Подготовка за състезания на форсиран двигател 412 -автор: Е.Г. Сингуринди

[човека с пикап]

Превод:emo66 и московчаниан2140(часта за особености на ГРМ)

ПОДГОТОВКА ЗА СЪСТЕЗАНИЯ НА ФОРСИРАН ДВИГАТЕЛ М - 412*


ЦИЛИНДРОВА ГРУПА
Цилиндров блок

Цилиндровият блок на двигателя М-412 е изработен от алуминиева сплав АЛ-9. В УМЗ(УЗАМ) е усвоена технология за леене на цилиндровия блок под налягане. Тези блокове имат по-тънки стени и са с 4 кг по-леки.**
Въпреки че изглежда нежен, цилиндровият блок притежава необходимата здравина и твърдост, добре отвежда топлината. Здравината се обезпечава от това, че уширението за закрепване на масления картер се намира под оста на коляновия вал, което гарантира минимални деформации в зоните на основните лагери, цилиндровите ризи и равнините на свързване с цилиндровата глава и картера.
За сглобяване на спортен двигател е най-добре да се използва цилиндров блок с пробег 5-10 хил.км. Такъв блок вече не се деформира от напрежения, свързани с напасване и разработка.

Преди сглобяването на двигателя цилиндровият блок задължително трябва да се провери за съосност на отворите за основните лагери. Имало е случаи, когато в резултат на силно прегряване в периода на разработка или по време на състезания са били констатирани несъосности на тези отвори до няколко десети от милиметъра. Такъв цилиндров блок, разбира се , не е подходящ за форсиран двигател. Проверката на блока за съосност на отворите за основните лагери се извършва със специално изготвен вал-калибър.

Опитът от сглобяване на двигатели и подбора на детайли към тях позволява да се дадат следните препоръки – в цилиндровия блок се поставя колянов вал, за изправността на който няма съмнения, с лагери, смазани с моторно масло. Затягането на капачките на основните лагери се извършва последователно и постепенно от средната към крайните с усилие не по-голямо от предписаното в инструкциите.
Ако при така монтирания колянов вал със средно усилие на ръката се завърти предния край и той се завърти по инерция два-три оборота, то може да се счита, че този блок е пригоден.

При тази проверка следва да се свалят предният и задният капак на блока със семерините, ако са били поставени, тъй като заради триенето в тях въртенето ще бъде затруднено.

За монтиране на ризи за бутала с диаметър 92 мм трябва да се разстърже цилиндровият блок по два размера за всеки цилиндър. Размери за разстъргване: монтажното място на ризата (полата) 100+0,035 мм, и под водната риза 115±0,4 мм (рис. 15). Операцията може да се изпълни на разстъргваща фреза, каквато има във всяко авторемонтно предприятие.

По време на разстъргването на монтажните места на ризите е важно да се съблюдава тяхната съосност и перпендикулярността към коляновия вал. Добре е към момента на разстъргването да имате обработени ризи, за да може да се извърши индивидуалното им напасване. Полата на всяка риза трябва свободно, но без луфт да влиза в блока. Влизане с натяг е недопустимо, тъй като при относително тънките стени на ризата неизбежно се нарушава геометрията на цилиндъра. При монтаж под напрежение, даже незначително, се нарушава общата здравина на двигателя и се появява вероятност от пречупване на ризата в процеса на работа на двигателя и даже при сглобяване.
Междуцентровото растояние на блока на М412 е 104 мм.

_________________________________________
* Разработката на конструкции на двигатели с повишени мощности на база на автомобили „Москвич” и ВАЗ беше осъществена в Ленинградската лесотехническа академия „С.М.Киров” от група любители на автомобилния спорт от Катедрата по експлоатация и ремонт на автомобили. Основните механични и заваръчни работи се извършваха в Кировския завод, в Ленинградското оптико-механично обединение, Опитно-експерименталния завод на ДОСААФ, Централния научно-изследователски институт по горивна апаратура, 37 автотранспортно предприятие. Необходимо е да се каже, че всички работи се извършваха на обществени начала. Отделните конструктивни решения се проверяваха на двигателите на спортните автомобили на ленинградските спортисти в различни състезания, в това число и рали шампионата на СССР. (Бележка на автора)
** Разглежданите методики за форсиране са за двигатели, произведени до 1976 г. в Москва. Блоковете там са ляти в пръст (до 72 год.) или кокила без налягане (до 76 год.). Най-подходящи са тези до 72, защото са с най-дебели стени на блока, но и тези до 76 стават. След 1976 г. двигателите се произвеждат в гр.Уфа (УМЗ – Уфимский мотостроительный завод, по-късно – УЗАМ – Уфимский завод автомобильных моторов), като блоковете се леят в кокили под налягане и са тънкостенни. Например блокът на мотор 331 от 21412 не става за разстъргване за ризи от ГАЗ-24, защото стената е тънка и при разстъргването се пробива джобът над основните лагери. (Бележка на преводача)



Цилиндрови ризи М-412

Двигателят М412 има ризи, непосредствено контактуващи с охладителната течност, така наречените „мокри ризи”. Такава конструкция, въпреки че донякъде намалява здравината на двигателя, създава значителни преимущества пред двигателите със „сухи ризи” по отвеждането на топлината, което е особено важно за надеждната работа на форсирания двигател.
Ризите на стандартния двигател М-412 се изработват от специален чугун с висока повърхностна твърдост (НВ 200 – 240). В зависимост вътрешния диаметър ризите се делят на пет групи и се маркират с различен цвят (табл.25).

Таблица 25
Група Цветен индекс Диаметър, мм
A Черен 82,05—82,06
B Син 82,04—82,05
C Червен 82,03—82,04
D Жълт 82,02—82,03
E Зелен 82,01—82,02

При сглобяване на двигател със стандартни ризи с диаметър 82 мм най-добре е да се използва комплект от една размерна група (при условие че разполагаме с бутала със съответен размер), тъй като в такъв случай за замяна на излязла от строя риза е достатъчно да имаме само една резервна.
Ако нямаме пълен комплект ризи от една размерна група, то може да се сглоби двигател с ризи от различни групи, но при задължително условие всяка риза да съответства на своето бутало, като имат съответни цветови индекси.

По-сложно е сглобяването на форсиран двигател с ризи и бутала с диаметър 92 мм. За това е нужно да имате пълен комплект (желателно е да имате 2 ризи в запас) ризи от двигатели М – 21 , ГАЗ – 53 (или ГАЗ – 24). Тези ризи за разлика от ризите на стандартния двигател М – 412 имат вложка от специален термоустойчив чугун, запресована в горната част на ризата на 50 мм от ръба за повишаване на износоустойчивостта и дълготрайността.
За да се монтира такава риза (рис.16) във вече разстъргания блок на М-412, тя трябва да се скъси по размер. При това в ризата остава част от термоустойчивата вложка – 16 мм. Именно това създава определени трудности. Работата е там, че при рязането на ризата на струг с режещ нож във връзка с различната твърдост на основния материал и термоустойчивата вложка, дори при най-малко подаване на ножа останалата част от вложката се приповдига, и на ризата се образува ръб с много малки размери. Отначало ние не им обръщахме внимание. Но след разработката намирахме драскотини по ръба на най-горния компресионен сегмент (долния и масления не достигат до ръба).



