Тюнинг ЗМЗ-21. Распределитель зажигания. Опции

[Т1974А]

Откровение второе.

Излишне в очередной раз напоминать, насколько важное значение для полной отдачи двигателя имеет точно настроенная система зажигания. В то же время заводские характеристики распределителей зажигания весьма далеки от идеала применительно к ЗМЗ-21, вследствие чего их необходимо дополнительно подстраивать. Сегодня вашему вниманию предлагается очередная разработка в данной области, которая позволит сделать вашу машину заметно динамичнее.
Для начала отметим, что тюнинг вакуумного регулятора включает в себя два направления:
1. Установка преднатяга пружины вакуумного автомата;
2. Регулировка хода штока вакуумного автомата.
Следует отметить, что чем мягче пружина вакуумного автомата, тем резче машина берёт старт с места. С другой стороны, излишне ослабленная пружина влечёт за собой смещение штока вакуумника на холостом ходу, ибо некоторого разряжения в околодроссельном пространстве оказывается достаточно для этого смещения. При этом сбивается нормальная работа двигателя, характеристика зажигания перестаёт соответствовать оборотам мотора и двигатель заметно "тупеет".
Таким образом преднатяг пружины вакуумного автомата является очень важным показателем, который следует настраивать.
В промышленных регуляторах старого образца (это разборные регуляторы и именно о них мы говорим, вспоминая о тюнинге мотора, ибо с современными неразборными какой-либо тюнинг затруднителен) регулировка преднатяга осуществляется подкладкой шайб. Этот метод даёт посредственную точность, вдобавок сопряжён с необходимостью разборки регулятора и не даёт возможности производить настройку прямо на работающем двигателе, что наиболее эффективно.
Предлагаемая ниже насадка вакуумного автомата позволяет регулировать преднатяг пружины и ход штока вакуумного автомата на работающем двигателе и быстро настраивать мотор на максимальные показатели. Следует отметить, что перед установкой насадки следует разобрать пластину контактов трамблёра и спилить штырёк-ограничитель угла поворота подвижной пластины. Теперь его функцию будет выполнять центральный винт насадки.
Насадка включает в себя фасонную гайку со штуцером (при сборке штуцер следует завернуть в гайку с клеем "Поксипол" для уплотнения) для присоединения шланга вакуумной корреции, причём полость штуцера имеет выход внутрь вакуумного автомата через специальный горизонтальный канал 2мм в диаметре, в которую по резьбе М10 заворачивается фасонный винт, имеющий тарельчатую головку, упирающуюся в пружину вакуум-корректора. Внутри винта выполнено отверстие с резьбой М5, в которое следует завернуть подходящий винт М5, служащий ограничителем хода штока вакуумного автомата. Со стороны, обратной вакуум-корректору, насадка имеет защитный колппачок. Во избежание прососа воздуха все резьбы следует пунктуально покрыть консистентной смазкой.
Настройка вакуум-корректора, дооборудованного насадкой, производится следующим образом:
1. Прогреть двигатель;
2. Винтом оборотов карбюратора установить желаемые обороты холостого хода двигателя;
3. При работающем двигателе снять колпачок, ослабить контргайку фасонного винта и вывернуть его на полную длину, чтобы пружина вакуумного автомата была полностью ослаблена. При этом произойдёт некоторое увеличение оборотов холостого хода, что свидетельствует о возникающем смещении штока вакуум-корректора под действием разряжения в шланге коррекции. Обороты следует отслеживать по тахометру.
4. Постепенно вворачивать фасонный винт до стабилизации оборотов холостого хода. В этот момент поджатие пружины уравновесит разрежение на холостом ходу. Исходная точка характеристики зажигания фиксируется.
5. Закрепить фасонный винт контргайкой.
6. Серией последовательных испытаний выставить положение центрального винта - ограничителя хода штока вакуумного автомата исходя из наилучшей приёмистости машины. У стандартного распределителя ход штока вакуумника составляет 4 мм, практически это значение может быть увеличено до 6…10 мм, что определяется состоянием и комплектацией конкретного ДВС. При этом мощность двигателя заметно возрастает.
7. Завернуть колпачок насадки, нанеся на фланец слой герметика.
Рабочие чертежи для изготовления компонентов насадки представлены внизу. Центральный винт-ограничитель хода штока на них не показан, ибо можно подобрать любой стандартный.
Успехов вам и мощности вашим моторам!

[Т1974А]

Просверлил вал потенциометра и вставил кулису поплавка. Крепить пайкой с кислотой.

