Увеличение объема двигателя ваз 21083

0
1203

Содержание

В конце 2010 года к нам обратился клиент, который хотел построить мощный двигатель на восьмерку (ВАЗ 21083). Проект задумывался как шоу-стоппер — основные силы и финансы хозяин авто направил на переделку кузова и салона. Оставить под капотом стандартный двигатель объемом 1.5 литра желания уже не было.

Однако, мы были ограничены бюджетом автомобиля — на двигатель нам выделили не так уж много средств, да и то в рассрочку. По-этому сразу отпали все дорогостоящие вещи вроде турбины, 16-ти клапанной ГБЦ, и дросселей.

Размышляя над проектом, автор предложил хозяину авто реализовать давнюю идею, которую он вынашивал еще для своей восьмерки. Та восьмерка умерла от старости кузова, так и не дожив до такого двигателя (впрочем, оно и хорошо, т.к. гнилой кузов такого бы не выдержал). Следы той восьмерки еще можно найти в анналах истории — здесь мы делали ей двигатель в 2007 году, а здесь и здесь кузов уже агонизировал. Машина умерла, но идея — нет.

Итак, концепция двигателя была предложена следующая. "Полторашный" блок цилиндров наращиваем в высоту плитой, ставим коленвал с ходом 84 мм, и полноценной шатунной шейкой — и выходим на объем 1.8 литра. Головку оставляем 8-ми клапанную, но дорабатываем ее по полной программе и реализуем некоторые новые разработки и хитрости. Карбюратор для начала оставляем вертикальный Солекс, с оригинальным коллектором. Выхлоп — прямоточный (клиент поначалу поставил прямоточный глушитель, весьма шумный, но впоследствии вернулся к тихому глушителю), обязательно ставим паук 4-2-1 и прямоточный резонатор.

Учитывая, что автор хотел проверить идею, хозяину авто предоставили большую скидку на работы — многое было сделано по очень низкой цене.

Согласовав основные направления работы, к нам привезли двигатель — большой слипшийся кусок грязных полуфабрикатов. Мотор старый, как и машина. Головка имеет клеймо — "сделано в СССР". На машину хозяин купил новый кузов и начал заниматься его переделкой, а мы — заниматься двигателем. Пробка поддона была сорвана напрочь. Как слить масло решили просто — в пробке просверлили дырку.

Далее автор просит простить сухость и краткость отчёта, а так же отсутствие многих фотографий. Публикация всех фотографий позволила бы раскрыть многие технологические секреты и нюансы, а мы бы не хотели этого. Постройка двигателя такого уровня — крайне нетривиальная задача, с огромным количеством подводных камней и проблем. Многие решались очень трудно и автор не хотел бы рассказывать о них.

Наращивание блока плитой

Коленвал приобрели в Тольятти, ход шатунной шейки 84 мм, вместо стандартного хода 71 мм для 1.5 литрового двигателя. Коленвал недешевый — около 16 тыс.руб. Шатунная шейка полнобазовая, т.е. под ВАЗовский вкладыш.

Взяли второй блок 21083, отрезали от него верхушку, соединили с родным блоком. На словах всё просто, но в процессе данной работы было решено большое количество технологических проблем и вопросов. Работа долгая, сложная и весьма трудоёмкая. Покажем малую часть фотографий.

"Дырявый" впускной коллектор

Впускные каналы в головке и коллекторе нам были нужны экстремально большие. Головка 21083 не позволяет сделать большой впускной канал по диаметру, но мы успешно решили эту проблему, обеспечив кубатуре в 1.8 литра свободный "вдох".
Впускной коллектор был буквально выпотрошен. Диаметры каналов увеличились очень сильно. Не будем афишировать диаметр канала — на фото видно, что он значителен.

