10.2. СПОСОБЫ ФОРСИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ СЕРИЙНО-СПОРТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Мощность двигателя можно повысить, увеличив частоту вращения коленчатого вала, улучшив наполнение цилиндров, уменьшив механические потери, повысив степень сжатия.

Наиболее простой способ повышения мощности - повышение степени сжатия. Степень сжатия на двигателе кроссового мотоцикла уже повышена с 7,2 до 8,5. Однако эту цифру нельзя считать пределом. По статистике многие четырехтактные двигатели удовлетворительно работают со степенями сжатия 9,5-9,8 при условии применения высокооктанового бензина АИ-93, АИ-98. Основным фактором, ограничивающим повышение степени сжатия, является детонационное сгорание топлива. Кроме октанового числа топлива на появление детонации оказывают влияние многие факторы. O том, что степень сжатия серийного спортивного двигателя можно повысить, говорит тот факт, что мотор со степенью сжатия 8,5, как правило, работает без детонации и на бензине А-76.

Если наполнение цилиндров недостаточно, то в начале такта сжатия смесь в цилиндре находится под давлением, меньшим атмосферного, поэтому часть хода поршень движется практически не сжимая смесь, а доводя давление смеси до атмосферного. И только оставшуюся часть хода поршень будет сжимать смесь, в результате чего действительная степень сжатия смеси уменьшится. Если же в процессе впуска смесь в цилиндре сразу будет находиться под атмосферным давлением, то сразу начнется и процесс сжатия, появление детонации в этом случае более вероятно. Отложение нагара на поршне и стенках камеры сгорания уменьшает объем камеры сгорания и увеличивает возможность детонации. Плохая компрессия или негерметичность клапана приводят к утечкам смеси, поэтому смесь меньше сжимается и наступление детонации при этом менее вероятно. Таким образом, степень сжатия для каждого двигателя подбирается индивидуально и проверяется на ходу (по отсутствию детонации на максимальном режиме).

Для увеличения степени сжатия подрезают цилиндр по высоте (удобнее подрезать фланец крепления головки цилиндра, при этом не надо делать гладкой поверхность фланца, чтобы при установке прокладки она плотно зажалась между цилиндром и головкой). Сначала определяют имеющуюся степень сжатия. Для этого поршень устанавливают в ВМТ, Если на маховике нет такой метки, то надо снять головку цилиндра и сделать метку на маховике. При этом необходимо очистить поршень и головку цилиндра от нагара. Затем поставить головку цилиндра на место и через свечное отверстие залить в камеру сгорания масло (при положении поршня в ВМТ). Пользуясь приведенными ниже соотношениями (l - отклонение высоты цилиндра от расчетной величины в сторону уменьшения, мм), определить имеющуюся степень сжатия ε (для двигателя с отношением S/D = 68/78) в зависимости от объема камеры сгорания V_к.с. , см³:

Далее, исходя из желаемой степени сжатия, определить, на сколько миллиметров надо подрезать цилиндр (разность размеров для желаемой и имеющейся степеней сжатия). Для каждого цилиндра расчеты надо проводить отдельно, так как размеры деталей немного отличаются.

Пример. В камеру сгорания залито 47,8 см³ масла, что практически равно объему камеры сгорания V_{к. с} = 47,79 см³. Определяем степень сжатия ε = 7,8. Далее находим отклонение высоты цилиндра от высоты стандартного цилиндра l₁ - 0,98 мм,

Если требуется степень сжатия 8,8, то отклонение высоты цилиндра l₂ = 2,26. Находим разность отклонений l₂ - l₁ = 2,26 - 0,98=1,28 мм. Таким образом, цилиндр надо подрезать на 1,28 мм.

После подрезки цилиндров нужно собрать двигатель и вновь проверить степени сжатия левого и правого цилиндров, которые должны быть одинаковы. В противном случае для выравнивания степеней сжатия под цилиндр, имеющий большую степень сжатия, необходимо установить тонкие прокладки. В любом случае желательно проверить, одинаковы ли степени сжатия в левом и правом цилиндрах, и в случае отличия сделать их одинаковыми.

При увеличении степени сжатия надо следить за тем, чтобы клапаны не ударялись о поршень при его положении в ВМТ. Для этого на поршень около выемок под клапаны надо прилепить пластилин, собрать двигатель и, вращая вручную коленчатый вал, получить слепок положения клапанов относительно поршня при положении поршня в ВМТ. Клапан должен иметь относительно поршня осевой и радиальный зазоры 1,5-2 мм. Если зазоры меньше, надо углубить выемки под клапаны. Для этого берут торцевую шарошку с плоской режущей частью диаметром больше клапана на 4-5 мм и с диаметром стержня 8 мм. Клапаны из головки удаляют, и, установив в направляющую клапана шарошку, а головку на цилиндр, обрабатывают поршни. После этой операции опять делают контрольный слепок.

