> Капитальный ремонт двигателя, ремонт дизелей, дизельных двигателей, ремонт головок блока цилиндров, расточка-ремонт постелей валов, шлифовка коленвалов, шлифовка и ремонт ГБЦ, ремонт шатунов, оборудование SERDI, AMC-SCHOU для СТО по ремонту механики двигателя

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Сегодня ситуация с запчастями для иномарок в корне отличается от той, что была каких-нибудь 7 лет назад, и найти нужные для ремонта детали, как правило, не проблема. Тем не менее в практике ремонта двигателей возможны случаи, когда приходится ориентироваться не на то, что нужно, а на то, что можно приобрести. О подобных ситуациях с поршневыми кольцами и сальниками («АБС-авто», 1999, №№ 2,3) мы уже рассказывали. Сегодня очередь маслосъемных колпачков.

Маслосъемные колпачки, как известно, предназначены для уплотнения сопряжения стержней клапанов с направляющими втулками, они препятствуют проникновению масла в зазор. В современных двигателях эту задачу решают резиновые колпачки с армированием тонкой стальной втулкой и эспандерной пружиной, поджимающей уплотнительную кромку к стержню клапана. Такая конструкция, как показывает опыт, наименее чувствительна к перекосам стержня клапана во втулке, обеспечивает надежную посадку колпачка и при использовании соответствующих материалов (акрилатный или фторкаучук) дает весьма высокий ресурс уплотнения - более 150 тыс. км пробега автомобиля. Колпачки другой конструкции, в том числе неармированные с широкой уплотняющей поверхностью, фторопластовые и пр., устанавливались на некоторых двигателях прошлых лет выпуска, но на современных моторах уже не применяются.

При ремонте в подавляющем большинстве случаев необходимо применять только те колпачки, которые предназначены для этого двигателя. Тем не менее иногда это правило может быть нарушено без какого-либо ущерба для надежности двигателя и расхода масла. Например, на старый мотор можно поставить маслосъемные колпачки современного исполнения, если их основные посадочные размеры (в первую очередь - диаметр посадочного пояска на направляющей втулке и диаметр стержня клапана) совпадают. Такая замена не только не ухудшит, но, скорее всего, улучшит уплотнение и сделает его более долговечным.

Подобные примеры есть. Так, известная фирма-производитель уплотнений Goetze для старых моторов Mercedes модели М102 выпускает колпачки современной конструкции взамен устаревших (они используются для уплотнения впускных клапанов). Не менее известная фирма Reinz поставляет в запчасти для двигателей Mercedes моделей М110 и М123 резиновые колпачки вместо «родных» фторопластовых, удовлетворительно работавших только с неизношенными клапанами и направляющими втулками.

Эти примеры свидетельствуют, что не всегда использование более дорогих «оригинальных» запасных частей, поставляемых производителем автомобиля, лучше того, что предлагают непосредственно сами производители этих деталей.

Потребность в замене маслосъемных колпачков на аналогичные, но с другого двигателя, может возникнуть и в иных случаях. Например, когда «родные» колпачки слишком дороги - цена на некоторые образцы может достигать 5 USD за штуку. Возможны ситуации, когда при неаккуратной сборке головки один из колпачков окажется поврежден. Тогда поиск такого же нового приведет к потере времени (вплоть до поставки на заказ дней через десять) и денег (нередко маслосъемные колпачки поставляются комплектом на двигатель). Поэтому для таких «случайностей» иногда полезно знать возможные выходы, т.е. варианты замены маслосъемных колпачков на аналоги при условии, что замена не приведет к ухудшению надежности двигателя.

При подборе маслосъемных колпачков, помимо совпадения уже отмеченных характе-ристик, необходимо учесть и другие размеры и особенности конструкции:

- высота «заменяющего» колпачка не должна превышать высоту «родного» более, чем на 0,5 мм, в противном случае при максимальном ходе клапана тарелка пружины может повредить колпачок;

- наружный диаметр колпачка не должен быть слишком большим, по крайней мере колпачок должен свободно проходить внутри пружины клапана. Это важно для тех двигателей, у которых на каждом клапане установлено по две пружины, - в этом случае внутренняя пружина ограничивает наружный диаметр колпачка;

- желательно, чтобы длина посадочного пояска на направляющей втулке была близка к длине пояска на колпачке. Если поясок на колпачке слишком короткий, то при установке колпачка слишком «глубоко» на втулку он будет поврежден краем втулки либо втулка отожмет уплотнительную кромку колпачка от стержня клапана, и уплотнение нарушится;

- необходимо обращать внимание на профиль внутренней поверхности колпачка. На некоторых двигателях (в основном японских) колпачок имеет на внутренней посадочной поверхности кольцевой выступ, входящий в ответную канавку на направляющей втулке. Установка такого колпачка на гладкую втулку неудачна, т.к. он может быть поврежден из-за большого натяга. Колпачки без армирующей втулки нередко имеют аналогичный буртик, из-за чего их применение тоже ограничено, но вследствие опасности соскакивания с гладкой втулки;

- при подборе колпачков необходимо обращать внимание на годы выпуска двигателей - и того, который ремонтируется, и того, от которого предполагается использовать колпачки. Более старые моторы могли иметь и более дешевые материалы колпачков (включая нитрильный каучук с ограниченным сроком службы). Да и в целом колпачки более старых конструкций использовать на современных двигателях нежелательно из-за более жестких условий работы, хотя обратная замена вполне допустима.

Если провести анализ посадочных размеров маслосъемных колпачков различных марок и моделей автомобилей (см. таблицу), то нетрудно заметить, что подавляющее большинство двигателей европейского производства имеет всего-навсего два основных типоразмера колпачков - 7х9,8 мм и 8х10,8 мм. Типоразмеры колпачков 7х11 мм, 8х12 мм и др. имеют, пожалуй, только двигатели Mercedes, Ford и Opel, старые Volvo да некоторые дизельные моторы Fiat и Alfa Romeo. У японских двигателей, как правило, размеры колпачков отличаются от европейских (за исключением некоторых моделей Nissan и Isuzu), и речь может идти только о взаимозаменяемости между ними.

В заключение отметим, что отечественные двигатели ВАЗ в соответствии со своей европейской родословной имеют маслосъемные колпачки типоразмера 8х10,8 мм. Этот факт позволяет без проблем использовать на наших моторах маслосъемные колпачки от их основных мировых производителей - фирм AE (Payen), Elring, Glazer, Goetze, Reinz и других. Правда, обратный путь - а именно установка колпачков отечественного производства на иномарки, как это делали в недалеком прошлом, когда запчастей для иномарок в России было очень мало, мы все-таки не рекомендуем - качество отечественной продукции пока заметно уступает иностранной. Хотя подделки под иностранные фирмы у нас тоже не редкость. Но это тема другого разговора.

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Продолжаем разговор о взаимозаменяемости деталей двигателей, начатый в предыдущем номере («АБС-авто», февраль 1999 г.). Сегодня речь пойдет о сальниках - недорогих, но очень важных деталях.

Действительно, если обнаружилась течь масла, то «виноват» в этом чаще всего сальник. С течением времени его рабочая кромка износилась, да и резина могла потерять эластичность. Обычно замена сальника не составляет большого труда (если, конечно, приходится менять не задний сальник коленчатого вала, когда требуется снимать коробку передач). Однако может оказаться, что нужного сальника нет в продаже. Что же делать?

Практика показывает, что нередко сальник можно заменить не штатным, а подобным, но от другого двигателя, при условии, что их наружный и внутренний диаметры одинаковы. Чтобы новый сальник ходил долго, желательно знать некоторые «хитрости».

Начнем с того, что у «заменяющего» сальника может оказаться другая ширина. Если она меньше, чем у штатного, то проблем нет; в противном случае при разнице свыше 3 мм новый сальник, скорее всего, не подойдет.

Кроме того, не исключено, что у сальника, устанавливаемого взамен штатного, другая конструкция. Например, нет защитного скоса (пыльника) или косой нарезки на рабочей поверхности. Пыльник, как известно, не «пускает» пыль и грязь к рабочей кромке. И если он отсутствует, то вряд ли новый сальник пройдет больше 30 тыс. км, особенно в условиях грязных российских дорог.

Роль нарезки такова: она работает как насос, сбрасывающий масло обратно в картер. Если поверхность вала идеальна, то нарезка не нужна. Но как только на поверхности появились дефекты (у старого двигателя они наверняка есть), сальник без нарезки может потечь.

Очевидно, подобранный сальник должен иметь нарезку нужного направления. Об этом следует помнить при ремонте двигателей Honda: у них вращение коленвала происходит против часовой стрелки (если смотреть со стороны переднего носка коленвала). По этой причине для моторов Honda нежелательно применять сальники с нарезкой от других двигателей, даже если по размерам они практически одинаковы. Точно так же сальник от любого двигателя Honda не подойдет на двигатели других фирм .

Добавим, что поверхность сальников у большинства двигателей обрезинена. Если же ставить сальник со стальной наружной поверхностью, то лучше принять меры против возможной негерметичности, например, нанести на поверхность перед установкой тонкий слой герметика.

Достаточно серьезным препятствием взаимозаменяемости сальников может стать несоответствие их материалов.

В старых двигателях часто использовались сальники из нитрильной резины (она имеет черный цвет). Такая резина быстро старела (твердела), и через некоторое время сальник терял герметичность. В более поздних конструкциях двигателей, начиная примерно с х годов, нитрильную резину заменили на практически нестареющие, но более дорогие акрилатный каучук и фторкаучук (эти материалы нетрудно отличить по их цвету - темно-синему, красному, серому или коричневому). В результате материал сальников оказался в определенной степени зависящим от степени форсирования двигателей - более новые и мощные моторы имеют сальники из более дорогой резины. Учитывая, что у современных форсированных двигателей температура масла заметно выше, чем у их предшественников, замена штатного сальника на «дешевый» вариант из нитрильной резины здесь не пройдет: при повышенной температуре нитрильный сальник быстро состарится (за несколько тысяч километров) и может потерять герметичность. Не всегда хороша и обратная замена, когда, например, сальник из акрилатного каучука ставится на двигатель старой конструкции. Такой сальник не любит растворителей, а у старых моторов нередки неисправности системы питания, при которых в масло попадает повышенное количество бензина. В таких условиях ресурс сальника может заметно уменьшиться.

И, наконец, при подборе и замене сальника необходимо учитывать его назначение. Так, на двигатель нежелательно ставить сальники от других агрегатов, где температура рабочей жидкости может быть ниже, да и сама жидкость не такая агрессивная (как известно, в моторное масло из картерных газов попадают различные химические соединения, создавая упомянутую агрессивность). Естественно, «неродные» сальники оказываются в двигателе в слишком жестких условиях и обычно долго не служат.

Хотелось бы предостеречь и от установки отечественных сальников на двигатели иномарок - из-за низкого качества резины такие «дублеры» вряд ли прослужат больше 10 тыс. км (исключение составляют изделия Балаковского завода, но они мало где подходят по размерам).

Не следует также под найденный сальник с близкими, но не совпадающими размерами, дорабатывать посадочные поверхности вала и корпуса. Данный способ нередко практикуется «гаражными» умельцами, но если затем этот сальник потечет, то будет трудно найти такой же, а «вернуть» обратно размеры вала и корпуса практически невозможно. Лучше установить в отверстие корпуса тонкое кольцо, а на вал напрессовать втулку под сальник другого размера. Но и здесь надо помнить, что изменение конструкции двигателя редко остается безнаказанным с точки зрения его надежности.

Нельзя ставить сальник с близким, но отличающимся от штатного внутренним диамет-ром - такое тоже иногда практикуется горе-умельцами. Если диаметр больше, они подтягивают пружину, а меньше - ставят, как есть. Второй вариант много хуже, так как сальник ложится на вал не острой кромкой, а широкой поверхностью. Тогда ее удельное давление на вал резко падает (а за счет этого давления и достигается уплотнение), и сальник почти сразу дает течь.

В заключение можно высказать некоторые общие рекомендации по замене сальников, справедливые во всех случаях. Так, желательно посмотреть, почему же сальник потек - износился ли он, имеются ли на валу дефекты, или вал деформирован и имеет биение? В двух последних случаях не спасет даже самый лучший и дорогой сальник.

Не лишним будет почистить вал и отверстие в корпусе перед установкой нового сальника, иначе грязь, попавшая под рабочую кромку, может привести к потере герметичности. Устанавливая сальник без демонтажа и разборки двигателя, надо использовать специальные оправки. Иначе можно легко повредить рабочую кромку сальника или сорвать с него пружину - и в том и в другом случае придется опять искать сальник взамен испорченного и делать работу заново. Ну и во всех случаях надо стремиться к тому, чтобы рабочая кромка сальника не попала в канавку, образовавшуюся на валу от старого сальника. Следствием этого также может стать потеря герметичности. 

(публикуется в сокращении)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Постоянные читатели журнала, интересующиеся двигательной тематикой, наверное, помнят, что увеличение объема двигателя автомобиля Mazda-626 с 2.0 л до 2.4 л с одновременным переходом на головку блока цилиндров с ю клапанами вместо ми позволило поднять мощность двигателя с 90 до 120 л.с. При этом «старая» система управления оказалась не соответствующей «новому» двигателю. После 5000 об/мин мощность мотора падала, и раскрутить его, к примеру, до 6000 об/мин удавалось с трудом.

Проверки показали следующее. При разгоне автомобиля с полностью открытой дроссельной заслонкой флюгер датчика расхода воздуха встает на упор уже при 3000 об/мин. Не исключено, что при дальнейшем увеличении частоты вращения блок управления уже «не понимает» возрастания расхода воздуха и не увеличивает подачу топлива в достаточной степени.

Как известно, на мощностных режимах требуется обогащение топливовоздушной смеси. Для этих режимов необходимо, чтобы коэффициент избытка воздуха лежал в пределах l = 0,85...0,90. При таких значениях l достигается максимальная температура в камере сгорания и, соответственно, максимальная мощность двигателя. Если же с ростом расхода воздуха при повышении частоты вращения подача топлива не увеличивается или увеличивается непропорционально, то смесь обедняется, и мощность падает.