Приемлива се оказа следната технология. С режещ нож ризата се разстъргва до дълбочината на основния материал, примерно до 4 мм със запас по височина 1 – 2 мм. След това с ножовка на ръка се извършва окончателното отрязване. Точния размер по височина се постига чрез челно струговане с възможно най-малкото подаване. След обработката мястото на стиковане на вложката с ризата в огледалото на цилиндъра не трябва да се усеща с възглавничката на пръста.

Гарнитури под цилиндровите ризи

За гарнитури под ризите е най-добре да се използват нови гарнитури от двигатели ГАЗ-24: остава само с ножици да се отрежат сегменти по размера. Ако няма готови гарнитури, те може да се отрежат от лента студено валцована мед с дебелина 0,4 мм. В краен случай, може да се използват набори от по-тънки гарнитури, но по не повече от две на риза. На изработените самостоятелно гарнитури обезателно трябва да се почистят заосенъците.
След изготвяне на гарнитурите идва времето на окончателното премерване и напасване на ризите в блока. Ризите с гарнитурите се поставят в блока в съответствие с направените отметки и се притискат с цилиндровата глава (без гарнитура) с всички болтове със средно усилие, за да не се деформира главата.

След 20-30 мин главата се сваля и се проверява с колко ризите се показват над горната плоскост на блока. Тази величина трябва да е 0.08-0,12 мм за всички ризи, а височината на всяка риза над блока трябва да е еднаква по целия периметър на ризата, за да се изключи усукване и да се ганатира съосността им.

При окончателното сглобяване на двигателя за надеждна херметизация на охладителната система гарнитурите под ризите се намазват с блажна боя или грунд. Да се мажат с нитроцелулозна боя не е препоръчително, тъй като тя до окончателното стягане на главата успява да засъхне. В този случай нитроцелулозната боя носи повече вреда, отколкото полза.

Бутало, бутални пръстени (сегменти), бутален болт

Буталната група на автомобилния двигател, състояща се от буталото, буталния болт, сегментите и зегерките на буталния болт работят в много тежки условия: високи температурни, газови и инерционни натоварвания, имащи близък до удар характер, големи скорости на движение с промяна на знака, ограничено смазване и недостатъчно топлоотдаване.
Необходимостта от подробно разглеждане на някои конструктивни особености на буталната група е свързана не само с това, че те изискват особено внимание при подготовката на двигателя за състезания, но и с това, че много спортисти се стремят, понякога неоправдано, да изменят конструкцията или обработката на тези детайли.

Буталото условно може да се раздели на три части, изпълняващи различни функции: чело, уплътняваща част и направляваща част (пола). Челото и уплътняващата част образуват главата на буталото (рис. 17). Челото на буталото, образуващо с главата на блока горивната камера, завършва до горния ръб на канала на първия компресионен сегмент. Тази част на буталото е наричана още „горещ пояс”, тъй като челото е подложено на открит пламък и горещи газове, нажежени до температура 1500-2500°С. За увеличаване на здравината и общата твърдост челото се изготвя достатъчно масивно и се оребрява, като ребрата свързват челото и стените на буталото с удебеленията за буталния болт. Дебелината на челото по правило се увеличава постепенно от от центъра към периферията. При такова сечение се подобрява топлоотдаването от челото и се намалява температурата му на загряване.



Челото на буталото на двигателя на М-412 е изпъкнало, което придава на горивната камера сърповидна форма, а това донякъде влошава процеса на горене. Голямата повърхност на изпъкналото чело в сравнение с плоското увеличава площта на съприкосновение с горещите газове, което повишава общата му температура. Излишното нагряване на челото по принцип е нежелателно, тъй като влошава тегловото пълнене на цилиндъра и води до определено снижаване на мощността на двигателя заради повишеното загряване на свежия заряд горивна смес. Но пък благодарение на изпъкналата форма на челото се намалява горивната камера, при това конструкторите са успели да постигнат намаляване масата на буталото и увеличаване здравината на челото.

Буталата, движейки се възвратно-постъпателно с голяма скорост – до 20 м/с, се подлагат на въздействието на силите на инерцията, пропорционални на масата. Силите на инерцията неутрализират значителна част от силите, които притежават газовете под налягане. Олекотяването на буталото, както и на други детайли, движещи се възвратно-постъпателно намаляват загубите от преодоляване на силите на инерцията, особено при прехода на двигателя от един режим на работа на друг.

Може да се счита за целесъобразно и лишено от риск олекотяването на челото на буталото на М-412 чрез престъргване (двойно щрихованата част) и приближаването на формата му към плоската. Това ще помогне да да се избавим от недостатъците на изпъкналото чело и ще запази неговите достойнства.

Естествено, престъргването увеличава горивната камера , вследствие на което се намалява степента на сгъстяване и мощността на двигателя. Затова пък се поевтинява експлоатацията, тъй като вместо бензин АИ-93 в транспортните и обслужващи автомобили може да се използва бензин А-76. По тази причина разстъргването може да се препоръча на собствениците на автомобили „Москвич”, желаещи незначителна загуба на динамика срещу удобство на експлоатацията. Що се касае за спортните автомобили, то при тях такава „декомпресия” е противопоказна.
За достигане на степен на сгъстяване на двигател с разстъргани бутала до 9,5-10 се налага да се фрезова цилиндровия блок с 1 мм (заедно с предния капак). С 1 мм следва да се скъсят и ризите на струг. Освен това, с 1,8-2,0 мм се фрезова и главата.
При такава компоновка на двигателя не би трябвало да се случи „среща” на буталото и смукателния клапан, тъй като между тях остава растояние 0,8-1,0 мм при подхода на буталото към ГМТ в края на такта „изпускане”. Но за гарантиране във връзка с неизбежното „зависване” на клапаните на максимални обороти е необходимо на челото на буталото да се направят вдълбавания с дълбочина 1-1,5 мм (рис. 18, 19).




Такова вдълбаване може да се направи на ръка с ръчна, електрическа или пневматична дрелка. На тези спортисти и отбори, на които често им се налага да сглобяват форсирани двигатели, можем да препоръчаме приспособлението, предложено от мотористите от спортната лаборатория на АЗЛК (рис. 20). То представлява клапан със запоени към челото му три или четири резеца. Фрезата-клапан се поставя на мястото на клапана в главата, главата се закрепва на блока, буталото при това се намира в ГМТ. След това операцията по издълбаването се извършва като при притриване на клапаните, но в обратна посока – към буталото. И така на четирите бутала. Да се дълбае под изпускателните клапани не е необходимо.


(рис.20)

Между другото, при сглобяване на двигател със стандартни (не олекотени) бутала при фрезоване на главата повече от 0,8-0,9 мм в буталата задължително се правят такива вдълбавания.


Подборът и правилното монтиране на буталните пръстени (сегментите) се явява едно от основните условия за надеждна и безаварийна работа на двигателя. Следва да се отбележи също, че времето на напасване на сегментите към ризата се определя от продължителността на разработката на двигателя.

От комплекта сегменти за стандартен двигател М-412 горния компресионен (хромирания) трябва да има при монтажа малко по-голям луфт в ключа – 0,4-0,5 мм. Такъв луфт гарантира, че няма да се получи задиране на сегмента в ризата при интензивно нагряване до 300-350° С. Втория компресионен и масления се подбират с луфт 0,2-0,4 мм. При поставянето на сегментите на буталото трябва да се следи за правилното ориентиране на маркировката „вверх” или „тор” и разполагането на ключовете в различни посоки.
За двигателя ГАЗ-24 се произвеждат няколко варианта сегменти.

