less negative power = more power on the flywheel.
Долго не писал, но были на то и веские причины, а именно посещение России и своего родного города Тольятти, после 15 летнего отсутствия. На сегодняшний день в Росси уже есть несколько хороших гоночных треков в различных дисциплинах. Набирают обороты любительские соревнования, трек дни и в связи с этим, сегодня я хотел бы рассказать, как можно не дорого произвести доработку 105-сильного двигателя VW Polo sedan 1.6 литра.
1. “High Swirl” доработанная головка блока цилиндров. Высокий уровень “swirl” завихрений, как следствие выше скорость сгорания топливно-воздушной смеси. В результате выше давление в камере сгорания, ниже порог детонации, требуется меньше угол зажигания и все это значительно увеличивает крутящий момент и максимальную мощность.
2. Stage 3 распределительные валы под стандартные клапанные пружины.
3. Высокоэффективный впускной коллектор и новая система холодного впуска.
4. Выпускной коллектор 4-1
5. Система выпуска 60 мм.
6. Усиленные болты шатунов ARP.
7. Две программы для ЭБУ двигателем (95 и 98 бензин)
В Чехии очень развит любительский автоспорт и основной автомобиль для этих мероприятий естественно Шкода. Используя многолетний Чешский опыт подготовки подобных двигателей (концерна VAG), на стандартной поршневой, мы разработали данный вариант модификаций для нашего Polo sedan.
Задача была не простая. Необходимо было не только повысить мощность двигателя, но и сделать так, что бы автомобиль был пригодный к каждодневной городской езде, с хорошим крутящим моментом, ровным холостым ходом.
Основной “фишкой” этого двигателя является “High Swirl” доработанная головка блока цилиндров.
Ранее в своих постах я очень много писал о технике подготовки атмосферных моторов, и тема Swirl также была рассмотрена. Сам уже не помню, где это писал, поэтому предлагаю (кому это интересно) вкратце освежить ранее написанное.
ВИХРЕВОЕ ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯДА
Swirl — завихрения определяются, как направленный эффект на поступающий воздушный заряд, вызванный за чет формы впускного канала или входного угла в камеру сгорания. Завихрения сильно помогают процессу сгорания. Это происходит за счет улучшения смесеобразования и равномерной, однородной ее подачи в цилиндры. В конце каждого такта выпуска в камере сгорания остается определенное количество отработанных газов. Если этим газам позволить собираться в очаги, то это замедлит скорость горения смеси, также ограничит поступление свежего воздуха. Хорошо организованная продувка камеры сгорания (настроенная система выпуска под имеющийся распредвал) и SWIRL – очень хорошо справляются с данной проблемой.
Доработанные камеры сгорания работающие на принципе завихрений поступающей топливо воздушной смеси, что в свою очередь позволяет повысить степень сжатия или использовать более высокий буст (избыточное давление). Также swirl дает возможность уменьшить оптимальный угол зажигания, все это помогает улучшить мощностные показатели двигателя. Очень интересный факт, камеры сгорания с очень хорошо организованным завихрением (high-swirl port/chamber) на малых оборотах 2500 – имеет оптимальный угол зажигания на 5* градусов меньше чем обыкновенные (low-swirl) и естественно, из-за этого, значительное увеличение момента.
Вихревое движение заряда обеспечивается конструкцией и формой камеры сгорания, профилем впускных клапанов и позволяет в результате улучшения однородности рабочей смеси сократить продолжительность первой фазы сгорания топливно-воздушной смеси.
Из-за наведенных завихрений (turbulence, swirl and squish) распространение пламени (2 фаза сгорания) происходит примерно в 10 раз быстрее чем, если бы движение фронта пламени было ламинарное через неподвижную газовую смесь.
С увеличением оборотов коленчатого вала поток поступающего заряда усиливается с соответствующим увеличением различных видов завихрений (swirl, squish and turbulence). Турбуленция в цилиндрах очень высокая в течении такта впуска, но потом уменьшается вместе с замедлением потока ближе к НМТ. На такте сжатия происходит опять увеличение из-за усиления эффекта от swirl, squish and tumbl ближе к ВМТ.
Высокий уровень завихрений около ВМТ когда происходит зажигание рабочей смеси очень желателен для процесса сгорания. Это значительно увеличивает скорость распространения фронта пламени. Меньше времени остается для самовозгорания (selfignition) и возможности возникновения детонации. Завихрение улучшает однородность рабочей смеси.