Вообще говоря, слишком глубоко «влезать» в систему управления не хотелось - и так переделка двигателя доставила немало хлопот. Поэтому начали с общих рассуждений. Что влияет на подачу топлива? Частота и длительность импульсов на форсунках - это понятно. А что еще? Конечно, давление подачи.

А чем увеличивать перепад давления? Надо поставить другой регулятор давления. Но подавляющее большинство моторов Mazda имеют одинаковое избыточное давление подачи, а от других двигателей регулятор не подойдет - не те крепления.

Поступили так. Корпус регулятора распилили пополам и сделали новую крышку корпуса с регулировочным винтом. Теперь давление подачи оказалось возможным задавать - простым вращением винта. Но проблему этим не решили...

Увеличение давления топлива (подача топлива при этом повышается приблизительно на 10%) сразу вызвало необходимость перестройки системы управления. По крайней мере, на холостом ходу смесь стала богатой. Затянули пружину датчика расхода воздуха, чтобы вернуть состав смеси на место. Такой ход оказался полезным: диапазон работы датчика расхода воздуха увеличился примерно до 3500 об/мин. Попробовали также «поиграть» опережением зажигания (у нашего автомобиля электронный блок управляет только подачей топлива, а опережение зажигания задает обычный «трамблер» - с помощью центробежного и вакуумного регуляторов.

Но реально все эти процедуры почти ничего не дали: динамика разгона осталась практически прежней, а двигатель по-прежнему «зависал» - если не на 5500 об/мин, то чуть больше.

В принципе изменить «старую» систему управления так, чтобы она соответствовала «новому» двигателю, можно различными способами. И прежде чем выбрать какой-либо из них, желательно знать, о чем идет речь. Да и сравнить достоинства и недостатки этих способов тоже было бы неплохо. Иначе можно не получить то, что нужно.

Итак, начнем по порядку. Есть такой термин - «чип-тюнинг». Означает он следующее: ставится в блок управления (БУ) другая микросхема с новой программой управления двигателем. А там уже все, что нужно, записано. В виде таблиц или, как еще говорят, матриц. Стоп... Вот здесь и кроется вся сложность. Где взять такой «чип»? Для нашего мотора ничего готового не будет - эксклюзивный ведь вариант, другого такого нет.

Для стандартного мотора Mazda «чип» найти еще можно. Только цены на такие изделия начинаются с 600 долл. США. Поэтому искать ничего не стали и перешли сразу ко второму варианту «чип-тюнинга» - непосредственному перепрограммированию БУ. А здесь еще хуже. Для перепрограммирования, если, конечно, это допускает элементная база БУ, нужны специальный электронный прибор - программатор и специальная программа. Дальше - испытательный стенд, чтобы точно определить, что конкретно нужно изменить в программе управления данного двигателя. Кто все это имеет? А кто сделает? Работа-то будет непростой, знать для нее много надо - и про характеристики двигателя, и про систему управления, и про методику перепрограммирования. Значит, и здесь начинать, видимо, не имеет смысла.

Что еще можно? На Mazda-626 ставилось несколько моторов (см. «АБС-авто», № 11, 1999), в том числе 2.2 л 12 клапанов - очень похожий на наш. Может быть, использовать его БУ? Проблематично. Помимо блока потребуется и комплект датчиков (они почти все другие), а также переделка или замена проводки. Сложно, долго, дорого, и необязательно все получится хорошо, ведь наш мотор имеет больший объем. Поэтому этот вариант отвергли. Что же, получается, что все возможности исчерпаны?

«Черный ящик».

Суть выбранного нами способа совсем не нова. Нет смысла менять блок управления или глубоко влезать в его «внутренности». Давайте используем принцип «черного ящика»: мы не знаем, что внутри блока, но знаем его входные и выходные каналы. То есть, знаем или можем узнать, как изменение конкретного входного сигнала (а это сигнал любого из датчиков) влияют на выход - длительность импульсов тока, проходящего через обмотку форсунок.

Значит, можно попробовать изменить сигнал в заранее выбранном входном канале так, как нам нужно. Но не всякий входной канал подойдет для этой задачи. Какой же выбрать? В первую очередь это каналы датчиков расхода воздуха, положения дроссельной заслонки, температуры двигателя и абсолютного давления (другие датчики мы сочли второстепенными и сразу исключили их из рассмотрения).

Далее пошли таким путем. Датчик абсолютного давления не подходит - слишком узок диапазон его воздействия на систему управления. Расходомер воздуха? Но его флюгер уже стоит на упоре и добавить что-нибудь вряд ли сможет. Датчик положения дроссельной заслонки тоже ничего не дает - заслонка в интересующем нас диапазоне режимов открыта полностью.

Остался температурный датчик. Вот у него-то возможности обогащения смеси просто неограниченны. Действительно, при низкой температуре, когда сопротивление датчика велико, БУ способен увеличить подачу топлива в несколько раз.

Но для этого нужен алгоритм, т.е. надо задать, когда, в зависимости от чего и насколько нужно увеличивать подачу топлива. Или, что в данном случае одно и то же, насколько «охлаждать» двигатель. Ведь блок воспримет наши действия именно как снижение температуры двигателя.

Для этой цели, очевидно, потребуется специальный блок - «приставка» к основному БУ. Такая «приставка» должна подключаться к цепи температурного датчика, чтобы корректировать его сигнал. Как корректировать, придумать в общем-то несложно. Топлива не хватает только на больших оборотах и нагрузках: чуть отпустить педаль газа - двигатель разгоняется и до 6000 об/мин. Сделали так. До 3500 об/мин приставка ни во что не вмешивается. Но вот частота вращения стала больше 3500 об/мин. Теперь все зависит от положения дроссельной заслонки. Если она прикрыта, то приставка по-прежнему не включается. И только если заслонка открыта полностью, начинается плавное «охлаждение» двигателя - тем большее, чем сильнее обороты отличаются от величины 3500 об/мин. А поскольку точно определить степень обогащения смеси без серьезных стендовых испытаний не получится, в салон необходимо вывести резистор для регулировки обогащения - от нуля до некоего максимума.

Сделать такую приставку для грамотного электронщика - дело техники. Попутно решили еще одну задачу. При резком нажатии на педаль газа двигатель давал несколько детонационных ударов - верный признак обеднения смеси. Поэтому в приставку дополнительно ввели функцию обогащения по скорости открытия заслонки.

Результат всей работы - не какие-то субъективные ощущения, а внешняя скоростная характеристика двигателя. Поэтому мы снова обратились к нашим партнерам - компании «Аояма-Моторс», официальному дистрибутору фирмы Honda. И повторили все измерения на том же мощностном стенде Bosch FLA 203 (см «АБС-авто», № 11, 1999). Только замеров пришлось сделать гораздо больше - чтобы настроить подачу топлива на режимах максимальной мощности.

Настройка выполнялась сразу по нескольким параметрам: искали оптимальное положение регулятора подачи (резистора).

И вот результат: мощность и крутящий момент возросли во всем диапазоне изменения частоты вращения. Теперь параметры уже не падают так сильно после 5500 об/мин, и хотя мощность и крутящий момент все равно снижаются (сказываются фазы газораспределения и настройка впускной и выпускной систем), двигатель продолжает «тянуть» до 6100 об/мин - вплоть до срабатывания «отсечки».

Итак, максимальная мощность выросла со 120 до 125 л.с., а максимальный крутящий момент - с 19 до 21,5 кГм, что было достигнуто только настройкой системы управления двигателем. Если же сравнивать с базовым двигателем, то общее повышение составит: по мощности - почти 40%, по крутящему моменту - 30%. Интересно также сравнение с другим базовым двигателем Mazda 2.2 л 12 клапанов: максимальная мощность у нашего мотора по сравнению с ним выросла строго пропорционально увеличению объема - на 9%.

А вот крутящий момент стал больше на 11%: на средних оборотах сказалось изменение формы камеры сгорания и проходных сечений клапанов.

Самый главный результат нашего эксперимента: мощность и крутящий момент двигателя определяются только его механической частью: объемом, фазами газораспределения, проходными сечениями каналов и длиной (настройкой) систем впуска и выпуска. Короче говоря, сколько сюда заложите, столько и получите. Задача же системы управления - лишь удержать уровень, заданный механикой, обеспечив при этом приемлемый расход топлива и токсичность выхлопных газов.

Поэтому всякие разговоры о волшебных результатах «чип-тюнинга» мы считаем безосновательными. Сколько можно прибавить настройкой системы управления? Пять, от силы семь процентов мощности. А механика легко даст в 5 раз больше.

Кстати, расход топлива у автомобиля вырос. Незначительно, если ездить спокойно, но заметно, когда применяется стиль «газ-тормоз». Что же касается токсичности, то это более сложный вопрос. Отечественные нормы удовлетворяются автоматически, в том числе за счет обратной связи по датчику кислорода. Но вот, к примеру, принятым в других странах нормам автомобиль уже, скорее всего, не соответствует и испытаний по ездовым циклам не пройдет. Все это - естественная плата за повышение мощности. А по ресурсу форсированного двигателя у нас данных еще нет: пробег нового мотора составляет пока только 14 тысяч километров.

Если же оценивать форсированный двигатель в целом, то его преимущества, по нашему мнению, вовсе не в способностях автомобиля «удрать» первым со светофора или «положить» стрелку спидометра (хотя это теперь нетрудно). Стало легче ездить. В обычных условиях наших обычных дорог. Автомобиль стал с легкостью идти за педалью газа, его маневренность в городском потоке заметно улучшилась. И даже оказалась лишней одна из передач - четвертая. Ее можно теперь пропустить и переключить с третьей сразу на пятую.

После настройки системы управления мощность и крутящий момент увеличились во всем диапазоне частоты вращения:
-- базовый двигатель 2.0 л 8 клапанов;
-- форсированный двигатель 2.4 л;
-- форсированный двигатель после настройки системы управления.

(публикуется в сокращении)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Вначале определимся: какой двигатель будем «мерить», а после - «резать»? Отечественный, к примеру - «ВАЗовский»? Или иномарочный? С отечественным работа проще. По крайней мере, если что-то не получится, то и не страшно - легко приобрести новую деталь, узел или даже весь двигатель в сборе. Да и опыт форсирования таких моторов немалый - спортсмены их используют, естественно, в форсированном виде, для кросса, ралли, ипподромных и кольцевых гонок.

Другое дело - иномарки. Про их моторы вообще известно не слишком много, а о форсировании - еще меньше. Да и можно ли что-то улучшить в двигателе какой-нибудь известной фирмы?

Можно. И мы это сделали, выбрав для наших исследований редакционный автомобиль Mazda-626 1991 года выпуска с самым обычным двухлитровым восьмиклапанным двигателем. Когда машина прошла более 300 тыс. км, начал расти расход масла. Значит, капремонт двигателя был уже не за горами.

Начали вообще с «чистой» теории. Какие двигатели ставила фирма Mazda в те годы на модель «626»? Оказывается, разные. Среди них базовый - 2.0 л 8 клапанов (такой стоит на нашей машине) и его модификации - 2.0 л 12 клапанов, 2.0 л 16 клапанов и 2.2 л 12 клапанов (все двигатели - инжекторные). У двухлитровых моторов блоки цилиндров и коленчатые валы практически одинаковые, у модификации 2.2 л блок отличается только высотой, а коленвал - радиусом кривошипа (они, естественно, увеличены - на 12 мм и 4 мм соответственно). Что делать дальше, стало уже примерно ясно: надо искать коленчатый вал от модели 2,2 л с увеличенным радиусом кривошипа и другую головку блока.

В итоге получили такую задачу: надо собрать в «коротком» двухлитровом блоке «длинный» коленвал, поставить другую головку. Естественно, с «родными» поршнями и шатунами это не получится - поршень в верхней мертвой точке возвышается над плоскостью блока на 4 мм. «Укорачивать» шатун, как это иногда делают у «ВАЗовских» моторов, нельзя не только из-за снижения надежности. У всех японских двигателей слишком мал зазор между поршнем и противовесами коленвала в нижней мертвой точке. Значит, единственным решением остается установка новых, более коротких, поршней (укороченных не только сверху, но и снизу). Но прежде чем заниматься поршнями, потребовалось определить, насколько можно увеличить их диаметр. Выбрали новый 89,5 мм. С таким диаметром объем цилиндров увеличился до 2.4 л (2365 см3).

А как быть со степенью сжатия? У исходного варианта она всего 8,6 (бензин АИ-92). Сильно увеличить ее - значит, перейти на более дорогой бензин и заметно превысить прежние затраты на эксплуатацию. В конечном счете остановились на компромиссном варианте - решили, что степень сжатия 8,9 позволит сохранить тот же бензин, но несколько повысит мощностные характеристики.

Начали с головки блока, попутно решив еще одну проблему. На блок с цилиндрами большего на 3.5 мм диаметра стандартная прокладка головки блока не ложится - ее стальная окантовка будет «свисать» в цилиндры и быстро прогорит. Помогли специалисты фирмы «Механика» - с новой прокладки аккуратно сняли окантовку, отверстия под цилиндры увеличили и окантовали прокладку заново.

И только после всех измерений и расчетов приступили к изготовлению поршней. Их конструкция была разработана фирмой «АБ-Инжиниринг» на основе опыта, полученного при производстве и испытаниях поршней различных конструкций, в том числе и для наиболее форсированных двигателей спортивных автомобилей. Поршневые кольца подобрали от разных моторов: верхние и средние - молибденированные толщиной 1.5 мм от двигателя 3.1 л General Motors, а маслосъемные - хромированные толщиной 3,5 мм от «мерседесовского» М102 (все кольца имеют ремонтное увеличение 0,5 мм).

Что еще изменили в базовом моторе? Уменьшили длину поршневых пальцев и отказались от их прессовой посадки в верхней головке шатунов - «плавающие» пальцы более долговечны. Но бронзовые втулки в шатуны не ставили (их верхние головки слишком тонкие), а точно обработали отверстия головок хонингованием, обеспечив сопряжение с пальцем типа «сталь по стали» и зазор в нем около 10 мкм.

