Доводка (форсирование), как выжать из родного двигателя максимум возможного Опции

[Stirlitz]

Есть желание выжать из родного двигателя максимум возможного в плане приёмистости (динамики), мощности, оборотов, крутящего момента и расхода топлива, не прибегая при этом к акробатике типа замены вкладышей на роликовые подшипники и не заменяя основные крупные узлы (блок и головку цилиндров, коленвал). Излишества типа наддува также оставим спортсменам.

Есть сведения, позволяющие надеяться, что при выполнении определённого комплекса мероприятий мощность двигателя ГАЗ-21А можно довести до 100 кВт, и это ещё не предел, причём предполагается, что блок и головка цилиндров остаются штатными.

Соображения следующие. Не все из них, собственно говоря, есть меры по непосредственной форсировке двигателя, но некоторые из них просто неотделимы от процесса, например, улучшенное охлаждение и смазка.

1. СИСТЕМА СМАЗКИ. Очень важный момент для любого двигателя, а для «доведённого» — особенно.
1.1.* Полнопоточный фильтр (если в штатной комплектации система ФТО/ФГО ещё как-то допускается, для форсированного двигателя это не вариант, так как штатная система практически не работает с современными маслами; те 10%, что проходят через ФТО, погоды не делают, а что до ФГО — он работает вхолостую, так как в масле не бывает таких крупных частиц).
1.2.* Синтетическое масло. Двигатель должен с ним крутиться легче. Внутреннее сопротивление меньше. Пусть вклад и незначительный, но копейка рубль бережёт — даже полкиловатта сэкономленных). Вообще, если провести такой тюнинг и гонять, не хотелось бы, чтобы баббитовые вкладыши выплавились и двигатель стуканул на больших оборотах из-за плохой смазки, так что масло должно быть однозначно синтетическое.
1.3. Масляный радиатор. Вещь неоднозначная. Пока под вопросом. Считается, что двигатель хуже работает с перегретым маслом, и установка масляных радиаторов на кроссовые автомобили, грузовики и УАЗы не случайна. В то же время оптимальная реализация такой идеи — неоднозначный вопрос, но самое главное: хотя мы стремимся довести двигатель до хороших показателей, это не значит, что мы будем эксплуатировать его постоянно в тяжёлых условиях, и стоит ли тогда заморачиваться и рисковать?

2. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ.
2.1.* Горячий чётко работающий термостат, например от Мицубиси-Лансер. Не уверен, что он сильно повлияет на мощность, но как минимум расход топлива с ним меньше и условия работы лучше. Штатные термостаты, рассчитанные на 70° — вообще нонсенс. Не говоря уже о том, что они со временем начинают открываться гораздо раньше времени.
2.2.* Крыльчатка от ГАЗ-3307 (на зиму можно от ГАЗели). У неё 6 крупных лопастей, охватывающих почти весь радиатор (правда, в центре у неё «белое пятно») — лучше охлаждение, она легче — не отнимает мощность от двигателя (и как не имеющий в данном случае значения, но всё равно приятный бонус, не разбивает подшипиники помпы).
2.3. Дополнительный электронасос в систему охлаждения, включающийся при понижении оборотов ниже 1000 в минуту. Некоторые считают, что нестабильная работа на низких (менее 600) оборотах ХХ обусловлена плохим охлаждением.
2.4. Вариант альтернативного оттока ОЖ из ГБЦ при перекрытом кранике печки. Парадокс: летом, когда двигатель нужно охлаждать более тщательно, как раз этот краник и закрыт! Необходимо обязательно сделать тройник, чтобы ОЖ циркулировала всегда из ГБЦ в помпу, да ещё и элетропомпу туда не помешает добавить.
2.5. Шкив помпы от Газели одноручьевой — он меньше по диаметру, значит помпа будет лучше крутиться.