Горния компресионен сегмент е хромиран или електролитно напластен, с правоъгълно сечение или овален, с височина 2,5 или 2,0 мм.
Предпочитат се покритите с порист хром сегменти. Срокът им на служба е 3-3,5 пъти по-голям от напластените. При това животът на сегментите, разположени под хромирания, също се удължава.

Сегментите със заоблени ръбове подобряват заклинването на масления слой под движещия се сегмент, а острия ръб разрушава масления филм. Не трябва да се забравя също, че на пътя на горния сегмент лежи края на останалата част от термоустойчивата вложка на ризата. В процеса на работа на двигателя на това място може да се появи малко „стъпало”, затова и от тази гледна точка овалната форма на сегмента е за предпочитане, тъй като намалява вероятността от счупване на сегмента или появяване на задирания.

За по-добро уплътнение и намаляване на напрежението по ръба, а също и по ред други причини първия сегмент се избира с малка височина. Такива сегменти намаляват износването на каналите в следствие на намалените сили на инерцията, особено на високи обороти.
И така, считаме за целесъобразно да избираме първи компресионен сегмент хромиран, със заоблени ръбове и височина 2,0 мм. Буталата, разбира се трябва да имат съответна височина на канала на първия сегмент.

Втори компресионен сегмент може да бъде поставен или чугунен, или стоманен съставен (пакет). В последните години в автомобилните двигатели все по-голямо разпространение получават стоманените вити компресионни сегменти, изработвани от калибрована лента. За първи компресионен сегмент те не се използват, тъй като не отвеждат необходимото количество топлина от горната част на буталото и губят еластичност заради повишеното нагряване, но като втори сегмент се представят добре, тъй като отделните елементи по-добре прилягат към стената на цилиндъра, отколкото поставения в канала един чугунен сегмент. Между отделните тънки пластини на пакета се образуват канавки, в които се събира масло, в следствие на което се обезпечава надеждно смазване на триещите се повърхности и се подобрява уплътнението на цилиндъра. При това застъпването на ключовете и плътното прилягане на тънките сегменти към стените на канала на буталото намаляват попадането на масло в горивната камера.
В заводския комплект стоманените компресионни сегменти лесно се отличават от маслените по малко по-голямата ширина, формата и косия разрез на ключа. Стоманените компресионни сегменти, които се поставят по два в канал с конуса надолу, имат по-тъмен оттенък.

Маслообиращите сегменти, осъществяващи отвода на излишното масло от стените на цилиндъра и ограничаващи по този начин попадането на масло в горивната камера, едновременно се явяват основен елемент от буталната група, регулиращ смазването на горните зони на стените на цилиндъра. Затова на избора на маслени сегменти се придава голямо значение.
Веднага може да се отбележи, че и чугунените (дренажен тип), и съставните стоманени сегменти показаха напълно удовлетворителни резултати в най-тежки условия на пистови и ралийни състезания. Въпреки това по някои съображения предпочитание се отдава на съставните стоманени маслени сегменти.

Те имат по малка контактна повърхност със стената на цилиндъра, което намалява загубите от триене. По-дългия срок на служба на тези сегменти в сравнение с чугунените се обезпечава от наличието в комплекта на разширител, който създава допълнително радиално налягане на сегмента при намаляването на неговия размер в следствие на износването. Освен това, съставният комплект има по-малка маса, отколкото един чугунен сегмент, по-лесно се монтира на буталото, докато чугунените често се чупят при монтажа.

Направляващата част на буталото (полата) е частта от долния ръб на масления сегмент до края на буталото и служи за равномерното разпределение на страничния натиск на огледалото на цилиндъра и за направляване на буталото съосно на цилиндъра. В предаването на страничното усилие от буталото към цилиндъра участва само част от страничната повърхност на полата, ограничена в напречно сечение с ъгъл 80- 100°. Това обстоятелство позволява с цел намаляване масата на буталото и загубите от триене да се отстрани част от полата.

При сглобяване на двигател с бутала от ГАЗ-24 следва да се подбират двойки бутало-риза с луфт не по-малък от 0,06-0,08 мм. При по-малък луфт даже след дълго и внимателно разработване на двигателя при работа в режим 6500-7000 об/мин се появяваха надирания по стените на цилиндрите, в резултат на които съществено се увеличаваха загубите от триене, увеличаваше се разходът на масло, намаляваше компресията и забележимо падаше мощността.

Буталният болт служи за ос в шарнирното съединение на буталото и биелата, приема всички предавани между тях силови натоварвания с ударен характер и работи в условията на ограничено смазване.
Буталните болтове на двигателите М-412 и ГАЗ-24 могат да се олекотят без загуба на здравина (рис. 21). Олекотените бутални болтове в течение на години експлоатация в спортни двигатели потвърдиха своята работоспособност и надеждност.


(рис.21 – Олекотени бутални болтове)

[човека с пикап]

КОНСТРУКЦИЯ И ПОДГОТОВКА НА КОЛЯНО-МОТОВИЛКОВИЯ МЕХАНИЗЪМ

Мотовилката (биелата) е част от коляно-мотовилковия механизъм на двигателя и служи за предаване на усилията от буталото към коляновия вал и обратно – от коляновия вал към буталото в зависимост от направлението на действащите сили.
На обтекаемостта на тялото на биелата се придава голямо значение. Затова биелата трябва да се обработи първо с по-груб шмиргел, за да се намали масата и, след това да се заглади с шкурка и накрая да се полира с кече и фина полираща паста. Окончателно обработените биели не трябва да се различават по маса една от друга повече от 1 – 2 грама. Олекотената и полирана биела е по-лека от стандартната със 100 – 120 гр.

При подготовката за сглабяване на двигател с увеличен работен обем стандартната биела се нуждае от преработка. Буталото с диаметър 92 мм е предвидено за бутален болт с диаметър 25 мм (вместо 22 мм в стандартния двигател м-412). Освен това, при тези бутала е различно разстоянието от оста на буталния болт до челото на буталото. Затова разстъргването на главата на биелата се прави несъосно на стария отвор, а с изместване надолу с 1,5 мм (рис.22). След разстъргването на главата на биелата до размер 26,27 +0,02 мм в отвора се запресова готова разрезна втулка от двигател ГАЗ-24 или втулка, самостоятелно изработена от препоръчани от производителя материали. Окончателното напасване ( райбероване) на отворите се прави индивидуално при наличието на вече облегчени бутални болтове.


Не всички стандартни биели са годни за описаната преработка. Подборът на биелите трябва да се прави по следния признак – за надеждна работа на биелата след разстъргването на отвора трябва да остава „ метал на главата”, не по-малко от 2,5 – 3 мм. Имайки предвид изместването на долната част на разстъргания отвор с 3 мм надолу, изходната дебелина на материала под втулката на буталния болт трябва да е не по-малко от 5,5 – 6,0 мм. По този размер следва да се подбират биели, годни за разстъргване.
И по последен признак – най-добре е да се подбират биели от една или от съседни теглови групи, за да се облегчи по-нататъшното им напасване по маса.