Осталось только подготовить впускной коллектор, ведь он у модели 2.2 л 12 клапанов существенно отличается от базового (2.0 л 8 клапанов). Более того, у этих моторов вообще разные системы управления - другие датчики и исполнительные механизмы, их количество и расположение, другие электронный блок управления и проводка.

Приобрели также распределитель зажигания - базовый на новую головку не подходит. Кроме того, на всякий случай, чтобы потом не терять время, подготовили другой маслонасос: обработали торцы его шестерен и плоскости разъема крышки и корпуса. Потребовалось также отремонтировать головку блока - восстановить седла, опорные шейки распредвала и постели подшипников, а также заменить оси коромысел.

Когда уже «занесли руку с ножом» ...ну, чтобы «резать», еще раз остановились. Система управления двигателем остается прежняя, а двигатель-то будет совсем другой! Конечно, систему управления можно потом как-то настроить (кое-какие идеи по такой настройке у нас уже были), но лучше это сделать, да и проще, если иметь перед глазами хоть какие-нибудь исходные характеристики двигателя. А чтобы их снять, нужен специальный мощностной стенд с беговыми барабанами.

В Москве таких стендов, по нашим сведениям, только четыре, и далеко не на все есть более или менее свободный доступ (некоторые используются, что называется, «только для своих»). Но один оказался у наших партнеров - компании «Аояма-Моторс», официального дистрибутора фирмы Honda. И он был любезно предоставлен в наше распоряжение.

Максимальная мощность увеличилась сразу на 30 л.с. и составила 120 л.с., правда, максимум ее остался на прежнем месте - на 4700 об/мин. Максимальный крутящий момент вырос на 3 кГм и превысил 19 кГм, причем в диапазоне от 2200 об/мин до 4800 об/мин он стал практически постоянен - совсем неплохой результат, намного лучше, чем у базового двигателя.

Тем не менее, мощность мы не добрали. Судите сами - мощность двигателя 2.2 л 12 клапанов в базовой комплектации составляет 115 л.с. Если увеличить объем до 2.4 л, простым пересчетом получим 125 л.с. Но у нас доработанная головка блока, а это еще примерно 10 л.с. Значит, двигатель недодает как минимум 15 л.с. Почему?

Нужна настройка системы управления - специальная, т.е. не вполне стандартная с точки зрения традиционной диагностики системы управления процедура. Можно ли ее сделать, чтобы получить от двигателя максимум мощности? Вероятно, да, можно, но как - читайте в наших следующих публикациях.

Поршни от «АБ-Инжиниринг» (справа) заметно отличаются от «фирменных» (слева), но ходить будут не меньше.

Крутящий момент Me и мощность Ne у форсированного двигателя в целом значительно возросли, особенно на средних оборотах. Однако на высоких оборотах сказалось несоответствие прежней системы управления новому двигателю.

(Окончание. Начало в № 7/2002)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

В прошлых публикациях мы проанализировали влияние различных способов форсирования на максимальную мощность двигателя. Последний из описанных нами вариантов двигателя 1,5 л с доведенной головкой блока показал 95 л.с. - по нашему мнению, вполне достойны результат. Однако возможности форсирования стандартного ВАЗовского двигателя пока не исчерпаны - кое-что еще можно сделать.

Действительно, резервы - головку блока мы дорабатывали по самому минимальному варианту, сохраняя «родные» седла и не меняя диаметра тарелок клапанов. Попробуем теперь все это увеличить…

Там, где живут «лошади»

Увеличение проходных сечений каналов головки блока цилиндров - это, безусловно, весьма эффективный метод увеличения максимальной мощности двигателя. К примеру, вспомним разницу между ми и клапанными методами - у последних при том же объеме мощность существенно выше за счет лучшего наполнения и очистки цилиндров, обусловленных большей площадью сечений каналов и седел.

Однако то, что в теории просто и ясно, не всегда удается реализовать на практике. Основная причина трудностей увеличения сечений каналов любой серийной ГБЦ заключена в снижении толщины стенок каналов и опасности их прорыва при обработке.

Опыт показывает, что для ГБЦ двигателя ВАЗ-21083 критическими величинами диаметров каналов являются 32 мм для впуска и 29 мм для выпуска. Критическими в том смысле, что превышение этих величин резко повышает шансы испортить всю работу. Исправить же ошибку, как правило, не удается, поскольку прорыв стенки происходит в труднодоступном для сварки месте, после чего головку блока останется только сдать в утиль.

Но даже указанные величины (32 мм и 29 мм) заметно превышают стандартные. Более того, если увеличить сечения каналов до этих размеров, седла клапанов окажутся «узким» местом. В таком случае очевидно, что без замены седел на большие уже никак не обойтись.

Чтобы определить, какие седла поставить взамен штатных, необходимо разобраться с диаметром тарелок клапанов, точнее, «вписать» их камеру сгорания. Учитывая, что расстояние между осями направляющих втулок впускного и выпускного клапанов неизменно, вписать тарелки клапанов больше, чем 40 мм (впуск) и 34 мм (выпуск), трудно по причине близкого расположения друг к другу их седел.

Рассчитаем теперь размеры седел. Для того чтобы добиться хорошей формы седла, его наружный диаметр желательно сделать больше диаметра тарелки клапана приблизительно на 1 мм. При этом толщину седла не следует чрезмерно уменьшить, чтобы не «потерять» плотность и надежность его посадки в гнезде. Опыт показывает, что минимальная толщина седла составляет около 2,3,0 мм (большие цифры относятся к выпускным седлам).

Исходя из этих данных, не трудно получить, что для диаметра тарелок 40 мм и 34 мм внутренний диаметр седел составит приблизительно 36 мм и 30 мм. Сравним эти величины с диаметрами каналов - 32 мм и 29 мм. Выходит некоторая нестыковка - чтобы получить минимальное гидравлическое сопротивление потоку, необходимо напротив, не расширение, а некоторое сужение канала на седле.

Согласовать проходные сечения можно, если выполнить плавное расширение, а затем сужение канала непосредственно перед седлом. Правда, эта работа требует осторожности - стенку легко разрушить, особенно, если дополнительно пытаться и изменить направление движения потока (желательно, чтобы при течении цилиндр поток одновременно отклонялся от стенки цилиндра: это необходимо для уменьшения сопротивления, вызванного влиянием стенки).

Отметим, что расширение каналов и увеличение диаметра тарелок клапанов при сохранении фаз газораспределения приведет к некоторому смещению максимумов момента и мощности в сторону больших частот вращения. В данном случае при открытии клапана большого размера на ту же величину, что и стандартного, будет открыто большее проходное сечение. Другими словами, это равносильно установке в ГБЦ со стандартными клапанами распределительного вала с увеличенным подъемом кулачков. В результате можно ожидать незначительного падения крутящего момента двигателя на низких частотах и, напротив, заметного повышения момента и мощности на средних и особенно высоких частотах вращения.

Седла? Нет, втулки и клапаны

Теперь, когда понятна цель, можно начинать решение задачи - доработку ГБЦ согласно сформулированным выше принципам. Технологическая цепочка операций по доработке ГБЦ традиционна: замена седел на большие, удаление старых направляющих втулок расширение каналов с помощью набора шаровых фрез и шарошек, установка новых втулок, обработка седел.

Правда, такая технология, при всей ее простоте и очевидности, имеет недостаток. Дело в том, что при обработке каналов уменьшается толщина их стенок, в том числе, и в зоне отверстий направляющих втулок, и изменяется форма края отверстий: после срезания прилива гнезда в канале край отверстия становится косым, расположенным под углом к оси. Если в такое отверстие втулку поставить с натягом, ее ось немного развернется - в сторону от длинной стенки отверстия к короткой. В результате седло, поставленное заранее, окажется несколько несоосным отверстию во втулке.

Что это означает на практике, понятно - лишнее время на более глубокую обработку седла и снижение качества работы. Поэтому лучше при расстачивании гнезда седла выверять ось расточной головки станка по заранее установленной втулке - это гарантирует соосность.

Технология замены штатных седел на большие ничем не отличается от описанной нами ранее (см. № 1/2002), Особое внимание при этом следует уделить натягу седла (0,0800,120 мм) и созданию большой разности температур деталей перед установкой седел (нагрев ГБЦ до 180°С и охлаждение седел в жидком азоте до -180°С).

Материал седел - высокопрочный чугун, предварительно термообработанный до твердости HRC38: при меньшей твердости седла долго не прослужат, а при большой их будет трудно обрабатывать.

Седла обрабатываются традиционным способом: на них создаются рабочая и две примыкающие фаски. Разница со стандартным мотором будет, в основном, лишь в ширине рабочей фаски - для надежной посадки клапана лучше уменьшить ее ширину до 1 мм для выпускных и до 0,8 мм для впускных клапанов.

Отметим еще одну «хитрость», связанную с использованием нештатных клапанов. Если двигатель, который мы «строим», должен выдать максимум мощности, то предполагается, что он будет высокооборотным. В то же время штатный газораспределительный механизм может «не справиться» с работой на высоких частотах: в таких условиях клапаны имеют тенденцию «зависать», т.е. закрываться с опозданием. А это опасно - помимо ударных нагрузок на тарелку, грозящих обрывом клапанов, растет риск «встречи» клапанов с поршнями, последствия которой вполне предсказуемы.

Выходов из ситуации, вообще говоря, два. Можно заменить пружины на более жесткие.

Это, без сомнения, повышает надежность работы механизма (хотя снижает его ресурс из-за роста нагрузок), но трудно реализуется на практике - надо решить не только вопрос о том, как подобрать параметры, но и где найти наружные пружины.

Проще другое - сделать клапаны легче стандартных. Здесь, помимо «утоншения» тарелки (см. № 9/2002), есть еще один вариант: перейти на стержень меньшего диаметра (7 мм вместо 8 мм). Практика показывает, что этим сразу «убиваются» все нужные нам «зайцы» - исключается «зависание» клапанов со стандартными пружинами и облегчается поиск и приобретение нештатных комплектующих. К примеру, как это ни кажется странным, но клапаны двигателя BMW M40 (1,6 л) имеют искомые тарелки (40 мм и 34 мм), а их длина всего на 0,5 мм меньше «ВАЗовских», что вполне успешно компенсируется регулировочной шайбой.

Естественно, под такие клапаны потребуются нештатные втулки, тарелки пружин и сухари. Но это решаемые проблемы - первое можно изготовить из бронзы (хорошо зарекомендовали себя марки БрБ2, БрКМЦ и БрОД), вторые - из алюминиевого сплава (Д-16, В-95), ничуть не уступающего стали по долговечности, третьи подойдут от клапанного двигателя ВАЗ.

Но только доработкой ГБЦ не удается реализовать все потенциальные возможности двигателя. Главная причина - выпускная система, которая в стандартном варианте довольно сильно «жмет» выхлоп, т.е. создает довольно большое противодавление.

Чтобы не потерять ту мощность, которая с такими трудами достигнута, надо провести целый ряд манипуляций с выхлопной системой. Фактически необходимо заново построить выхлопную систему, используя нештатные комплектующие. Так мы и поступили, взяв для этого выпускной коллектор с трубами равной длины, имеющий характерные соединения труб «два в одну», специальный резонатор, а также промоточный глушитель фирмы PRO SPORT.

Естественно, переделка, а более правильно, замена выхлопной системы - удовольствие не из дешевых: все комплектующие с работой «тянут» почти на 15000 руб. Если же добавить к этой сумме цену доработки и установки ГБЦ с увеличенными клапанами (около 23000 руб.), то общая сумма в 38000 руб., скорее всего, охладит некоторые «горячие головы» в их стремлении «выше, дальше и быстрее». Потому как мощность даром никак не дается - особенно когда речь идет о большой мощности. А именно такую мы и рассчитываем получить.

Дальнейшие наши действия вполне очевидны - все аккуратно собрать, отрегулировать и настроить. Чтобы ехать на испытательный стенд к нашим старым знакомым - фирму «Аояма-Моторс».

Не больше, не меньше…

Не вдаваясь подробно в методику проведения испытаний (она была описана в наших прошлых публикациях), перейдем сразу к результатам.

А результат таков: «ВАЗовский» двигатель объемом 1,5 л со всеми доработками выдал максимальную мощность 110 л.с. (81,5 кВт) при 6680 об/мин и максимальный крутящий момент 135 Н·м при 4430 об/мин. Другими словами, мощность впрыска на 53%, а момент - на 23% по сравнению со стандартным двигателем отметим, что наше предположение о том, что переход на увеличенные каналы, седла и тарелки клапанов приведет к росту мощности и момента только на повышенных оборотах, полностью подтвердилось. В действительности такой рост наблюдается уже после 4000 об/мин, в то время как на низких оборотах кривые моменты и мощности совпадают с полученными ранее для менее форсированных вариантов двигателя.

Интересно было испытать еще один двигатель, имеющий аналогичную ГБЦ и выхлопную систему, но распределительный вал с увеличенным подъемом кулачков (№ 54 фирмы «Мастер Мотор») и объем 1,6 л. В данном случае увеличение объема было получено установкой коленчатого вала с ходом 74,8 мм и специальных кованых поршней меньшей высоты (это дополнительные комплектующие и работа на сумму около 16000 руб.). Двигатель 1,6 л «выдал», очевидно, и более высокие параметры - 120 л.с. (88 кВт)/6490 об/мин и 153 Н·м/4320 об/мин. Про мощность такого мотора уже никак не скажешь «мало», тем более, что его доработка не отличалась никакой «уникальностью» - обычная «тюнинговая» работа.

Что ж, результат получен, он вполне хорош, чтобы закончить нашу исследовательскую работу. Однако не хватает выводов и обобщений: попробуем их сформулировать.

Главное, что, на наш взгляд, следует оценить, - это зависимость результата, т.е. мощности двигателя, от затраченных средств. Тогда любому «любителю быстрой езды» будет, к примеру, ясно, как правильно соразмерить желания со своими финансовыми возможностями.

С другой стороны, для моториста подобная зависимость укажет не только на трудоемкость работы и ответственность, но и, возможно, на необходимость приобретения дополнительных навыков и знаний, чтобы успешно выполнять подобные работы.

Такую зависимость мы получили в виде графика зависимости мощности двигателя от стоимости его доводки до этой мощности. Результат был вполне предсказуем, он перед вами - дальнейшие выводы делайте сами.

