Турбо-эффект или что скрывает ЗМЗ-21, лучшая тяга при недогреве Опции

[Т1974А]

VOV21:

Пока движек прогревается от 40 до 80С - тяга великолепная. А как перевалило за 80, всё, тупеет и динамика заметно падает. Стараюсь более 80 не допускать.

О! Вот это, джентльмены, очень интересный вопрос!!!
Таким образом, вот вам статья: "Турбо-эффект или что скрывает ЗМЗ-21?"
За 10 лет эксплуатации я давно заметил, что хорошо прогретый ЗМЗ-21 имеет худшую тягу, чем недостаточно прогретый (например, температура двигателя уже 80*, а масло ещё не доразогрелось, давление на 1000об/мин 5 бар.). В последнем случае разгон даже на первой передаче доставляет просто наслаждение, не говоря уже о второй. Собственно, это и навело меня на мысль о неких скрытых ресурсах этого двигателя. Если-бы он всё время ехал так, как он едет в слегка прогретом состоянии, я в жизнь не занимался бы никаким тюнингом: прибавка лошадей просто не нужна.
Поскольку мне захотелось стабилизировать эту просто шикарную тягу, я начал РЫТЬ.
Первоначально предполагалось, что эффект, назовём его "турбо-эффект", обусловлен низкой температурой воздуха, подаваемого в карбюратор. Поскольку холодного воздуха в цилиндр ДВС влезает больше (отчего на спортивных машинах и применяют "кулеры"), то тяга недоразогретого двигателя выше. Чтобы выяснить этот вопрос окончательно, нами был приобретён цифровой термометр с жидкокристаллической шкалой индикации и выносным датчиком температуры с диапазоном измерений от -50 до +150*С (замечу, что стандартный цифровой салонный термометр для этой цели не годился, поскольку температура под капотом автомобиля может достигать 150*С, а салонные термометры имеют потолок температуры всего 60*). Шкала была установлена в салоне, а термодатчик врезан в корпус воздушного фильтра у самого входа в карбюратор и соединён с прибором экранированным кабелем. В результате мной был установлен температурный диапазон по воздуху, оптимальный для наилучшей тяговитости и экономичности двигателя. Для полностью прогретого двигателя он составляет от +26 до +38*С. Поскольку корпус воздушного фильтра от Газ-31029 имеет патрубок для забора разогретого воздуха с коллектора, мной была дополнительно изготовлена тепловая юбка-заборник на приёмной трубе глушителя, вставленная сразу за чугунным выходом выпускного коллектора, которая была соединена стандартной гофротрубой с указанным патрубком корпуса фильтра. Тросовый привод переключающей заслонки в фильтре был выведен в салон на торпеду вместо прикуривателя (в нашей семье начиная с деда никто не курил, прадед - директор текстильной фабрики в Москве курил трубку и прикуривателями тоже не пользовался ) по аналогии с приводом заслонки карбюратора. Сия система дала возможность держать температуру воздуха в указанном диапазоне, к тому-же ускоряет прогрев двигателя.
Но дело оказалось не в этом.
Покатавшись с новой системой воздухоподачи с наступлением холодного времени года, я заметил, что двигатель тянет ощутимо лучше обычного, даже если температура подаваемого воздуха перевалила за 40* (заслонка открыта, весь воздух идёт с теплозаборника), а давление масла на холостых снизилось до 1 бар при норме в 1.5, что свидетельствует о существенном разогреве масла, для борьбы с чем я и хотел вставлять масляный радиатор. А машина-то едет прекрасно! Так стало-быть "турбо-эффект" определяется в основном не воздухом и не маслом, а чем-то другим?
Вот сейчас нам и следует поломать голову над этим вопросом, ибо результат того стоит. Очевидно, что "турбо-эффект" как-то связан с температурой окружающей среды. Но вот как именно?
Перегрев цилиндров, увеличивающий их диаметр вследствие чего нарушается герметичность поршневых колец? Но на машине стоит спортивный шкив вентилятора, циркуляция ОЖ в норме, температура строго 80 всегда, в том числе и при проявлении эффекта. Не похоже.
Вязкое недопрогретое масло хорошо уплотняет камеры сгорания? А почему тогда он отменно едет даже при 1 бар на х.х., зато +10* за бортом?
На Gaz21.ru Saab писал о целесообразности увеличивать зазоры в клапанах до 0.4мм. Типа дело в этом. Перегретые штанги толкателей излишне удлиняются и это нарушает герметичность камер сгорания. Но у меня уже стоят 0.4. Может, 0.5 поставить? Или штанги биметаллические? Отменная идея для самокомпенсации зазоров, кстати. А они в природе есть?
Вообще, последнее соображение имеет перспективу: чем определяется температура штанг толкателей? Маслом и… забортным воздухом от вентиляции картера!
Таким образом, нам всем следует РЫТЬ! Когтьми! Я бы попросил нашу заботливую администрацию в лице Stirlitza послать частные сообщения людям, которых он расценивает, как ценных специалистов по ЗМЗ-21 и попросить их поучаствовать в этой ветке. Возможно, данный вопрос под предложенным заголовком даже есть смысл вынести в отдельную ветку.
С нетерпением жду продолжения банкета!

