Цели и задачи.
Когда запахло "жареным" после появления в СМИ информации о том, что принято решение об отмене "восьмидесятого" бензина, в жутких муках и истерике было принято решение переводить двигатель на 92й бензин, а заодно и добиться улучшения его характеристик. Мыслей о смене двигателя на двигатель ГАЗ-21 не было даже и в помине.
Топливо
Изначально двигатель победы был рассчитан на 66й бензин, но думаю, мог работать и на бензине низшего качества, а 72й это для того времени как сейчас 98й. Далее был 76й. Логично предположить, что 92й бензин для двигателя М20 это всё-таки слишком. Сейчас не будем акцентироваться на тонкостях перевода, сравнивая разницы между бензинами типов А и АИ, примем как данность что АИ-92 в любом случае более "октановый" (октановое число около 83). На многих заправках встречается такие обозначение как А-92 и А-95, думаю, что это просто неграмотность владельцев заправки, в противном случае эти бензины имели бы октановое число соответственно 92 и 95. На многих вообще не пишут буквенного обозначения бензина.
Если кому интересно вот ГОСТы на современные бензины типа "премиум", "супер" и "нормаль"
http://www.rgost.ru/index.php?option=co ... &Itemid=57
Для тех кто не в теме поясню, бензины октановое число которых рассчитывается моторным методом обозначаются буквой А, а по исследовательскому заглавными буквами АИ.
Кто-то говорит, что достаточно сделать модернизацию головки сточив с неё 1,5-2 миллиметра, и можно ездить на 92м. Если не считать того, что из-за увеличившейся теплонапряжонности процесса появляется опасность прогорания выпускных клапанов, можно. Однако кто знает, сколько в таком случае калорий, за которых мы платим, покупая дорогостоящий 92й бензин, улетят в выхлопную трубу, даже не помахав ручкой.
Кстати говоря, немного забегая, вперёд, скажу, разобрав двигатель, который как, оказалось был номинальный и прошёл 70 000 на 80м бензине оказалось, что фаска выпускных клапанов испещрена язвами, кто знает, что тому виной, но явной детонации не прослушивалось, двигатель, хорошо, тянул и аномально не грелся.
Точка отсчёта
За основу моего проекта был взят двигатель М20 с маркировкой 69, снятый с моей Победы. Двигатель, как упоминалось выше. Прошёл 70 000 километров. Хорошо работал, тянул и не собирался умирать. Единственное что настораживало это давление масло, оно падало, и в последнее время на «горячую» не поднималось выше двух атмосфер. Так же сразу была куплена новая головка блока цилиндров.
I. Степень сжатия
Вот тут небольшой списочек со степенями сжатия и марками применяемых бензинов ГАЗовской линейки, не лишним будет упомянуть об этом в этой теме. Материал с ВИКИПЕДИИ.
М20 степень сжатия 6,2, и типы применяемого бензина А-66 и А-72.
ЗМЗ-21А степень сжатия 6,7 и применяемые бензины А-72 и А-76.
ГАЗ-21Б степень сжатия 7 и применяемый бензин А-72.
ЗМЗ-21Е,-21Д (экспорт) степень сжатия 7,5 и бензин АИ-80, АИ-92
ЗМЗ-2401 степень сжатия 6,7 и бензин А-76, АИ-80 (к слову сказать, А-76 и АИ-80 имеют одинаковое октановое число).
ЗМЗ-24Д степень сжатия 8,2 и бензин АИ-93 (октановое число 85).
Собственно и так понятно, что между степенью сжатия, мощностью двигателя, крутящим моментом, и октановым числом применяемого топлива есть зависимость. Больше степень сжатия - больше крутящий момент, больше крутящий момент - больше мощность. Соответственно и топливо должно быть под определённую этими параметрами степень сжатия. А вот что нам по этому поводу говорит интернет, цетата с driverim.ru :
"Очевидно, что чем больше давление поршня на шатун, тем больший крутящий момент будет образовываться на валу. Так же очевидно, что чем быстрее кривошипно-шатунный механизм двигателя крутит вал, тем больший крутящий момент создается на валу. Эти факторы создают тяговое усилие, обеспечивают нужную интенсивность разгона, способность преодолевать подъемы и перевозить больше людей и груза.
