www.odrdzewiacz.fora.pl

Jedras · Wysłany: Czw 23:31, 28 Mar 2013 Temat postu: Porting głowicy

Wrzucam mój artykuł zamieszczony na pewnym portalu. Może się komuś przydać.

Producenci samochodów dla mas (czyt. popularne marki produkujące bardzo duże ilości samochodów) muszą brać pod uwagę koszta wyprodukowania podzespołu, więc wykonują go na tyle dokładnie na ile muszą aby działał. Znaczną różnicę w jakości produkcji widać w drogich samochodach z limitowanych edycji, ew. egzemplarzach po tuningu fabrycznym (wersje Abarth, Oettinger, Brabus, Lotus etc.) gdzie owy porting w pewnym zakresie został wykonany.

Co możemy zyskać dzięki portingowi?

Rozpatrując samo zagadnienie głowicy silnika, zwróćmy uwagę na fakt iż wykonanie odlewu bez obróbki wewnętrznych kanałów jest X razy tańsze niż wykonanie głowicy łącznie z tą obróbką. W cywilnych samochodach dokładnej (lub jakiej kol wiek) obróbce poddawane są jedynie płaszczyzny łączące z innymi podzespołami (przylegnie kolektorów, bloku, pokryw, gniazda zaworowe itp.). Takie wykonanie głowicy zapewni około 90% jej sprawności, gdzie więc pozostałe 10%? Fabryka je pominęła. Właśnie ten potencjał mocy ukryty w brakach sprawności głowicy możemy uzyskać wykonując porting. Sposób ten podnosi osiągi bez straty żywotności silnika, a wręcz przeciwnie, jest to tzw. moc z nikąd w którą wielu nie wierzy. Trudno nikogo na siłę nie zamierzam przekonywać. Porting głowicy można określić na dobrą sprawę mianem naprawy silnika który fabrycznie jest zepsuty, dlatego nie prowadzi on do uszkodzeń, szybszego zużycia itp. Moc jaką można uzyskać to często nie jest dodatkowe 10% mocy maksymalnej czego by się większość spodziewała, ale za to poprawa przebiegu w cały zakresie obrotów. Często się zdarza że po obróbce głowicy moc max wzrasta o 1-2% za to w niektórych punktach wykresu jest to różnica rzędu 10-15-20%. Relatywnie patrząc na pole powierzchni pod wykresem (całkę) mocy widać różnicę na plus.
[link widoczny dla zalogowanych]
W czym tkwi problem?

Pozostawiając kanały głowicy w stanie surowym po odlewniczym ich pojemność różni się względem siebie ze względu na tzw. wylewki odlewnicze, strukturę po formie odlewniczej (chropowatość) i niedoskonałości wykonania formy. Ponad to chropowata powierzchnia i różnego rodzaju wypusty po odlewnicze zaburzają przepływ mieszanki powodując nie pożądane i nie kontrolowane zawirowania mieszanki. Często przy montażu gniazd pod ich powierzchnią pozostaje próg którego nikomu nie chciało się spiłować, działanie takie samo jak w przypadku kanałów. Kolejny problem to chropowata i nie równa powierzchnia głowicy. Dodam także iż do chropowatej powierzchni znacznie łatwiej przylega nagar który zmniejsza światło kanału (ciekawostką jest iż w silnikach zasilanych głównie LPG nagaru praktycznie w ogóle niema…). Dlatego właśnie zmniejsza się chropowatość kanałów przelotowych oraz komór spalania, niektóre powierzchnie się poleruje. Poza zmniejszeniem oporów przepływu oraz tendencji do osadzania nagaru polerowanie zwiększa odporność materiału na pękanie.
[link widoczny dla zalogowanych]
Na czym to polega?

Na kompleksową obróbkę głowicy składa się szereg operacji które muszą być wykonywane w określonej kolejności.
Pierwszą czynnością jest demontaż głowicy z silnika oraz jej rozbiórka, demontaż zaworów i świec. Po tych czynnościach zyskujemy dostęp do kanałów w głowicy. Ważne jest zachowanie kolejności montażu zaworów.
Krok drugi polega na umyciu i względnym oczyszczeniu głowicy, można wykorzystać myjkę ultradźwiękową. Pozostały nagar usuwamy przy pomocy szczotki drucianej owalnej lub Dremelem z wałkiem ściernym.
Mając już przygotowaną głowicę możemy ocenić ile pracy nas czeka. W zależności od producenta, rocznika, typu silnika i szczęścia zakres obróbki jest różny. Niektóre silniki praktycznie nie wymają obróbki skrawaniem jedynie przepolerowania powierzchni inne wymagają użycia nawet frezów do zgrubnego zdjęcia nadmiaru materiału. Oczywiście im gorzej wykonana głowica tym większy będzie przyrost dynamiki po obróbce.
[link widoczny dla zalogowanych]
Obróbka głowicy polega na wygładzeniu i wyprofilowaniu interesujących nas powierzchni.