По многочисленным просьбам гараждан, мы продолжаем серию публикаций о тюнинге ЗМЗ-21, в данном случае системы зажигания. Первая публикация, собственно является развитием материала, изложенного ниже.

Тюнинг ЗМЗ-21. Распределитель зажигания.

Откровение первое.

Настройка системы зажигания ДВС занимает отнюдь не последнее место в вопросе извлечения максимальной мощности и повышения экономичности. Достаточно сказать, что грубые нарушения характеристики системы зажигания ДВС способны свести на нет все ваши усилия по его форсировке. Также необходимо подчеркнуть, что оптимальная характеристика зажигания (а только она и позволяет получать наивысшие результаты) сугубо индивидуальна для каждого конкретного двигателя. Необходимо также отдавать себе отчёт в том, что оптимальная характеристика зажигания весьма жёстко связана с типом применяемых свечей, настройками карбюратора, видом воздушного фильтра и клапанными зазорами, в связи с чем настраивать распределитель зажигания следует на конкретном двигателе соответственно его комплектации. По этой-же причине попытки формально поставить на ЗМЗ-21 распределитель от какого-то другого автомобиля дадут вам весьма посредственные результаты. Даже если станет лучше, чем вчера, это скорее будет следствием случайного стечения обстоятельств и машина будет хорошо тянуть в каком-то ограниченном диапазоне оборотов. Между тем, правильно тюнингованный ЗМЗ-21 должен обладать на удивление высоким крутящим моментом во всём диапазоне оборотов, вследствие чего ваша «Волга» будет разгоняться «от нуля до потолка» на каждой передаче с одинаково существенным ускорением и на удивление быстро, как будто у вас под капотом стоит мощный электродвигатель.
Давайте разберёмся, что же нам необходимо предпринять для достижения столь прекрасного результата. Первоначально посмотрим, почему, собственно, некоторые водители присвоили ЗМЗ-21 репутацию «тупого и прожорливого». Заслуга распределителя зажигания здесь самая непосредственная и отнюдь не потому, что он чем-то плох (хотя наилучшую характеристику зажигания на всех режимах работы ДВС действительно способна обеспечить только электроника), а главным образом из-за того, что даваемая им характеристика не соответствует новым условиям работы ЗМЗ-21. Дело в том, что конструктив ЗМЗ-21 предполагает использование бензинов с октановыми числами А68…А72. И именно на столь низкооктановые виды топлива рассчитана характеристика распределителя зажигания с завода. Вместе с тем, оптимальная характеристика системы зажигания, обеспечивающая наилучшую динамику машины, должна пролегать вблизи зоны детонации, которая для разных сортов бензина располагается по-разному. Посмотрите на график рис.1 внизу.
Очевидно, что штатная настройка распределителя ЗМЗ-21 также делает двигатель, если можно так выразиться дефорсированным относительно применяемого топлива: для езды на более высокооктановом бензине следовало бы иметь куда более раннее зажигание. Естественно, что «Волга-21» при этом не балует водителя динамичным разгоном. В принципе, можно признать, что недостаток лошадиных сил приводит к тому, что малейшие нарушения настроек двигателя мгновенно сказываются на приёмистости. Будь ЗМЗ-21 изначально мощностью лошадей, эдак, 120, думается, навряд-ли кто-то когда-то заметил бы такие нюансы. Тем не менее, в данном случае именно «нюансы» позволяют подтянуть ваш двигатель до необходимого «потолка», посему им следует уделить пристальное внимание. Таким образом, очевидно, что характеристику распределителя зажигания следует выставлять на конкретно взятом ДВС, для конкретной комплектации и применяемого топлива. Только таким способом будут достигнуты действительно хорошие результаты: вы сами будете удивлены тому, что столько времени лишали себя удовольствия ездить быстро, а окружающие будут с недоверием относиться к вашим заявлениям по поводу того, что на машине «родной» мотор.
Говоря о тюнинге распределителя зажигания, следует выделить два основных направления:
1.Уменьшение радиального люфта кулачка распределителя;
2.Расширение диапазонов опережения зажигания центробежного и вакуумного автоматов.
3. Установка подрессорника подвижного контакта.
Рассмотрим эти направления более детально.
Уменьшение радиального люфта кулачка распределителя
Как всегда, для начала разберемся, чем нам помешал этот люфт. А вот чем: болтание оси кулачка в своих подшипниках (медно-графитовые втулки) приводит к существенному разбросу момента искрообразования по цилиндрам двигателя. О важности этого момента свидетельствует тот факт, что на спортивных авто даже ставят высоковольтные провода одинаковой длины, чтобы их распределённое сопротивление, меняющееся в зависимости от длины провода, не создавало предпосылок для задержки искры в одних цилиндрах по отношению к другим. Применительно к ЗМЗ-21 мы считаем подобное излишним, однако изложенный факт весьма показателен: люфт кулачка распределителя влияет на разброс момента искрообразования куда весомее разного сопротивления высоковольтных проводов, а это в свою очередь, нарушая характеристику зажигания, тормозит разгон двигателя. Износ бронзо-графитовых втулок наступает весьма быстро даже при своевременном ТО, вследствие наличия существенной радиальной силы, действующей на кулачок со стороны подушки подпружиненного подвижного контакта. Кроме этого, кулачок «ходит» и в пределах упругости собственной оси: попробуйте покачать за кулачок на новом распределителе! Даже при отсутствии люфта подшипников скольжения зазор между контактами будет «гулять». Между тем, если произвести доработку кулачка, от указанного недостатка можно избавиться раз и навсегда. Распределитель превращается в достаточно точный прибор регулировки угла опережения. Принципиальная схема решения проблемы представлена на рис.2.
Придётся разобрать кулачок на токарном станке, проточить ножку кулачка по диаметру 12.05мм под посадочный диаметр внутреннего кольца подшипника (12мм) и напрессовать подшипник закрытого исполнения (тип 0000, особо лёгкая серия диаметров 1, ширин 0, внутренний посадочный диаметр 12мм, наружный 28мм, ширина 8мм, закрытое исполнение) на кулачок. По удачному стечению обстоятельств внутренний диаметр отверстия в пластине подвижного контакта составляет 28.1мм, почти точно соответствуя наружному посадочному диаметру подшипника. На разных пластинах этот размер колеблется, следует из группы пластин подобрать одну с наиболее плотной посадкой. После этого по месту изготавливается дополнительная запирающая втулка, внутренний диаметр которой выполняется под плотную посадку на проточенную ножку кулачка (12.04мм, например) и на которую перед сборкой при помощи сварки крепится пластина центробежного автомата. После этого втулка напрессовывается на ножку кулачка вслед за подшипником (кстати, исходную ориентацию пластины центробежного автомата относительно кулачка при переделке настоятельно рекомендуем сохранять) и фиксируется сваркой. Модернизированный кулачок готов! Следует заметить, что если люфт кулачка нового классического распределителя зажигания составляет около 0.1мм, то люфт кулачка модернизированной версии после сборки (при удачно подобранной по внутреннему диаметру пластине контактов) – около 0.01мм, то-есть разница почти в десять раз! Поставленный таким образом подшипник радикально разгружает втулки распределителя (что увеличивает их долговечность) и столь-же радикально фиксирует положение кулачка относительно контактной группы, существенно повышая стабильность момента искрообразования. Стоит подчеркнуть, что подобная модернизация серийного трамблёра выполняется буквально за вечер и обходится при этом в копейки. Остаётся только гадать, что мешало отечественным предприятиям делать подобные распределители серийно.
Согласно исследованиям, проводившимся ещё в советские времена известным автогонщиком Э.Г. Сингуринди, доработка распределителя зажигания подобным способом в сочетании с контактно-транзисторной системой зажигания (например, ОКТАН-4) обеспечивает гарантированно бесперебойное искрообразование на оборотах двигателя до 7000 об/мин. То-есть в нашем случае – более чем достаточно.

