Настал тот день, когда мы определились с геометрией турбониза для 2112. Началось все с изучения теории, уже существующих проектов и общения с опытными коллегами. Выяснилось, что большинство людей не сильно беспокоятся о соотношении длина шатуна/ход поршня (rod/stroke) и диаметр цилиндра/ход поршня (bore/stroke). Основная масса двигателей собирается по принципам:
— У Васи таз «валил» и я себе соберу двигатель как у него;
— Объем — это основной параметр, надо воткнуть самый длинный коленвал.
Но мы не были бы собой, если не подошли к изучению этого вопроса детально, разобравшись какой конфиг низа будет оптимальным. Я не хочу сказать, что такой блок собирается впервые, и это решение является единственно верным, но однозначно это нетипичный случай.
Начнем с первого параметра — соотношение длины шатуна к ходу поршня:
В англоязычной литературе это соотношение именуется R/S – rod to stroke ratio, и ему уделяется достаточно серьезное внимание при доработке моторов. Многие источники считают, что «золотой серединой» является величина R/S, равная 1,75. Вот для примера геометрия мотора HONDA В16А (объем 1587 см. куб., мощность 160 л.с.; это первый «гражданский» мотор, имеющий удельную мощность 100 л.с.\литр):
Длина шатуна ®: 134 мм;
Ход поршня (S): 77 мм;
Соотношение R/S=134/77=1,74 (что как видим практически близко к «золотой середине»).
Большой R/S позволяет получить хороший момент на средних и высоких оборотах, уменьшает трение пары «шатун-цилиндр».
Из минусов можно отметить: плохое наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в верхней мертвой точке (ВМТ).
Малый R/S обеспечивает очень хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, так как скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение нарастает быстрее, что улучшает наполнение цилиндров. Более высокая скорость движения топливовоздушной смеси делает смесь более гомогенной (однородной), что способствует лучшему сгоранию. Более низкие требования к доработке и диаметрам каналов ГБЦ, чем на моторе с высоким соотношением R/S.
Минусы малого R/S: больший угол наклона шатуна, это значит, что большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости, увеличивается нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна). Увеличение нагрузки на стенки блока цилиндров, большая нагрузка на поршни и кольца, увеличение рабочей температуры вследствие повышенного трения, как результат, более быстрый износ стенок цилиндра, колец, и ухудшении условий смазки. Износ этого участка зависит от величины смещения оси пальца относительно оси поршня и от значения максимального угла наклона шатуна, т.е. при применении «кованных» поршней со смещенным пальцем, износ будет меньше чем при применении стандартных поршней. Более короткий шатун также увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ и увеличение трения.
Наиболее весомым является зависимость ускорения поршня от длины шатуна. Большие значения ускорения положительно влияют на наполнение цилиндров на малых оборотах, что ведет к «тяговитости» двигателя в следствии лучшего наполнения. Но на высоких оборотах из-за инерционности потока во впускной трубе происходит эффект запирания на впускном клапане (т.е. объем цилиндра над поршнем растет быстрее, чем может заполняться через клапанную щель, что ведет к ухудшению наполнения и мощностных характеристик на высоких оборотах). В случае длинного шатуна на малых оборотах происходит обратный выброс смеси, но на высоких нет явления запирания.
Втором важным параметром является соотношение между ходом поршня и диаметром цилиндра:
Если ход поршня меньше диаметра цилиндра, соотношение меньше 1, получаем двигатель с коротким ходом (тип «super-square»). Если ход поршня и диаметра цилиндра равны, соотношение равно 1 (тип «square»). Если ход поршня больше диаметра цилиндра, соотношение больше 1, получаем двигатель с длинным ходом (тип «under-square»).
Двигатели с соотношением ход поршня /диаметр цилиндра меньше или равным 1, по сравнению с двигателями с длинным ходом, имеют следующее преимущество: они могут рассчитывать на меньшую среднюю скорость поршня при той же частоте вращения. Это означает меньшее температурное и механическое напряжение. Что касается продувки, двигатель с коротким ходом поршня имеет преимущество, поскольку свежие газы должны совершить меньший путь, для полной замены выхлопных.
Соотношение ход поршня /диаметр цилиндра, равное 1, идеальное решение для изготовления специального высокомощного гоночного двигателя (а также для использования на дорогах). Кроме того, сочетание преимуществ, свойственных двигателям с длинным и коротким ходом, позволяет рассчитывать на лучшее соответствие между перепускными и выхлопными окнами. Это решение позволяет окнам с идеальным соотношением высота/ширина обеспечивать лучшее «дыхание» двигателя при любых оборотах.
Для примера приведу пару двигателей, которые заслуженно получили популярность среди любителей тюнинга:
HONDA K20A: диаметр цилиндра – 86мм; ход поршня 86мм.
TOYOTA 2JZ-GTE: диаметр цилиндра – 86мм; ход поршня 86мм.
Теперь спроецируем вышеизложенную копипасту на блок цилиндров производства АвтоВАЗ:
Так как в качестве нагнетателя мы выбрали немаленькую для полуторалитрового двигателя Garrett GTX3076R, которая будет начинать раздуваться только с 3500-4500, если повезет, наша цель – получить максимальную отдачу на средних и высоких оборотах (от 3500 до 8500 об/мин.), для чего будет оптимальным R\S близкий к «золотой середине». Мы не стали гнаться за «эластичностью» двигателя, пытаясь распределить работу между железом, дав каждому узлу свой диапазон оборотов. На наш взгляд более комфортно передвигаться по городу в добустовом режиме без лишнего шума, а в случае необходимости пользоваться педалькой газа. Вдобавок доработка ГБЦ выполнена с тем же уклоном, но о ней позже.