Цветовият индекс на тегловата група се нанася на гладката част на главата на биелата (отгоре) съгласно табл. 26

№ п/п Цвят на маркировката Маса на главата на биелата, г Маса на валовата шийка, г Обща маса, г
1 Една бяла линия 210±2 590 ±2 800 ±4
2 Две бели линии 215+2 595 ±2 810±4
3 Една черна линия 220 ±2 600 ±2 820 ±4
4 Две черни линии 225 ±2 605 ±2 830+4
5 Една зелена линия 230 ±2 610±2 840+4
6 Две зелени линии 235 ±2 615±2 850 ±4
7 Една червена линия 240 ±2 620 ±2 860 ±4
Таблица 26

При сглобяване или ремонт на стандартен двигател е важно да се знае разбивката на групи по размера на отвора в главата на биелата.
Цветовата маркировка се нанася отстрани на главата (табл. 27).


Цвят на маркировката Диаметър на отвора, мм
Розов 22,0045-22,0020
Кафяв 22,0020-21,9995
Зелен 21,9995-21,9970
Син 21,9970-21,9945
Таблица 27


Буталния болт на двигателя на ВАЗ за разлика от всички по-рано произвеждани двигатели в нашата страна се монтира неподвижно в биелата, съответно в нея няма набита втулка. Такава конструкция не дава възможност да се разглоби възела бутало-бутален болт-биела, тъй като при избиването се чупи буталото. Това следва да се има предвид, когато планираме ремонт или разглобяване на двигателя. Сглобяването на този възел се извършва с предварително нагряване на биелата до 240° С в термокамера и изисква определен опит, защото биелата бързо се охлажда, а в охладената биела е невъзможно да се промени положението на биелния болт. Ако не разполагате с термокамера, можем да ви препоръчаме да нагреете главата на биелата с газова горелка до появяването на първите нюанси на червеното, но не повече, тъй като нагрятата до ярко червено биела ще се деформира при монтажа.

Коляновият вал е един от най-отговорните и най-сложните в конструктивно и производствено отношение детайли на двигателя. Недостатъчната надеждност на коляновия вал, по правило, е причина за повишени износвания и съкращаване на ресурса на двигателя. От здравината на коляновия вал в много отношения зависи възможността за форсиране на двигателя.
Изхождайки от условията на работа на двигателя към коляновия вал се предявяват следните изисквания: статична и динамична балансираност, здравина, твърдост и износоустойчивост на шийките, отсъствие на опасни резонансни колебания, обтекаема форма, висока точност на изработването и обработката, възможно най-малка маса.

Двигателят М-412 има определено предразположение към възникването на резонансни въртеливи колебания, може би, защото предният край на коляновия вал е донякъде претоварен. Тук са приводите на маслената помпа, делкото и разпределителния вал, цялата газоразпределителна система, водната помпа с перката, генераторът. Конструкторите предполагат, че именно с това е свързан и относително неголемия срок на служба на делкото при пределни натоварвания на двигателя. Действително, в условията на автомобилни състезания се налага да сменяме делкото на всеки 8 – 10 хил. км пробег, но това не е „криминално” явление, тъй като опитът от експлоатацията на стандартни и форсирани двигатели с обичайни за тях натоварвания ни позволява да твърдим, че в тези условия срока на служба на делкото съответства на пробег от 100 хил. км и повече. Други последствия от резонансните въртеливи колебания не сме констатирали. В такъв случай има смисъл експериментът със свалянето на противотежестите на коляновия вал за намаляване на масата му с цел увеличаване на мощностните показатели при преходните режими (рис.23). Сега можем да твърдим, че че коляновите валове с отрязани противотежести, олекотени с 2,5 кг за ВАЗ и с 6,0 кг за М-412, в сравнение със стандартните са напълно работоспособни и дават ефект в подобряването на динамиката на автомобила. Да се престържат противотежестите може на обикновена фреза със задължително динамично балансиране преди монтажа на вала в двигателя. Преди обработката или преди монтирането на вала задължително се извършва замерване на биелните и основните шийки с микрометър.


Между другото, в специализираната литература има сведения, че при подготовката на автомобил BMW-1800 на накои модели двигатели са монтирани валове без противотежести.

Без да влизаме в подробен анализ на причините, можем да препоръчаме да се използват колянови валове с диаметър на основните шийки 61,94±0,01 мм и на биелните шийки 56,00-0,01 мм за двигателя на М-412.

Лагерите на двигателя М-412 (биелните и основните) са тънкостенни, триметални. Основата представлява стоманена лента с дебелина 1,4 мм, покрита със слой оловен бронз 0,25 мм. Най-горния антифрикционен слой представлява сплав на оловото с индий, като дебелината на този слой е 0,02-0,03 мм.

Такива тънкостенни лагери притежават добра гъвкавост и при монтажа точно приемат формата на основата. Монтажът на лагерите трябва да се извършва с особена точност, старателно, тъй като даже малки неравности на основата или попадане под лагера на твърди частици изменят формата им, което не само влошава отвеждането на топлината от шийките, но и променя величината на хлабината между шийката и лагера, от което значително се увеличава износването им.

Лагерите на двигателите М-412 и ВАЗ не се нуждаят от индивидуално напасване на място благодарение на високата точност при изработването им. Шаброването на ръка може само да наруши тънкия горен антифрикционен слой. Смяната на лагерите е най-добре да се извършва при свален колянов вал.

Характерна неизправност на двигателя М-412 по общо мнение се смята излизането от строя на лагерите на вала независимо от техния вид, литража на двигателя, степента на сгъстяване, вида състезания и даже модела на автомобила. Затова възникна идеята да преминем към конструкция на колянов вал не с плъзгащи, а с търкалящи лагери.

Колянов вал с търкалящи лагери в сглобен вид е показан на рис.24. Основното му достойнство е значителното намаляване на загубите от триене, благодарение на което може да се намалят изискванията към качеството на маслото и мазителната система като цяло, тъй като на търкалящите лагери им е достатъчно смазването по способа на разплискването. Нашата промишленост, особено в производството на двутактови двигатели за автомобили и мотоциклети, усвои масовото производство на валове с ролкови и съчмени лагери. Тези двигатели – в спортен вариант – надеждно работят при 9 000 – 10 000 об/мин, което е изключително важно за състезателите.
Някои западноевропейски фирми изработват спортни двигатели не само с колянови валове с търкалящи лагери, но и с комбинирана система – и с търкалящи, и с плъзгащи лагери.

Авторът заедно с конструкторите от Кировския завод и автомобилистите от Ленинградското оптико-механично обединение направи опит през 1969-1970 г. да изработи сглобяем колянов вал, като бяха използвани съчмени основни лагери и ролкови биелни. Основните размери на коляновия вал останаха без изменение. Що се касае до избора на лагерите, то външните им размери бяха ограничени – за основните – от разстоянието между шпилките за закрепване на капаците на основните лагери, а за биелните – от размерите на валовата шийка на биелата. (рис. 25-29)







Изхождайки от компоновъчни съображения и съответствието на лагерите на изчислените натоварвания на основната шийка се поставиха два съчмени лагера № 110 (първа тежка серия), а на биелната – два ролкови лагера № 292206.
Роля на вътрешна черупка на ролковите лагери изпълнява самата биелна шийка, затова твърдостта и трябва да не е по-малка от HRC 60-65. Радиусът на вала бе оставен 35 мм.