Na 1 ogień opowiem o obróbce komory spalania. Po oczyszczeniu oraz usunięciu zaworów, przechodzimy do oszlifowania powierzchni w celu uzyskania mniejszej chropowatości, wykonać to można przy pomocy wiertarki ze ściernicą lub Dremela. Wykończenie wykonuje się ręcznie papierem 120-240-400 na wodę. Po oszlifowaniu pora na polerowanie, wiertarka z filcem na trzpieniu, pasta polerska i ładne parę chwil zabawy.
Po wykonaniu obróbki komór możemy przejść do obróbki kanałów lub zaworów. W pierwszej kolejności opiszę co należy uczynić z kanałami. Analogicznie do komór spalania zaczynamy od usunięcia zbędnego materiału, tutaj przyda nam się raczej tylko Dremel z odpowiednimi wałkami ściernymi oraz frezem kulowym, ważne aby nie przesadzić i nie dostać się do kanału wodnego lub olejowego, bo wtedy czeka nas przeprawa ze spawaniem głowicy… Przy zwiększaniu średnic kanałów warto policzyć ich poprawną wartość dla wałka rozrządu oraz wymiarów gniazd i zaworów jakie chcemy zastosować. Zabawy z pierwszą fazą obróbki kanałów jest całkiem sporo. Przy pomocy freza kulowego zdejmujemy nadmiar materiału. Często obróbkę ogranicza się do dopasowania pod uszczelkę bez wyliczeń, aby mieć punkt odniesienia jaki kształt powinien mieć wylot kanału warto użyć uszczelki i czarnym sprayem odbić jej światło na powierzchni, często różnica to ponad 2mm. Kanały w większości silników można dość mocno roztoczyć. Jednak aby mieć 100% pewność musieli byśmy taką samą głowicę poświęcić na próby (np. po kolizji rozrządu itp.), czyli pociąć brzeszczotem wzdłuż osi symetrii kanałów aby ocenić grubości ścianek. Taka opcja dla chcących tańczyć na krawędzi, przy okazji montażu większych zaworów itd. Po nadaniu odpowiedniego kształtu pora na doszlifowanie papierem ściernym, kanały ssące kończymy na papierze 180-240, kanały wydechowe niestety wypadało by wyszlifować także papierem 400 na wodę. Po oszlifowaniu polerowanie kanałów wydechowych analogicznie jak w przypadku komór spalania. Dlaczego nie poleruje się kanałów ssących? Ponieważ prowadzi to do skraplania się paliwa na gładkiej powierzchni, w rezultacie pogorsza pracę silnia, problemy z odpaleniem zimnego silnika oraz nie równą pracę na wolnych obrotach.
Ostatnim elementem do obróbki w naszym zakresie są zawory. Najłatwiej wykonać ich obróbkę mocując w wiertarce (powierzchnią gdzie przylega zamek), na początek należy pozbyć się nagaru, robimy to mocując wiertarkę w uchwycie pionowym pod którym stawiamy pojemnik z wodą. Wiertarkę ustawiamy na max obroty z blokadą, ręcznie trzymając kawałek papieru ściernego na wodę (cała operacja pod powierzchnią wody) usuwamy z zaworów nagar oraz korozję, następnie przy pomocy papieru 240 na wodę wygładzamy powierzchnię zaworów od strony komory spalania oraz stożki prowadzące do wysokości prowadnic przy zaworze wsuniętym. Następnie powtarzamy operację papierem 500 także na wodę do całkowitego wyrównania powierzchni. Na koniec osuszamy zawór i przy pomocy pasty polerskiej oraz kawała filcu polerujemy przygotowane powierzchnie.
[link widoczny dla zalogowanych]
Podczas powyższych czynności bardzo ważne jest aby nie uszkodzić przylgni głowicy oraz gniazd zaworowych, każda rysa może mieć negatywny skutek. W praktyce jest to bardzo trudne i w rezultacie głowica po obróbce wymaga planowania oraz docierania zaworów. Kolejną bardzo ważną sprawą jest to aby nie pozostawić żadnych nawet najmniejszych opiłków.
Mając gotowe wszystkie elementy zalecane jest splanowanie głowicy dla wyrównania, dotarcie zaworów oraz umycie całości myjką ultradźwiękową.