[Т1974А]

Скиф:

Возможно, также необходимо обратить внимание на карбюратор. Какой он у Вас, кстати? В случае перегрева в нем могут образовываться паровые пробки.

О! Вот-вот-вот! Тема интереснейшая пошла! Я просто весь внимание!
Карбюратор К-105, (Stirlitz, +5! По сей день с содроганием вспоминаю ту историю с герметиком в главном жиклёре! Все мои знакомые в шоке были. Такая вылизанная машина и заглохла в такой момент, зараза!) про паровые пробки слышу вообще впервые. Они характерны для однокамерных карбюраторов, да? А в чём состоит физика явления и где они образуются? Менять карбюратор на двухкамерный не хочу, по-любому будем делать этот. Вы считаете, что он перегревается? Надо будет поставить второй термодатчик на карб и действительно отследить динамику процесса. Спасибо.
Тем не менее, прошу Вас изложить всё, что Вы знаете о паровых пробках и методах борьбы с ними.

Двухкамерный карбюратор лучше подходит для приготовления "правильной" смеси в зависимости от режима работы двигателя

Да, про это я в курсе. Однако, конструкция карбюратора с экономайзером обуславливает наиболее бедную смесь за гранью последней трети хода дроссельной заслонки. Если поРЫТЬ здесь, то можно добиться наивысшей экономичности при движении по трассе, хотя по городу на переходных режимах однокамерник уступит "Солексу" однозначно.
Есть впрочем и следующий момент: смонтировать двухкамерный карбюратор на "родной" коллектор можно только через переходник (хотя мне говорили, что была некая переходная модель УАЗовского впускного коллектора, который вставал вместо "родного" и при этом фланец был под двухкамерный карбюратор. Но это поди найди теперь. Кроме того, завлаб из ЦНИИТА говорил, что когда-то он ездил с коллегой в США и тот ходил смотреть "продвинутые" карбюраторы, чтобы поставить на свою Газ-21. Так вот там они видели 4-х-камерный (!!!) японский карб, с фланцем под 21-й коллектор! Во что надо было брать-то! За давностью лет что это был за зверь, он естественно, не помнит, РЫТЬ надо. Кто-б ещё показал, где?), вследствие чего получается совершенно жуткая конструкция (монумент 2-х камерному карбу на постаменте) с непонятной аэродинамикой в переходнике . Нет, это не катит.
Замену головки блока вместе с коллекторами мы здесь вообще не рассматриваем. Наша со Stirlitz-ем цель - снять с оригинала (ну, ладно, почти оригинала) во всяком случае 100 л.с. при должной экономичности и потом разъезжать с подогнутыми пальцами. Интерес тут скорее спортивный. А переделывать пол-двигателя - проще поставить уже ЗМЗ-409, например (шикарная вещь, ездил на "Хантере" с таким двиглом - тяга - ужас, невзирая на аэродинамику кирпича. При этом расход по трассе на 100 км/ч всего 11 литров, при 130 лошадиных силах. Круто. Очень серьёзный двигатель с адаптивным режимом управления от бортового компьютера) или хотя-бы форкамерный от Газ-3102. Последний куда более бюджетен, причём ещё и 150 л.с., хотя жрёт побольше.
С нетерпением ждём-с Ваших комментариев !

