Одним из действенных способов поднятия мощности поршневого мотора является доработка головки блока цилиндров. Так что же скрывается под этим понятием - доработкой ГБЦ? Обо всё по порядку. Для начала выясним, каким образом манипуляции с ГБЦ могут повлиять на мощностные характеристики двигателя. Как известно, момент, а значит и мощность, развиваемые двигателем при определённых оборотах, напрямую зависят от коэффициента наполнения цилиндров рабочей смесью. Увеличивая наполнение, улучшаем мощностные показатели двигателя. Более того, смещая максимальное значение наполнения цилиндров (по сути, максимальный крутящий момент) в более высокие обороты, получаем пропорциональное росту оборотов увеличение мощности. Для этих целей и используются распредвалы с увеличенными подъёмами клапанов и фазами впуска/выпуска. Однако этого недостаточно. Головка блока цилиндров стандартного двигателя далека от идеала в силу технологических и экономически причин при их массовом производстве, поэтому требует доработки для более полной реализации потенциала мотора. Так куда же "пропадает" мощность двигателя и что необходимо исправить, дабы высвободить её.

Итак, начнём по порядку.

1. Первое, что бросается в глаза - это неточная стыковка отверстий каналов коллекторов и ГБЦ. Любые "ступеньки" в канале рождают паразитные завихрения, заметно тормозящие поток, поэтому от них необходимо избавиться. Убираем нестыковки, одновременно доработав прокладки под коллектора (дабы пресловутых ступенек не создавали и они). Настоятельно рекомендую перед удалением нестыковок каналов сделать следущее - посадить коллектора на штифты. Причиной тому служит крепёж коллекторов на отечественных автомобилях, допускающий некоторое смещение плоскостей коллекторов и ГБЦ друг относительно друга. Чем это грозит, предельно ясно - немного сместив коллектора при крепеже после удаления нестыковок, мы самостоятельно убиваем плоды своей же работы. Штифтов достаточно по два на коллектор - по краям. Ищем место на ГБЦ и коллекторе, где можно безопасно всверлиться. В ГБЦ прочно сажаем металлический штифт, на который легко, но без особых люфтов должен надеваться коллектор - вуаля, точное позиционирование коллекторов относительно ГБЦ нам гарантировано. Не забудьте только сделать несколько дополнительных отверстий в прокладке.

2. Заглянув в каналы ГБЦ, понимаем, что и там всё совсем плохо: ломаная местами форма каналов, приливы литья под направляющие втулки клапанов и сами втулки. Всё это создаёт сопротивление на пути газовых потоков, ухудшая наполнение цилиндров. Опыт советских спортсменов подсказывает, что обрезанные втулки вполне работоспособны и не заметно теряют в ресурсе. Дальнейшая обработка производится шарошками различных форм и размеров. Цель данной обработки – сделать изгибы каналов как можно более плавными, избавиться от выступающих частей и максимально выровнять поверхность каналов. Диаметр каналов при этом можно увеличить, но не стоит сильно этим увлекаться: можно ненароком впилиться в канал рубашки охлаждения, втулить который потом довольно дорого. Последним этапом обработки каналов ГБЦ является их шлифовка. Несколько слов о полировке каналов ГБЦ. В последнее время спортсмены всё чаще отказываются от их полировки, выбирая вместо этого слегка шероховатую поверхность. Обосновано это тем, что испаряемость бензина с идеально гладкой поверхность хуже, что затрудняет работу двигателя в некоторых режимах за счёт нарушения смесеобразования. К тому же сталкиваются с таким явлением, как попадание целых неиспарённых капелек бензина, срываемых с полированной поверхности канала потоком, в камеры сгорания и цилиндры, что приводит к уменьшению срока службы поршневых колец. Выпускным же каналам, напротив, все эти нюансы не знакомы. Полировка там имеет смысл, т.к. положительно сказывается на скорости потока, но эффект не каждого устроит в сравнении с трудозатратами.

3. Клапана. Как и всё остальное, их нужно увеличивать и дорабатывать. Диаметр тарелок клапанов спортивных вазовских двигателей классического семейства достигает 40мм на впускных и 34мм – выпускных; переднеприводных 8-клапанных – 39 или 40мм впускных, 34 выпускных; переднеприводных 16-клапанных – 31мм впуск и 26мм выпуск. Установка подобных клапанов требует расточки сёдел клапанов, либо вообще их перепрессовку. При этом рекомендуется делать фаску впускного клапана равной 30 градусам, а выпускного – 45 градусов. Сами клапана тоже должным образом дорабатываются – кроме изменения рабочей фаски клапан облегчается. Лишний металл снимают с плоскости тарелки клапана, делая в нём неглубокую выемку, с обратной стороны тарелки клапана, снижая радиус кривизны перехода тарелки в стержень. Сам стержень также может перетачиваться в диаметре со стандартных на вазовских моторах 8мм до 7мм, однако это потребует установки оригинальных направляющих втулок клапанов. Пик инженерной мысли – большие клапана из титано-алюминиевого сплава – однако их стоимость однозначно повергнет в уныние сторонника «бюджетного» тюнинга. Тем не менее свою цену они оправдывают – прочные, жаростойкие и, что самое главное, лёгкие клапана более чем заслуживают места в высокофорсированном моторе. Такие клапана легче своих более серийных собратьев примерно на 40%, что позволяет использовать их на высоких оборотах и с увеличенным подъёмом даже на стандартных клапанных пружинах, снижая риск зависания клапанов. Помимо клапанов облегчаются либо изготавливаются из титановых или алюминиевых сплавов тарелки на клапанные пружины, которые также вносят свою лепту в инерционность клапанного механизма.