Коленвал:
Блок двигателя ВАЗ 11193 имеет диаметр цилиндров 82мм, следовательно, для получения «квадрата» нам необходим коленвал с радиусом кривошипа 41мм, обеспечивающим ход поршня 82мм. Вспомнив, что у одного из знакомых в запасах есть коленвал производства Стольникова с ходом 82мм, мы его оперативно приобрели. Достаточно редкая деталь, так как их изготовление прекращено.
Шатуны и поршни:
Зная параметры коленвала и требуемое соотношение R/S, мы можем определить оптимальную длину шатуна:
R/S=1,75
R=S*1,75=82*1,75=143,5мм.
Выбор H-образных кованных шатунов такой длины невелик, от продукции СТИ мы отказались сразу, остался вариант изготовить шатуны на заказ в FCP-Engineering, или внедрить 144мм Н-образную ковку производства Eagle для VAGовских двигателей объемом 1.8 литра. На последнем мы и остановились.
Шатунные шейки коленвала двигателя AWP VAG по параметрам почти идентичны ВАЗовским:
Диаметр шатунной шейки КВ ВАЗ – 47,83мм;
Диаметр шатунной шейки КВ VAG AWP – 47,778мм.
Что позволяет, сняв немного «мяса» с шатунных шеек КВ ВАЗ установить на него шатуны от VW. Еще одним аргументом в пользу 144 шатунов VW было то, что они предусмотрены под 20мм поршневой палец, а у нас как раз завалялся комплект кованных поршней от Дяди Жени под данный размер пальца, с компрессионной высотой 29мм и лужей 20 кубиков.
Блок цилиндров:
Блок цилиндров был приобретен из разряда «единорогов», высотой 199,5мм (на 2,4мм выше 21124 блока). В нем уже была нарезана резьба под шпильки ГБЦ М12 и установлены маслофорсунки. Точной информации по данному блоку я не нашел, могу ошибаться, но как утверждают на форумах, они изготавливались мелкими партиями для нужд автоспорта и обладают большим запасом прочности.
Адаптация выбранной ШПГ в блоке цилиндров ВАЗ:
Выполнив нехитрые расчеты, можно определить, что наша шатунно-поршневая группа (ШПГ) не помещается в блоке цилиндров, значительно превышая его высоту находясь в верхней мертвой точке:
(Компрессионная высота поршня+длина шатуна+радиус кривошипа) — высота блока цилиндров=разница высот между ШПГ и блоком.
(29+144+41)-199,5= 14,5мм
Минимум на 14,5мм нам необходимо увеличить высоту блока цилиндров.
Что такое плита мотора ваз
Сергей на ВАЗ 2110 был впечатлен результатами, полученными на приоре Рустема и после его успешных выступлений на местечковых гонках, привез свою машину на консультацию.
ЧАСТЬ I — «его слепили, из того что было. «
Автомобиль старенький, оснащён двигателем ВАЗ 8 клапанов, объемом 1500 кубиков. Сергей всегда хотел участвовать в гонках и отдал машину на тюнинг местным специалистам. Имён, как обычно, называть не будем — город у нас небольшой, все и так друг друга знают и «разжигать» интереса нет. Итогом работы сторонних специалистов было следующее — Сергей потратил 60 тыс.рублей, ему «зарядили» родной 8-ми клапанник, зашили обкаточную программу и отправили обкатывать машину на протяжении 4000 км. Сергей терпеливо обкатал двигатель, затем программу ему отписали онлайн и он отправился покорять подиумы автогонок. Но с подиумами не заладилось — мотор был тухловат и ехал откровенно плохо. Как рассказал Сергей, его легко объезжала стоковая двенашка с серийным двигателем ВАЗ 21124 (1.6 л, 16 кл). Для начала я предложил Сергею снять график ВСХ, что-бы оценить работу коллег наглядно. К величайшему сожалению, график мотора не сохранился (upd — по мере долгого написания отчёта и рытья в архивах, графики таки нашлись — читай ниже!). По памяти, там намеряли около 110 л.с. и порядка 13-14 кг момента — с такими показателями ездить на соревнования было бесполезно.
Что-же было сделано за эти 60 тысяч рублей? Спецы установили коленвал с ходом 78 мм, расточили цилиндры на 84 мм, под литые поршни на 2110 шатуне, поставили стольниковский распредвал с подъемом 10.5 мм и фазой за 300 градусов и впускной ресивер Стингер. Так же в коробку был установлен 18-й ряд с главной парой 4.1 (без блокировки!!) и. ВСЁ. А как же доработка головки, ведь на 8-ми клапаннике она играет решающую роль, а как же врезка маслофорсунок, а облегченные шатуны — ГДЕ всё это. Вопросы повисли в воздухе.
Сергей был разочарован графиком и результатами тюнинга — он рассчитывал совсем на другие показатели. Было решено снимать двигатель и делать всё заново. Сергей дал картбланш на любые переделки, включая установку 16-ти клапанника. Главным условием было сохранение ресивера и запрет установки турбо и дросселей — машина должна была остаться в классе «лёгкого тюнинга» на гонках.
Для начала разберем двигатель, собранный коллегами и посмотрим, что же было сделано за 60 тысяч рублей и почему достигнуты такие скромные показатели — всего 107 сил. Ведь у нас были уже 8-ми клапанники с ресивером Стингер и мы получали с них по 127-130 сил на тяжёлой ШПГ и даже 169 л.с. на бутербродном 1.8 моторе. Демонтируем двигатель (его пробег всего 5000 км после тюнинга у коллег), начинаем разбирать.