[Скиф]

Наша со Stirlitz-ем цель - снять с оригинала (ну, ладно, почти оригинала) во всяком случае 100 л.с. при должной экономичности и потом разъезжать с подогнутыми пальцами. Интерес тут скорее спортивный. С нетерпением ждём-с Ваших комментариев !

Я готов к Вам присоединится и "соображать" на троих.
"Ноги" у паровых пробок растут из фальсифицированого бензина. Игорь уже поднимал здесь на форуме тему о фальсифицированном бензине, но я осмелюсь еще добавить две ссылки:
http://www.aviajournal.interami.com/e.php?…=02&lang=ru
http://www.aviajournal.interami.com/e.php?…=03&lang=ru
На досуге прочитаете, но по существу вопроса о паровых пробках в топливной системе процитирую несколько фраз из этих статей.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров (ДНП), или упругость паров, — это давление, которое оказывают пары на стенки сосуда при испарении топлива в замкнутом пространстве. Оно характеризует испаряемость бензиновых фракций и пусковые качества топлива. ДНП зависит от химического и фракционного составов топлива. Как правило, чем больше в топливе содержится легкокипящих углеводородов, тем выше упругость паров. ДНП возрастает также при повышении температуры.

Определяют давление паров (ГОСТ 1756-83), выдерживая испытуемый бензин 20 мин в герметичном резервуаре при 38°С. По прошествии данного времени по манометру фиксируют давление паров бензина.

Использование бензина с высокой упругостью паров приводит к повышенному образованию паровых пробок в системе питания, снижению наполнения цилиндров, падению мощности. В летних сортах бензинов ДНП не должно быть больше 80 кПа. Зимние сорта бензинов для облегчения пуска двигателя в холодное время года имеют большее давление — 80-100 кПа.

Фракционный состав

Бензин, который поступает в систему питания карбюраторного двигателя, должен образовывать топливовоздушную смесь определённого состава, обеспечивающую полноту сгорания на всех режимах работы двигателя. Горючая смесь должна иметь определенные соотношения паров бензина и воздуха. Качество горючей смеси зависит от карбюрационных свойств бензина: испаряемости, скрытой теплоты парообразования, упругости паров, плотности, вязкости и поверхностного натяжения. Основное влияние на качество смеси оказывает испаряемость.

Испаряемость — это способность топлива переходить из жидкого состояния в парообразное. Испарение может быть статическим, когда нефтепродукт испаряется с неподвижной поверхности в неподвижный воздух, и динамическим — при движении продукта и воздуха. На интенсивность испарения оказывают влияние многие факторы: температура окружающей атмосферы и нефтепродукта, давление насыщенных паров, теплопроводность, теплоемкость, величина поверхности и др. Образование горючей смеси в двигателях осуществляется при динамическом испарении, когда основное влияние оказывают скорость движения сред и степень распыления бензина.Испаряемость бензинов оценивают фракционным составом.

При температуре окружающего воздуха ниже -25…30°С для пуска холодного двигателя необходим предварительный подогрев.