Головка блока цилиндров

Как уже говорилось выше, исходя из ограниченности бюджета, решили оставить восьмиклапанную головку, с прицелом на то, что-бы вытащить из нее всё, на что она способна. Каналы распилили не просто предельно, а экстремально. Не будем приводить цифр диаметров каналов, скажем лишь, что каналы такого диаметра на 21083 голове мы делали впервые и оправданы они только для больших объемов "низа". Разумеется, превзойти 16 клапанную головку по пропускной способности вряд-ли возможно, да мы и не ставили такую цель — нам было важно получить максимум отдачи именно от восьмиклапанной головки.
Распредвал мы выбрали предельный из линейки Нуждина, работающий на серийных толкателях с шайбами (цельники ставить не было желания), с подъемом 12.36 мм. Клапана заменили на увеличенные, поставили жесткие пружины клапанов.

Распредвал 2110 Нуждин 12.36 СПОРТ
Доработанные каналы (экстремальные диаметры)
Доработанные камеры сгорания
Дюралевые тарелки пружин K-POWER (роспуск пружин 3 мм)
Жесткие одинарные пружины клапанов Германия
Импортные сухари клапанов
Замена седел на увеличенные (жаростойкая сталь, 11% хром)
Клапана увеличенные 39х34 мм
Втулки направляющие — бронзовые (импортная заготовка)
Принудительная смазка толкателей клапанов
Регулировочные шайбы доработаны по RS-технологии
Завтуливание масляного канала

Когда автор в Тольятти обсуждал с Нуждиным А.М. проект данного двигателя, Александр Михайлович высказал мысль, что мне не удасться удержать степень сжатия на приемлимом уровне, при таком объеме двигателя и такой ГБЦ, и потребуется высокооктановый бензин. Дело в том, что я хотел поставить плоский поршень, без выемок и циковок. С большим удовлетворением константирую, что автору удалось решить проблему с высокой СЖ, и автомобиль использует бензин Аи95! Замер ВСХ был сделан именно на 95-ом бензине.

КПП и привода

Коробку перебрали. Ряд остался временно серийный, главную пару по настоянию хозяина авто поставили 4,1 — это было большой ошибкой — как выяснилось впоследствии, передачи получились слишком короткие. Привода перебрали, ШРУСы поменяли местами, промыли, заложили смазку ХАДО и поставили новые чехлы.

Сборка двигателя

Еще одна составляющая двигателя — шатунно-поршневая группа. Поскольку бюджет был ограничен, использовали облегченную ШПГ от Приоры. Длинный шатун 133 мм обеспечивает хорошее RS-соотношение для такого объема, легкий поршень и тонкие кольца — снижение мехпотерь и высокую мощность. Кольца — наборные, что очень важно.
Маховик так же был облегчен.

Ставим блок цилиндров в отсек и накрываем головкой. Большая морока была с пауком — из-за выросшего в высоту блока, коллектор начал задевать за стабилизатор. Карбюратор — доработанный Солекс 26х26.

Общий вид машины (без бамперов):

После небольшой обкатки мы замерили мощность двигателя, сняв график ВСХ (внешняя-скоростная характеристика). Результат превзошел все наши ожидания. Двигатель показал максимальную мощность в 169 л.с. при 6500 об. Максимальный крутящий момент — 21.7 кг при 4900 об. Потенциальный диапазон двигателя — до 8000-9000 об. На первом пробном заезде мотор легко бросил стрелку тахометра в 8000 об.
По графику видно, что на 2000 об крутящий момент составляет 15 кг, а после 3500 об начинается резкий рост момента ("подхват").
Холостой ход — 1500 об.

После запуска двигателя мы сняли несколько видео-роликов, объединив их в один, и выложили на Youtube. В ролике показан холостой ход двигателя, и несколько пробных заездов автомобиля со стороны. Видно, что передачи очень короткие (из-за ГП 4.1), и колеса 22545R16 буксуют на асфальте.

Необходимо понимать, что данный двигатель — класса спорт, со всеми вытекающими отсюда последствиями — высокая техническая сложность, относительно небольшой ресурс, связанный с большими оборотами и нагрузками. Двигатель получился довольно бюджетным, была использована недорогая шатунно-поршневая группа от Приоры. По мере развития проекта, будем дополнять отчёт новыми подробностями.