Оптимальная форма канала:
1 - участок расширения;
2 - участок сужения;
3 - седло;
4 - тарелка клапана.

После установки новых седел хорошо видно ступени между ними и стенками клапанов.

Выхлопной коллектор с равной длиной труб - необходимый компонент выхлопной системы высокофорсированного двигателя.

Протокол испытаний двигателя 1,5 л: максимальная мощность составила 110 л.с. (81,5 кВт).

Протокол испытаний двигателя 1,6 л: максимальная мощность возросла до 120 л.с. (88 кВт).

Зависимость степени форсирования двигателя от финансовых затрат для разных вариантов тюнинга.

(Продолжение. Начало в № 7/2002)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Напомним, что с помощью минимального набора комплектующих (распределительный вал, разрезной шкив, карбюратор с увеличенным сечением и воздушный фильтр «нулевого» сопротивления) нам удалось повысить максимальную мощность стандартного двигателя ВАЗ-21083 на 9 л.с. Много это или мало? Возможно ли дальнейшее увеличение? И на сколько? Мы посчитали, что останавливаться на достигнутом пока рано.

Уверены, что полученная нами прибавка мощности в 9 л.с. при замене указанных деталей и узлов - отнюдь не предел. Незадействованные резервы еще остались. Можно «снять» с двигателя большую мощность, «поиграв», к примеру, с зажиганием, которое мы не трогали. Ведь изменились фазы газораспределения, поэтому регулировать угол опережения зажигания по оборотам и нагрузке надо по-другому.

Можно более точно настроить карбюратор, что тоже принесет свои маленькие «плюсы». И, наконец, не следует забывать об объективных факторах. Одинаковые серийные моторы в силу конструктивных нюансов (к примеру, заводских допусков на размеры) реагируют на доработку по-разному.

Однако в погоне за высокой мощностью не стоит забывать об экономической стороне вопроса. За любой работой стоят потраченные время и деньги, а не только «любовь к процессу». Именно поэтому, реализуя на практике наш вариант доводки двигателя, мы рассчитывали получить средний результат, а вовсе не рекорд. Иначе игра просто не стоит свеч.

Если мощности не хватает...

Анализируя полученные результаты, мы пришли к выводу, что резервы простого, т.е. без глубокого вмешательства в конструкцию двигателя, тюнинга можно считать почти исчерпанными. Значит, самое время задействовать более сложные варианты тюнинга.

Существуют, строго говоря, два варианта топ-тюнинга двигателя: увеличение его объема и модификация головки блока цилиндров. Первый вариант автоматически влечет за собой второй, поскольку установка старой ГБЦ на обновленный блок цилиндров нецелесообразна по причине ее несоответствия блоку. Поэтому вариант доработки ГБЦ в нашем случае имеет первостепенное значение.

Приступая к работе с ГБЦ, необходимо руководствоваться правилом «от простого к сложному», применяя его как к технической, так и экономической (от дешевого к дорогому) стороне нашего проекта. То есть, дорабатывая головку блока, необходимо начинать с более простых (а значит, относительно дешевых) операций.

Не просто и не дешево

Рассмотрим более подробно снятую с мотора и разобранную головку блока двигателя ВАЗ-21083. При этом не забудем обратить внимание на некоторые «мелочи». Например, клапаны в камере сгорания занимают «утопленное» положение - их тарелки расположены в своеобразных «колодцах».

Такая конструкция, возможно, хороша для обеспечения лучшей экономичности. Но для достижения высокой мощности, когда обороты и нагрузка максимальны, подобная конфигурация камер дает дополнительные потери - ухудшение наполнения и очистки цилиндра.

Смотрим дальше. Сечения каналов впуска и выпуска стандартной ГБЦ имеют отклонения от идеальной окружности диаметром 27 мм. По отпечаткам на прокладках коллекторов видно, что эти каналы не точно совпадают с каналами в коллекторах. Результат тот же, что и в предыдущем случае.

И, наконец, боковые стенки камеры сгорания довольно близко расположены к седлам - при открытии клапанов стенки камеры на части окружности тарелок клапанов мешают течению потока смеси или газов.

Все эти недостатки серийной головки блока можно устранить. Сформулируем основные задачи такой доводки:

1) выровнять каналы и убрать «ступеньки» по стыку головки блока с коллекторами;

2) изменить форму каналов в головке - вблизи седла со стороны коллекторов добиться плавного расширения с последующим плавным сужением канала на седле;

3) изменить форму камеры сгорания, убрав «колодцы» и отодвинув боковые стенки.

Лишь некоторые операции из перечисленных могут быть механизированы, т. е. выполнены не вручную, а на станочном оборудовании. Так, для изменения формы камеры сгорания целесообразно использовать вертикально-фрезерный станок для придания седлу нужной формы - соответствующий станок для обработки седел. Все остальные операции проводятся исключительно вручную и оказываются весьма и весьма трудоемки даже в случае минимальных доработок деталей.

Начинаем работу с удаления направляющих втулок клапанов, мешающих доработке каналов в головке блока. После этого каналы обрабатываются специальными шаровыми фрезами. Для «выпуска» с целью снижения трудозатрат используется «шар» диаметром 27 мм, в то время как для «впуска» желательно увеличить сечение каналов хотя бы до 29 мм.

Следующая операция - доработка камеры сгорания, включающая ее углубление на 4 мм и расширение по контуру прокладки головки блока. Далее необходимо обработать каналы вблизи седел шарошкой, чтобы придать им расширяюще-сужающуюся форму.

Теперь можно приступить к совмещению каналов ГБЦ и коллекторов. Для этого коллекторы шлифуются, чтобы зафиксировать их положение относительно головки. Затем с помощью гибкой насадки соответствующий «шар» заводится в канал ГБЦ (через седло) и делается «заход» в канал коллектора. Когда такие «заходы» будут выполнены во всех каналах, коллекторы снимаются с головки блока, а их каналы обрабатываются дальше: впускной - «шарами», выпускной - шарошкой.

Далее новые направляющие втулки устанавливаются на свои места. Перед установкой можно слегка «заострить» нижние края втулок, чтобы уменьшить потери на завихрения при их обтекании потоком.

Тарелки клапанов также дорабатываются - если тарелку сделать тоньше, сопротивление потоку будет меньше, а наполнение цилиндра и его очистка улучшатся. Правда, чрезмерно утоньшать тарелки, особенно выпускных клапанов, не следует, поскольку стандартный ВАЗовский выпускной клапан изготовлен из материала, склонного к растрескиванию и прогару с уменьшением толщины.

Седла клапанов обрабатываются традиционным способом - те же три угла на фаске, только рабочая фаска делается уже (около 1 мм) в соответствие с размером фаски на доработанных тарелках клапанов.

Остается скорректировать объем камеры сгорания. С этой целью все клапаны устанавливаются на свои места, все камеры сгорания «проливаются» маслом, а их объемы при необходимости доводятся до одинаковой величины. После этого рассчитывается объем камеры Vкс, соответствующий заданной степени сжатия e:

Vкс = Vh e-1 - 0,7854D2 1d -Vпор - (±0,7854D2h) ,

где Vh - рабочий объем цилиндра; D - диаметр цилиндра; D1, d - диаметр окантовки и толщина прокладки головки; Vпор - объем выборки в поршне (определяется «проливкой»); h - «недоход» (со знаком «+») или выступание (со знаком «-») поршня над привалочной плоскостью блока.

Поскольку между искомым Vкс и измеренным проливкой Vкс1 объемами камеры есть разница DV, рассчитываемая по формуле

DV=Vкс1 - Vкс ,

то плоскость головки блока фрезеруется на величину k:

k = DV 0,55D2

Далее методом «проливки» определяется фактический объем камер после доработки, дабы не ошибиться в соответствии реальной степени сжатия форсированного двигателя ее расчетному значению.

Таково краткое описание технологии доводки ГБЦ. И хотя мы старались избежать мелких технических подробностей, читатель вполне может согласиться с тем, что этот процесс сложнее описанного в предыдущей статье. И дороже - цена выполненного комплекса работ вместе с комплектующими практически удвоилась и достигла 18 000 руб.

Каков результат?

После установки доработанной головки блока цилиндров на двигатель и проведения всех настроек (см. № 8/2002) наш автомобиль ВАЗ-21093 отправился в сервисный центр фирмы «Аояма Моторс» на очередную серию испытаний на мощностном стенде (методику испытаний см. там же). И вот результат - максимальная мощность возросла до 70 кВт (95 л.с.), т.е. увеличилась на 13л.с. по сравнению с предыдущим вариантом тюнинга (стандартная головка блока, распредвал № 52).

При этом общее повышение мощности в сравнении с серийным двигателем составило 9 + 13 = 22л.с. Прямо скажем, не так мало, если учесть, что доработанная головка блока не сильно отличается от стандартной.

Отметим особо два момента. После доработки ГБЦ мощность и крутящий момент выросли во всем диапазоне средних и высоких оборотов двигателя. Это подтверждает правильность наших гипотез о влиянии формы каналов и камеры сгорания на наполнение и очистку цилиндра. Кроме того, максимум мощности с тем же распределительным валом № 52 теперь заметно сдвинулся в область высоких частот вращения - с 5700 до 6900 об/мин, но не в ущерб средним оборотам - крутящий момент достигает максимума (135 Н•м) примерно при 3700 об/мин. Это на 20 Н•м больше, чем у серийного мотора.

Бросается в глаза еще одна особенность нашего мотора - на частотах вращения ниже 2700 об/мин внешняя скоростная характеристика лежит заметно ниже, чем у серийного двигателя. Эта проблема, на наш взгляд, связана не с газовой динамикой, а с топливоподачей - настраивая карбюратор на режимы максимальной мощности, нам не удалось пока добиться его четкой работы при полностью открытом дросселе во всем диапазоне частот вращения.

Правда, такой задачи мы и не ставили. Нам предстоит дальнейшая доводка механической части двигателя, в окончательном варианте которой будут проведены и все окончательные настройки. Об этом - в следующих публикациях.

Без хорошего инструмента головку блока цилиндров не доработать

Обработка каналов - дело долгое и кропотливое

Доработанный впускной клапан - его тарелка стала вдвое тоньше

Впускной коллектор после доработки и совмещения каналов - в отверстия входят штифты (центрирующие втулки)

(Продолжение. Начало в № 7/2002)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

В предыдущей статье мы рассмотрели теоретические основы форсирования двигателя и наметили пути, по которым будем двигаться на практике. Сегодня мы попробуем сделать первые практические шаги.

Прежде всего сформулируем задачу: требуется улучшить эксплуатационные характеристики автомобиля со стандартным двигателем, а именно, динамику разгона и максимальную скорость. Решение этой задачи предполагает вмешательство в конструкцию двигателя с целью повышения его мощностных характеристик.

Объектом наших опытов был выбран редакционный ВАЗ-21093, выпущенный в 2001 году, с пробегом всего 5 тыс. км. Совсем новый автомобиль, его двигатель объемом 1500 см3 с невысокой степенью форсирования (литровая мощность около 36 кВт/л) - идеальный вариант для отработки и проверки всех способов форсирования.

С чего начать?

Наверное, с покупки необходимых комплектующих? Или с разборки двигателя?

Не угадали. Вначале оценим исходные мощность и крутящий момент стандартного двигателя. Для этого автомобиль отправляется на мощностные испытания.

Существуют два варианта таких испытаний. Первый - снять двигатель с автомобиля, чтобы затем установить его на специальный испытательный стенд. Такими стендами оснащены многие научно-исследовательские лаборатории и организации, связанные с отработкой процессов в автомобильных двигателях.

На стенде двигатель крепится к раме, а его маховик через специальную муфту присоединяется к валу тормоза (гидравлического или электрического). Тормоз нагружает работающий двигатель, при этом крутящий момент от вала передается на корпус тормоза и измеряется специальным датчиком. Такие испытательные стенды нередко снабжаются системами программного управления, что позволяет испытывать двигатели не только на установившихся, но и на переходных режимах.

Такие стенды имеют ряд преимуществ. И в первую очередь это точность измерения всех параметров - частоты вращения, крутящего момента, мощности. Технически испытания весьма сложны - двигатель надо демонтировать, а затем снова устанавливать в автомобиль. Для нас такой вариант неудобен - долго, трудоемко, а значит, дорого.

Имеются иные мощностные стенды для испытаний двигателя непосредственно на автомобиле. Один из них установлен в Сервисном Центре ЗАО «Аояма Моторс» - официального дистрибутора фирмы Honda. Туда мы и отправили наш стандартный ВАЗ-21093.

Как будем мерить?

Мощностной стенд фирмы Bosch модели FLA203 работает по следующему принципу: двигатель нагружается через трансмиссию автомобиля и его ведущие колеса, приводящие в движение тормозные барабаны.

Методика испытаний достаточно проста. Автомобиль устанавливают ведущими колесами на тормозные барабаны стенда, закрепляя здесь же специальные ролики, предохраняющие его от бокового съезжания. Задние колеса фиксируют колодками, препятствующими «выпрыгиванию» автомобиля с барабанов. Далее закрепляют датчики частоты вращения (на высоковольтный провод свечи го цилиндра надевается клемма соответствующего кабеля) и температуры всасываемого воздуха. Теперь можно приступать непосредственно к испытаниям.

Стенд FLA203 - прекрасный инструмент для любых мощностных испытаний, поскольку позволяет проводить испытания на всех режимах - от работы двигателя на холостом ходу до движения с максимальной скоростью в режиме максимальной мощности. Для этого стенд имеет программное управление, причем вся необходимая информация отображается на дисплее в режиме реального времени, а в конце испытаний полученные данные могут быть распечатаны.

Важным преимуществом стенда является оперативность проведения испытаний - на один замер, т.е. определение параметров двигателя во всем рабочем диапазоне частоты вращения, уходит не более 10 минут. Делается это так. После программирования режима работы стенда (устанавливают максимальную скорость движения автомобиля, соответствующие ей максимальные обороты и предполагаемый диапазон изменения мощности) запускают двигатель и разгоняют автомобиль на й передаче. Далее дается полный «газ», и автомобиль плавно разгоняется на й передаче. В это время непрерывно регистрируется и выводится на дисплей значение мощности на ведущих колесах.