Крутящий момент – единственная величина, которую водитель чувствует в процессе вождения, а мощность – это неосязаемая условная характеристика. Автомобиль будет ускоряться лучше всего на пике крутящего момента (точка максимального крутящего момента), и перестанет «тянуть» в точке, намного меньше или больше этого пика. С точки зрения ощущений водителя, мощность не в полной мере описывает поведение машины."
Ссылка на полную версию, всем рекомендую ознакомиться
http://driverim.ru/blog/?page_id=4
Более подробно об этом можно узнать в учебнике по теории двигателя
Сразу постараюсь сделать так, чтобы не было путаницы: степень сжатия и компрессия это не одно и то же!
Компрессия - это максимальное давление, создаваемое в цилиндре двигателя в такт сжатия, а степень сжатия - это отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сжатия.
Вот подробный ликбез (для тех кто не в теме)
http://diagnostika-dv.narod.ru/kompresia.html
Безусловно, между этими величинами есть связь, так как в верхней мертвой точки в начале такта впуска в камере сжатия условно давление атмосферное, при этом только объём цилиндра заполняется рабочей смесью. Следовательно, избыточное давление в конце такта сжатия должно быть равно отношению полного объёма цилиндра к объёму камеры сжатия. Однако это не всегда так, так как при сжатии происходит нагрев, а следовательно и расширение смеси. Так же следует учитывать потери компрессии через неплотности. На изношенном двигателе при степени сжатия 9 компрессия может быт 5, а на новом, при той же степени сжатия, компрессия может быть 12. Поэтому не стоит путать эти понятия.
Вот интересная статья по теории увеличения степени сжатия в современном тюнинге
http://autogear.ru/tuning/1417/
Многим известна вот эта статья
http://gaz20.spb.ru/img/download/72to76.pdf , кому не известна, ознакомьтесь, будет полезно.
Точно посчитать не получится, но руководствуясь опытом на основе проделанной работы могу сказать, это этим способом можно поднять степень сжатия примерно до 6,5-6,6 как того и требует бензин А-76. Такая степень сжатия была на двигателях ГАЗ-69 (мощностью 55 л.с.). Если бы я не нашёл способа поднять степень сжатия до приемлемой для бензина АИ-92, думаю, не стал бы затевать такой громоздкий и дорогостоящий проект, а ограничился тем, что предлагает нам эта статья, но обо всём по порядку.
Первоочередная задача была, увеличить степень сжатия как минимум до 8,2 в идеале до 8,5
Победовская головка, вид со стороны камеры сгорания.
Некоторое уменьшение объёма мы получим при торцевании привалочной поверхности головки. Кстати говоря, в статье, инженер Горьковского автозавода предлагает снимать 2 миллиметра, после чего восстанавливать антидетонационный вытеснитель и стачивать поверхность над клапанами, чтобы они не задевали за головку. Уменьшение объёма камеры сгорания в таком случае составит не более 8 сантиметров кубических.Если снять 1,5 миллиметра с привалочной поверхности и ничего более не трогать, то уменьшение объёма головки получится на 6 кубических сантиметров. Есть автолюбители, которые снимали с головки 2 м и не делали дополнительных обработок внутри камеры. По отзывам после длительной эксплуатации двигателя с такой головкой, ни каких аномалий не обнаруживается.
При обработке, не лишним будет знать вот эти цифры:
высота штатного подъёма клапана 9,2 мм
глубина камеры сжатия 12 мм
толщина прокладки в сжатом состоянии 1,5 мм.
При этом излишняя обработка привалочной поверхности может обнажить водяные каналы головки блока. К тому же слишком сильное уменьшение надклепанного пространства ухудшает процесс наполнения цилиндров.