Обновление от 26.02.12:

Мотор перемолол шестерню вторичного вала. Об этом мы написали небольшой материал с фотоотчётом и выложили в Кунсткамере. Теперь в двигателе установлена длинная главная пара 3,7.

Статья написана: 18 февраля 2012 г.
Обновление: 26.02.12:
Автор статьи, фото-видео материалов: © Квазар
Запрещены без письменного разрешения автора: перепечатка статьи целиком или частично, перепечатка и использование фото-видео материалов, равно как их изменение и редактирование в целях дальнейшей публикации на сторонних сайтах.

Повышение рабочего объёма моторов давно используется автолюбителями. Целью такого тюнинга является увеличение мощности, крутящего момента двигателя. Если вернуться лет на 30 назад, то владельцы отечественных машин проделывали подобное с мотором для перевода его на более дешёвый бензин. Обычно работу поручают мотористам, но при желании её можно выполнить самостоятельно.

О способах увеличения объёма

Специалисты используют три вида работ по изменению рабочего объёма:

  1. изменение диаметра цилиндра расточкой на станках;
  2. изменение в большую величину хода поршней;
  3. одновременное использование обоих способов.

Давайте теперь о способах увеличения объёма двигателя поговорим более конкретно.

Расточка цилиндров

Рабочий объём двигателя и его мощность напрямую зависят от диаметра цилиндров. Увеличение этого показателя приводит к изменениям в большую сторону литража силового агрегата. В некоторых случаях такое изменение происходит без желания владельца.Например, при ремонте двигателя ВАЗ 2101 вместо штатных поршней диаметром 76 мм можно установить изделия с размером 79 мм, рабочий объём мотора с 1100 см 3 увеличится уже до 1300 см 3 . Мало того, есть возможность ещё больше увеличить этот показатель, если расточить цилиндр до диаметра в 80 мм.

Увеличив соотношение поршень/ шатун в сторону большего диаметра поршня, добиваются некоторого увеличения оборотов. Увеличенная площадь его поверхности несколько повышает мощность силового агрегата, его крутящий момент. Это становится возможным из-за большего количества сгораемого топлива в камере сгорания двигателя.

Увеличение хода поршня

Подобный тюнинг можно выполнить без использования оборудования по расточке цилиндров или гильз. Увеличение объёма двигателя получают применением более «длинноходного» коленчатого вала. Как пример можно привести коленчатые валы моторов ВАЗ 2101 и ВАЗ 2103. Ход первого составляет 66 мм, второго вала 80.

Одновременно с этим необходимо корректировать длину шатуна и поршня. Как поступают мотористы в таком случае? Существует две опробованные возможности:

  • использование укороченных шатунов;
  • применение изделий, у которых отверстие для поршневого пальца смещено вверх.

Как недостаток такой доработки отмечают уменьшение срока службы шатунно-поршневой группы. Применение «длинноходного» вала на «коротком» блоке приводит к увеличению бокового давления на изделие, чем ускоряется износ трущейся пары.

Использование обоих вариантов

Ещё большее увеличение рабочего объёма двигателя получают одновременным увеличением диаметра поршней и их хода. Такая «доводка» мотора является более дорогой от ранее описанных, но позволяет получить максимальный эффект.

В качестве примера можно привести тюнинг силового агрегата ВАЗ 21083. Стандартная величина рабочего хода поршня этого двигателя равна 71 мм. Для тюнинга используют коленчатые валы с ходом 74,8 мм, 75,6 мм.

Использовать штатные поршни и шатуны при такой доработке нельзя. Используют укороченные шатуны, кованные изделия со смещением отверстия для поршневого пальца. Наиболее частым вариантом выбирают установку кованных деталей.

Такая переделка также приводит к дополнительным нагрузкам на пару поршень-шатун, что ускоряет их износ. Также следует отметить, что увеличение рабочего объёма при старых системах впуска и выпуска желаемого эффекта не даст. Необходимо эти системы подогнать под полученный объём силового агрегата.