Изработването на колянов вал съвсем не е проста работа. С изработването на заготовките на детайлите на вала особени трудности нямаше.
Но трябва да отбележим, че точните изчисления за здравината на коляновия вал, вследствие на сложните му форми и неизяснения точно характер на действие на разчетните натоварвания, зависещи от твърдостта на вала и неговите опори, както и от други причини, са практически невъзможни.

Доста сложна се оказа и технологията на сглобяването. Ние развалихме три комплекта детайли, преди да успеем да сглобим един вал. Затова на тези, ще се хванат да изработват сглобяем колянов вал, искам да да дам някои практически препоръки.

Първо, трябва да се помни, че този вал е сглобяем, но не е разглобяем, т.е. той се сглобява веднъж завинаги. Значи, за избягване на непоправими грешки при запресоването най-добре да имате по 1-2 бройки лагери, страни и шийки в повече.

Второ, започвайки сглобяването със запресоването на съчмените лагери на съответната шийка, не забравяйте да поставите дистанционна шайба между всяка двойка лагери. Свободното влизане на лагера на шийката е недопустимо. В такъв случай трябва да се замени или шийката, или лагера. След това се сглобяват 4 секции, всяка от две страни и една биелна шийка с ролкови лагери, които свободно, но без луфт влизат на шийките си. Във връзка с това, че монтажните краища на шийките се запресоват в отворите на страните, сглобяването трябва да се извършва след предварително нагряване на страните и охлаждане на шийките възможно най-бързо. Сглобените секции се проверяват за правилност на геометрията на специална плоча. Опорни повърхности за тази и всички по-нататъшни проверки са точно обработените (не по-малко от 7 клас) равнини на страните.
Проверените секции се сглобяват по двойки с помощта на втора и четвърта основна шийка по същата технология. Получените така вече две секции обезателно пак се проверяват на плочата, като се използват шлифовани калибри с еднакви размери.

Последният, най-отговорен момент от сглобяването на вала е съединяването на последните две секции посредством средната основна шийка. Запресоването на предния и задния край на вала не преставлява трудност.

Ако след сглобяването на вала при окончателната проверка на плочата неговата изкривеност във всички равнини се е оказала не повече от 0,02-0,03 мм, считайте, че ви е провървяло. Такъв вал може да се монтира в двигателя.

За поставяне на сглобения вал в двигателя е необходимо петите на основните лагери в блока да се разстържат до размер 80-0,02 мм, а долния отвор на биелата - до размер 72-0,02 мм. Разстъргването на блока е най-добре да се направи с едно монтиране на машината и за един ход, за да се постигне строга съосност на петите на основните лагери. При това възниква необходимост от снемане на част от метала на шпилките на капаците на основните лагери и болтовете на капаците на биелите. Към това ни принуждават външните размери на лагерите. Но в процеса на експлоатация на сглобения от нас вал забележки към закрепването нямаше.

Правилно сглобеният и закрепен в цилиндровия блок вал се върти с лекота, близка до тази на велосипедно колело. Точно сглобеният вал практически не се нуждае от балансиране. Например, при проверката на нашия вал неговият дисбаланс се оказа в рамките на 3-5 г/см.
Вече се отбеляза, че за търкалящите лагери е достатъчно смазването чрез разплискване, но допълнително може да се използва и мазане под налягане, което да се подава в блока в отворите на основните лагери. За това в маслените отвори се нарязва резба М10 и се завиват пробки, подобни на жигльорите на карбуратора с отвор 0,7 мм.

Маховикът в автомобилния двигател служи за изравняване на скоростта на въртене на коляновия вал, извеждането от мъртвите точки на коляно-мотовилковия механизъм и осъществяването на спомагателните тактове на работния процес. Освен това, маховикът изпълнява и няколко конструктивни функции. На неговия периметър е запресован венецът за завъртане на двигателя със стартера, а на челната шлифована страна опира феродовият диск на съединителя.

От гледна точка на подготвянето на стандартен двигател за състезания нас повече ни интересува първата и главна част от функциите на маховика, тъй като изпълнението им позволява да се получи необходимия равномерен ход на двигателя.

Няма ли тук резерв от полезна мощност за спортния двигател?
Има. Трябва да се намали масата на маховика. При това всеки грам, „свален” на максимално разстояние от центъра на маховика, е по-полезен от няколко грама, „свалени” близо до центъра и имащи поради това малък радиус на въртене. Защото за нас е важно не просто да намалим масата на маховика, а да намалим инерционния му момент.

Но въпросът за олекотяване на маховика не е толкова елементарен. Теоретичните и експериментални изследвания показват, че с увеличаване на равномерността на въртящия момент (равномерността на хода на двигателя), която се достига за сметка на достатъчна величина на маховия момент (това е кинетичната енергия, акумулирана от маховика), забележимо се подобряват условията на работа на двигателя и механизмите на трансмисията. Автомобилът по-добре тръгва от място, в следствие на намалената ударност на натоварванията и колебанията, съпътстващи неравномерния ход на двигателя износването на детайлите се намалява, работата на двигателя става по-спокойна.
Направихме ориентировъчно изчисление на размерите на маховиците на М-412 и ВАЗ, необходими за равномерна работа на двигателя при най-малки устойчиви обороти (празен ход), за обезпечаване на нормално палене на двигателя и тръгване от място на най-малки обороти и рязко пускане на съединителя.

Размерите на изчисления маховик се оказаха по-малки, и то дотолкова, че на такъв маховик не би било възможно да се постави съединител. Значи, маховикът може значително да се облегчи, като се оставят предишните му размери. Нашият нов маховик тежеше само 4 кг, вместо 8 кг и съхрани своята здравина (рис. 31, 32).


Предлаганият вариант на олекотен маховик е изпитан в много различни състезания и на различни двигатели, така че можем да препоръчаме широкото му приложение. Единственото и безусловно условие е динамичното балансиране на олекотения маховик, извършено отделно от коляновия вал.

Не бива да се забравя, че в двигателя М-412 маховикът се закрепва на коляновия вал във всяко положение, а в двигателя ВАЗ при поставянето на маховика на коляновия вал е необходимо белегът до зъбния венец и оста на биелната шийка на първи цилиндър да се намират в една равнина и от същата страна спрямо оста на коляновия вал.

[човека с пикап]

КОНСТРУКЦИЯ И ПОДГОТОВКА НА ЦИЛИНДРОВАТА ГЛАВА

Цилиндровата глава на двигателя, заедно с цилиндъра образуват надбуталното пространство, в което се осъществяват всички топлинни процеси на работния цикъл. Сложността на конструкцията на цилиндровата глава е обусловена от множеството функции, които тя изпълнява , а така също и от ред изисквания, които предявяваме към нея:

- обезпечаване формата на горивната камера, способстваща подобряването на горивния процес за достигане на максимални стойности на средното ефективно налягане;
- достатъчна твърдост и здравина;
- възможност за разполагане на разпределителния вал (има се впредвид вала да е в главата , а не в блока);
- плавност на преходите и равномерна дебелина на стените за увеличаване на надеждността под въздействието на механични и топлинни натоварвания;
- осигуряване на минимално съпротивление във всмукателния и изпускателния тракт;
- осигуряване на равномерна циркулация на охладителната течност при по-интензивно охлаждане на най-горещите стени около изпускателния канал;
- възможност за разполагане на всмукателния и изпускателния колектор и друго спомагателно оборудване;

Цилиндровата глава на М-412 е изработена от алуминиева сплав АЛ-4 с твърдост не по-малка от НВ 75 . Добрата топлопроводимост на алуминиевата сплав предопределя възможността за форсиране на двигателя, свързано с повишаването на топлинното натоварване на цилиндровата глава и оборудването, разположено на нея.