Снимаем ресивер и заглядываем в каналы — они стандартные, без расточки. Виднеются заводские втулки клапанов (чугунные). Так же видны заводские клапана, без всякого облегчения. В общем-то, всё и так уже понятно — без доработки головки на 8-ми клапаннике ничего путного не получить, это аксиома, многократно доказанная. Какие валы и ресиверы не поставь, а голова будет душить двигатель. Обратите внимание на прогоревшую прокладку и черноту возле выпускного канала — здесь поставили дешевые паронитовые прокладки, пожалели денег на стальной металлопакет.
Читайте также: Сопротивление мотора печки калина
Стольниковский вал выглядит красиво, кулачок широкий, хорошо проваренный, без питтинга. Вот только фаза за 300 град (извините уж, запамятовал точные параметры этого вала, да и без интереса мне это поделие) этому мотору совсем без надобности, голова душит этот вал и он просто не едет. Зато холостой ход почти 1300 об, с громким тыр-тыром, всё именно так, как любят пацаны на районе. Да простят меня адепты стольниковского железа.
Впускной ресивер никто и не думал шлифовать по плоскостям (в своих отчётах автор показывал необходимость шлифовки плоскостей сварных ресиверов многократно). Как был, с кривыми плоскостями после сварки, так и поставили.
Видео:Сделал переходную плиту. Кпп классика и двигатель 13лсСкачать
Как уже было сказано выше, с головкой коллеги не заморачивались — каналы и камеры сгорания не тронуты. Камеры на полторашной восьмиклапанной голове душат мотор похлеще неточенных каналов — клапана сидят в ямах. Прокладка — паронитовая, между 2 и 3 цилиндрами уже подустала.
Но хуже всего дела обстоят с блоком цилиндров. Нужно отметить, что машина выдержала всего 2 замера графика ВСХ, на третьем двигатель захлебнулся, затроил и задымил. В цилиндрах — обширные задиры, износ хонинговки неравномерный — пятнистый (что указывает на применение алмазного хона или доведение цилиндров до нужной шероховатости наждачкой, намотанной на хон.головку). Но как задиры образовались за 5000 км!? Неужели в блок не врезали форсунки охлаждения поршней? О да, их там нет.
На третьем фото в первом цилиндре отчётливо видны задиры там, где их вообще не должно быть — сбоку от поршня!
Снимаем поддон двигателя. Обращаем внимание на шатуны — они 2110, но совершенно не облегчены. Всё увеличение объема свелось к установке тяжёлых литых поршней со смещением оси пальца. Маховик тоже не тронут. Снимаем маслоприёмник и выпадаем в осадок — вместо замены старой усохшей уплотнительной резинки на новую, её просто намазали герметиком.
Болты корзины пришлось резать болгаркой и срубать зубилом — их головки были свёрнуты при затяжке!! Неужели нельзя было заменить болты на новые, как и положено?
Но полный звиздец поджидал нас впереди. Мы извлекли коленвал с ходом 78 мм и узрели упорные полукольца. Ооо, за годы такое видел автор впервые. Коллеги мало того, что оставили СТАРЫЕ полукольца, не заменив их на новые, мало того, что поставили прессованное из порошка полукольцо на самую нагруженную сторону, вместо того, что-бы заменить его на новое полукольцо из нормальной медно-стальной полосы, они НАКЕРНИЛИ второе алюминиевое полукольцо для компенсации осевого зазора. «Из глаз потекла кровь» (с).
Коробку тоже разобрали. Там был обнаружен 18-й ряд, в хорошем состоянии, но с уставшими синхронами. А усталось синхронов объяснялась просто — коллеги не отрегулировали трос сцепления (педаль брала в полу), оно недовыключалось и ездок буквально убивал коробку. Вместо пары 4.1 в коробке была обнаружена главная пара 3.9 (хотя клиент уверял, что сам привозил пару 4.1 на сборку КПП).
Непонятна причина, почему не заменили свободный дифф на блокировку — в гонках это чревато потерей времени на пробуксовку колёс.
Видео:Ваз 11193 Влияние имитационных плит в процессе хонингования.Скачать
Клиента пригласили посмотреть на мотор, показали всё, что было описано выше. Сергей лишь печально вздохнул — «такие вот люди попались».
По мере написания статьи, графики затерялись в архиве и найти их удалось далеко не сразу (автор не любит быть голословным и графики были важны для подкрепления результатов дефектовки двигателя). Но — они нашлись и можно их оценить во всей красе.
Замер ВСХ — ВАЗ 2110, 8 кл, собранный коллегами
Пиковая мощность (красная линия) — 110 л.с. при 6500 об,
максимальный крутящий момент (синяя линия) — 14.2 кг при 4200 об.
Слабые показатели, более характерные для объема 1.4 — 1.5 литра. Недостаток крутящего момента не позволит этой машине показать что-либо достойное на гонках (разве что в гонке с тележкой из супермаркета). Ресивер не помог мотору реализовать потенциал, т.к. головка не была должным образом доработана. Так же в катастрофической нехватке крутящего момента виноват распредвал «Стольник» с широкими фазами и большим перекрытием.
Но график мощности продолжал тянуться выше и была надежда, что там еще что-то есть. Решили продолжить замеры, отодвинув верхнюю отсечку. Второй замер (пунктиром) оказался по результату хуже первого — мотор нестабилен и характеристики «поплыли»!
Но третий замер был катастрофичным — его двигатель не выдержал. Послышался выстрел в глушителе, мотор сильно задымил синим дымом и получился график, который можно лицезреть ниже. Жалкие 68 сил. Что случилось с двигателем — разбираться не стали, возможно поршни (или их кольца) приклинило. Всё равно двигатель нужно было демонтировать. Напомню, пробег движка был всего около 4-5 тыс.км.