3. СИСТЕМА ПИТАНИЯ.
3.1.* Карбюратор. На мой взгляд, К-131 — лучший вариант для нашего двигателя. Единственное, что надо — это иглу типа К-22 для регулировки главного жиклера, который соответственно расточен до пропускной способности 400 мл/мин против штатных 350-370. Если иглу выкрутить совсем, то приёмистость сушественно возрастает. Хотя, возможно, что двухкамерный карбюратор будет давать лучшие результаты на высоких оборотах. Хотя двухкамерный карбюратор всё-таки позволяет добиться лучшей приёмистости и экономичности, и считаю, что целесообразно рассмотреть ДААЗ-2107 «Озон» или К-151С в качестве варианта.
3.2. Впрыск.
3.3. Всякие фильтры нулевого сопротивления врядли могут особо помочь, зато убить движок… Хотя, возможно, надо бы приделать сухой вместо масляного. Всё-таки масляный, хоть и лучше фильтрует, больше предназначен для бездорожья и туч пыли. У нас таких проблем нет. Зато промывать его - кошмар! Надо подумать. У какого сопротивление ниже?

4. СИСТЕМА ВЫПУСКА.
4.1. Прямоток. Подходит от ГАЗ-53. Как вариант, можно просто вварить кусок трубы увеличенного диаметра вместо глушителя. Шума будет немного — проверено.
4.2. Есть ещё вариант настроенного выпуска, но я его не рассматриваю, так как это слишком большая переделка, подразумевающая замену коллектора.

5. СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ.
5.1.* Бесконтактное зажигание на основе датчика Холла. Суть в стабильной характеристике искры и отсутствия дребезга контактов на высоких оборотах. Кроме того, искра мощнее.
5.2.* Автоматический октан-корректор AD5+. Должен поддерживать УОЗ на границе детонации, соответственно мощность всегда будет максимально возможная. Кроме того, у варианта с коммутатором искра опять-таки ещё мощнее.
5.3. И ещё какой-то усилитель искры, например какая-то импортная катушка. Более полное сгорание топлива. Ну и пусть свечи летят, игра стоит свеч. Хотя, возможно, штатной катушки БСЗ в сочетании с коммутатором АД вполне достаточно. Вопрос рассматривается.
5.4.* Силиконовые ВВ провода. При сильной искре родные дубовые будет просто пробивать.
5.5. Свечи с доработанными и ориентированными контактами. Есть мнение, что свечи работают эффективнее, если а) сориентировать разъём контакта вверх, от поршня; б) выгнуть боковой электрод так, чтобы он «смотрел» на центральный своим торцом, а не нижней плоскостью.
5.6. Хорошие импортные свечи, соответствующие по калильному числу. Чем выше степень сжатия и рабочая температура двигателя, тем более холодные свечи ему требуются. Надо искать импортные аналоги А17, например NGK. Почему импортные? К сожалению, отечественные свечи (в том числе и производящиеся по лицензии либо на заводах Бош итп в СНГ) редко могут сравниться по качеству с импортными. Это не стремление ко всему импортному и не слепая вера в то, что западное по определению лучше, а факт в том, что касается свечей. Судя по всему, NGK — лидер. Надо только правильно подобрать аналог для нашего двигателя.
5.7. Форкамерные свечи. Правда, некоторые их ругают. Я склонен доверять тем, кто хвалит.

6. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ.
6.1. Тюнинговый распредвал ОКБ «Двигатель» или «Мастер-Мотор» (Уфа). Судя по всему, превосходит обычный по всем характеристикам, добавляет и мощи, и крутящего моменту. Ставить однозначно. В своё время замена распредвала добавила несколько киловатт двигателю при переходе на третий выпуск. Особенностью таких распредвалов является профиль кулачка, который описывается производной 4-го порядка.
6.2. Более мощные пружины клапанов. Палка от двух концах. На высоких оборотах мягкие пружины зависают. Но надо не перестараться, чтобы не было потерь на низах. Есть вариант подкладывать шайбы под родные пружины.
6.3. Впускные клапан увеличенного диаметра, к примеру от ЗИЛа. Улучшенное наполнение цилиндра. Эта операция влечёт серьёзную работу с ГБЦ, заключающуюся в снятии сёдел, расточке посадочных мест и запрессовке новых сёдел с последующей притиркой. Работа недешёвая и скорее всего должна выполняться на специализированном предприятии.
6.4. Разрезная шестерня распредвала. Честно говоря, слышал звон, а что это и зачем — толком не знаю.

7. ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВАЯ ГРУППА.
7.1. Подбор поршней и шатунов по весу (вывединие разницы в ноль).
7.2. Качественные поршневые кольца. Типа SM. Повышают компрессию.
7.3. Полировка днищ поршней.
7.4. Кованые поршни. Но есть мнение, что для низкооборотистых ДВС с низовым моментом не рекомендуется. В двигателях, сконструированных для средней или умеренно-высокой мощности, литые поршни будут часто выдавать большую мощность, чем кованые. Кроме того, потребуется соответственный подгон противовесос коленвала, что нетривиально.
7.5. 100-мм гильзы (как вариант).