Что ещё можно сделать

Много лет назад увеличивали рабочий объём двигателя для снижения степени сжатия.

Такой процедурой добивались перехода на низко октановые бензины. Как этого достигали? Здесь также было несколько вариантов. Наиболее простым и доступным способом была установка дополнительных прокладок между блоком и головкой цилиндров. Для этого было налажено производство металлических прокладок.

Их устанавливали между двух штатных прокладок, полученный, таким образом, «бутерброд» укладывался между блоком и головкой блока цилиндров. Такая модернизация приводила к изменениям фаз газораспределения, что несколько снижало показатели двигателя. Мощность падала, расход топлива увеличивался.

Более «продвинутые» механики добивались повышения рабочего объёма увеличением камеры сгорания в головке блока цилиндров. Вручную, с применением различных инструментов, снимался лишний металл в основном в зоне свечей зажигания. После этого переходили на «короткие» свечи. Рабочий объём увеличивался, мощность терялась, расход топлива рос. Но и это ещё не все ухищрения владельцев.

Если «движок» разобран, камера сгорания в головке увеличена, почему не заняться поршнями? Первое что приходило на ум механикам, это использование деталей от ВАЗ 2105, у которых конструкторами предусмотрены выемки для головок клапанов. Этим исключалась встреча клапана и поршня при обрыве ремня в механизме газораспределения. Эти детали выпускаются с диаметром 79 мм. А что делать, если он имеет размер 76 мм? В таком случае на токарном станке снимался небольшой слой металла с головки.

Такую методику назвать эффективной нельзя. Уменьшение толщины головки приводило к прогоранию, появлялось калильное зажигание и детонация. Однако это не останавливало умельцев, работы по увеличению рабочих объёмов двигателей велись повсеместно.

Kamila apa писал(а):
ЗЫ жду статью

Мля я тока офис переставил захожу а ты уже ответил (просто АДСЛ модемо когда посатвил офис попросил повторную активация а кряком не ломался пришлось сносить и заново )