В завершение первой части, предлагаю ознакомиться с видео, снятом в ходе разбора и дефектовки двигателя:
ЧАСТЬ II — «no replacement for displacement» — старая американская пословица
И ведь эти американцы чертовски правы. Нет замены объему! А что путного сделаешь из полторашного блока? Вылепить 1600 из него? Смешно. Тем более, блок уже расточен в 84 мм и дальнейший путь — либо замена блока, либо гильзовка. Сергей долго размышлял на тему злого бутербродного восьмиклапанника, но автор предложил сделать бутерброд, только уже 16-ти клапанный. Априори мощность у него будет выше, а производительность двухвальной головки — не чета распиленному 8-ми клапаннику. По результатам хотелось конечно превзойти приору Рустема и решили строить максимально возможный объем, путём наращивания высоты блока цилиндров. Донор для отрезания плиты у нас уже был — еще один полторашный блок с испорченными цилиндрами.
В щепетильных делах изготовления поршней лучше работать напрямую с изготовителем. С кованными поршнями нам помог Закиев Дмитрий из компании СТИ. Коленвал решили применить максимально длинноходный из доступных на тот момент, с ходом 86 мм, двойным косым сверлением и полной шейкой. Шатуны купили Н-образные, под палец 19 мм, длиною 146.25 мм! RS-соотношение получилось 1.70 — довольно крутильный мотор должен быть. Разумеется, длинноходность и крутильность — вещи несовместимые. Но более 84 мм ВАЗовский блок мы не рискуем растачивать и других вариантов увеличения объема, кроме как увеличения хода, не оставалось. Всё железо для мотокомплекта нам обошлось в 43 тысячи рублей. Объем двигателя при этом получался 1906 кубов.
Сделать блок — одна большая проблема. При неверно выбранной технологии, можно испортить всю работу и права на ошибку здесь нет. Технология, опробованная на 8-ми клапанном бутере была улучшена с учётом прежнего опыта. Применялась только плоская шлифовка для обработки сопрягающихся поверхностей. После соединения плиты с основным блоком, цилиндры гильзуются по специальной технологии тонкими гильзами и растачиваются на 84 мм. Затем производилось платохонингование цилиндров. Разумеется, мы врезали форсунки охлаждения поршней. На фото ниже можно оценить, насколько толстой получается плита — появляются опасения, что капот просто не закроется из-за увеличенной высоты двигателя (планировалось использование 128 ресивера). Так же это создаёт массу проблем при монтаже выхлопа.
Коленвал сделан на вид хорошо и даже шероховатость шеек не требует полировки, оставляем его как есть. Так же показан мотокомплект — поршни, шатуны. Приоровский шатун — для сравнения. Его вес чуть ниже, чем у Н-образного шатуна СТИ. Большим плюсом шатунов СТИ является применение стандартного шатунного вкладыша, который шире, чем приоровский. При этом центровка шатуна происходит по поршню.
При сборке двигателя применена плита усиления блока цилиндров и смонтирована она не на жидких шпильках М6, как делают многие, а на более крепких шпильках М8. Изношенный маховик заменили на новый, установили новое приоровское сцепление LUK. Все метизы для маховика и сцепления — только новые.
Видео:Нива дизель. Переходная плита на ВАЗ под мотор WVСкачать
Головка блока цилиндров использовалась б\у от Приоры, в хорошем состоянии. Каналы были расточены и прошлифованы вручную и результат труда не стыдно показать на фото. Клапана установили увеличенные до 32х27 мм, от Ауди. Клапана были дополнительно облегчены на ЧПУ станке. Пружины клапанов заменили на опелевские, с применением дюралевых тарелок собственного производства. Фаски седел обработали на специализированном станке.
Распредвалы искали и подбирали долго. Хотелось поставить что-то эксклюзивное и получить столь же эксклюзивный результат. Ставить валы на цельных толкателях и получать мороку с регулировкой зазора — желания не было. У Нуждина нашлась пара новых валов под гидротолкатели. Подъем 11.06 мм с фазой 330\326 градусов. Обычно автор столь широкие валы не использует, но здесь думалось, что объем двигателя прокачает эту фазу и обеспечит хороший крутящий момент. К сожалению, выбор этих валов был ключевой ошибкой, но не будем забегать вперед. За валы отвалили около 18 тысяч рублей. Кулачки наварные и должны хорошо работать на жёстких пружинах. Квадратный кулак обещал хорошее наполнение.
Двигатель был собран в моторном отсеке с головкой, собран привод ГРМ, потребовавший более длинный ремень, отрегулированы перекрытия распредвалов, дело оставалось за малым — изготовить впуск\выпуск, переделать проводку.
Главная проблема, проистекающая из старости автомобиля — древний мозг. На машине стоял Январь 5.1.1 — 71. Понимающие уже улыбаются, а остальным автор объяснит — этот убогий контроллер работает только с одновременным впрыском, не поддерживает датчик фазы и датчик кислорода и его предельные обороты — около 6000 об, дальше процессор просто не потянет обработку данных. И если менять контроллер на что-то другое, требуется замена косы проводов. Чиповщик, который пишет софт для наших двигателей был категоричен — мозг нужно менять. Для замены всей косы — требуется распотрошить всю переднюю панель, по-этому автор пошёл другим путём — проводка была перекроссирована под Январь 5.1 — 41. Были добавлены недостающие провода, разнесено управление форсунками на раздельные провода, добавились новые жилы под недостающие датчик фазы и лямбду. Датчик фазы нужен для фазированного впрыска — у нас установлены 328 кубовые форсунки (аналогичные были использованы в турбо-проекте) и на холостом ходу нужен как-раз таки фазированный впрыск для исключения перелива топлива и переобогащения смеси. Датчик фазы был введен только из-за этого, во всех остальных случаях нам было бы достаточно и попарно-параллельного впрыска. Датчик кислорода нужен для отписки смеси. Работа крайне муторная из-за тесноты педального узла — новые провода пришлось протаскивать внутри жгута, расшив его изоляцию, а добавлять в колодку ЭБУ — засовывая руки за педаль газа, настолько коротким был хвостик проводки внутри салона. Надо отметить, что все соединения пропаивались припоем, а провода тщательно укладывались в гофры. Таким образом была скрупулёзно отремонтирована практически вся подкапотная проводка.