8. ГОЛОВКА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ.
8.1. Полировка камер сгорания.
8.2.* Фрезеровка ГБЦ на 1.0…1.5 мм. В принципе это следует делать в любом случае, чтобы соответствовать применяемому бензину (сейчас везде только А-76, в то время как штатная головка рассчитана на А-72). По сути, это просто форсировка. Ведь наш двигатель сильно дефорсирован, степень сжатия ниже 7 — это вообще каменный век, довоенщина какая-то. Варианты под А-76 со степенью сжатия 7.0…7.2 были, высота головки — на 1.3 мм ниже стандартных 98 мм. Хотя в принципе в наше время, когда А-76 уже уходит в историю, и при нынешней разнице в цене АИ-80 и АИ-92 нет смысла цепляться за низкооктановое топливо, а лучше сразу снять 3 мм.
8.3. Совмещение каналов ГБЦ и коллектора. Улучшенное наполнение и очистка цилиндров.

9. КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ В СБОРЕ.
9.1. Облегчение маховика для улучшения раскручиваемости двигателя, как вариант — замена на 24-кин. Вопрос неоднозначный. Но наш маховик действительно очень тяжёлый.
9.2. Облегчение противовесов для соответствия более лёгким кованым поршням. В случае установки оных.

Несколько интересных цитат по теме.

Насчёт ресурса: я уже озвучивал точку зрения о том, что мощность ЗМЗ-21 была принудительно ограничена по причинам:
1. Недостаточно качественные масла;
2. Применение низкооктановых бензинов.
Инжекторная версия ЗМЗ-21-1965 выдававшая до 110 л.с. лишь подтверждает ресурсы этого двигателя. Будь он такой дохлый, никто не занимался бы внедрением на него-же инжекторов. Избыточная площадь коренных вкладышей тоже о многом говорит. Всё перечисленное свидетельствует о том, что при условии применения качественных масел (а наиболее канкретные пацаны сейчас льют в ЗМЗ-21 чисто синтетику, да ещё Мобил-1, куда уж круче) форсировка двигателя до отнюдь не экстремальных 90…100 л.с. не приведёт к существенному падению ресурса. Конечно, до 250-сильного БМВ нам будет как до луны (а БМВ также далеко до "Ломборгини"), тем не менее далеко не все здесь готовы выкладывать до 1000 долларов в год в виде налога за свой "табун" в случае установки адекватного двигателя, а прибавка до 20% мощности только за счёт активизации внутренних ресурсов двигателя выглядит весьма привлекательно. Опять-же авто сохраняется "в оригинале". Это престижно.

По поводу более жёстких пружин: мягкие пружины клапанов приводят к "зависанию" клапанов на высоких оборотах, т.е. они просто не успевают закрываться, что приводит к резкому снижению отдачи двигателя. Преимущества, получаемые от установки жёстких пружин с лихвой компенсируют затраты на преодоление их жёсткости при открытии клапанов. Проблема в том, что ось коромысел ЗМЗ-21 недостаточно жёсткая для всего этого. Поэтому применительно к ней можно вести речь о "более жёстких пружинах в пределах возможного". Как вариант, рассматривается подкладка шайб под родные пружины, которые при этом подбираются друг к другу по жёсткости.

известно, что оптимально ДВС работает на границе детонации, чуть не доходя до неё. Вот почему "родной трамблёр" тупит. Он сделан для А-72 и даёт характеристику зажигания весьма далёкую от зоны детонации А-76, а значит вовсе не оптимальную

при установке "продвинутых" карбюраторов от автомобилей - доноров следует учитывать литраж двигателя этих доноров. У малолитражных авто уже воздушный канал карбюратора, а это ограничивает наполняемость цилиндров и душит двигатель. В этих условиях пытаться применять ДААЗ от "девятки" при литраже последней в 1.5 литра - странное решение, которое, возможно повысит экономичность, но уж приёма точно не добавит. Лучше взять карбюратор от "ГАЗЕЛИ".