Склокин Сергей писал(а):
Как правильно форсировать поршневой двигатель по объёму.
Увеличение объема двигателя внутреннего сгорания является самым простым способом поднять моментные (в большей степени) и мощностные характеристики мотора.
Существует несколько возможных вариантов по увеличению объема двигателя ВАЗ-21083 ( и его производных ? ВАЗ 2111, 2112, так как все они используют практически одинаковые блоки цилиндров, за исключением применения масляных форсунок в 16-ти клапанных моторах ВАЗ-2112):
Первый (более ?народный? ? т.к. дешевый) ? расточка блока цилиндров под больший диаметр поршня. Затратная часть ? работы по расточке блока, стоимость комплекта поршней и колец большего диаметра.
Второй способ (более дорогой) ? замена штатного коленчатого вала на другой, имеющий больший радиус кривошипа ? больше ход поршня ? больше объём . Затратная часть ? коленчатый вал (диаметр кривошипа от 74,8 мм до 80 мм), комплект специальных поршней под данный коленчатый вал (т.к. блок цилиндров имеет определенную конечную высоту), поршневые кольца, ну и работы по расточке блока под заданный комплект поршней.
На удивление, рост рабочего объема поршневого двигателя не всегда самый выгодный способ форсировки ? иногда, в зависимости от того, что вы хотите получить от мотора, выгоднее доработать головку блока цилиндров с установкой подходящего распределительного вала и после этих операций ?снять? большую мощность с вашего силового агрегата.
Естественно, чтобы возможности распределительного вала раскрылись в полную силу, необходима доработка ГБЦ ? зачастую довольно серьезная ? вплоть до перепрессовки седел и установку клапанов бОльшего диаметра (на 8-ми клапанные моторы хорошо подходят клапаны от BMW, а на 16-ти клапанные ? от различных VW и Opel). Кроме того, нельзя забывать про впускные и выпускные каналы, по которым топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры, а отработанные газы ?вырываются? с большой скоростью ? их необходимо дорабатывать, увеличивая до определенных пределов их сечение, производя внутреннюю полировку и изменяя их профиль.
Кроме ГБЦ, достаточно большое влияние на характер мотора оказывает содержимое и ?геометрия? блока цилиндров. Мы не будем обсуждать разные типы поршней и их форму, весовые характеристики коленчатых валов, хотя бесспорно они вносят определенный вклад в характер будущего мотора.
Существует такое понятие, как отношение длины шатуна к ходу поршня, эта характеристика и сам диаметр кривошипа коленчатого вала (ход поршня) существенно влияют на ?дыхание? мотора: ведь по своей сути, ДВС ? это насос, который прокачивает через себя определенный объем смеси воздуха с топливом за определенный промежуток времени.
В данной статье мы рассмотрим влияние соотношения длинны шатуна и диаметра кривошипа коленчатого вала на ?характер? мотора двигателей семейства ВАЗ-2108. В англоязычной литературе это соотношение именуется R/S ? rod to stroke ratio, и ему уделяется достаточно серьезное внимание при доработке моторов. Многие источники считают, что ?золотой серединой? является величина R/S, равная 1,75.
В Интернете вы сами можете при желании найти достаточно много выкладок и расчетов по геометрии моторов Honda. Отчасти все они будут справедливы и для моторов ВАЗ, так как в обоих случаях речь идет о двигателях относительно небольшого рабочего объема (моторы Honda серий В16А — В20В с объемом соответственно от 1,6 до 2,0 литров, что вполне соотносится с литражом моторов ВАЗ 21083 (2112), получаемым при форсировании путем увеличения рабочего объема). Вот для примера геометрия легендарного мотора В16А (объем 1587 см. куб., мощность 160 л.с.; это первый ?гражданский? мотор, имеющий удельную мощность 100 лслитр):

Длина шатуна: 134 мм
Ход поршня: 77 мм
Соотношение R/S: 1,74:1 (что как видим практически близко к ?золотой середине?)

Посмотрим какая обстановка с отечественными двигателями (берем только ВАЗ 8-го семейства, т.к. другие не столь актуальны)
21081 ? объём 1099 куб. см
— ход 60,6 мм
— диаметр поршня 76 мм
— длина шатуна 121 мм
— R/S = 1,996
2108 — объём 1288 куб. см
— ход 71 мм
— диаметр поршня 76 мм
— длина шатуна 121 мм
— R/S = 1,7
21083 — объём 1499 куб. см.
— ход 71 мм
— диаметр поршня 82 мм
— длина шатуна 121 мм
— R/S = 1,7
21084 — объём 1580 куб см.
— ход 74,8 мм
— диаметр поршня 82 мм
— длина шатуна 121 мм
— R/S = 1,61

Нестандартные конфигурации двигателя 21083 (табл. 1) :
Ход поршня, мм Длина шатуна, мм R/S
74,8 121 1,62-жёлтый
78 121 1,55-красный
80 121 1,51-красный
74,8 129 1,72-зелёный
78 129 1,65-жёлтый
80 129 1,61-жёлтый
74,8 132 1,76-зелёный
78 132 1,69-зелёный
80 132 1,65-жёлтый
//цвета кудато делись не смог окрасить поэтому просто подпсал что да как.

Шатун 132 мм могут устанавливаться в стандартный блок цилиндров ВАЗ 21083 только при использовании 2-х колечных поршней.

Эффект большого R/S:

ЗА: Позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, что обеспечивает лучшее горение топливной смеси, т.е. более полное сгорание топливной смеси, более высокое давление на поршень после прохождения ВМТ, более высокая температура в камере сгорания. В результате хороший момент на средних и высоких оборотах.
Длинный шатун уменьшает трение пары ?поршень-цилиндр?, а это особенно важно при рабочем ходе поршня.

