О влиянии формы камеры сгорания на детонационные процессы

(или, как я тиранил две машинки и четыре головки с помощью датчика с поджигом)

(с) A.R Андрей Рыбалкин, Саратов

Толкнуло меня на это занятие наличие у меня Motodoc II  и знакомых спортсменов – автогонщиков – энтузиастов. Энтузиастов – потому что все делали своими руками за свои денежки. И при этом еще умудрялись неплохо ездить на соревнованиях по кроссу.

Немного об моторах. Оба мотора ВАЗ 21083, карбюраторные.

Первый мотор – объем 1.7. Стоит КВ – ?, поршня – ?

Теперь самое главное – головка. Расчет головки, как и форма камеры сгорания изначально мне были не известны – не делиться народ информацией…. Распредвал тоже какой-то «из Тольятти», с подъемом кулачка – ?.  Клапана увеличенного диаметра, облегченные, толкатели обычные, неспортивные (почему это отметил – увидите позже)

Второй мотор ‑1.6, КВ 78.4, поршня 82.4.

Тут ребята не стали сильно мудрить, и купили голову в сборе в Тольятти (готовый продукт, увеличенные клапана, спортивные толкатели, РВ, шестерня, расточенные каналы, все ровненько, красиво, в общем продукт за 1000 уев, но как в последствии оказалось – стоящий. Но об этом – тоже потом).

Теперь о методике. В наличии имеется датчик с поджигом, с помощью которого можно снять индикаторную диаграмму. К сожалению, это не измерительная свеча, в связи с чем, он немного увеличивает объем камеры сгорания, и немного меняет форму. Но с учетом того, что сам датчик неизменный при всех измерениях, можно этой погрешностью пренебречь. Второе, чем пока пренебрегаю, – это работа двигателя без нагрузки (хотя это и не совсем правильно, но в данном случае это можно сделать, т.к. моторы карбюраторные, центробежный регулятор заклинен, вакуумный отсутствует как класс. Зажигание устанавливается на 3000 – 32 – 35 градусов (здесь тоже обратите внимание – поясню позже). Зажигание практически неизменно 32 – 38 градусов в диапазоне от 1500 до 7500 оборотов (ниже мотор нормально не работает, выше – не стал насиловать прибор)

Как показала практика (да простит меня дядька Миша Сорокин) теория газообмена на спортивных вала не совсем срастается, по этому сам газообмен я рассматривать не буду. Почему не срастается – не пойму. Голову сломал, теперь буду дядьку Мишу пытать… Хотя отдельные моменты ( не самого газообмена, а работы ГРМ) покажу.

Кроме того, здесь я не буду касаться вопросов смесеобразования (хотя, внимательно прочитавший дядьки Мишин диск в Лосево, увидит обогащенную смесь) .

О методике просмотра. Для просмотра необходимо иметь программу Motodoc II версии 2.0. Программу для просмотра можно взять здесь.

Итак, испытание первое.

Мотор работает неровно, 1000 оборотов. Мотор изрядно трясет, по словам «пилота», машина «немного тупит» . Здесь сразу хочу сказать, что пилот – Мастер спорта СССР по автокроссу, по этому об его оценке поведения автомобиля можно не улыбаться. Газообмен – 335, зажигание ‑25. Картинку не сохранил, думал не понадобиться, статья тогда еще не планировалась. Установка зажигания на 35 градусов, попытка отрегулировать газообмен на 360 градусов. Получилось что-то типа осцилограмма_1. Мотор заработал ровнее, улучшился набор оборотов без нагрузки до 5000. Пробная поездка, и… резюме – на «низах – поехала, после 5000 – встала» А у них после 5000 вся жизнь начинается…  Вкручиваю датчик с поджигом. Разгон, и… осцилограмма_2. На картине видим сильную детонацию, неравномерное горение смеси, особенно после 4000 об./мин.

Я рискую сделать вывод – мала степень сжатия, неоптимальная форма КС, много острых граней… В ответ слышу «Да и мне кажется, что надо немного поднять степень сжатия. И я немного торопился, кое-где не подрезал острые кромки, а тут Сурик шарошки выпросил». Сурик – это другой спортсмен…

Человек уезжает на два дня, «пилить голову». Пока он занят этим делом, немного расскажу об увиденном в диаграмме газообмена. На диаграмме хорошо видна загогулина на участке закрытия выпускного клапана. Это как раз тот момент с толкателями, обычными. При большом подъеме кулачка распредвала поднимается регулировочная шайба, и получается такая картинка…. О том как этого избежать – говорить не буду, все давно это знают. (кстати, на Тольяттинской головке такого не было, как и на третьей головке этого пилота. Туда он поставил спортивные толкатели)

Второй заезд. Голова «подрезана, КС обработана». Машина поехала лучше на высоких оборотах. Результат замеров на осцилограмме_3. Здесь видно, что горение смеси стало более устойчивым, детонация проявляется меньше, и как бы «очагово» ( хотя это может быть и погрешности съема информации, или качество бензина). Но тенденция на лицо.  Но все равно, на высоких оборотах пилоту не нравится. Отчасти, это можно объяснить детонацией, а отчасти… тем, про что я говорил – нестыковка теории газообмена на нестандартных валах. При установке на 345 градусов машина на верхах полетела. Но на низах работала неустойчиво….

Третий приезд состоялся совсем недавно. Пилот опять изваял очередную головку. Установил в нее спортивные толкатели. Заехал выставить зажигание, и проверить детонацию. По словам пилота, машина сейчас едет очень хорошо. Но, по его мнению, зажигание рановато. Действительно, было 39 градусов. Поставил 35. Результат измерений датчиком с поджигом на осцилограмме_4. Здесь сразу заметно, что в этой головке были учтены все огрехи предыдущих вариантов. Детонация хоть и наблюдается, но очень незначительная, процесс сгорания идет гораздо ровнее. Кроме того, вот так выглядит работа спортивных толкателей. Почувствуйте разницу – осцилограмма_5.

Теперь второй автомобиль.

Вот что получилось при снятии информации с этой головки – осцилограмма_6. Здесь заметно, что к обработке головки подошли профессионально. Сгорание очень ровное, детонации практически не наблюдается. УОЗ ‑35 градусов. Пытаемся еще уменьшить детонацию. Уменьшаем УОЗ до 32 градусов. Получаем осцилограмму_8. Детонации практически нет. Субъективно поведение машины улучшилось, ровнее и увереннее стал разгон.

То есть, наглядно можно наблюдать правильность конструирования двигателя, в частности камер сгорания, оптимизации ее формы . Хотя, конечно, датчик несовершенен, а для более точной информации нужна свеча-датчик, чтобы не было влияния на форму и объем камеры сгорания. Кроме того , измерения лучше бы проводить на движущейся машине, но даже проведенные замеры показали, что и в статике можно получать определенный результат. К сожалению у меня нет фотографий процесса обработки головок, это было бы очень интересно, и может кто-нибудь сделает такую работу.  Вся тема исследований теоретически давно известна, я же, имея возможность проводить сравнение, попытался лишь подтвердить теорию практикой, и попытаться дать начало инструментальной оценки произведенной работы по тюнингу головок… А дальше копать и копать.

Прошу сильно не пинать, ежели чего не так понял и высказал, и буду крайне признателен за аргументированные дополнения и поправки. Хочу выразить огромную благодарность дядьке Мишке  Сорокину, за терпеливые ответы на глупые вопросы, и всем тем , кто сумел дочитать сей «труд» до конца. Буду очень рад, если это поможет кому-то в его нелегкой работе.

 

---