Головка блока цилиндров и клапаны

Головка блока цилиндров это «сердце» любого двигателя.

Для работы двигателя необходимы две составляющие, топливо и воздух. Подать топливо просто, его качает насос. Но нет никакого смысла заливать в цилиндр много топлива, потому что без воздуха, оно не будет гореть. И даже с воздухом, если отношение воздуха и топлива не в пределах некоторого диапазона, смесь все равно не будет хорошо гореть.

И так, если можно накачать много топлива, почему бы не накачать соответствующее количество воздуха? На самом деле, именно это нам и нужно, и в определенной степени мы способны добиться успеха, прибегая к разнообразным ухищрениям. Мы можем втолкнуть воздух, мы можем втянуть воздух… разумеется, в рамках определенных ограничений.

Принудительная подача воздуха

Наиболее распространены два способа принудительно «затолкать» воздух в цилиндр это турбо- или механический компрессор. Они оба представляют собой насос, подающий в цилиндры воздух под давлением.

Турбо компрессор обычно использует центробежное рабочее колесо, похожее на газотурбинный двигатель вертолетов. Оно вращается турбинным колесом, которое в свою очередь вращается выхлопными газами, и нагнетает воздух. Преимущество этого, в том, что можно добиться увеличения степени сжатия, и увеличивая скорость вращения турбины вдвое можно накачать вчетверо больше воздуха. Турбо компрессор не связан на прямую с двигателем, а значит, на его работу не затрачивается мощность, только энергия выхлопных газов. Недостаток турбины – ее недолговечность, т.к. она вращается очень быстро, чтобы обеспечить достаточное давление и еще подвергается воздействию высокой температуры отработавших газов. Турбина нагревает воздух до очень высокой температуры, уменьшая его плотность и увеличивая вероятность детонации, поэтому приходиться ставить интеркуллер. Кроме того, турбины не сразу раскручиваются при разгоне создавая так называемый турбо лаг (или турбо яму). На высоких оборотах, при большом давлении наддува эффективная степень сжатия возрастает в разы, увеличивая вероятность детонации, что бы это компенсировать, снижают геометрическую степень сжатия, но на малых оборотах (off boost), это снижение приводит к потере мощности. Еще в турбо моторе необходим blow off клапан, чтобы предохранить двигатель от сверхповышения давления (over-boosting).

Механический компрессор (supercharger) приводится от двигателя и крыльчатка может быть как у турбокомпрессора, но чаще используется Rootes type или screw type крыльчатка, оба на низких оборотах работают лучше чем турбо компрессор. Работа механического компрессора повышает крутящий момент на низких оборотах, так что нет ни какой турбо ямы. Но с ростом оборотов эффективность работы механического компрессора снижается поскольку растут затраты мощности на вращение самого компрессора.

Есть еще один, менее распространенный способ поместить больше воздуха, а точнее кислорода, в цилиндр, - это впрыск нитрооксида. Его можно распылить в двигатель точно так же как топливо, вместе с ним, и освободившийся кислород будет гореть с топливом, давая существенный скачок мощности. Но невозможно возить с собой большое количество этого вещества и его использование приводит к выделению огромного количества тепла, поэтому впрыск нитроса не подходит для постоянного использования, а скорее для драг рейсинга.

Все эти технологии при правильном применении обеспечивают фантастическую отдачу от мотора скромного объема. Проблема в том, что для «домашнего» тюнинга, они слишком сложны и проблематичны. Так что поговорим о втягивании воздуха.