приподнятая до 80* рабочая температура ДВС способствует перегреву масла в картере. При этом равномерность работы двигателя на холостом ходу несколько нарушается, а также ощутимо падает тяга. Скажем, так: тяга двигателя с перегретым маслом хуже тяги двигателя прогретого, но с "прохладным" маслом процентов, эдак, на 20. Фактически на величину низкого наддува. Многовато. И если в первом случае машина едет чуть-ли не как БМВ, то во втором начинает тупить. Кроме того, как я понял, оптимизация температуры масла вдобавок заметно снижает расход топлива. То-есть для двигателя в целом - исключительно важный параметр.
Произведённые мероприятия по РЫТЬю темы дали вот что:
1. Авторитет Сингуринди указывает, что температура масла в картере должна быть в интервале от 80 до 90 градусов Цельсия. Иначе ухудшается отвод маслом тепла от деталей ДВС при сопутствующих этому вышеперечисленных явлениях.

облегчённый двиг холостые держать будет намного хуже, при выжимании сцепления глохнуть иногда, всё такое.

Почему-то большинство готовы подбирать поршня по весу, полировать впускные коллекторы, пилить противовесы на коленвалу и пилить головку.

А вот настроить карбюратор и характеристику зажигания - они на это не обращают внимания, хотя в 80 случаев из 100 виноваты именно карбюратор и трамблёр.

Золотые слова! Вот я лично убеждён, что для того чтобы машина летала, вовсе необязательно снимать и разбирать двигатель. Для начала установить БСЗ с АД5+, хорошие ВВ провода, прочистить карбюратор и настроить всё это…

Теперь посчитаем, что это может дать:
1.2. Какое-то небольшое снижение внутреннего сопротивления должно быть, насколько — неизвестно. Может, сотня ватт, может больше или меньше.
2.1. Если сравнивать со штатным термостатом на 70°, то выигрыш в мощности какой-то наверняка есть, ведь не случайно оптимальная рабочая температура двигателя около 85°. Ниже внутреннее сопротивление вращению, лучше испрание и сгорание топлива — в общем до киловатта может быть выигрыш.
2.2. Незначительно. Может, тоже лишняя сотня ватт на вращении тяжёлой крыльчатки тратится. Но ставится она не только ради этого. Просто считаем всё.
4.1. Не знаю точно, но слышал, что на некоторых двигателях замена глушителя прямоточным давала выигрыш в 20 л.с.! Не знаю, как у нас, но до 5 кВт может высвободится. Может, около 3.
5.1. Более мощная искра, более полное сгорание смеси, наверно как в случае с глушителем 1-5 кВт.
5.2. Оптимальный УОЗ = максимальная мощность на всех режимах. Ещё более мощная искра. Думаю, тоже от 1 до 5 кВт.
5.3. Пока неизвестно, что ставить и что это даст.
5.4. Не будет утечек тока, выше КПД.
5.5. Нет данных.
6.1. Можно рассчитывать до 7 кВт.
6.2. На верхах даёт хорошие результаты. Но надо не перестараться, чтобы не пострадали низы. А сколько численно — неизвестно.
6.3. Думаю, пара киловатт.
8.2. Вариант ГАЗ-21 под А-76 со степенью сжатия 7.2 — 80 л.с. против стандартных 75. То есть, выигрыш в 5 л.с. налицо. Можно и больше, но только при наличии октан-корректора с ДД.

Короче, я уже насчитал около 25 л.с., причём считал не всё. То есть при выполнении большей части этого списка можно твёрдо рассчитывать на 100 л.с. и более при сохранении АИ-80 в качестве рекомендуемого топлива. Так что игра стоит свеч! Если постараться, то и V8 не нужен! (Один вопрос, как можно будет измерить эти величины? Ну, с расходом и оборотами проблем нет, а мощность? Слышал, в Киеве есть стенды. А в Одессе? Ещё, кстати, интересно бы сравнить с современными «Волгами». Про 24-ку не говорю: уже ясно, что она пролетает, да и не современная она. А как насчёт 31-х, за исключением инжекторных?)

Господа тюнеры (психи и ещё не совсем укушенные), ваши мнения? (Только по существу и аргументированно).
__________
* звёздочкой помечены уже реализованные у меня модернизации. По моим ощущениям, у меня мощность где-то до 90 л.с. Большие надежды возлагаю на распредвал.

[Mayor]

В свете этой темы выкладываю видео замера времени разгона до 100…который сподобился таки наконец произвести. https://youtu.be/ViGxxS0ROpg