Първото мероприятие в това направление е известно на всички – повишаване на степента на сгъстяване чрез фрезоване на челото на главата, намалявайки обема на горивната камера. В табл. 28 са дадени различни стойности на степента на сгъстяване на двигател М 412 за различна дълбочина на фрезоване на цилиндровата глава . (Степента на сгъстяване на стандартния двигател М-412=8,8) .



Дълбочина на фрезоването, мм 0,5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Степен на сгъстяването 9,25 9,64 9,83 10,09 10,48 10,81 11,62 12,85

таблица 28


Завод ВАЗ изработва цилиндрови глави с три маркировки , отлети от лявата страна над челото на главата. Главите с маркировки 2101-1003015 и 21011-1003015-10 (унифицирани глави , установявани в днешно време на двигателите от всички модели) имат еднакъв обем на горивните камери – 32cm3 . Цилиндровата глава с маркировка 21011-1003015 е монтирана до средата на 1976 г. само на двигателитте ВАЗ 21011 (1300cm3) . Това следва да се отчита при комплектоването на детайлите за сглобяване на двигателя.

За повишаване на степента на сгъстяване в двигателя ВАЗ 21011 дълбочината на фрезоване на главата може да се избира, като се използва табл. 29 .



Дълбочина на фрезоването, мм 0,2 0,5 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,5 2,9
Степен на сгъстяване 9,0 9,2 9,4 9,5 9,8 9,9 10,2 10,4 11,0 11,5

таблица 29


В двигателя ВАЗ 2106 буталата не достигат до горната равнина на блока с 1,9мм (в ВАЗ 21011 – 0,1мм) , затова в табл.30 е дадена зависимостта на степента на сгъстяване от дълбочината на фрезоване не само на главата , но и на самия блок , или главата и блока заедно . Фрезоването на цилиндровата глава над 3 мм е опасно от гледна точка на достигане до водните канали .



Фрезоване на главата, мм 0,2 - 0,5 - 0,8 1,0 1.2 - 1,5 1.8 - 2,0 - 0,2 0,8 0,3 1,8
Фрезоване на блока, мм - 0,2 - 0,5 - - - 0,9 - - 1,2 - 1,5 1,8 1,8 1,8 1,8
Степен на сгъстяване 8,8 8,9 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,8 9,8 10,0 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0

таблица 30


И двете таблици са съставени с отчитане на заводските комплекти в настояще време . т.е. има се в предвид монтираните унифицирани глави на всички двигатели. Буталата в двигателите ВАЗ 21011 имат плоско чело, а буталата ВАЗ 2106 са вдлъбнати (обемът на сектора в челото е 1,7cm3) .

За избора на оптимална стойност на степента на сгъстяване вече се говори по-рано и няма да се повтарям .

Най-добре е да се фрезова при напълно разглобена цилиндрова глава, т.е. без всмукателния и изпускателния колектор , бензиновата помпа (М 412) , разпределителния вал и всички системи на газоразпределението , но със закрепен капак на зъбното колело на разпределителния вал (М 412 , капака с оста за обтягане на веригата се има впредвид).

Фрезоването е желателно да става на вертикална фрезовачна машина с фрезер, който може да обработи цялата ширина на челото на главата и да я премине за един ход . Впрочем , може да се използва и всяка друга технология на фрезоване при условие ,че чистотата на обработка на главата не е по-лоша от производствената в завода производител .

Като правило , опитния фрезист фрезова челото на главата на 2 или 3 пъти независимо от дълбочината на фрезоване, избрано от табл. 31. Това се прави за избягване на грешки , които след това е трудно да се поправят . След закрепването на главата на машината се проверява правилността на закрепването и по ниво. Първия ход – проверовъчен , се осъществява на по-малка дълбочина, отколкото е предполагаемата за избраната степен на сгъстяване. Ако след първия ход височината на цилиндровата глава по цялата равнина е еднаква (изходния размер на стадартната глава М 412 – 108,5 мм) , то може уверено да извършим окончателната обработка.

След фрезоването се отстраняват заосенъците от обработката и главата се почиства щателно от стружки. Желаещите да извършат подготовката на цилиндровата глава по програма максимум обаче, е рано да мислят за сглобяване на главата и монтиране на двигателя. Трябва на разстъргваща машина да се извърши тънката и сложна работа по разстъргването на седлата за клапани с увеличен диаметър (рис. 33, 34 ).



Подобряването на условията за напълване на цилиндрите с горивна смес и очистването им от изгорелите газове, осъществено благодарение на поставянето на клапани с увеличен диаметър (рис.36.) , прибавя към мощността 5 к.с. , като това бе специално измерено на изпитателен стенд в Централния институт за горивни апаратури на стандартен двигател М 412.


В алуминиевите цилиндрови глави на всички автомобилни двигатели се поставят седла под клапаните от висококачествен термоустойчив чугун , имащ висок коефициент на топлинно разширение . За да е плътна и надеждна сглобката седло-глава , главата се загрява до 170-220?С , а седлата да се охлаждат в сух лед до температура -80?С .

На двигателите ГАЗ след гореописаното сглобяване , освен това с цел уплътняване се валцова материал от главата в кръг около седлото , постигайки още по-голяма стегнатост. Това е необходимо , защото най-горещото място в главата се явява съединението между гнездата и седлата на клапаните , нагряващо се до температури превишаващи 200?С . Тъй като механичната здравина на алуминиевите сплави при нагряване се снижава , то лошата сглобка на вмъкнатото седло може да доведе не само до загуба на херметичност , но и до излизане от строя на цялата глава .

Да се разстържат седлата на клапаните до нужния размер е по-лесно , ако те са отделени от цилиндровата глава (на струг). Но как след това ще запресоваме надеждно седлата в главата , ако вече е нарушено монтажното място при избиването? Затова се препоръчва разтъргването на седлата да става непосредствено в главата , макар за това да са необходим специални ножове с твърдосплавни резци и проспособления , позволяващи разстъргването на седлото да става съосно спрямо водача на клапана. Същевременно фаските на седлата на всмукателния клапан се правят под ъгъл 30? , вместо 45? .

За тези цели , т.е. за подобряване на пълненето на цилиндрите и създаване на минимално съпротивление на изгорелите газове , се извършва обработка на всмукатлените и изпускателните канали в цилиндровата глава , а така и на съотвените колектори . При това не се налага да се сваля много от материала на главата, тъй като каналите имат достатъчно проходно сечение, с изключение на показващите се краища на водачите на клапаните. Практиката показа , че скъсените водачи са напълно работоспособни (не се надблюдава повишено износване на вътрешния диаметър , както се предполагаше по-рано) , а каналите на цилиндровата глава придобиват добра геометрична форма .

Показващата се част на водача в канала се срязва (разпробива) на настолна бормашина със свредло с диаметър 22-25 мм на малки обороти от страната на седлата на клапаните . Окончателната обработка на каналите на главата се прави с набор от различни шмиргелчета и шлайфчета, а след това – с шкурка, закрепена в патрона на дрелката. Аналогично се обработват и всмукателния и изпускателния колектори. (бел.пр.- аз лично навивам шкурките стегнато на маркуч , който съм захванал на някакъв прътов материал закрепен в патронника на бормашината ) .