Заметим, что эта величина еще не есть собственно мощность двигателя, которая больше замеряемой на величину мощности потерянной на преодоление сил трения качения колес и сопротивления трансмиссии. Поэтому для получения значений искомой мощности двигателя выполняется специальная процедура: при достижении максимальной скорости резко, не сбрасывая «газа», выжимают сцепление, и сразу бросают «газ», одновременно переводя рычаг переключения передач в нейтральное положение. Система управления стенда начинает «обратный отсчет»: тормозит автомобиль, а точнее, его трансмиссию и ведущие колеса, измеряя величину мощности всех потерь. И, наконец, после остановки колес компьютер прибавляет эту величину к той, что получена на разгоне.

В результате получается «чистая», без влияния трансмиссии, характеристика мощности двигателя в зависимости от скорости автомобиля. Хотя, возможно, и не столь точная, как у исследовательских мощностных стендов: потери в трансмиссии непостоянны и зависят от многих факторов (температура масла, шин и др.), что вносит дополнительные погрешности, особенно на высоких скоростях. С другой стороны, двигатель испытывается в реальных условиях во время функционирования систем впуска, выпуска и управления, т.е. в момент их комплексного влияния на мощностные показатели. Поэтому ответ на вопрос о том, на каком стенде получаются более точные результаты, не столь однозначен, как может показаться на первый взгляд.

«Стандарт» - он и в Африке...

Результат испытаний нашего автомобиля - это протокол с графиком зависимости мощности двигателя от скорости автомобиля. Согласно протоколу максимальная мощность составляет 54,2 кВт при 5030 об/мин, что соответствует скорости движения автомобиля на й передаче 149 км/час. По формуле

N1 = 1,36 N2,

где N1 - мощность в л.с., N2 - мощность в кВт, находим, что наш совершенно стандартный мотор выдает 73 л.с. при 5030 об/мин - цифра весьма близкая к паспортной (72 л.с. при 5600 об/мин).

Остается построить характеристику двигателя. Для этого необходимо связать скорость v автомобиля с частотой вращения n коленвала по формуле

n = 5030 v 149,

а также рассчитать крутящий момент Me, зная мощность Ne на данных оборотах:

Me= 9550 Nen,

после чего нанести полученные значения на график.

Получилась вполне стандартная для двигателя ВАЗ-21083 внешняя скоростная характеристика, причем максимальный крутящий момент (около 115 Н•м) достигается при 3300 об/мин - очень хорошее повторение заводских паспортных данных (110 Н•м при 3400 об/мин). Таким образом, при обкатке моторов на стенде Bosch FLA203 замеры мощности вполне достоверны, несмотря на потери в трансмиссии и на трение качения шин. Это наш ответ скептикам, поскольку в «тюнинговой» среде все еще бытует мнение, что подобные стенды занижают мощность двигателя.

«Джентльменский набор»

После мощностных испытаний исходного мотора наступает первый этап решения поставленной задачи. При этом мы не предполагаем сколько-нибудь серьезного «вторжения» в конструкцию двигателя, а остановимся пока на «поверхностных» работах, в том числе регулировочных.

При таких работах требуется специальный распределительный вал с измененными фазами газораспределения и подъемом клапанов. Наиболее доступны для этих целей распредвалы уфимской фирмы «МастерМотор». Они выпускаются несколькими вариантами для каждого типа отечественных двигателей (ВАЗ-«классика», 21083, 16V, 1111, а также ЗМЗ-402, 406 и УЗАМ 331).

Для нашего двигателя ВАЗ-21083 имеется пять вариантов валов (их цена 3,5 тыс. руб.). Часть из них - «низовые», призванные в первую очередь увеличивать крутящий момент на низких и средних оборотах, а вовсе не максимальную мощность. С другой стороны - самый «верховой» вал (по нумерации фирмы «МастерМотор» № 54) требует снятия и переделки головки блока. Поэтому, как разумный компромисс, мы выбрали вал № 52 - он тоже «верховой», но может быть без проблем установлен на место штатного.

К распредвалу обязательно нужен специальный шкив - с возможностью поворота зубчатого венца относительно ступицы, чтобы точно отрегулировать взаимное расположение коленчатого и распределительного валов. Обычный и наиболее распространенный вариант такого узла - разрезной шкив, выполненный из двух стандартных (стоимость около 900 руб.). Более сложные шкивы, к примеру, с алюминиевой ступицей, дороже (1200 руб. и более).

Если поставлена задача улучшить характеристики двигателя на высоких частотах вращения, стандартный карбюратор будет «тормозом» - его диффузоры и смесительные камеры (28мм) не «пустят» необходимого количества воздуха. Поэтому желательно установить другой карбюратор с увеличенными проходными сечениями (свыше 3 тыс. руб.), тем более, если в перспективе мы планируем дальнейшее повышение мощности и крутящего момента. Вариантов здесь много: самые «навороченные» карбюраторы Solex имеют размеры смесительных камер до 34/34 мм, но такую технику лучше использовать при «глубоком» тюнинге, сопровождаемом увеличением объема двигателя.

И, наконец, воздушный фильтр. Штатный фильтроэлемент, даже после сравнительно небольших пробегов, обладает заметным сопротивлением, что при больших частотах вращения и нагрузках ограничивает расход воздуха. Чтобы исключить эти потери, применяют так называемые фильтры нулевого сопротивления. Такие фильтры для разных двигателей, включая ВАЗ-21083, производит, к примеру, американская фирма K&N (около 2,5 тыс. руб.).

Итак, наш «джентльменский набор» потянул по минимуму почти на 10 тыс. руб., не считая установочных работ. Однако хочешь ездить быстро - плати за скорость.

Тюнинг? Это просто...

Замена распределительного вала на двигателе ВАЗ-21083 не представляет каких-либо трудностей и занимает несколько часов. Правда, с «тюнинговым» валом несколько сложнее - требуется специальная установка его положения.

Для этого удобнее всего использовать два индикатора часового типа: один - для точного определения ВМТ по днищу поршня через свечное отверстие, второй - для определения высоты подъема клапанов го цилиндра при их перекрытии. Как только правильное положение вала «поймано», затягиваются болты крепления венца к ступице шкива (ремень ГРМ, естественно, должен быть уже натянут).

После окончательной сборки всей «навески» начинается этап настройки системы управления. Зажигание устанавливается традиционным способом, а вот с настройкой карбюратора придется повозиться. Газоанализатор здесь не очень удачный помощник - он позволит настроить карбюратор лишь предварительно. Для более точной настройки нужен или стенд, или специальный прибор - «лямбда-метр». Последний представляет собой индикатор в цепи обычного l-зонда, отражающий качество топливовоздушной смеси на разных режимах работы двигателя. Правда, здесь есть одна трудность: для установки l-зонда в выхлопную систему в приемной трубе необходимо просверлить отверстие и приварить гайку с соответствующей резьбой. По окончании настройки отверстие надо заглушить.

И, наконец, воздушный фильтр K&N устанавливают вместо штатного корпуса с фильтроэлементом с помощью специальных пластин и крепежа (входят в комплект фильтра).

Сделав несколько пробных поездок и убедившись, что машина вполне отвечает нашим ожиданиям, мы посчитали этот этап законченным (около 2,5 тыс. руб. за все работы). Оставались замеры на стенде.

Что получилось?

Повторное испытание на мощностном стенде показало: мощность двигателя заметно возросла - с 73 до 82 л. с.

Прибавка в 9 л.с. - это совсем немало. Правда, ощущается она только начиная с 4000 об/мин - на более низких оборотах обновленный двигатель (а именно так можно оценить наше вмешательство) проигрывает исходному стандартному.

Отметим, что проигрывает только на первом этапе тюнинга, пока реализован самый простейший вариант. В дальнейшем все характеристики можно будет «поправить» - для этого имеется немало возможностей. Но уже сейчас ясно - повышение максимальной мощности не дается даром. Как следует из полученных характеристик, максимальный крутящий момент упал почти на 10%, хотя при этом его характеристика здорово выровнялась, и в очень широком диапазоне оборотов (5500 об/мин) момент стал практически постоянным.

Словом, мы получили совсем неплохой мотор для любителей спортивного стиля езды. Это - тоже результат. Теперь наш мотор легко раскручивается до 7200 об/мин, и если правильно использовать его возможности, то машина становится заметно «веселее» на разгоне. Чего, собственно говоря, мы и добивались. Однако все возможности «простейшего» тюнинга на сегодняшний день уже исчерпаны - дальнейшее повышение мощностных характеристик возможно только при более глубоком «вторжении» в конструкцию двигателя. Об этом - в наших следующих публикациях.

Чтобы автомобиль не «слетел» с барабанов, поперечное смещение передних колес ограничивают роликами, а под задние колеса подкладывают колодки

Точное положение распредвала относительно коленвала может быть найдено только с помощью индикаторов часового типа

Настройка карбюратора и зажигания после установки нового распредвала занимает немало времени

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Когда в 1999 году мы начали публикацию серии статей, посвященных форсированию двигателей (№№ 9/1999), специализированные мастерские (сейчас их называют тюнинговые ателье), способные выполнить такую работу, можно было пересчитать по пальцам. За какие-то три года спрос на эти работы настолько возрос, что тюнинг двигателя теперь стал обыденным явлением.

Желая повысить мощность двигателя, любой владелец автомобиля без труда найдет не один десяток адресов (как крупных центров, так и обычных СТО), где можно «оттюнинговать» двигатель. Конечно, такая доступность должна радовать. Но настораживает то, что технически сложные работы по изменению конструкции двигателя (а именно в этом суть настоящего тюнинга) сегодня проводятся повсеместно. Да и более близкое знакомство с работой механиков, смело улучшающих двигатели посредством тюнинга, наводит на размышления.

Мода на... тюнинг?

Что, в самом деле, означает массовость тюнинга двигателя? Доступность услуги - это, понятное дело, хорошо. А вот ее качество? Тут возникает масса вопросов. Давайте разберемся.

Тюнинг двигателя предполагает, в первую очередь, вмешательство в конструкцию двигателя, худо-бедно, но уже отработанную производителем. Изменение конструкции мотора, как известно, иногда приводит и к отрицательным результатам. За примерами далеко ходить не приходится. На рост токсичности выхлопных газов обычно принято закрывать глаза. И хотя отечественные нормы токсичности весьма «мягкие», но даже и они нарушаются «по жизни» без стеснения. В этом же ряду и повышенный расход топлива. А если двигатель «тюнингуется» по максимуму, то вопрос об экономичности звучит наивно и, как правило, даже не обсуждается.

Хуже, когда изменения, повышающие мощность двигателя, негативно сказываются на его ресурсе и надежности. Обычно такая опасность возрастает с ростом степени форсирования, т.к. чем более мощным становится двигатель, тем больший объем изменений вносится в его конструкцию, и приходится использовать большое количество нестандартных комплектующих.

Картина получается безрадостная. Но, к счастью, такую работу делают не «на каждом углу». В тюнинговый «бум» вмешивается экономика. Действительно, специальные детали и узлы для тюнинга двигателя - вещи весьма и весьма дорогостоящие, их цена во много раз превышает цену стандартных аналогов. К тому же работы по доводке или, как стало модно говорить, «тюнингованию» двигателя тем дороже, чем больше их объем.

В результате имеем следующую ситуацию на рынке «тюнинговых» услуг: наибольшее распространение получил относительно «безопасный» тюнинг - самый дешевый, не требующий серьезного вмешательства в двигатель. Количество специальных комплектующих для такой работы также минимально.

Очевидно, что для проведения этих работ персонал высокой квалификации не нужен. В самом деле, установить новый распределительный вал с измененными фазами газораспределения - не слишком большая премудрость. А потому такую работу для самых распространенных у нас ВАЗовских моторов легко проделают (и не «задорого») в любой мастерской или СТО, в списке услуг которой значится слово «тюнинг». Хотя, справедливости ради, заметим: даже эту, самую простую работу сделать непросто, и механик без соответствующей подготовки может с ней не справиться.

Но не каждый заказчик согласен с таким минимумом. А тогда - и детали дороже, и работа сложнее. Вот и выходит, что дальнейшее движение к «тюнинговому Олимпу», т.е. максимальному форсированию двигателя, идет не без «потерь» - количество мастерских, предлагающих сложные работы, плавно уменьшается с ростом сложности переделок. В конце концов, это количество переходит в качество буквально: для желающих «выжать» из своего мотора максимум - выбор невелик.

Причина очевидна. Серьезные работы требуют глубоких знаний процессов, происходящих в двигателе, чувства «металла», когда механик, как говорят, «нутром чует» особенности работы каждого узла или детали. Специалистов такого класса немного, и их работа не имеет ничего общего с массовой «тюнингацией».

В подавляющем большинстве обычных мастерских глубоко в процессы работы двигателя не вникают. Раз мода рождает спрос, то за предложением дело не станет. А что предлагают? Все, что пожелаете. Хотите распредвал? Пожалуйста, прибавим 20% мощности. Доработать головку блока цилиндров? Нет проблем, еще 10%. Карбюратор, чип? Еще 10%, только платите.

Такая ситуация напоминает происходивщее лет 15 назад. Вспомните «бум», связанный с экономией топлива. Чего только тогда не предлагали! И подход был тот же: хочешь сэкономить 20% бензина - поставь вот такое устройство, еще 10% - вот это, а такая «примочка» даст еще... Кто-то даже посчитал, что если все эти способы реализовать одновременно, то бензин должен течь не из бака в двигатель, а наоборот.

Но в двигателе все сложнее - в нем с бешеной скоростью вращаются детали, текут потоки газов, и возникают огромные нагрузки. И все взаимосвязано: изменил что-то здесь - получил разницу там. А потому без серьезной подготовки трудно рассчитывать на успех мероприятия, называемого «тюнинг двигателя».

По нашему мнению, заказчику, желающему форсировать двигатель, не следует оставаться в стороне от технических проблем. Необходимо четко определиться в своих требованиях. Иначе велика опасность обратиться «не туда» и получить «не то», что хотелось.