Расширение диапазонов опережения зажигания центробежного и вакуумного автоматов
Для чего нам понадобилось расширять диапазоны углов опережения, выше мы уже разобрали. Теперь посмотрим, как это сделать практически. Здесь наша деятельность разбивается на два этапа: расширение угла центробежного автомата и расширение угла вакуумного автомата.
С центробежным автоматом всё просто: более чем достаточно спилить на точиле половину ограничительного штырька на каждом из грузиков. При этом расхождение грузиков в верхнем диапазоне оборотов двигателя увеличится вместе со значением максимального угла опережения. Стоит проконтролировать, не будут ли грузики после этого задевать за стенки корпуса распределителя, хотя места там достаточно. Должно хватить.
С вакуумным автоматом несколько сложнее. Первым делом следует разобрать контактные пластины и срезать ограничитель хода подвижной пластины, после чего можно собрать всё обратно. Далее, изготавливается специальный регулятор хода винтового типа для вакуумного автомата. Схема регулятора приведена на рис.3.
В металлическую втулку диаметром 10мм вворачивается регулировочный винт М4. Положение винта фиксируется контргайкой. Регулятор помещается внутри пружины вакуумного автомата. Работает это так: при отпущенной педали газа разрежение в вакуум-корректоре отсутствует и пружина отжимает мембрану в крайнее положение, что соответствует исходному углу зажигания на холостом ходу (кстати, исходный преднатяг этой пружины, регулируемый подкладкой шайб – фактор отнюдь не праздный. Подбирать количество шайб следует экспериментально, при этом число оборотов ДВС на холостом ходу не должно меняться при отключении шланга вакуумного автомата (оный при этом следует заглушить) от распределителя. Если с отключённым вакуумником обороты холостого хода ниже, чем с подключённым – число регулировочных шайб мало. При нажатии на педаль газа, внутри вакуумного автомата возникает разрежение, пропорциональное открытию дроссельной заслонки, которое преодолевая сопротивление пружины втягивает шток автомата и поворачивает им подвижную пластину распределителя зажигания в сторону более ранних углов. Двигатель разгоняется. На серийном распределителе ход штока вакуумного автомата ограничивается штырьком на подвижной пластине (который был нами удалён) и составляет 4мм. Изготовленный нами винтовой регулятор теперь берёт на себя функцию ограничителя хода, однако в отличие от классического, его можно регулировать. Вворачивая или выворачивая винт регулятора теперь можно изменять ход штока в пределах от 4 до 13мм, что даёт широчайшие возможности для подстройки распределителя зажигания.