Следва да се обърне особено внимание , че значителни загуби в мощностните показатели на двигателя се получават от неточно стиковане между каналите на главата и съответния колектор . При обработката на каналите на главата на това е нужно да обърнем особено внимание, да напаснем на място всички гарнитури и да ликвидираме стъпалата, като обработим колекторите , не засягайки подготвените канали в главата .

До сега ставаше дума за комплекса от дейности по подготовката на цилиндровата глава на стандартния двигател . Всички тези работи остават необходими и при подготовката на цилиндрови глави за двигатели с увеличен работен обем , но се появява необходимост от допълнителни обработки и се променя редът им.

След като са монтирани цилиндрови ризи и бутала с диаметър 92мм (ГАЗ 24) , стандартната глава на М 412 може да бъде използвана само с частично заварени водни канали около горивната камера за избягване нарушаването на херметичноста и навлизането на газове в охладителната система .
Намаляването на сечението на каналите на охладителната система в този случай няма значение , тъй като интензивността на циркулацията на охлаждащата течност както и преди ще бъде лимитирано от проходното сечение на отворите на гарнитурата на цилиндровата глава .

Конструктивно наварения материал на главата се оказва срещу челото на цилиндровата риза и се явява опорна повърхност при затягането на цилиндровата глава към блока . Това обстоятелство обуславя значителни напрежения в заваръчния шев и се предявяват особени изисквания към качеството на допълнителната наварка в местата на съединение с основния материал на главата .

Горчивия опит от няколкото развалени цилиндрови глави и изкараните извън строя двигатели заради откъсването на наварения алуминий ни помогна да отработим следната технология:

Отначало се фрезова челото на главата с подаване 2-2,5мм , след това се наваряват водните канали , а след това вече се фрезова окончателно до дълбочина 3-5мм в зависимост от избора на степента на сгъстяване .

В връзка с използването на бутала с плоско чело зависимоста на степента на сгъстяване от дълбочината на фрезоване за двигателя с работен обем 1870 см3 се променя в сравнение със стандартния двигател по следния начин (табл. 31):

Дълбочина на фрезоване, мм 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
Степен на сгъстяване 8,81 9,18 9,38 9,66 10,1 10,6 10,8 11,5
Таблица 31


За обезпечаване на свободното придвижване на буталото в ГМП във всяка от четирите горивни камери се прави конична фаска с диаметър 92мм , както е показано на рис.33 . Да се направи тази фаска на фреза или разстъргваща машина изцяло е невъзможно, тъй като на пътя и се намира седлото на всмукателния клапан. Затова с машината се отнема материал до тогава , докато фрезата или резеца не се приближат до седлото . Останалата работа се налага да се свърши с ръчно шлайфане . Когато работата наближи края си , главата трябва да се изпробва на сглобения цилиндров блок . При това главата на блока , разбира се , е без вскякакво оборудване и се поставя без гарнитура , като леко притягаме с 2 гайки в средата .

Задачата при първата проба е да получим свободно въртене на коляновия вал без следи от стълкновения на буталата с главата в местата на коничната фаска. За да станат следите от стълкновения по-ясни , ако ги има, челата на буталата се намазват с тънък слой грес или диференциално масло. При тази проба се проверява и правилността на разполагането и дълбочината на вдълбаванията, направени в челата на буталата. Ако те не са изработени правилно, върху вдълбаванията в буталата ще остане следа от стълкновението със седлото на всмукателния клапан . Тогава изработения отвор трябва да се издълбае допълнително , или да се измести в страни .

Като правило, ликвидирането на всички места със отпечатъци от стълкновения на буталото с главата се свежда до отнемане на материал в района на седлото на всмукателния клапан и някакво издълбаване на това седло . Това е трудоемка работа, изисква търпение и прецизност. Обикновено това напасване приключва след 10-12 проби на главата. Следващата проба се извършва по същата методика , но в главата се монтират вече всмукателните и изпускателните клапани . Задачата при това премерване (пак без гарнитура) е да се провери , дали не опират обработените участъци в челото на буталото във всмукателния клапан в закрито състояние . Ако опират, трябва да се доработи отвора в буталото , ако ли не – може да се премине към окончателна обработка на повърхността и на обема на горивната камера .

Считаме, че се разбира от само себе си, че до монтирането в главата клапаните са номерирани, добросъвестно притрити с паста и са проверени по обичайните методи за херметичност.
Цилиндровата глава с монтирани клапани се проверява за величините на обема на горивните камери, като свещите са завити. За точно замерване се използва плочка плексиглас с размери 25 х 25 см с дебелина 3-4 мм. В плочката се правят два отвора с диаметър 4 мм – единия за наливане на вода, а другия – да излиза въздуха.
Плочката се намазва с тънък слой грес и плътно се притиска до челото на главата. При такова замерване на обема се изключват грешки от случайно преливане на водата.

Във връзка с ръчното доработване на коничната фаска неизбежно ще се появят разлики в обемите на горивните камери, понякога до 3-5 см3.
Изравняването на обемите на горивните камери се извършва за сметка на отнемане на материал от местата с технологично заложен по-голям слой – между седлата на клапаните и около отвора за запалителната свещ . Тази работа може да се счете за приключена тогава, когато разликата в обемите не е по-голяма от 0,5-1см3 . Сега вече горивната камера може леко да се зашкури, за да се ликвидират останалите драскотини – потенциални центрове на детонационно горене и места за отлагане на нагар.

Главата се промива с бензин , после с вода под налягане и за финал се продухва със сгъстен въздух . За да не се появава ръжда върху телата, главите и седлата на клапаните , в тези места се нанася слой от моторно масло .

По-нататъшното сглобяване на главата се свежда до монтирането на нея на валовете с кобилиците, разпределителния вал, накрайниците на клапаните и регулировка ( предварителна) на хлабините на клапаните в рамките на 0,2 – 0,25 мм.
Третата, окончателна проба се извършва след подготовката на зъбчатката на привода на разпределителния вал с изместен по фаза отвор на щифта.
След фрезоването на главата оста на въртене на разпределителния вал се премества към оста на коляновия вал. Поради изменението на междуосовото разстояние и двете страни на веригата се охлабват, ако предположим, че белезите на коляновия и на разпределителния вал се намират в положение, съответстващо на ГМТ на първи цилиндър.

Нека си представим, че от това статично положение двигателят заработи, т.е. започне да се върти коляновият вал. Хлабината на веригата ще се компенсира от допълнително натягане на междинната зъбчатка, а за сметка на хлабината разпределителният вал ще изостане с определен ъгъл от своето нормално положение. Колкото е по-голяма величината на фрезоването, с толкова по-голям ъгъл ще изостава разпределителният вал (табл. 32).

Дълбочина на фрезоване, мм 0,5 0.8 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 3,0 4,0 5,0
Ъгъл на изоставане на разпределителния вал, град 0,53 0,83 1,1 1,3 1,6 1,7 2,1 3,2 4,3 5,4
Таблица 32


Може да се компенсира ъгълът на изоставане чрез завъртане зъбчатката относно предния фланец на разпределителния вал със същия ъгъл обратно на часовниковата стрелка. Но как тогава да закрепим зъбчатката, след като не съвпадат отворите за болтовете и щифта?
Изместването на най-близкия отвор за болт (по часовниковата стрелка) от отвора за щифта е 45°. Разпробиваме го до 8 мм и той става отвор за щифта. На фланеца на разпределителния вал всичко си остава по местата. Завъртайки зъбчатката на разпределителния вал така, че щифтът да попадне в новия отвор, получаваме изместване от 45°, и фактически, след като преместим веригата с 4 зъба (по 10°), получаваме изместване с 5°. Това е достатъчно, тъй като фрезоването на главата на М-412 се извършва обикновено на дълбочина 3,5 – 5 мм и при изместване на зъбчатката с 5° белегът на разпределителния вал не излиза от границите на нормата.