Короче говоря, прежде чем вторгаться в конструкцию двигателя, желательно не один раз подумать, осмыслить технические подробности способов его форсирования. А потому нелишне узнать, о чем говорит теория.

Мощность или момент?

Стремление многих водителей увеличить мощность двигателя своего автомобиля вполне объяснимо. И дело, конечно же, не только в русском характере, который «любит быструю езду».

Более мощный двигатель делает машину более маневренной, а при правильном управлении и более безопасной. Но вот вопрос: что такое мощность? С чем ее «едят», как ее почувствовать?

Может быть, более мощный двигатель - это тот, который лучше «тянет»? В смысле, позволяет автомобилю быстрее разогнаться? Что ж, посмотрим...

Вот самый обычный двигатель - ничего примечательного. А вот - похожий, но только его максимальная мощность вдвое больше. Пробуем разгон с места: с первым - все ясно, а со вторым - проблема: не тянет! То есть отпускаем, как обычно, педаль сцепления, нажимаем на «газ» и... ничего. Прямо «керогаз» какой-то, не разгоняется!

Ничего удивительного в этом нет: форсированный двигатель, в данном случае имеющий вдвое большую максимальную мощность, не работает на низких оборотах, к которым привык водитель. Его сначала нужно разогнать - увеличить обороты тысяч до четырех, не меньше. Только там, «на верхах», т.е. на высоких оборотах, реализуются все преимущества такого мотора. А теперь попробуйте с такими оборотами покататься по городу, где и светофоры, и пробки!

Парадокс и только: в нашем примере двигатель слабый, а «тянет» лучше! Значит, мощность - это еще не все. Иными словами, значение максимальной мощности еще не говорит о преимуществах, эту величину необходимо как-то реализовать на практике.

Почему же «слабый движок» лучше тянет? Все просто - его крутящий момент оказался выше в большей части диапазона числа оборотов. Более того, значение крутящего момента у него имеет пологую характеристику, т.е. слабо изменяется по частоте вращения. А это сразу чувствует водитель - не надо «газовать», машина послушно отзывается на педаль акселератора.

Получается, что величина крутящего момента более значима в обычных условиях дорожного движения.

Попробуем охарактеризовать влияние крутящего момента двигателя на разгонную динамику автомобиля. Ускорение автомобиля (a) можно оценить, используя известный закон Ньютона. Пренебрегая в первом приближении силами трения, сопротивления и инерции вращающихся масс, запишем:

F= m•a , (1)

где F - сила «тяги», ускоряющая автомобиль; m - его масса.

В свою очередь, сила F связана с крутящим моментом Mк ведущего колеса следующим соотношением:

F = 2 MкDк ,

где Dк - диаметр колеса.

Крутящие моменты двигателя Me и колеса Mк связывает простое соотношение:

Mк = iт Me 2 ,

где iт - передаточное число трансмиссии. Подставляя значения F и Mк в уравнение (1), находим значение ускорения автомобиля:

a = MeiтmDк . (2)

Таким образом, чем выше значение крутящего момента двигателя, тем больше ускорение автомобиля. Если учесть, что величина крутящего момента не постоянна, а зависит от многих факторов (к примеру, от частоты вращения), то при разгоне ускорение автомобиля также будет изменяться.

А как же быть с мощностью? Этот параметр, по нашему мнению, более нагляден, когда нужно определить максимальную скорость, до которой способен разогнаться автомобиль. В этом случае мощность двигателя Ne идет на преодоление аэродинамического сопротивления Na, сил трения качения колес Nк и сопротивления в трансмиссии Nm:

Ne=Na+Nк+Nm . (3)

Другими словами, чем выше мощность двигателя, тем при прочих равных условиях может быть выше максимальная скорость автомобиля. При этом не следует забывать, что мощность двигателя, в свою очередь, зависит от частоты вращения коленвала и связана с величиной крутящего момента простой зависимостью:

Ne = Men9550 ,

где n - частота вращения коленвала (об/мин).

Крутящий момент и мощность двигателя передаются на колеса через трансмиссию. Очевидно, что разгонная динамика и максимальная скорость автомобиля зависят от передаточных чисел в КПП и в главной передаче. Эти параметры чрезвычайно важны для реализации всех потенциальных возможностей двигателя. Правильно подобранные передачи в трансмиссии способны значительно повысить эксплуатационные свойства автомобиля, а ошибки в их подборе могут нивелировать результат всех усилий по форсированию двигателя.

Так или иначе, а любая реконструкция двигателя с целью повышения его мощности - работа комплексная, основанная на четком представлении о том, что все-таки мы хотим получить, как это сделать и можно ли это сделать вообще. Здесь без знания рабочих процессов, протекающих в двигателе, никак не обойтись.

О чем говорит теория?

Чтобы окончательно разобраться с моментом и мощностью двигателя, обратимся непосредственно к теории его работы. При работе двигателя давление в его цилиндрах изменяется от минимума на такте впуска до максимума при сгорании топлива в начале рабочего хода. Характер изменения давления в цилиндре можно изобразить графически, связав его с текущим объемом цилиндра, который меняется от минимума, равного объему камеры сгорания (Vкс) в верхней мертвой точке (ВМТ), до максимума - полного объема цилиндра (Vкс+Vh) в нижней.

Это известная индикаторная диаграмма - зависимость давления в цилиндре Р от его текущего объема V. В таких координатах, гласит теория, площадь под кривой представляет собой работу, совершенную в данном цикле.

Верхняя часть индикаторной диаграммы, ограниченная кривыми процессов сжатия и расширения (рабочего хода) в цилиндре, - это так называемая индикаторная работа цикла Li, т.е. работа, вычисленная по индикаторной диаграмме. Нижняя часть - под кривыми впуска и выпуска - работа насосных ходов Lнх. Если вычесть из полезной работы Li работу насосных ходов Lнх, а также работу Lм, затраченную на преодоление сил трения и механического сопротивления (в том числе, на привод агрегатов), то получим эффективную работу цикла двигателя:

Le=Li-Lнх-Lм . (4)

Величина работы не наглядна и мало что может рассказать о процессах, протекающих в двигателе. Поэтому в теории часто оперируют удельными параметрами. К примеру, если работу, совершенную за цикл, отнести к объему цилиндра Vh, можно получить удельный параметр, удобный для сравнения разных двигателей. Это - так называемое среднеэффективное давление цикла двигателя:

Ре = LeVh . (5)

Далее легко вычислить значения крутящего момента Me:

Me =79,6 iVh Pe (6)

и мощности двигателя Ne:

Ne = Men9550 = iVh Pen120 , (7)

где i - число цилиндров.

Итак, некоторые зависимости получены, попробуем их проанализировать.

С точки зрения практики

Первое, что бросается в глаза: крутящий момент явно не зависит от частоты вращения коленвала, а определяется лишь объемом двигателя iVh и среднеэффективным давлением Pe. Очевидно, имеются два пути повышения Me: увеличение объема двигателя и повышение его Pe.

С объемом все понятно - чем больше, насколько позволяет конструкция двигателя, тем лучше. С параметром Pe «бороться» сложнее. Но индикаторная диаграмма подсказывает, что параметр Pe - это давление, которое можно повысить, увеличив степень сжатия. Правда, резервов тут немного - возможности этого способа ограничены детонацией.

Можно подойти и с другой стороны. Чем больше топливовоздушной смеси мы «загоним» в двигатель, тем, очевидно, больше тепла выделится при сгорании топлива в цилиндре и тем выше будет давление в нем.

Улучшить наполнение цилиндра смесью можно путем увеличения проходных сечений и изменения формы впускных каналов, клапанов и седел, доработки камеры сгорания, а также расширением фазы (продолжительности) впуска. Положительно повлияют и мероприятия, направленные на снижение гидравлического сопротивления впускного тракта: ликвидация «уступов» и острых углов в местах стыка деталей, установка воздушного фильтра с низким сопротивлением.

Кардинальным средством повышения наполнения, а следовательно, и давления в цилиндре следует признать наддув. Однако этот способ сложно реализовать в «тюнинговой» практике, т.к. он связан с большим объемом переделок в двигателе.

Значительное влияние на величину Pe оказывает работа выпускной системы. «Неправильный» выхлоп может «задавить» двигатель, повысив давление в цилиндре на такте выпуска, что, согласно индикаторной диаграмме, приведет к росту работы насосных ходов. Кроме того, большое сопротивление выхлопной системы препятствует наполнению цилиндра смесью, поскольку не все выхлопные газы успеют покинуть цилиндр и займут часть объема свежей смеси. В этой связи не менее важны проходные сечения выпускных каналов, размеры и форма тарелок и седел клапанов, а также продолжительность (фаза) выпуска.

Снова обратимся к формуле (4) работы цикла двигателя. Очевидно, работа, затрачиваемая на преодоление механических потерь, - «вещь» вредная, поскольку уменьшает значения Pe, Me и Ne. Но и тут есть резервы. Можно снизить потери на преодоление сил трения в цилиндропоршневой группе целым рядом мероприятий: снижением массы поршней и шатунов, уменьшением размера юбки поршней и толщины поршневых колец, переносом места фиксации шатуна от осевого смещения в бобышки поршня и др. Кроме того, имеет значение и снижение разбрызгивания масла коленвалом путем специального направления масла, сливаемого из головки блока, установки маслоотражающих экранов и т.д. Правда, эти мероприятия, в основном, эффективны на высоких оборотах, когда потери на преодоление трения особенно велики.

Перечень возможных переделок можно продолжать, однако не стоит надеяться, что отдельно доработанный узел или деталь сразу даст прибавку мощности или крутящего момента процентов этак на ...дцать. Простой пример: увеличиваем объем цилиндров на 20%. Согласно формуле (6), это должно привести к пропорциональному повышению значения крутящего момента. Но не приведет! В двигателе все взаимосвязано - оставленные без изменения системы впуска, выпуска и управления не обеспечат хорошего наполнения, сгорания топлива и очистки (продувки) цилиндров увеличенного объема. В результате снизится значение Pe, и реальная прибавка крутящего момента окажется раза в полтора-два меньше, да и то лишь на малых и средних оборотах.

Кстати, о системе управления. Так называемый «чип-тюнинг» обеспечивает прибавку мощности всего на 7%. В то же время после «глубокого» тюнинга механической части двигателя настройка системы управления может дать намного больший эффект.

Итак, пути повышения мощности двигателя определены. Кажется, осталось запастись соответствующими деталями и - к двигателю. Однако не будем торопиться - сделать это мы всегда успеем.

Еще немного теории

Как мы уже отметили, в двигателе все взаимосвязано. На практике это означает, что изменение в одном узле ведет к перемене всего рабочего процесса: от воздухозаборника до среза выхлопной трубы. Причем на разных режимах любое вмешательство оказывает различное воздействие. Более того, то, что хорошо на одном режиме, может оказаться плохо на другом.

Проведем такой эксперимент: разгон автомобиля от оборотов холостого хода двигателя до максимальных. Реально это выглядит следующим образом: скорость 30 км/час, я передача, «газ в пол». Вначале «тяги» почти нет - автомобиль едва разгоняется. Затем ускорение увеличивается, достигая максимума, и снова уменьшается, пока вблизи максимальных оборотов двигатель не «зависает».

Что это? На практике мы повторили испытания так называемой внешней скоростной характеристики двигателя - зависимости Me и Ne от частоты вращения коленвала при полностью открытой дроссельной заслонке.

Заметили, что наибольшая «тяга» - где-то на средних оборотах? Максимум крутящего момента находится здесь же. А вот при уменьшении или увеличении частоты вращения момент падает. Почему?

Причин этого явления несколько. Отметим, что максимумы значений Pe и Me в области средних оборотов не случайны, поскольку это - наиболее часто используемые в эксплуатации режимы: конструкторы намеренно «настраивают» все системы двигателя именно на средние обороты.

Что такое «настройка»? Попробуем объяснить. Периодичность (1 раз за 2 оборота коленвала) процессов впуска и выпуска в цилиндре вызывает значительные колебания давления и скорости газа в каналах двигателя. Поток газа, движущегося по каналу, обладает частотой собственных колебаний, зависящей от температуры газа и геометрии канала. Так вот, можно подобрать геометрию каналов, в первую очередь, их длину (т.е. настроить системы впуска-выпуска) таким образом, чтобы в период впуска повысить давление перед впускным клапаном, снизив его в цилиндре, а в период выпуска снизить давление на выпуске за выпускным клапаном.

В результате наполнение цилиндров увеличится (это явление называется газодинамическим наддувом), одновременно улучшится и очистка цилиндров от остаточных газов в конце выпуска.

Кроме того, на диапазон средних оборотов одновременно «настраивают» и фазы газораспределения: опережение открытия относительно мертвых точек впускного и выпускного клапанов, их перекрытие (длительность одновременного открытия) и продолжительность впуска и выпуска по углу поворота коленвала. Именно фазы газораспределения в сочетании с правильно подобранной геометрией каналов и дают максимум наполнения цилиндров в выбранном, однако довольно узком, диапазоне частоты вращения.

Естественно, отклонение в сторону меньших оборотов делает продолжительность фаз «избыточной»: возникает заброс выхлопных газов во впускную систему, ухудшается очистка и наполнение цилиндров. При повышении же оборотов фазы оказываются слишком «узкими» и ограничивают как очистку, так и наполнение цилиндров. Результат - значения Pe и Me падают как при уменьшении, так и при увеличении числа оборотов. Причем в области больших частот вращения величина Me дополнительно снижается за счет быстрого роста механических потерь.

Мощность двигателя Ne, также как и его момент Me, имеет максимумы, которые за счет влияния частоты вращения (см. формулу 7) сдвинуты в сторону повышенных оборотов.

Теперь, зная характер изменений значений Me и Ne от частоты вращения, попробуем изменить «настройки». В первую очередь «расширим» фазы газораспределения. Максимумы значений Me и Ne переместятся в область более высоких оборотов, при этом заметно увеличится максимальное значение Ne. Именно этот эффект и лежит в основе форсирования двигателя по частоте вращения: так строят, к примеру, все спортивные моторы.

От идеи до практики

Итак, основные закономерности мы выяснили. Попробуем теперь выбрать схему, по которой можно форсировать двигатель.