Cała zabawa trwa od 20 do 100 roboczo godzin. Koszt to koszt materiałów ściernych oraz ew. planowania i docierania zaworów w zakładzie zajmującym się obróbką silników. Nadal porting głowicy jest jednym z najtańszych sposobów na poprawienie pracy silnika. W profesjonalnym zakładzie kompleksowa obróbka to koszt od 800 do 8tyś zł w zależności od ilości cylindrów, zaworów oraz zakresu naprawy głowicy i tego czy głowica zostanie przywieziona osobno czy warsztat się zajmie jej demontażem.

Ponad to możemy pokusić się o dokładniejszą obróbkę w większym zakresie która jednak nie jest już na tyle tania, głównie dlatego że nie wykonamy jej samemu a musimy zlecić profesjonalnemu warsztatowi. Zakres prac jakie możemy zlecić warsztatowi szlifierskiemu to obróbka gniazd, zaworów oraz prowadnic.

Podczas ‘zabawy’ z głowicą warto wstawić nowe prowadnice zaworowe obrobione na stożek. Taki zabieg zwiększa światło kanału. Ssące prowadnice można delikatnie skrócić.
[link widoczny dla zalogowanych]
Ponad to wielu silnikach możemy zastosować zawory o większej średnicy. W wysilonych silnikach stosuje się zawory ssące na nóżkach o mniejszej średnicy, które wraz z odpowiednio obrobionymi prowadnicami znacznie zwiększają pole przelotu kanału ssącego. Jest to jednak rozwiązanie stosunkowo drastyczne i stosowane niemal że wyłącznie w silnikach wyczynowych. Zaworów wydechowych w ten sposób raczej się nie obrabia, ze względu na większą temperaturę ich pracy. Poza tą obróbką możemy także zlecić wykonanie zaworów na zamówienie o odpowiednich łukach zejścia przy grzybku, średnicy oraz długości. Często przy zmianie zaworów na większe zachodzi także potrzeba zmiany gniazd zaworowych. Możemy także obrobić przylegnie na tzw 3 kąty, ale o tym przy okazji gniazd.

Obróbka gniazd zaworowych polega na maksymalnym zwiększeniu promienia wewnętrznej krawędzi przylgni oraz odpowiednim wyprofilowaniu tej że przylgni. Ważne aby nie przesadzić i nie pozostawić zbyt małego pola styku zaworu z przylgnią gdyż to doprowadzi do przegrzewania się zaworów. Minimalna szerokość pasa przylgni czynnej to około 1mm i im większa średnica zaworu tym większa przylgnia jest potrzebna do odprowadzenia temperatury. W dzisiejszych czasach możemy za pomocą frezów kształtowych nadać kształt łuku przekrojowi powierzchni, zwiększa to powierzchnię styku oraz pozwala na zmniejszenie szerokości przylgni patrząc równolegle z osią symetrii zaworu nie zmniejszając pola jego styku z gniazdem.

Update:

Ponad to dodam iż nowoczesne technologie (pochodzące głównie z lotnictwa) pozwalają na zastosowanie różnych powłok poprawiających właściwości silnika. Ich koszt nie jest taki ogromny jak by się mogło wydawać.

Pierwszym rodzajem powłoki jest ceramiczna powłoka pełniąca barierę termiczną, nakłada się ją wewnątrz kanałów w głowicy oraz na komory spalania wraz z grzybkami zaworów oraz denka tłoków. Pozwala z znacznym stopniu ograniczyć temperaturę ładunku (kanały ssące), samej głowicy (kanały wydechowe oraz komory spalania) oraz zmniejszyć ryzyko płynięcia tłoków.

Istnieją także powłoki na bazie teflonu poprawiające smarowanie oraz zmniejszające tarcie. Nakłada je się na trzonki zaworów, ścianki tłoków, panewki itp.

PONY007

Jak myślicie, czy w warunkach amatorskich, możliwe jest zrobienie urządzenia mierzącego ~flow głowicy? To taka maszynka, którą sprawdza się czy po obrobieniu (powiększeniu i wyrównaniu) kanałów każdy kanał jest taki sam, czy gdzieś trzeba jeszcze coś przeszlifować.

Możliwe wykonanie- coś w rodzaju odkurzacza dołączone do kanału i wiatrak mierzący prędkość powietrza w kanale.