Модуль зажигания остался 8-ми клапанным, с 4-мя пинами, использованы высоковольтные провода от ВАЗ 2112.
Читайте также: Разъем мотора отопителя 2170 с кондиционером
Уделили внимание генератору. В старой машине нужно открывать каждый узел — только так можно обеспечить надёжность. Чутьё не подвело автора — подшипники давно высохли, а токосъемные кольца протёрлись почти насквозь. Всё это было заменено на новое, и установлен гвоздь программы — обгонная муфта от Мерседеса. Диаметр муфты больше, чем у вазовского шкива, что снижает нагрузки на генератор. Кроме того, обгонная муфта развязывает ротор и ремень, позволяя более инерционному ротору обгонять ремень (при снижении скорости ремня), что благоприятно сказывается на ресурсе ремня и генератора.
Видео:Переходная плита с кпп ваз на лифан! Два стартера для надёжности!Скачать
Выхлоп был полностью построен на 63 трубе, использовались комплектующие фирмы Стингер, конечная банка — U-Power (Москва), аналогичная применялась на турбо-проекте. В качестве впускного ресивера выбрали 128 ресивер. Впускной фланец переварили под Волговский дроссель. Регулятор холостого хода — самодельный, выносной.
Обычно в таких проектах показывают лишь конечный результат, опуская череду мук с настройками и «ловлей багов». Автор расскажет полную историю.
Мотор, конечно, завёлся сразу, залили обкаточную программу и отправили клиента покататься для первичной приработки деталей. Холостой ход — 1500 об, двигатель дёрганный. Машина выехала из бокса в марте 2015 года. Постройка двигателя заняла около двух месяцев, начиная с декабря 2014 года.
Из коллег никто не верил в бутерброд — их собственные опыты заканчивались неудачно, моторы не проезжали и нескольких тысяч км, затем гибли по тем или иным причинам. Так же чиповщик высказал мысль, что ВАЗовской головы (распиленной) не хватит для прокачки такого объема и на оборотах 9-10 тысяч мотору просто не хватит воздуха и он задохнётся. С этой мыслью нетрудно согласится тем, кто видел головки на иномарках — Форд, Альфа Ромео имеют совсем другие диаметры каналов, седел и клапанов даже в стоке, без всякого запила. Но выше определенных диаметров ВАЗовскую голову просто не распилить — не даст водяная рубашка. Закиев и вовсе высказал мысль, что такой коленвал нельзя крутить более 7-8 тыс.об.
Не хотелось, конечно, ввалить столько денег и получить мотор-однодневку. Предельные обороты не были первостепенными — будет это 8 тысяч, 10 или 15 тысяч оборотов, важнее график момента и мощности. Даже важнее было вообще успеть снять этот график!!
По-сути мотор являлся экспериментальным (клиент был сразу обо всём предупрежден и шёл на этот эксперимент добровольно, морально будучи готовым в том числе и к полному сталинграду в любой момент) и статистика набиралась «по ходу боя» — мы не знали что откажет и насколько это будет серьезно и исправимо. Напомню, что большая часть узлов этого автомобиля спроектирована совсем под другой крутящий момент и при значительном увеличении объема двигателя, и как следствие — крутящего момента, начинают ломаться ранее безотказные узлы, как это было на 8-ми клапанном бутере, который сожрал зубья главной пары в КПП.
ЧАСТЬ III — битва за надёжность
Первая проблема возникла в мае. Мотор к тому моменту прошёл около 2-3 тысяч километров, завершилась обкатка и нужно было «навалить на всю катушку» на отписке программы. Первый разгон под нагрузкой до 8500 об показал, что мотор еще в тяге и нужно отодвигать отсечку дальше. Отсечку отодвинули к 10 тыс.об и мотор на втором разгоне «утух» где-то на 9500 об — бесшумно исчезла компрессия. Авто притащили на веревке в ремзону и оставили «на попечение».
Головку сняли. Обнаружили две проблемы — опелевские пружины не справились с таким профилем кулака, клапана зависли. Сильнее всего досталось выпускным клапанам, из-за них и исчезла компрессия. А вот со впускными клапанами всё было интереснее — они не попадали по циковкам и в какой-то момент происходило касание впускного клапана по краю циковки, хотя сам клапан не гнуло. Тут дело еще в том, что при «женитьбе» плиты и блока идеально совместить оси цилиндров невозможно и поршни после гильзовки смещаются относительно головки в какую-то одну сторону (завод не делает одинаковых блоков — смещение цилиндров плиты относительно цилиндров основного блока при совмещении по отверстиям болтов доходило до миллиметров!). Вот и циковки тоже смещались, а СТИ их делает весьма маленькими. И всё это произошло лишь на очень высоких оборотах — по графику наполнения около 9300-9500 об. До того всё было нормально. Началась ловля блох — Нуждин старший советовал ставить более жёсткие пружины или переходить на цельник, Нуждин младший недоумевал зачем мы вообще крутим мотор в такие обороты (а что, нам поставить отсечку и отрубить его прямо в тяге?). В итоге заменили клапана, чуток увеличили (доработали) циковки не снимая поршней прямо в блоке, пружины еще зажали, убрав почти весь запас свободного хода и снова запустили двигатель. Бутер радостно заработал, как ни в чём не бывало.