При увеличении степени сжатия угол опережения зажигания можно несколько уменьшить (для двигателя спортивного мотоцикла максимальный угол опережения зажигания составляет 35°, а не 40°, как для серийного). Оптимальный угол опережения зажигания определяется по максимальной скорости или минимальному времени прохождения прямого горизонтального участка.

Большие резервы повышения мощности заложены в совершенствовании проточной части впускного тракта. Согласно статистике, для цилиндров с рабочим объемом 300-350 см³ оптимальным является карбюратор с диаметром диффузора 32-34 мм. Наиболее приемлемы чехословацкие карбюраторы «Иков». Патрубки для установки карбюраторов должны иметь плавные закругления. Очень важно, чтобы на стыках патрубков и головок не образовывалось ступенек. Для этого желательно установить патрубок на головку цилиндра (с прокладкой!) и обработать их шарошкой совместно. Серийный воздушный фильтр желательно заменить. Хорошие результаты дает установка фильтра с фильтрующим элементом из пористого пенополиуретана (поролона). Чем больше объем фильтра, тем меньшее сопротивление он оказывает, а следовательно, улучшается наполнение цилиндра. Кроме того, фильтр большого объема дольше не засоряется. При улучшении наполнения увеличивается давление газов в цилиндрах и повышается частота вращения коленчатого вала. В то же время при очень большой частоте вращения процессы впуска и выпуска происходят настолько быстро, что газы не успевают заполнять цилиндр. Поэтому, после определенного предела, хотя частота вращения увеличивается, но ввиду ухудшения наполнения цилиндров мощность падает.

Существующую выхлопную систему желательно заменить объединенной, так как при средней частоте вращения коленчатого вала за счет взаимного влияния выходящих потоков газа несколько повышается вращающий момент. Объединенную выхлопную систему обычно выводят в коляску. Для обеспечения симметрии левая и правая выхлопные трубы должны иметь одинаковую длину. Поэтому правая выхлопная труба обычно выполняется в виде петли, направленной вверх (см. рис. 10.4).

Для уменьшения механических потерь в оппозитном двигателе и уменьшения вибрации необходимо обеспечить одинаковую массу поршней, шатунов. Поршни взвешивают (с пальцами), и на более тяжелом поршне шарошкой убирают металл с юбки поршня. Шатуны балансируют до получения одинаковой массы верхних головок шатунов, положенных на весы. При этом шатуны должны легко вращаться на коленчатом валу. Наружные поверхности шатунов желательно опилить и отшлифовать наждачной бумагой, при этом шатунные подшипники надо защитить от попадания в них стружки и абразивных частиц. Для предупреждения «прихвата» поршневого пальца в верхней головке шатуна зазор можно увеличить до 0,009-0,010 мм.

Можно снизить механические потери, если третье кольцо двигателя (маслосъемное) установить с расширителем (использовав расширитель от колец автомобиля ВАЗ и проточив соответствующие канавки на кольце и на поршне) четвертое кольцо можно вообще не ставить.

Впускные каналы головок цилиндров спортивных мотоциклов на заводе подвергают механической обработке для уменьшения сопротивления на впуске. Если головка была заменена на серийную, ее надо обработать аналогичным образом не только для повышения мощности в данном цилиндре, но и для обеспечения синхронности работы цилиндров. Несинхронная работа цилиндров ведет не только к повышенным вибрациям, износу деталей, но и снижает мощность двигателя, поэтому надо при регулировке обратить внимание на синхронность зажигания, работы карбюраторов, выхлопной системы. При замене поршней нельзя забывать об их балансировке.

Клапаны двигателя желательно притереть. Обычно фаска на клапане бывает широкой, причем рабочая часть ее отстоит от наружного диаметра клапана на 2-3 мм. После притирки клапана его можно проточить, оставив фаску шириной 1-1,2 мм. При этом уменьшится масса клапана, а следовательно, силы инерции клапана, уменьшится вероятность столкновения клапанов в момент перекрытия, наполнение несколько улучшится.

Распределительный вал двигателя спортивного мотоцикла имеет более «широкие» фазы газораспределения, поэтому максимальные мощность и момент двигатель развивает при более высоких частотах вращения. Иногда (на нескоростных трассах с множеством виражей и подъемов) лучшие результаты дает двигатель с серийными фазами газораспределения. Такой двигатель развивает максимальный вращающий момент в большем диапазоне частот вращения и требует меньшего числа переключений передач. Для скоростных же трасс нужен более приемистый двигатель. Для улучшения приемистости можно проточить маховик (убрать наружный бурт).

Каждое из перечисленных мероприятий дает незначительную прибавку мощности, однако все вместе (наряду с тщательной регулировкой) они дают заметные результаты.