Установка подрессорника подвижного контакта
Речь идёт об установке в пару с основной пружиной контакта дополнительной пластинчатой пружины, изготовленной из оригинальной в половину её длины. Этот кусок просто устанавливаем вместе с основной пружиной, что усиливает прижатие подвижного контакта к кулачку и предотвращает его зависание на высоких оборотах, влекущее сбои момента воспламенения.

Первичная настройка тюнингованного распределителя зажигания
Помните, что настройку распределителя следует осуществлять на готовом двигателе: при отрегулированном карбюраторе, выбранных свечах зажигания и прочих опциях. В противном случае при изменении комплектации в дальнейшем настройку придётся корректировать.
Первичная настройка доработанного указанным способом распределителя состоит в следующем:
1. Прогрейте двигатель до 80*.
2. Установите винтовым регулятором стандартный ход штока вакуумного автомата в 4мм, соберите вакуум-корректор в рабочее состояние;
3. Стойку маленькой пружины центробежного автомата отогните так, чтобы пружина обеспечивала прилегание грузика на холостом ходу, не создавая опережения. То-есть пружина должна притягивать грузик с небольшим усилием;
4. Стойку большой пружины центробежного автомата отогните в положение, при котором эта пружина включалась бы в работу примерно на половине максимального хода маленькой пружины;
5. Отключите шланг вакуум-корректора и заглушите;
6. Запустите двигатель и убедитесь в его безупречной работе на холостом ходу. Если есть неравномерности, усильте преднатяг малой пружины центробежного автомата на 1 мм;
7. Последовательной подкладкой регулировочных шайб под пружину вакуумного автомата добейтесь одинаковых оборотов холостого хода с присоединённым и отсоединённым вакуум-корректором. В этом случае можно будет утверждать, что вакуум-корректор действительно не работает на холостом ходу, как и должно быть;
8. Проведите тест-драйв по трассе на скоростях 85…110 км/час. Осторожной коррекцией положения стоек обеих пружин центробежного автомата добейтесь наилучшей динамики машины. При этом если машина хорошо едет «на низах» и хуже «на верхах» - регулируйте большую пружину. Если наоборот – маленькую. Имейте в виду: значение имеет каждый миллиметр на который подгибается стойка! Внимательно следите за изменением характера двигателя и делайте выводы. После того, как добъётесь наилучшей реакции машины на педаль газа в указанном диапазоне скоростей, приступайте к корректировке хода штока вакуумного автомата;
9. Произведите коррекцию регулятора вакуумного автомата, вворачивая регулировочный винт во втулку по одному обороту (имейте ввиду: каждый миллиметр хода имеет значение), проводя тест-драйв на первой и второй передачах после каждой коррекции, добейтесь наилучшего результата;
10. Поездите на машине некоторое время: на всех режимах двигатель должен иметь отличную тягу. В случае появления «провалов» их причину следует искать отдельно. В дальнейшем нами будет описана методика снятия характеристики зажигания с распределителя при помощи цифрового тахометра и стробоскопа. Сопоставляя эту характеристику с эталонной можно будет делать выводы о причине «провалов» (совсем не обязательно, что она кроется в зажигании), однако об этом позднее.