ПРОТИВ: Мотор, собранный с достаточно большим значением R/S не обеспечивает хорошее наполнение цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, из-за снижения скорости воздушного потока (из-за уменьшения скорости движения поршня после ВМТ, в момент открытия впускного клапана).
Большая вероятность появления детонации из-за высокой температуры в камере сгорания и длительного времени нахождения поршня в ВМТ.

Эффект малого R/S:

ЗА: Обеспечивает очень хорошую скорость наполнения цилиндров на низких и средних частотах вращения КВ, так как скорость движения поршня от ВМТ больше, разряжение нарастает быстрее, что улучшает наполнение цилиндров, более высокая скорость движения топливовоздушной смеси делает смесь более гомогенной (однородной) что способствует лучшему сгоранию.
преимущества: более низкие требования к доработке и диаметрам каналов ГБЦ, чем на моторе с высоким соотношением R/S.

Малая величина RS означает, больший угол наклона шатуна. Это значит, что большая сила будет толкать поршень в горизонтальной плоскости. Для мотора это означает следующее:
1) Большая нагрузка на шатун (особенно на центр шатуна), что делает разрушение шатуна более вероятным. Разрушение шатуна само по себе мало вероятно, кроме случаев обрыва, при заклинивании и гидроударе, как правило, шатун рвется у верхней или
нижней головки под углом приблизительно 45 градусов к оси шатуна.

2) Увеличение нагрузки на стенки блока цилиндров, большая нагрузка на поршни и кольца, увеличение рабочей температуры вследствие повышенного трения, как результат, более быстрый износ стенок цилиндра, колец, и ухудшении условий смазки. Износ этого участка зависит от величины смещения оси пальца отн. оси поршня и от значения максимального угла наклона шатуна, т.е. при применении "кованных" поршней со смещенным пальцем, износ будет меньше чем при применении стандартных поршей.

3) Более короткий шатун также увеличивает скорость движения поршня, что влияет на износ и увеличение трения. Максимальная скорость поршня приходится на угол около 80 градусов поворота коленчатого вала от ВМТ, для мотора с коленвалом 74,8 мм при 5600 оборотов в минуту она равна 22,92 м/с при шатуне 121 мм., и 22,80м/с., при шатуне 129 мм.
Наиболее весомым является зависимость ускорения поршня от длины шатуна. Большие значения ускорения положительно влияют на наполнение цилиндров на малых оборотах, что ведет к ?тяговитости? двигателя в следствии лучшего наполнения. Но на высоких оборотах из-за инерционности потока во впускной трубе происходит эффект запирания на впускном клапане (т.е объем цилиндра над поршнем растет быстрее, чем может заполняться через клапанную щель, что ведет к ухудшению наполнения и мощностных характеристик на высоких оборотах). В случае длинного шатуна на малых оборотах происходит обратный выброс смеси, но на высоких нет явления запирания.

По вполне понятным причинам, АВТОВАЗ комплектует свои моторы шатуном 121мм (он обеспечивает 83-му мотору R/S = 1,7, что вполне удовлетворительно). Но для ?тюнингаторов?, использующих КВ с большим радиусом кривошипа, шатун 121 мм обеспечивает не очень хорошее отношение R/S (см. табл. 1), поэтому на рынке ?нестандартных?, а-ля ?спортивных? запчастей существуют и продаются шатуны с большей длинной ? 129, 132 мм, цена их правда не столь привлекательна, она колеблется от 70 до 200 долларов за комплект. Еще не стоит забывать, что ?экстра ходы? поршня компенсируются уменьшением компрессионной высоты поршня (смещением поршневого пальца вверх) или увеличением высоты блока цилиндров. Т.к. компрессионную высоту можно уменьшать до определенного предела, то следующим шагом будет замена блока цилиндров на более высокий, что повлечет за собой немалые расходы финансовых средств. Все эти действия направлены для того, чтобы увеличить значение R/S.

Благодарим за ценные комментарии Алексея Шмидта ("СВ-Строй", г.Тольятти)