На фото обратите внимание на хонинговку цилиндра — задиров нет, благодаря специальной доработке поршней. Но хон потихоньку протирается пятном, нагрузка велика. На 8-ми клапанном бутере было так же.
Сами распредвалы работали без износа, но вот гидрики уже умирали — профиль для них очень злой. На рабочей поверхности появились следы износа. Почти половину гидриков пришлось заменить.
Так же не понравилась работа гидриков — распредвалы слишком злые и давали большую нагрузку на гидрики — им не хватало площади гидрокомпенсатора. Нуждин обмолвился, что профиль взят от Опеля с переработкой, но Опель использует бОльшие по диаметру толкатели, нежели ВАЗ.
После проведенных работ, мотор запустили, программа была успешно откатана, мотор терял наполнение после 8500-9000 об и выше 9500 его крутить смысла уже не было. Как и предсказывал чиповщик, длинноходный мотор душил сам себя и не мог наполниться и раскрутиться более 10 тыс.оборотов. Были сняты графики (об этом позже), сделаны выводы и материал лёг под сукно до осени 2015 года. А лёг он под сукно потому, что клиент не смог получить результата на местечковых гонках — мотор получился очень верховым, начинал ехать с 5000 об и реализовать его на колёсах R14 с посредственной тайваньской резиной было просто невозможно. Через «заботливые» вторые руки послышались усмешки — «бутер-то шлифует и жгёт резину», это было обидно, ведь неумение водителя реализовать двигатель на дороге, не означает, что мотор получился «плохим и неедущим». Если машина вместо ускорения стоит и пускает дым от резины, результат предсказуем — проигрыш.
Далее столкнулись с чередой роковых событий. В июле 2015 бутер снова загнул клапана, на этот раз провернуло шпонку на коленвале. Это всё со слов клиента, который звонил из сервиса — тамошний мастер спрашивал «как выставить метки на шкивах?». Со словами — «ты кто такой и почему лезешь в мой мотор?», беззвестный мастер был послан лесом и клиенту было сказано — мотор либо обслуживаю я, либо он тоже идёт лесом вместе с машиной. Машину притащили на веревке. К тому моменту мастер поменял шпонку и затянул коренной шкив. Это было ключевой ошибкой, т.к. проблема была не в шпонке (как выяснилось в дальнейшем)! Но вмешательство посторонних лиц смазало картину дефекта, причина не была установлена и пришлось заменить лишь гнутые клапана. Попутно были установлены RS-гидрики, что-бы сузить фазу, т.к. клиент жаловался на неедущие валы. Кроме неедущих валов, машина могла похвастать дубовыми тормозами — вакуумник просто не работал, из-за широкой фазы распредвалов. Попутно были сняты графики с мотора на RS-гидриках.
Бутер ожил, как птица Феникс, но ненадолго. Через неделю звонок — снова нет компрессии! На этот раз машину притащили уже напрямую к создателю двигателя, то-бишь к автору. Как выяснилось, после местных покатушек, мотор заглох и больше не заводился. На этот раз удалось установить причину поломки, которую в прошлый раз левый мастер и не думал определить. Открутился и ослаб коренной болт коленвала (я сам проверил его затяжку в прошлый раз полутораметровой трубой!), вылетела шпонка, ГРМ потерял синхронизацию и клапана убило. Но почему ни в мае ни в апреле не происходило ничего подобного? На этот раз причина была найдена и устранена в корне (дабы не облегчать жизнь конкурентам, оставим подробности за кадром — а они весьма необычны)! Клиент оказался везунчиком — один клапан в этот раз просто отломило, но шляпка не повредила ни поршень, ни головку! Бутер никак не хотел погибать и оказался живучей скотиной, воскресая всякий раз из пепла, как птица Феникс. До сих пор блок не был вскрыт и работал как ни в чём не бывало, коробка была цела, привода и колёса тоже! Снова заменили клапана, но под занавес сезона решили попробовать заменить «неедущие валы» на что-то другое. Дело в том, что эксперименты с RS-гидриками показали — данные валы улучшают показатели при увеличении перекрытий до 5 мм, но затем не хватает циковок в поршнях. А вот крутящий момент до 5000 об не прибавляется, что ни делай. Поломка клапана без всякого сталинграда была знаком — мотор не раскрыт, результат не получен, нужно пробовать что-то другое!!
Читайте также: Шелл для турбированных моторов
Видео:ЖИГАБЛОК. СОБРАЛИ ПЕРЕХОДНУЮ ПЛИТУ КПП ВАЗ 2106. ЖИГУЛИ С ДВИГАТЕЛЕМ МОТОБЛОКАСкачать
И мы вместо зверских валов Нуждин 11.06 мм (330\326 град), сделанных из спец.заготовки, купленных за бешеные деньги, поставили дешманскую переточку, Нуждин 8.85 мм с фазой 273 градуса на плоском гидрике, сделанные из серийных валов с доп.отбелом. Цена этих валов примерно в 2.5 раза меньше спортивных, из спецзаготовки.
Изначально данные валы не были куплены для Бутера. Их автор привез для другого человека, да еще в двух комплектах, но тот человек сразу дал задний ход, как узнал что они — переточки и требуют подпятников (он хотел валы из спецзаготовки). В итоге ему отправились другие валы, а эти 8.85 остались висеть на балансе мертвым грузом. Хотя кулачок на вид обещал неплохое наполнение — вершинка была туповатой. Другого варианта на тот момент не было, а собирать двигатель надо было срочно. Вот и поставили.