Завихрения строго зависят от скорости вращения двигателя. С увеличением оборотов коленчатого вала завихрения увеличиваются. Это увеличивает степень испарения, смесеобразования и сгорания. Один из результатов этого является то, что при различных скоростях вращения двигателя имеет примерно такой же угол сгорания (продолжительность процесса сгорания в градусах вращения коленчатого вала.
Стоп, как то слишком заумно получилось. Удалять не буду, оставлю для тех кто в теме и попробую простым языком объяснить в чем выгода увеличения скорости сгорания смеси. Для этого необходимо раскрыть понятие оптимальный Угол опережения зажигания УОЗ.
УГОЛ ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ
Каждому режиму работы двигателя соответствует свой наивыгоднейший (оптимальный) УОЗ, при котором основная фаза сгорания располагается максимально близко к ВМТ и заканчивается около 15* после ВМТ. В таком случае двигатель работает с наилучшей эффективностью: развивает максимальную мощность и имеет минимальный расход топлива.
Отклонение УОЗ от оптимального влечет за собой потери
Если зажигание произойдет слишком рано, давление в цилиндре повысится до не желаемого уровня, еще до момента, как поршень достигнет ВМТ и работа уйдет впустую на такте сжатия. Поршню приходится в конце процесса сжатия преодолевать резко увеличивающееся от сгорания давление газов. т.е. энергия сгорания смеси работает в противоход поршню, до тех пор пока он не достигнет ВМТ.
При чрезмерно большом значении УОЗ значительное возрастание давления и температуры в цилиндре приводит к возникновению детонации.
Также при более раннем зажигание эффективный угол коленчатого вала создает больше рычаг между шатуном и коленчатым валом и отрицательная мощность (работа) увеличивается
При слишком позднем зажигании смеси пик давления не достигается и работа будет потеряна в начале такта расширения (power stroke) из-за низкого давления. Это происходит потому, что при позднем зажигании значительная часть тепловыделения происходит уже на такте расширения (когда поршень движется в направлении к НМТ), когда объем увеличивается, в результате чего максимальное давление не достигается.
Одной из главных причин, почему двигатель с двумя свечами на цилиндр (twin spark) выдает больше мощность это из-за более быстрого сгорания рабочей смеси. Если процесс сгорания происходит быстрее, мы можем использовать меньше УОЗ (slower timing), в таком случае будем иметь меньше негативной мощности и в тоже время пик давления придется в оптимальный момент 15* после ВМТ.
Двигатель, у которого свеча расположена в центре камеры сгорания, имеет выше скорость сгорания, чем двигатель, у которого свеча расположена с боку. Итак, если все остальное тоже самое, двигатель со свечей в центре будет использовать меньший УОЗ, иметь меньше негативной мощности и произведет больше максимального момента и мощности.
Двигатель с двумя свечами на цилиндр имеет самую высокую скорость сгорания, нуждается в наименьшем УОЗ, имеет самые меньшие значения негативной мощности. И естественно выдаст наибольшую максимальную мощность.
Faster flame travel = slower timing.
Slower timing = less negative power.
Less negative power = more power on the flywheel.
Двигатели с формой камеры сгорания, обеспечивающей наибольшую турбулизацию смеси, более защищены от детонации. Степень сжатия на бензиновых двигателях с искровым зажиганием в большинстве случаев ограничено до примерно 11:1 чтобы избежать самовоспламенения бензина на такте сжатия.
Одним из положительных эффектов увеличения степени сжатия является опять же увеличение скорости сгорания смеси. Чем больше степень сжатия, тем больше давление и температура рабочей смеси. Чем выше температура, тем быстрее скорость сгорания.
Higher compression ratios = faster flame travel.
Faster flame travel = slower timing.
Slower timing = less negative power.
Less negative power = more power on the flywheel.
Основные препятствия к увеличению степени сжатия является возникновение детонации. На нашем Поло седан в стоке степень сжатия была 10.5:1, мы ее увеличили до 11.5:1 и при этом он отлично работает на 95-м бензине.
Ну а теперь самое время посмотреть на полученный результат, как видим было получено 173 л.с. и 184 Нм:
Пожалуйста, не стоит писать в комментариях о поршневой, и т.д. Все модификации указаны, больше ничего с двигателем не делалось.
P.S. Ориентировочная стоимость КИТа — 99 000 рублей.
С уважением
Barik