Легкие фракции нужны только на период пуска и прогрева двигателя, в дальнейшем они начинают интенсивно испаряться в топливном баке, бензопроводах. Вместе с жидкостью через жиклер карбюратора поступает пар, снижается коэффициент наполнения цилиндров, падает мощность, двигатель перегревается. В топливоподающей системе образуются паровые пробки, возникают перебои в работе, двигатель глохнет. Особенно это часто наблюдается при использовании зимних сортов бензина летом. В связи с этим количество легкокипящих углеводородов в бензине ограничивают; температура начала кипения для всех сортов бензина должна быть не ниже 35°С. Конструктивным мероприятием для предотвращения образования паровых пробок является обратная магистраль с жиклером в топливной системе летательного аппарата с закапотированной силовой установкой (от карбюраторов в топливный бак).

P.S.: Относительно замены карбюратора, то я установил себе "Озон". Считаю, что он наилучшим образом подходит к двигателю 21-й Волги. Это очень простая процедура, не требующая практически никаких переделок двигателя. Если эта тема интересна, то мы можем ее развивать уже в созданой рядом ветке по карбюраторам.

[Т1974А]

Прочитал статьи. Сложно для восприятия не химиком. Тем не менее:
ДНП - как я понял, свойство паров бензина, нагретых свыше допустимой температуры, подниматься вверх по каналу карбюратора, препятствуя поступлению ТВС в цилиндры.

Легкие фракции нужны только на период пуска и прогрева двигателя, в дальнейшем они начинают интенсивно испаряться в топливном баке, бензопроводах. Вместе с жидкостью через жиклер карбюратора поступает пар, снижается коэффициент наполнения цилиндров, падает мощность, двигатель перегревается. В топливоподающей системе образуются паровые пробки, возникают перебои в работе, двигатель глохнет.

Не понимаю, как обратник от карбюратора в бензобак может предотвратить возникновение паровых пробок в топливопроводах. Сдаётся мне, в моём случае это не важно. Поскольку К-105 имеет балансировочный канал поплавковой камеры, даже если мы предположим подачу пузырей газа по топливопроводу, попав в камеру они просто улетучатся оттуда через балансировочный канал и даже не приведут к возрастанию давления в камере.
Таким образом, все вредные процессы, очевидно, происходят в самом карбюраторе.
Причин может быть две:
1. От перегретой площадки подогрева ТВС впускного коллектора (под карбюратором) излишне нагретые НП образуют восходящие потоки в воздушном канале карбюратора, препятствующие полноценному всасыванию со всеми вытекающими отсюда последствиями.
2. Перегрев самого карбюратора вызывает кипение бензина в отдельных каналах с образованием паровых пробок непосредственно в этих каналах, что нарушает оптимальный состав смеси.
3. В обоих перечисленных случаях организация обратника в бензобак - пустое мероприятие, которое, возможно, помогает на инжекторных ДВС, но не здесь.
4. Надо РЫТЬ. На досуге изготовлю второй датчик температуры, который запущу через балансировочный канал в поплавковую камеру. Попробуем уловить устойчивую связь между началом потери тяги и температурой бензина в поплавковой камере. Если таковая обнаружится - дело в перегреве карбюратора. Заодно установим, при какой температуре начинается перегрев. Лучше-бы дело было так. Вопрос охлаждения карбюратора - решаем. А вот как бороться с восходящими потоками насыщенных паров - пока плохо представляю.
Спасибо за информацию.

[Скиф]

Не понимаю, как обратник от карбюратора в бензобак может предотвратить возникновение паровых пробок в топливопроводах.

если есть обратка, то бензин не сильно задерживатся в поплавковой камере, а все время циркулирует по топливной магистрали. Поэтому и нагревается меньше.

На досуге изготовлю второй датчик температуры, который запущу через балансировочный канал в поплавковую камеру. Попробуем уловить устойчивую связь между началом потери тяги и температурой бензина в поплавковой камере. Если таковая обнаружится - дело в перегреве карбюратора. Заодно установим, при какой температуре начинается перегрев.

Ну что ж, для начала - план нормальный. Будем ждать результатов экспериментов. Хотя, интегрально можно проверить идею таким образом - снять крышку капота и поездить (по гаражу) со снятой крышкой капота. Эффект должен быть заметен.