Выставили «детские» перекрытия 2.5\2.0 мм. Ничего хорошего мы не ожидали, чиповщик тоже был настроен скептически — «надо валы с широкой фазой, что-бы наполнить объем, такой мотор вообще не поедет на этих овощных валах». Но чутьё в этот раз не подвело Квазара. Сколько раз автор убедился в том, что валы с фазами «за 300» — дрянь.
И БУТЕР ПОЕХАЛ. Впрочем, о результатах читайте ниже, в разделе с анализом графиков ВСХ!
ЧАСТЬ IV — графики ВСХ, 1.9 л — валы Нуждин 11.06 мм (330\326 град)
Начнём последовательный анализ графиков собранного двигателя «бутерброд».
Первые замеры дали следующую картину:
Макс.мощность — 194 л.с. при 7600 об,
пиковый крутящий момент 19.4 кг при 6400 об.
Фактически, данный мотор начинал ехать после 5000 об, имея при этом всего-лишь 16.1 кг момента, и утухал примерно к 8500-9000 об. Диапазон момента (полка) узковат, мощность тоже быстро стухает. Веселые синусоиды до 3500 об — воздух, гуляющий по впускному тракту вперед-назад, там наполнения нет и мотор на полном дросселе не едет. Передвигаться на малом дросселе можно. График не очень хорош — верхи быстро стухают и бутерброд захлёбывается от недостатка воздуха, тщетно пытаясь его прокачать через узкое горлышко ВАЗовской головки, которую невозможно распилить так, что-бы мотор вздохнул полной грудью. Получается замкнутный круг — валы дают подъем и фазу, что режет крутящий момент на малых и средних оборотах, но большой мотор, как астматик, всё равно задыхается от нехватки воздуха на высоких оборотах! Обороты выше 10000 для этого атмо-бутера недостижимы (напомню, вариант дросселей и закиси здесь не рассматривается).
Мда, не о таких результатах мечталось при постройке мотора! А что же пресловутая приора Рустема, последний вариант графика которой сам Рустем называл наиболее «метелящим вариантом» из всех моторов, что у него были? Наложим два графика и сравним! Пунктиром — наш Бутер 1.9 литра и жирными линиями — мотор 1.7 Рустема с валами 10.5 мм и фазой 280 град. По крутящему моменту до 6000 об Бутер проигрывает по 1.5-4 кг момента! Верхи — как однояцевые близнецы.
Вложить столько денег и получить копию Рустемовского двигателя? Вот тебе и на! Конечно Бутер будет ехать хуже, ведь крутящий момент до 6000 об сливают широкие распредвалы с чудовищной фазой. А верхи душит сама головка, которой для такого объема Бутера не хватает ни сечений каналов, ни диаметра седел и клапанов. Получается замкнутый круг. Верхи не могут, низы не хотят.
После второго загиба клапанов было решено попробовать уменьшить перекрытия клапанов с 3.5 \ 3.0 мм до 2.2 \ 1.8 мм, без изменения остальной конфигурации. Валы еще оставались с подъемом 11.06 мм и широченной фазой, но добавились RS-толкатели. Таким путём надеялись сузить фазу и вытащить потерянный крутящий момент.
Результат просто удручил! Пердя и кряхтя от натуги, Бутер на замере выдал жалкие 163 л.с. и 15.8 кг момента! Курам на смех!! Автор даже не стал выезжать на дорогу — уже по графику было ясно, что мотор буквально не едет. Единственным положительным отличием можно считать тот факт, что «синусоида» на малых оборотах пропала и крутящий момент выровнялся. Тут уже не только куры, но и тапки засмеялись, ведь на 2000 об водителю доступен крутящий момент в целых 9 (ДЕВЯТЬ) килограмм. В гонке с магазинной тележкой это было бы весомым подспорьем.
Оставался последний вариант, до замены валов — проверить, что могут валы на бОльших перекрытиях. Валы раскрыли еще сильнее, чем было ранее. Дальше увеличивать перекрытия уже было рискованно — циковок могло не хватить. Всё что получилось вытащить из мотора, это 206 л.с. при 7900 об и 19.8 кг момента при 6500 об. Крутящий момент как заколдованный не хотел переступать за отметку в 20 килограмм.
Сравним результат с изначальным 194-сильным графиком. Со сферическими толкателями мотор не стал хуже. Момента по-прежнему мало, но есть странный прирост +0.9 кг момента в зоне 3500-5000 об. На верхах всё намного лучше — бутер вздохнул свободнее и на 8000 об прибавил сразу 20.4 л.с. относительно предыдущего варианта. Если посмотрите на график выше, то заметите, что на оборотах 8000 об мощность составляет 204 л.с., а на 9000 об мощность еще на уровне 199 л.с., но момент с 8000 уже падает.
Таким образом, увеличение перекрытия валов дало около 20 сил на верхах и увеличило диапазон работы двигателя. Впрочем, планка в 10000 об этому длинноходному бутеру по-прежнему недостижима и он продолжает задыхаться от нехватки воздуха на высоких оборотах.
На этом варианте клиент успел немного покататься и отметил улучшение мощностных характеристик на высоких оборотах, когда произошла третья поломка с загибом клапанов и было принято решение менять валы. От череды поломок устал не только клиент, стоически воспринимавший все неприятности (хотя он и предлагал еще раз собрать мотор на этих валах, устранив только причину отворачивания коренного болта), но и автор — бутер оказался не только капризным мотором со своенравным характером, но и полученный результат был неудовлетворительным, нужно было что-то поменять в конфигурации. И этим «чем-то» стали валы. Злой «спорт» был снят и заменен на овощные валики-переточку Нуждин 8.85 мм с фазой 273 град.