Очевидно, первое, что надо решить, - насколько необходимо увеличить объем цилиндров. Если поставлена цель - достичь максимального эффекта при форсировании, то объемом пренебрегать нельзя, даже если в нашем распоряжении не так много возможностей: повышение мощности и момента прямо пропорционально объему цилиндров.

Следующее по значимости - это фазы газораспределения. Необходимо сделать выбор: «строим» ли мы «скоростной» двигатель, который будет «раскручиваться» на высоких оборотах, или «моментный», для работы на средних оборотах. Это, без сомнения, зависит от темперамента водителя и стиля езды. На этом этапе предстоит выбор распределительного вала для нашего мотора - именно параметры вала определяют характер изменения момента и мощности по частоте вращения коленвала.

Затем все узлы и детали двигателя «настраиваются» на объем двигателя, но главное, на соответствие выбранному распределительному валу. Другими словами, весь клапанный механизм, каналы впуска и выпуска, цилиндропоршневая группа - все «подстраивается» под характеристики распределительного вала.

Какой бы мотор ни получился в результате - это будет уже новый, другой мотор. И им надо по-другому управлять. То есть по-иному, но точно регулировать состав топливно-воздушной смеси и угол опережения зажигания. Поэтому следующий этап работы - настройка системы управления двигателем. Без этого новый двигатель не только не «выдаст» всех своих возможностей, но может проиграть своему стандартному аналогу. Особенно это касается двигателей с электронными системами впрыска топлива.

И, наконец, трансмиссия. Ее, возможно, придется дорабатывать, к примеру, изменять передаточные числа главной передачи или отдельных передач. Ведь двигатель, какой бы хороший он ни получился, работает не сам по себе, а вращает колеса автомобиля.

Реализация на практике всех этих этапов - задача непростая, и ее сложность возрастает прямо пропорционально росту мощности и крутящего момента, которые мы хотели бы получить. Чтобы добиться хороших результатов, необходимы опыт и знания, специальный инструмент и приспособления, станочная база, детали и комплектующие. Кроме того, результаты работы необходимо проконтролировать не субъективно, по ощущениям водителя, а объективно, испытав двигатель на специальном стенде.

Обо всем этом, а также об экономической стороне вопроса, мы постараемся подробно рассказать в наших будущих материалах.

Цена набора деталей для тюнинга достаточно велика. Дорого обойдется и ошибка при неграмотной установке

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Начиная полтора года назад цикл статей, посвященных форсированию двигателя, мы никак не ожидали, что эта тема вызывает у читателей такой бурный отклик.

Мы думаем, это закономерно. Судите сами - напористые рекламные объявления автосервисных предприятий сулят нам «тюнинг» и «форсирование» двигателей в считанные часы, а авторынки предлагают наборы деталей для форсирования моторов (поршни, распредвалы, разрезные шестерни и т.д.) из разряда «собери сам». Идея тюнингования захлестнула автомобильный мир.

Что есть «тюнинг»

В обычном смысле слова «тюнинг» означает улучшение потребительских свойств товара, в нашем случае - двигателя. Теоретически два параметра двигателя поддаются изменению - мощность (крутящий момент) и экономичность, причем последняя - в меньшей степени.

Отсюда вывод, что по сути своей тюнинг двигателя - это повышение его мощности. Причем несколькими способами. Из которых самыми распространенными являются доработка механической части, воздействие на рабочий процесс в двигателе и настройка системы управления двигателем (чип-тюнинг).

Первый способ наиболее эффективен для повышения крутящего момента на низких и средних частотах вращения. Он основан на увеличении объема цилиндров, что требует существенных изменений в кривошипно-шатунном механизме и поршневой группе, а потому сложен и недешев.

Второй способ доступнее. Он предусматривает изменение формы каналов, камеры сгорания и клапанов, применение распредвала с особым профилем кулачков, точную установку фаз газораспределения. Эффект заметен практически во всем диапазоне частот вращения.

Множество резервов скрыто в системе управления двигателем. Ее модификация сама по себе ненамного улучшает характеристики двигателя - производитель уже позаботился об эффективности управления. Однако, меняя характеристики двигателя, мы обязаны позаботиться об изменении алгоритма управления, согласовав его с новыми условиями, - провести чип-тюнинг. В этом случае можно достичь значительного эффекта, особенно при работе двигателя на высоких оборотах.

На практике, т.е. в реальных автомастерских, чаще всего используется второй способ, так называемый «ускоренный» тюнинг. По времени процедура занимает 3 часа и включает в себя замену распредвала на новый, установку «разрезной» шестерни и регулировку карбюратора. Результат такого тюнинга обычно неплохой: крутящий момент увеличивается примерно на 10%. Стоимость услуги невысока (в среднем 200 долл.), а потому «ускоренный» тюнинг весьма популярен. И не только среди автомобилистов. Автомастерские средней руки, не располагающие квалифицированным персоналом, включают тюнинг двигателя в перечень услуг для отечественных автомобилей, поскольку для них без труда можно приобрести все «тюнинговые» комплектующие. А необходимый приток средств при этом обеспечивается пресловутым «потоком».

Некоторые СТО, имеющие персонал высокой квалификации, берутся за более серьезные работы: увеличивают рабочий объем двигателя и проводят «доводку» головки блока. Конечно, такой комплекс услуг стоит дороже - от 500долл., да и отнимает больше времени. Поскольку двигатель в этом случае подвергается серьезной переделке, то, по нашему мнению, здесь более уместно говорить о форсировании, которое полнее отражает суть дела.

«К блондинкам нужен другой подход»...

Поставить на «поток» технологию форсирования трудно по целому ряду причин (трудоемкость, специальное оборудование, высокая квалификация мастера, немалая цена).

На данный момент тех, кто желает и кому по средствам оплатить проведение таких работ, совсем немного, да и требования к результату у них самые разные: одни хотят получить низкооборотный двигатель с большим крутящим моментом, другие - высокооборотный мотор с большой максимальной мощностью. А это требует разного подхода к форсированию.

Вот и получается, что форсирование двигателя в полном смысле этого слова - работа заказная, индивидуальная или, как говорят, эксклюзивная. Выгодна ли она автосервису, сказать сложно. Безусловно, «ускоренный» тюнинг проще и заманчивее. С другой стороны, сложная работа, выполненная грамотно и аккуратно, способствует росту авторитета сервисного предприятия, его престижу. И тогда, если есть спрос на эксклюзив, то кому, как не прославленному мастеру, его заказать?

Что же такого делается?

На сервисе, занимающемся форсированием моторов, нередки телефонные звонки такого рода:

- За сколько времени делаете форсирование?

- От недели и выше.

- А сколько стоит?

Называется цена.

Удивленный возглас: «Что же вы такого делаете?!»

Типичная ситуация, подтверждающая, как крепко сидит в сознании убеждение, что стоит только мастеру «подкрутить» там что-то в моторе, как машина, окрыленная новой мощностью, тут же и «помчится».

По этой причине, думаем, будет нелишне напомнить, как же это «делается».

Начнем с того, что степень форсирования двигателя определяет все технологические приемы по его доработке. Другими словами, чем больше желаемая максимальная мощность двигателя, тем больше изменений придется внести в его конструкцию. При этом важно выбрать оптимальный способ доработки двигателя для достижения требуемой степени его форсирования при минимальной трудоемкости и, соответственно, финансовых затратах.

Доработка системы управления двигателем (чип-тюнинг) сама по себе дает прибавку мощности не более 6%. Это относится и к обычной карбюраторной системе питания, и к впрысковой. При этом эффект от настройки системы управления без изменения остальных узлов двигателя будет менее заметен на двигателях последних лет выпуска. И наоборот. Поэтому для ВАЗовских моторов повышение мощности ощущается, а вот, к примеру, для моторов Honda - едва ли. Кроме того, эффект от настройки системы управления будет больше, если в комплексе с ней выполнять доработку механической части двигателя.

Настройка карбюраторных систем питания может выполняться разными способами - начиная с подбора проходных сечений жиклеров и кончая установкой других моделей карбюраторов, в том числе сдвоенных.

Настройка электронных систем управления гораздо сложнее. Точно настроить систему управления на различные особенности механической части (фактически - на разные двигатели) удается, по меньшей мере, только по результатам серьезных стендовых испытаний.

Система зажигания в отдельных случаях также требует существенного изменения характеристик. Так, при установке различных распределительных валов оптимальные с точки зрения крутящего момента углы опережения зажигания могут изменяться в весьма широких пределах (% 7 и более). И если обычный распределитель зажигания можно перенастроить посредством изменения жесткости пружин центробежного регулятора, то вмешаться в современную электронную систему управления так просто уже не удается.

Кривошипно-шатунный механизм и поршневая группа таят в себе большой резерв повышения мощностных характеристик двигателя.

Наибольшую прибавку мощности дает увеличение рабочего объема цилиндров двигателя за счет увеличения диаметра цилиндра и хода поршня. Первое предполагает применение поршней большого диаметра, второе - установку коленчатого вала с большим радиусом кривошипа.

К сожалению, на практике добиться значительного (более 20%) увеличения объема цилиндров исходного блока, как правило, не удается. Также не для всех двигателей можно найти «длинный» коленвал, а если такой имеется, возникают трудности размещения его в блоке (приходится подрезать отдельные элементы внутри блока). Стенки цилиндров с увеличением диаметра становятся тоньше, начинают «дышать». Это ведет к резкому снижению ресурса цилиндропоршневой группы, а иногда - к трещинам и разрушению стенок блока цилиндров. По этой причине стандартный блок двигателя ВАЗ-21083 переделать на объем более 1,7 л весьма проблематично.

Увеличенный объем цилиндров подразумевает установку новых поршней, а иногда коленвала и шатунов. При этом важно выдержать сумму размеров деталей по высоте блока при положении поршня в верхней и нижней мертвых точках. Это условие иногда приводит к необходимости увеличивать длину шатуна, укорачивать поршень и уменьшать диаметр его пальца, чтобы в НМТ поршень не «садился» на противовесы коленвала.

И, наконец, немалый (7%) выигрыш в мощности позволяют получить мероприятия, направленные на уменьшение потерь в ЦПГ. Это, как известно, изготовление облегченных шатунов, поршней и поршневых пальцев, а также применение тонких поршневых колец.

Головка блока и газораспределительный механизм (ГРМ) заключают в себе немалые резервы повышения мощности.

Фигурой номер один в этом комплексе является распределительный вал. От него зависит, к примеру, будет ли двигатель «моментным» (с большим крутящим моментом на низких и средних частотах вращения) или «оборотистым» (с высокой максимальной мощностью, реализуемой на высоких частотах вращения). В настоящее время можно приобрести целый ряд специальных «тюнинговых» распредвалов для большинства отечественных двигателей, различающихся профилем кулачков и высотой подъема клапана. Практика показала, что сам по себе такой вал, установленный в стандартный мотор, не обеспечит существенного повышения мощности без правильно подобранной формы камеры сгорания и доработки каналов. Более того, если сравнить «вклад» головки и распредвала в процесс повышения мощности мотора, то эффект от доработки головки блока будет выше.

Доработку головки начинают с выбора клапанов (точнее, размера их тарелки). В случае больших тарелок потребуется замена седел клапанов на седла с большим диаметром.

Далее выполняется обработка каналов в головке и впускном коллекторе с помощью специальных шаровых фрез. При этом каналы не должны быть цилиндрическими: необходимо обеспечить их плавное расширение по направлению к седлу клапана, переходящее в суженный диффузор на самом седле (такая форма снижает потери давления при впуске и выпуске).

Клапаны дорабатывают следующим образом: толщину тарелки уменьшают, чтобы при подъемах она не мешала потоку смеси или выхлопных газов, а профиль седел выполняют как можно более плавным, с уплотнительной фаской не более 1,0 мм.

Очень важное значение имеет доработка камеры сгорания. Главное - это увеличить сечение, открываемое клапанами вблизи боковых стенок камеры. Для этого необходимо расширить камеру, обработав боковые стенки по контуру прокладки головки. А вытеснителями иногда приходится жертвовать - их острые углы не для форсированного двигателя.

Вместо стандартных направляющих втулок клапанов нередко устанавливают специальные бронзовые - они более долговечны в условиях повышенных нагрузок и лучше отводят тепло от клапана. Обязательно обеспечивают фиксацию коллекторов на головке посредством центрирующих штифтов или втулок, чтобы проходные каналы не имели уступов в месте стыка деталей.

И, наконец, заключительная операция - «проливка» камер сгорания, с целью последующей минимизации разницы в их объемах и достижения требуемой степени сжатия.

Перечень технологических операций по улучшению эксплуатационных характеристик автомобиля в целом можно продолжать и дальше. Включить, к примеру, комплекс работ по доработке трансмиссии, подвески и тормозов. Но, думаем, перечислив и кратко описав ключевые операции форсировки двигателя, нам удалось показать, что за этим понятием стоит трудоемкая работа, которая не может быть дешевой. Точнее, потому она не дешевая, что трудоемкая и точная. И ничего общего не имеет с «ускоренным» тюнингом.

Ясность в любом деле, как известно, прибавляет уверенности. Клиенту - в вопросе: «форсировать - не форсировать, платить - не платить». А мастеру, кроме денег - в полезности своего дела: приятно услышать благодарность хозяина старой «восьмерки», которая легко обходит новые клапанные «десятки».

«Автомобиль и Сервис» о форсировании двигателей:

1. «Будем форсировать?» №№ 7,8,11/1999.

2. «Гоночный автомобиль: на пределе возможностей», №№ 5,6,8/2000.

Доработать каналы в головке блока цилиндров - дело непростое и трудоемкое

Так выглядит впускной коллектор после доработки

Для высокооборотного мотора необходим более легкий и длинный шатун с коротким поршнем (справа)

Доработка поршня двигателя VW позволяет увеличить объем цилиндров с 1,6 л до 2,0 л, если установить соответствующий коленчатый вал в тот же блок цилиндров

«Разрезные» шкивы облегчают точную установку фаз газораспределения

Главная страница

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук
СЕРГЕЙ САМОХИН

Одно из направлений автомобильного тюнинга предусматривает доработку двигателя с целью повышения его выходных характеристик. Владельцы машин с форсированным двигателем получают возможность выделиться из однообразной, «серийной» массы и почувствовать себя «настоящими мачо». Не многие из них, а также и не все «тюнингаторы», имеют четкое представление о том, какова реальная стоимость упоительных мгновений торжества на автостраде.