4. Клапанные пружины. Жёсткости стандартных пружин не хватает для нормальной работы двигателя с увеличенным подъёмом клапанов уже примерно с 7000 об/мин, при том, чем больше подъём клапана, тем ниже этот порог, а чем меньше инерционность клапанного механизма, тем позже начинается зависание клапанов. 16-клапанный мотор здесь имеет некоторое преимущество в связи с меньшими размерами клапанов, а значит и их меньшими массами. Чем грозит зависание клапанов? Прогар клапанов и упирание двигателя на определённых оборотах в невидимую преграду явно не поднимут настроение обладателю заряженного мотора. Чтобы подобное не случалось, ставят жёсткие пружины клапанов, широко известные под маркой Schrick. Есть и другой способ увеличить жёсткость клапанной пружины – под штатную пружину подкладывается шайба, поджимая её. Здесь следует внимательно рассчитать ход сжатие поджатой пружины, дабы не случилось смыкания витков или пружина не лопнула. С другой стороны жёсткие клапанные пружины увеличивают нагрузки на механизм газораспределения, поэтому торопиться с их установкой без должной надобности не стоит.

5. Направляющие втулки. Как правило, заменяются на бронзовые. Бронза лучше проводит тепло, что необходимо при долгой работе клапана на предельных оборотах. Отрицательной чертой бронзовых направляющих является их меньшая износостойкость, но когда речь идёт о моторах с рабочим диапазоном 7000-9000 об/мин, долговременный ресурс уступает место надёжности на кратком отрезке времени. Иногда втулки следует менять на нестандартные в случае установки клапанов с утоньшенной в диаметре ножкой, о чём я писал выше.

6. Форма камеры сгорания. Здесь направления работы два: улучшение наполнения цилиндров и снижение риска детонации. Начнём со второго: как правило очагами калильного зажигания, приводящего к детонации становятся острые грани стенок КС, следовательно их нужно убрать, сгладить форму КС, отшлифовать её, что помимо прочего повысит термическую эффективность двигателя (при отполированных КС и донышке поршня прирост порядка 5% мощности получается чуть ли не из воздуха). Теперь о наполнении. Это куда загадочнее, т.к. тут действуют более сложные газодинамические процессы, нежели в каналах, и для каждого типа камеры они свои особенные, поэтому описать их детально я не возьмусь. Кроме того – достижения и опыт спортсменов в этой области являются их достоянием, как и достоянием различных тюнинговых фирм, т.к. это их победы и это их хлеб. Поэтому не удивляйтесь завесе таинственности над этой частью доработки ГБЦ – здесь много секретов и никто сознательно не станет ими делиться. Главное после всех операций «пролить» все камеры на предмет соответствия их объёмов.

7. Степень сжатия (далее просто СЖ). СЖ определяет термическую эффективность двигателя и определяется как отношение объёма камеры сгорания к объёму цилиндра. Объём КС складывается из объёма КС в головке блока, объёма от прокладки ГБЦ, объёма от недохода поршня в цилиндре и объёма выемки в донышке самого поршня. Всё вместе это при поршне в ВМТ образует область камеры сгорания. Чем выше это отношение, тем эффективнее двигатель использует потенциал топлива. Кажется всё просто, но на самом деле не так. Теоретически рост СЖ должен вызывать пропорциональный рост мощности двигателя и его экономичности, но в реальности всё происходит несколько иначе. Чем больше мы увеличиваем СЖ, тем меньше с каждым разом получается прирост мощности. Так, поднимать СЖ выше 12:1 смысла уже нет. Тем более не стоит забывать, что при росте СЖ увеличивается и риск калильного зажигания, приводящего к детонации, т.к. вырастет температура сгорания топлива и камера буде нагрета сверх обычного. Это потребует применения более октанового топлива, коррекции зажигания и настроек системы питания. До сих пор мы говорили о механической степени сжатия, но при проектировании мотора так же не следует забывать о динамической (т.е. фактической) СЖ. Динамическая СЖ есть не что иное, как отношение КС к фактическому объёму топливовоздушной смеси, попавшей в цилиндр. На штатных атмосферных двигателях этот показатель как правило не выше механической СЖ, а в большинстве режимом и вовсе меньше. Однако двигатели с принудительным нагнетанием воздуха это не относится, как и к большинству тюнинговых и спортивных, где зарядка цилиндра по объёму рабочей смеси превышает 100%, неважно, наддувом ли, либо настройками фаз ГРМ и впуска/выпуска. В этих случаях (или режимах) механическая СЖ теряет свою ценность, т.к. не отражает предельную СЖ для этого мотора. С этим сталкиваются владельцы некоторых тюнинговых моторов, в особенности с широкофазными валами, когда на определённых оборотах появляется характерный «стук пальцев». Поэтому стоит учитывать и этот немаловажный фактор. Вообще тема влияния СЖ на работу двигателя очень обширна и достойна отдельной статьи. Остановлюсь лишь на способах изменения СЖ. Для уменьшения выбирают металл в КС или поршне, меняют сами поршни, ставят дополнительные или более толстые прокладки. Для увеличения СЖ фрезеруют плоскость головки блока, опять же меняют поршни, увеличивают объём цилиндров.