ЧАСТЬ V — графики ВСХ, 1.9 л — валы Нуждин 8.85 мм (273 град)
Еще не видя графика, только слыша звук мотора на замере, автор уже улыбался — «это оно, то что все ждали, это результат!» Характер мотора изменился разительно! Где все те синусоиды и рвань крутящего момента, где безумные пики и провалы? Вместо них — чудесный двигатель с широченной полкой момента, готовый предоставить от 17.6 кг момента уже на 2000 об до 19.2 кг на 7000 об!
Максимальная мощность 189 л.с. при 6700 об,
максимальный крутящий момент 21.7 кг при 5900 об.
Получился вполне закономерный трактор. Рустемовскому двигателю теперь бесполезно тягаться с бутером — трактор просто уедет на крутящем моменте, имея почти такую же максимальную мощность, сравните графики ниже! В моменте бутер 1.9 (пунктиром) превосходит мотор объемом 1.7 на 3-5 килограмма!
Сравним две идеологии — мотор со спорт-валами и широкими фазами 330\326 град (в последней, наиболее мощной итерации в 206 л.с.) и тот же мотор на той же программе, с более узкими и овощными валами, с фазой 273 градуса и меньшим подъемом клапана, графики пунктиром.
Разница в крутящем моменте просто чудовищна. И вариант с бОльшим моментом мне лично нравится больше, хотя мотор и потерял мощностную верхушку, что была ранее!
ЧАСТЬ VI — Заключение
Как едет воскресший бутерброд? Пропала дерготня, мотор стал плавным, холостой ход можно убавить до 1100-1200, на машине приятно трогаться и передвигаться. Авто стало ехать во всём диапазоне рабочих оборотов. Появились тормоза! Точнее, после сужения фаз на распредвалах вакуумник снова нормально стал работать.
Полагаю, мощность можно получить и больше, если применить валы с бОльшим подъемом клапана, но без расширения фазы. Впрочем, клиента всё и так устроило, надо было видеть его сияющее и довольное лицо спустя несколько дней — наконец-то «валы поехали» и результат можно опубликовать! Автор в который раз убедился, что нехитрые законы распредвалов, давным давно опробованные на 8-ми клапанниках, так же работают и на 16-ти клапанниках. И широченная фаза — это путь в никуда, в неё, как в чёрную дыру, проваливается крутящий момент и нащупать оптимальные параметры — сложная работа, которую изготовители распредвалов не заинтересованы проводить, штампуя бесконечные линейки распредвалов, в которых установщикам приходится рыться, подобно собаке в мусорной куче в поиске вкусного куска. Вот только для многих тюнингёров отсутствие инструментария в виде возможности съема и сравнения графиков, это рытье в куче мусора превращается в бесполезный поиск собаки с ампутированным носом.
Ну и последний ответ на безмолвный вопрос — стоило ли делать бутерброд 8-ми клапанным, или 16-ти клапанным? Сравним бутербродный 1.8 литровый, карбюраторный мотор из далёкого уже 2012 года, ставшим историей, и нынешний 1.9 литровый 16-ти клапанник (на графике пунктиром). Ответ на этот вопрос каждый даст себе сам.
В заключении стоит отметить высокую сложность проекта, как в части технологии, так и постройки мотора. Была получена ценная информация о взаимосвязях различных комплектующих в рамках одного двигателя, исследованы и изучены ограничивающие факторы повышения мощности и предельных оборотов для двигателя ВАЗ большого объема (в варианте атмосферного двигателя), где лимитирующим фактором оказываются не распредвалы, а сама головка блока цилиндров, препятствующая повышению наполнения на высоких оборотах (напомню, турбо, дросселя и закись азота были недопустимы, исходя из технического задания клиента).
Мотор на данный момент проработал уже более полугода, и до сих пор (на сентябрь 2015 года) находится в рабочем и исправном состоянии, несмотря ни на какие происшествия.
Видео:Переходная плита на КПП ВАЗ коробка газонСкачать
Статья написана: 12 сентября 2015 г.
Автор статьи, фото-видео материалов: © Квазар
Запрещены без письменного разрешения автора: перепечатка статьи целиком или частично, перепечатка и использование фото-видео материалов, равно как их изменение и редактирование в целях дальнейшей публикации на сторонних сайтах.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📸 Видео
Соединение двигателя LIFAN/BRAIT с кпп ВАЗ-2110. Мой вариантСкачать
Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать
Переходная плита под двигатель Ваз классика на ЗАЗ,Луаз.Скачать
Плита на ВАЗ 21083 гильзовка блока цилиндров с увеличением объёмаСкачать
Переходная плита на Ниву под двигатель VW Aydi 1.9 TDIСкачать
Соединение Lifan 190FD и КПП2107 напрямую со сцеплением!Скачать
УРАЛ/ДНЕПР! Переходные плиты на Lifan/Loncin и другие стационарные двс!Скачать
Сборка полноценного сцепления под кардан на кпп ваз 08Скачать
Особенности установки не родных КППСкачать
Двигатель и полноценное сцеплениеСкачать
Переходная плита на Запорожец! Будем ставить двигатель Lifan 2v78!Скачать
КПП ВАЗ с переходной плитой для двигателя Lifan, Brait 15-17л.с.Скачать
Свап двигателя от переднего привода в классикуСкачать
Lada Samara Толстостенный блок цилиндров ВАЗ 21083 с поршнями SUZUKI (как увеличить объём двигателяСкачать