Co sądzicie o skracaniu prowadnicy zaworowej w obszarze kanału? Ma to istotny wpływ na prowadzenie zaworu i odprowadzanie ciepła?

Georges

PONY007

Georges, może 10% przy poprawkach głowicy to mało, ale podkreślam, że jedynie przy poprawkach fabryki (zgrywanie i równanie kanałów)- w sporcie to jest olbrzymia wartość.

Co innego przeróbka- większe zawory, toczenie grzybków zaworów, skrócone prowadnice, planowanie głowicy- to daje już realne rezultaty. Sercem samochodu jest silnik, a sercem silnika jest głowica.

Georges

Mozna. Tylko po co? Zamierzasz uprawiac sport wyczynowy?
Jesli nie, jest to tylko sztuka dla sztuki.
Zteszta, dla sztuki, czy dla sportu, trzeba miec bogatego sponsora, aby sie tym bawic. Moze to dawac satysfakcje, ale finansowo, to zawsze katastrofa. Znam ludzi, ktorzy produkuja czesci dla lotnictwa, do satelitow i dla F1. Mam pojecie, co i jak sie robi (zwiedzalem zaklad) i ile to kosztuje. Tu naprawde nie ma miejsca dla amatorszczyzny.

Jesli juz spedzac duzo czasu i grosza na perfecjonowaniu techniki, to lepiej juz zajac sie restauracja starych aut. Dobra akcja (zachowanie zabytkow kultury technicznej), duza satysfacja z dobrze wykonanej roboty i zero strat finansowych (zabytek w dobrym stanie nie traci na wartosci).

Ale to tylko moje zdanie, a kazdy z nas ma swoja odrobine szalenstwa. Dzieki temu zycie nie jest nudne.

Pozdrawiam, Georges

Jedras

Flow bench nie jest do wykonania tanim domowym sposobem, ten odkurzacz i wiatrak da pomiar w przybliżeniu do 100% jeśli dobrze pójdzie. Więcej da wycinanie formatek tekturowych do 1 kanału i używanie ich jako sprawdzianów.

Widziałem pomiary na flow bench-u i po porcie zrobionym na oko były odchyłki w granicach 1% co przy 100konnym silniku może zmniejszyć przyrost mocy o jakąś 1/8km. W praktyce poza F1 i NASA takie pomiary i poprawi to sztuka dla sztuki. A sama różnica przed i po porcie to są różnice w przepływie rzędu do 10%. Ogólnie porting robiony domowym sposobem nie zaszkodzi a może pomóc, koszt znikomy, kilka ściernik, frez do dremela, papiery i pasty polerskie - łącznie max 100zł.

Artykuł z założenia kierowany był do osób nie posiadających 2 lewych witek, które większość prac robią same. Dlatego koszta są śmieszne. Oczywiście jest ogrom ludzi (np 16 letni maluchowcy) dla których 100zł to połowa budżetu na remont auta, ale dla normalnego człowieka nie stojącego na pograniczu skrajnego ubóstwa i debilizmu 100zł nie jest nie osiągalną i mityczną kwotą o której tylko słyszał.

Marian

Ale to wszystko ma sens, jeśli robisz to samemu i dla siebie. Bo jesli policzyć roboczogodziny.... to już 100 nie wystarczy ,trzeba liczyć jej wielokrtoności....

Poza tym, nie zawsze jest to pozbawione sensu, czasem warto poprawić fabrykę, by przedłużyć żywotnośc i polepszyć pracę, bez wysilania silnika. Wtedy jest to na plus dla naszego zabytka, którego i tak zazwyczaj rozbieramy i remontuemy, więc czas i pieniądz włożony w to w stosunku do czasu i kosztu całego remontu jest naprawdę znikomy, a może zaowocować dłuższą, bezawaryjną pracą silnika i przyjemniejszym korzystaniem z niego.

PONY007

Obróbka głowicy daje i to bardzo dużo. Tu nie ma co dyskutować. Jak się chce mieć porządny silnik, to robi się wszystko, bo wszystko co daje "nic", po zsumowaniu przynosi odczuwalny efekt. I nawet jeśli (tu już mówię ogólnie, nie o głowicy) nie ma to znaczenia dla mocy, może wpływać na trwałość. Każde działanie, które usuwa karby, albo poprawia olejenie ("łezki" na otworach olejowych wału korbowego, zwiększenie wydajności pompy oleju, obróbka kanałów olejowych) jest wskazane i istotne.