За счёт более полного профиля кулачка фазы сместились в стороны расширения, а так же увеличилось общее время открытия и высота подъёма клапана. Высоту подъёма увеличивать, в общем, не планировал, но так получилось, что при перешлифовке сделали не много меньше припуска, и высота подъёма увеличилась на 1 мм. Ещё раз напомню, что высота штатного подъёма клапана 9,2 мм, глубина камеры сжатия 12 мм, а толщина прокладки в сжатом состоянии 1,5 мм. Так как важно не забывать об этом, не только при подрезании головки блока, но и при увеличении подъёма кулачков. Между открытым клапаном и поверхностью днища камеры сгорания должно оставаться не менее 1,5 мм.
Итак, небольшой прирост получен, что дальше? Нужно ещё 1,3 единицы.
Найденный мною способ был очевиден, и как оказалось в последствии найденный не мной одним.
Ямки в камере сгорания было решено заплавлять аргоновой сваркой. Предполагалось, что в купе с уменьшением высоты головки это должно было дать необходимый результат.
Вырисовалась примерно вот такая схема:
Каюсь, делал это всё эмпирическим путём без предварительных расчётов, руководствуясь здравым смыслом.
Обзвонив несколько контор, оказалось, нигде не хотят браться за такую работу, мотивируя, что головку поведёт до состояния пропеллера.
Выручили в
"МАДИ-МОТОР" что недалеко от Сходни.
Так же было решено не вытачивать заново антидетанационный вытеснитель, так как при использовании высокооктанового топлива как мне показалось, смысла в нём нет, а объём он заберёт.
Предполагалось, что заливаться углубление будет в уровень, но там где я заказывал эту работу решили, что мои слова "Чем больше, тем лучше" это прямое руководство к действию и залили ступенькой. Теперь там где была впадинка, имеется миллиметровое возвышение, благо все стыки по контуру возвышения тщательно запилены бором и имеют плавные обводы.
За заливку и доробку головки пришлось выложить 12 000 рублей.
После заливки я попросил пролить камеры, чтобы узнать их объём. Оказалось, что две камеры имеют объём 68, а две 71. Видимо это косяк при литье, две опоки утонули чуть ниже. Я попросил выровнять все камеры с максимальной точностью по большей, то есть все камеры сделали по 71. После фрезеровки по плоскости, объём камер составил
65 см кубических.
А дальше, зная объём камеры сжатия, можно провести расчёты уже по формуле:
b = диаметр цилиндра;
s = ход поршня;
Vs = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия
п = 3,14
Размеры цилиндра 82X100
Немного потерявшись в этой формуле, я пересчитал всё немного по своему, получается что объём одного цилиндра:
(82*82*3,14)/4*100 = 527834 = 528 см кубических, если помножить на 4 цилиндра, то, как раз будет искомый литраж 2,12 литра.
а дальше так:
(528+65)/65 = 9,1
Но к сожалению, такая огромная степень сжатия не получается, так как есть ещё и прокладка, которая добавляет примерно 10 сантиметров кубических объёма. А это значит, что степень сжатия получается:
(528+65+10)/65+10 = 8,04
В процессе переборки самого двигателя оказалось, что надо растачивать под третий ремонт, а это ещё немного объёма в плюс:
(83*83*3,14)/4*100 = 540786 = 541см кубический
(541+65+10)/65+10 = 8,21
В конечном итоге (теоретически) получается почти задуманная
степень сжатия 8,2.
Зависимость усилия затяжки головки блока цилиндров, от степени сжатия, для меня кажется очевидной. При увеличении сжатия увеличивается ударная нагрузка на головку, и давлении которое норовит прорваться на стыке разъёма. Поэтому я сначала затянул головку как нужно с усилием около 6,5-6,7кг., а через некоторое время когда прокладка осела перетянул её с усилим 7,5-8 кг. Не уверен что сделал правильно, но думаю вредя от этого не будет. Хотя перетягивать более чем на 8 кг чревато обрывом шпилек.
Теоретически, можно ещё увеличить степень сжатия, но степень сжатия 8,5 ... 8,6 является пределом для этих двигателей. При большей степени, сильно ухудшается заполнение цилиндров, в том числе и из-за нижнего расположения клапанов и малых максимальных оборотов. К тому же, как показала практика, двигатель при использовании высокооктанового топлива сильно греется.
Далее прирост мощности представляется возможным только за счёт увеличения литрового объёма.