В последнее время тюнинг становится если не повальным, то распространенным явлением. Чаще творческой доработке подвергаются наиболее массовые изделия отечественного автопрома, «лады» го и го семейств. Их конструкция совершенствуется, главным образом, в двух направлениях. Первое — в большей степени касается внешнего вида автомобилей.

Безобидный тюнинг

Набор выразительных средств, позволяющих каждому владельцу проявить дизайнерские способности, огромен. Пластиковые обвесы, спойлеры и антикрылья, светящиеся «мигалки» и номерные знаки, наконец, торчащая из штатного «глушака» хромированная «рычалка», по диаметру не уступающая водосточной трубе. Таковы элементы стилистической концепции «а-ля стрит рэйсер». В случае, если «художник» сомневается, что менее продвинутые участники дорожного движения правильно поймут, на что он намекает, применяется типовая боевая раскраска, без обиняков указывающая на принадлежность машины к славному семейству спорт-каров.

Несколько иные приемы используют автовладельцы, которые в наше бедное на подвиги время бредят приключениями в стиле «сафари». Они знают, что с помощью нехитрых «примочек» можно, не напрягаясь, превратить скромную «ладушку» в настоящую грозу бездорожья, могучий «джып». Всего-то и надо: расширить колесные арки, чтобы туда уместить угрожающей ширины колеса, навесить нержавеющий «кенгурятник» (на случай путешествия по Австралии), установить на крыше пяток антенн «подлиннее» (для оперативной связи с далекой Родиной). Не сбиться с пути помогут несколько противотуманок (лучше — «люстра» на крыше). Завершить чудесное превращение можно размещением многоэтажной комбинации боковых зеркал заднего вида. Понятно, не для того, чтобы смотреть назад, а, так сказать, для полноты впечатления.

Данное направление (его можно назвать «внешним тюнингом») довольно безобидно, поскольку не оказывает негативного влияния на ресурс автомобиля. В определенном смысле оно даже интересно, поскольку позволяет безошибочно судить о вкусе сидящего за рулем человека. Причины популярности внешнего тюнинга скорее всего кроются в неудовлетворенности автовладельцев довольно невыразительной внешностью стандартных отечественных автомобилей. Помимо устаревшего дизайна, они к тому же страдают хроническим дефицитом энерговооруженности. Следствие — досадные поражения в принципиальных схватках на светофорах практически со всеми автомобилями зарубежного производства. Стремясь переломить ситуацию в «нашу» пользу, патриотично настроенные россияне прибегают к иному виду тюнинга, «внутреннему», имеющему цель — повысить отдачу стандартного мотора доработкой его конструкции. Таким способом можно не только «постоять за Отечество», но и выделиться из числа себе подобных. Представьте: у них — 1,5 литра и 73 «лошади», а у вас…

Тюнинг «обидный»

Вне зависимости от конкретных причин, которыми руководствуется потребитель, спрос на услуги по тюнингу двигателя есть, и не малый. В соответствии с рыночными законами, он породил столь же разнообразное предложение. Сегодня в столице без особого труда можно найти не один десяток фирм различного масштаба, которые предлагают форсировать стандартный ВАЗовский мотор.

Надо сказать, что со многих точек зрения он представляет собой удачный объект для доработки. Это массовое, хорошо знакомое всем изделие с доступными и недорогими, стандартными запчастями. Более того, для этого двигателя по отдельности или готовыми комплектами предлагается много нестандартных комплектующих, предназначенных для форсирования. При желании можно найти «тюнингованные»: «колено», поршни, шатуны, распредвал, клапаны, элементы впускной и выпускной систем, топливоподачи и многое другое.

Существует немало известных приемов и технологий изменения конструкции двигателя с применением нестандартных комплектующих. В комплексе, без выполнения каких-либо уникальных работ, они позволяют довести мощность двигателя с 70—75 л. с. до уровня порядка 110—120 л. с. Естественно, прирост выходных характеристик двигателя напрямую зависит от степени вмешательства в его конструкцию. Например, установкой распредвала с измененным профилем кулачков с одновременной заменой карбюратора и воздушного фильтра можно увеличить мощность примерно на 10 «лошадей». Для достижения уровня максимальной мощности в 100 л. с. не обойтись без доработки головки блока. Дальнейшее увеличение мощностных характеристик двигателя обеспечивается более глубоким изменением конструкции головки и самого блока цилиндров или же применением принудительного наддува.

Увеличение комплекса работ, связанных с тюнингом двигателя, однозначно отражается на их стоимости. Цена, которую клиент платит за дополнительную мощность, может колебаться в широких пределах, от нескольких сотен до тысяч долларов. За свои немалые деньги он получает то, что хотел — более динамичный автомобиль, который позволяет полнее удовлетворить персональные водительские амбиции и противостоять комплексу неполноценности. Говоря образно, чувствовать себя «своим среди чужих и чужим среди своих».

Некоторые не представляют, другие забывают, а третьи сознательно умалчивают о том, что «в нагрузку» к дополнительной мощности клиент получает ряд негативных «приобретений». Повышение мощности в конечном счете достигается сгоранием в двигателе дополнительного количества топлива. Причем подать в двигатель избыточное количество топлива — не проблема. Задача в том, как «закачать» в него дополнительный объем воздуха, требуемый для поддержания оптимального состава топливо-воздушной смеси. Собственно, все тюнинговые мероприятия и направлены на решение этой задачи — увеличение наполнения цилиндров. Если мощность возросла, например, на 30%, это означает, что количество поступающего в двигатель воздуха увеличилось в еще большей степени, будь то следствием комплекса конструктивных доработок или применения турбокомпрессора. Таким образом, можно сказать, что в форсированном двигателе дополнительная мощность «берется из воздуха».

За воздух, слава Богу, пока платить не приходится, чего не скажешь о соответствующей прибавке в расходе топлива. Удар по кошельку вследствие ухудшения экономичности — одно из отрицательных последствий форсирования мотора. Другое непосредственно связано с первым. Это увеличение количества вредных выбросов. Оно не только может быть следствием возросшего расхода топлива, но и повышения концентрации токсичных продуктов сгорания в отработавших газах. Вмешательство в конструкцию двигателя не всегда выполняется достаточно корректно и не везде заканчивается грамотной настройкой всех его систем, обеспечивающей наиболее полное сгорание смеси. Так что можно не вписаться даже в довольно «мягкие» отечественные нормы токсичности.

Но, пожалуй, самое неприятное — то, что повышение мощности двигателя негативно сказывается на его ресурсе и надежности. Одна из причин — серьезные изменения конструкции и использование большого количества нестандартных комплектующих. Однако главная причина кроется в самом принципе форсирования, заключающемся в повышении удельной (литровой) мощности двигателя, изначально на это не рассчитанного производителем. Увеличение энергии топливного заряда, сгорающего в камере сгорания, приводит к росту механических нагрузок, действующих на детали кривошипно-шатунного механизма. Одновременно возрастают тепловые потери, имеющие следствием повышенную тепловую нагрузку прежде всего на элементы камеры сгорания.

Даже из общих соображений понятно, что с увеличением степени форсирования надежность и ресурс неизбежно снижаются. Тем не менее, далеко не все клиенты это отчетливо представляют. Действительно, непросто осознать, что, оплачивая больше денег за тюнинг двигателя, ты тем самым приближаешь его «кончину». Разве не обидно? Во избежание возможных недоразумений, такие вещи приходится объяснять. Так же как и то, что эксплуатация высокофорсированного мотора — дело не простое. Помимо грамотного обслуживания, он требует постоянного внимания со стороны водителя при движении автомобиля. Чтобы его (внимание) уделять, любителю быстрой езды иногда приходится делать выбор между прослушиванием громкой музыки или работающего двигателя в пользу последнего.

Высокофорсированный мотор — изделие довольно нежное. При непонимании этого его можно «убить» в течение пробега в несколько сотен километров. К счастью, такие случаи редки. Многолетняя практика показала, что у лихих водителей, далеких от техники, «тюнингованные» ВАЗовские двигатели высокой мощности «живут» в среднем 5000—10000 км пробега автомобиля. Очень хорошим результатом можно считать пробег порядка 50000 км, а 80000 км — рекордным. Такие показатели достигаются при разумной эксплуатации мотора, когда его предельные возможности используются не постоянно, а лишь от случая к случаю, по необходимости. Если сравнить ресурс высокофорсированного двигателя с аналогичным показателем для стандартных моторов, прошедших капитальный ремонт, видно, что он меньше примерно в два раза. Такова реальная «расплата» за высокую мощность.

Когда говорят о ресурсе в 50000 км пробега автомобиля, это не означает, что на й «тысяче» двигатель превратится в груду железа, но состояние многих его деталей и механизмов будет критическим. Для восстановления работоспособности потребуется серьезный ремонт. Какие повреждения возникают у форсированного двигателя, выработавшего ресурс? Для ответа на этот вопрос обратимся к свежему примеру.

80 000 на форсаже

Сразу оговоримся: двигатель, о котором пойдет речь, — зарубежного производства. Однако он вполне подходит в качестве наглядного пособия. Мотор, произведенный фирмой Mazda в 1991 году, по конструктивным особенностям не многим отличается от изделий других производителей, в том числе и от современных двигателей ВАЗ. К тому же степень увеличения его мощности примерно соответствует уровню, который характерен для высокофорсированных двигателей отечественного производства. А потому и результаты эксплуатации очень схожи.

До 1999 года это был литровый клапанный двигатель, пробежавший вместе с автомобилем Mazda 626 около 300000 км. Выполненный капитальный ремонт мотора был совмещен с комплексом мероприятий по повышению его мощности (см. АБС-авто № 11,1999 г.). На двигатель была установлена клапанная головка, изменены конструкция блока цилиндров и ЦПГ, что привело к увеличению рабочего объема цилиндров до 2,4 л. В результате тюнинга максимальная мощность двигателя возросла с 90 до 125 л. с. (на 39%), так же как и крутящий момент, увеличившийся со 160 Н-м до 220 Н-м. В дальнейшем, путем настройки системы управления и изменения фаз газораспределения, мощность удалось повысить до 135 л. с, что соответствует степени форсирования 50%.

С точки зрения ресурса двигатель можно отнести к группе долгожителей. За четыре года эксплуатации в тюнингованном варианте он прослужил в течение 80000 км пробега автомобиля до тех пор, пока не начались проблемы. Об их наличии свидетельствовал «букет» симптомов: повышенная шумность, стуки, возросший расход масла, следы масла в антифризе, запах выхлопных газов в расширительном бачке системы охлаждения. Было понятно, что пришло время ремонта.

Осмотр двигателя начался с частичной разборки. После снятия и исследования головки «процесс» плавно переместился на нижнюю часть двигателя. В результате оказалось, что почти все его детали были изношены или повреждены. Так, в теле головки, на сводах камер сгорания были обнаружены трещины между свечными отверстиями и седлами выпускных клапанов. Они и были причиной попадания отработавших газов и масла из камеры сгорания в систему охлаждения. В свое время в процессе тюнинга дорабатывались седла клапанов. Ширина фасок, как это обычно делается на спортивных моторах, уменьшалась для достижения лучшего уплотнения клапанов. Вскрытие показало, что фаски седел впускных клапанов были скруглены. Соответственно были повреждены и уплотнительные поверхности самих клапанов. Выпускные клапаны подобных дефектов не имели, зато был отмечен значительный износ их стержней и направляющих втулок.

Кованые поршни, которые использовались вместо стандартных, оказались недостаточно прочными для достигнутого уровня мощности. На них образовались трещины в районе юбки, что было одной из причин шума и стуков. Этот факт был учтен при изготовлении новых поршней, у которых слабые места были усилены ребрами. Отсюда следует важный вывод: для обеспечения приемлемой надежности и долговечности любая нестандартная деталь высокофорсированного двигателя требует тщательной доводки.

Пострадал и блок. Измерения показали, что износ стенок цилиндров был незначительным, но выявили отклонения формы цилиндров в виде заметной (до 0,04 мм) эллипсности. Видимо, деформация была спровоцирована утончением стенок в результате растачивания при доводке двигателя.

Отмеченные повреждения убеждают в том, что детали двигателя работали в условиях повышенных механических и тепловых нагрузок, что в итоге резко сократило их ресурс. Для восстановления двигателя пришлось не только изготовить новые поршни, но и заменить головку блока, клапаны, поршневые кольца, пальцы и много других стандартных деталей. Работа длительная и более дорогая, чем ремонт стандартного мотора. Как уже говорилось, такой финал абсолютно закономерен для высокофорсированных двигателей и об этом надо помнить как клиентам, так и автоспециалистам, разумно определяя степень увеличения мощности при тюнинге. Поставив задачу «выжать» из мотора максимум возможного, не стоит строить иллюзии относительно его ресурса. Законы техники объективны и обмануть их не удастся.

Зависимость мощности и ресурса для базового двигателя ВАЗ от объема средств, затраченных на его форсирование: не все отдают себе отчет в том, что рост вложений в доработку двигателя не только увеличивает мощность мотора, но и неминуемо ведет к сокращению срока его службы.

При тюнинге литрового двигателя Mazda стандартная клапанная головка была заменена на клапанную, применявшуюся на двигателе объемом 2,2 л той же фирмы.

В результате повышенных тепловых и механических нагрузок между свечными отверстиями и седлами выпускных клапанов образовались трещины. Произошла деформация фасок на седлах впускных клапанов.

Одновременно изменилась геометрия фасок самих клапанов.



Облегченные поршни также не выдержали возросших нагрузок. На юбках появились трещины.

Впоследствии были изготовлены поршни новой конструкции (слева), в которых слабые места были усилены ребрами.

Износ цилиндров небольшой. В то же время были обнаружены отклонения их формы в виде эллипсности. Об этом свидетельствует хорошо заметная неравномерность выработки стенок.

Главная страница