Wszystkim zainteresowanym (niestety jedynie dla znających język angielski) polecam biblię silnikową:
[link widoczny dla zalogowanych]

(można znaleźć "pirata")
oraz odwiedzenie forum Pana Guy Croft.
Poleciłbym też inne książki silnikowe (Maximum Boost, Modern Engine Tuning itp.) ale ta Guya Crofta jest bardzo przystępna.

Jedras

Książkę znam.

Ogólnie o modach silników to bardzo ważnym i zupełnie pomijanym aspektem jest wyważanie układu korbowego. Seryjne tłoki mają różnice wagi rzędu kilku gramów (oczywiście nie w każdym silniku). Podobnie z korbowodami oraz samym wałem. O ile wał jest seryjnie wyważony to nie do końca w wystarczającym zakresie.

Wyważanie tłoków można wykonać z 2 'normami', mianowicie:
1. wyważamy tłoki na wadze jubilerskiej zrównując ich wagę do najlżejszego szlifując wewnątrz płaszcza napisy lub płaszcz od spodu pod sworzniem.
2. bardziej skomplikowany sposób baaaardzo żadko stosowany, wyważamy tłoki jak w poprzednim przypadku następnie na tokarce podobnie jak wał według osi środka tłoka, potem ew różnice mas redukujemy podfrezowując denko tłoka od strony korbowodu według osi obrotu i tak do skutku. Tak robią tłoki do F1 itp.

Korbowody wyważają także na kilka różnych technik:
1. wyważanie względem siebie, szlifując nadlewki pod stopką panewki
2. wyważanie korb poprzez zamocowanie główki poza wagą a mostka panewki na wadze za pośrednictwem stojako-wieszaków. wyrównujemy masy stopek potem wyrównujemy masy korb zdejmując materiał z główki ponad sworzniem. Ta metoda jest także stosowana w odwrotnym przypadku, tz główka na wadze, stopka na wieszaku.
3. wyważanie korbowodów na specjalnej wadze gdzie się je montuje i doprowadza do ustawienia iglicy w pionie, raczej rzadko stosowane, wymaga specjalnego sprzętu i jest żmudne.

Wał wyważa się na sepcjalnej aparaturze pomiarowej obciążając czopy masami równymi masą zestawów korba-tłok. Tego etapu się nie wykona domowym sposobem niestety. Często wyważają wąły wraz z balancerem oraz zamachem, w moim mniemaniu to nie ma głębszego sensu. Po zmianie śprzęgła trzeba by wyważać wał... Ale to się wzięło rodem z Japoni, słynny 2JZ po zmianie balancera zaczyna spacerować i pali panewkę na 4 lub 5 korbie, ewentualnie robi karate. Takie rzeczy nie zdażają się w silnikach niemieckich czy francuskich (bynajmniej do mnie nie doszło)

Po wyważeniu układu korbowego silnik o wiele wolniej się zużywa i pracuje o wiele równiej (dobrze wyważony VW 16V potrafi trzymać wolne obroty rzędu 300/min i nawet nie drgnie). Ponad to zawsze możemy odzyskać kilka koni wcześniej marnowanych na hamowanie masy wału.

Gość

PONY007

Ja się nie spotkałem.

Jedras

Znalazłem coś apropo domowego pomiaru flow kanałów głowicy (mniej więcej w połowie):

[link widoczny dla zalogowanych]

PONY007

Dzięki za link- super!

Ja myślę o czymś na zasadzie:
- stałe źródło podciśnienia
- przystawka pomiarowa mierząca prędkość przepływu powietrza (co przekłada się na flow) tj wiatrak i czujnik optyczny

Kubs

Witajcie, świetne forum i tematyka bardzo ciekawa Very Happy

Co do pomiaru przepływu, podczas remontu silnika użyłem następującej metody.
Odkurzacz o stabilizowanej elektronicznie prędkości obrotowej turbiny wyposażyłem na końcu rury ssącej w anemometr (najtańszy na allegro na owe czasy ~150zł). Taki zestaw mocowałem do przylgni kolektora, oczywiście uszczelniwszy połączenie, 2 anemometr przykładałem do gniazda zaworowego ze specjalnym płaszczem gumowym, w celu zapewnienia szczelności. Różnica prędkości przepływu na obu anemometrach pozwalała w miarę dokładnie określić przepływ, błąd jest rzędu podwojonego błędu samego miernika. Na moje amatorskie potrzeby śmiem stwierdzić, że wystarczało. Pozdrawiam serdecznie wszystkich użytkowników! Smile

Georges