В следствие на новия начин на поставяне на зъбчатката на вала съвпада само един от четирите отвора на болтовете (бившия на щифта). Останалите три се разпробиват с нужния диаметър. По този начин, една такава зъбчатка „обслужва” всички глави и всички разпределителни валове.
Новия отвор за щифта на зъбчатката е най-добре да бъде отбелязан по някакъв начин, например, да се набие до него цифрата 5 (изместване с 5°), за да не си създаваме излишни проблеми по откриването му при бъдещо сглобяване на двигателя.
Сега вече имаме всичко необходимо за третото, окончателно изпробване на сглобената глава на блока. Задачата при тази проба е, както и при предишната, да проверим, дали не се случва „среща” на всмукателния клапан и буталото, но вече в динамика – с монтирана зъбчатка на разпределителния вал и верига.

Ако двигателят се превърта свободно без гарнитура на главата, то може да се гарантира безаварийната му работа след поставянето на гарнитурата.
Гарнитура за главата на двигател с увеличен обем се изработва, като се използва гарнитура за серийния двигател, тъй като опитът от използването на медни гарнитури с различна дебелина (от 0,2 до 2 мм), а също и съставни гарнитури не даде положителни резултати.
В стандартната гарнитура на специално приспособление се отрязват отвори с диаметър 94 мм. За металните пръстени е най-добре да се използва листова неръждаема ламарина с дебелина 0,35-0,4 мм, предварително отвърната (разкалена) във вакуумна среда. Окантоването на отворите на гарнитурата се извършва на валцовъчна машина.

(Такива гарнитури могат да бъдат поръчани във фирмата в Горна Оряховица, която произвежда всякакви гарнитури, включително и по поръчка. Поръчката се изпълнява до две седмици, а цената за една гарнитура за 408 и 412 с нестандартен размер е 18-20 лв. и 16-17 лв. при поръчване на пет и повече. За сравнение, цената за стандартна гарнитура е 10-12 лв. Информацията за цените е от м. Март 2008 г. бел.пр.)

За двигателите ВАЗ, особено форсираните до степен на сгъстяване 11,0 – 11,5 , добре се представи комбинирана (съставна) гарнитура за главата, състояща се от пръстени от отвърната (разкалена) червена мед, които уплътняват горивната камера, и стандартна гарнитура за уплътняване на съединенията по охладителната и мазилната система (фиг.37).







ОСОБЕНОСТИ НА ГАЗОРАЗПРЕДЕЛИТЕЛНИЯ МЕХАНИЗЪМ ПРИ ФОРСИРАНИЯ ДВИГАТЕЛ

Предназначението на газоразпределителния механизъм при автомобилния двигател е да пълни цилиндрите със свежа горивна смес и за изпускане на отработените газове, освен това трябва да осигури на двигателя най-добри условия за пълнене и очистване на цилиндрите му, надеждна работа на двигателя при всички товарни и скоростни режими, голяма износоустойчивост и дълговечност на детайлите от конструкцията му.

Всмукателните и изпускателните клапани работят при тежки условия, затова трябва да бъдат здрави и износоустойчиви.
Главата на всмукателния клапан по време на работа периодически се ,,мие” от сравнително студение поток на свежата горивна смес и във връзка с това се нагрява не повече от 300-400 С. Това дава възможност при изработването на клапани с увеличен диаметър за форсирани двигатели те да се изпълняват с ъгъл на фаската 30 вместо 45 градуса.

Тази фаска намалява общата здравина на клапана, но увеличава по-голяма площ на неговото проходно сечение при относително малък негов ход(повдигане).
Освен това при изработката на дадения клапан от всмукателния клапан на двигателя ГАЗ-24 се появява възможност използване на изразената лалеобразност на същия. В сравнение с плоските лалеобразните глави на клапаните имат по-добра обтекаемост от страна на входа на горивния поток и до известна степен подобрява процесът на вихреобразуването в цилиндрите благодарение на това, че зад клапаните потокът на горивната смес повтаря геометричната форма на вдлъбналостта в неговата глава.
Масата на всмукателния клапан с увеличения размер е по малка(67г) отколкото масата на стандартния клапан(75г)

Изпускателния клапан миещ се в горещия поток на отработените газове, работи при много висока температура(800-850С) в химически агресивна среда, съдържаща серни и други компоненти. Поради високата температура, окисляването и подгарянето на уплътнителния пояс на на главата на клапана често пъти се образува окис(окалина). Това влошава топлопреноса от клапана към неговото седло, повишава температурата му и може да доведе до прогарянето му. Проверка за херметичност трябва да се прави при всяко сваляне на цилиндровото глава, а пасване след 2-3 ралита т.е. 15-20 хил км. пробег. Изпробваната широчина на фаска 0.8-1.0 мм добре се прояви в процеса на работа на двигатели ВАЗ, а херметичносста при това положение се запазва по-дълго.
Клопонните пружини заемат важно място при роботата на газоразпределителния механизъм. Към тях има следните изисквания: обезпечаване на плътно затваряне(прилягане) на клапана по времето на неговото затваряне и придотвъртяване на самоволното отваряне на клапаните, обезпечаване на кинематическа връзка на клапаните с гърбиците на разпределителния вал, отсъствие на вибраций при работните режими.

При подготовка на двигатели за състезания АЗЛК и УМЗ смятат за необходимо да се повиши твърдостта на клапанните пружини с 15-20% защото в режим 6500-7000 об/мин в двигателя се появяват прекъсвания свързани с нарушаването на четливостта, отсечеността(бързодействието) на газоразпределителния механизъм.
Преди УМЗ са подбирали по-твърди пружини за целта, а при АЗЛК под клапанните пружини са подлагани шайби с дебелени 1.5-1.6 мм.
Освен това всяка двойка пружини в комплекта трябва да са с еднакава твърдост.Това се прави с приспособлението показано на фиг 38.




При двигатели М-412 се използват кобилици от устойчив чугун, но въпреки това се срещат случай на счупвания при високи обороти на двигателя. На отговорни състезания се използват кобилици от титаниево-манганова сплав. През 1972г в УМЗ са използвани партида стоманени кобилици. При сравнително малко тегло те са достатъчно здрави.
Но имат и съществен недостатък – двойката триене чугун-стомана работи с повишено триене и прегряване в точката на контакта, затова се е наложило и промяна на сиистемета на смазване.

За по-добро вентилиране на цилиндрите високооборотните двигатели имат силно развити фази на газоразпределение.Затова изборът на фаза на газоразпределинието се проверява експериментално в зависимост от предназначението на двигателя.



МАЗИТЕЛНА СИСТЕМА И ОХЛАЖДАНЕ

Смазването намалява загубите от триене в двигателя, охлажда триещите се повърхности и отстранява от тях продуктите от износването. Смазването, освен това подобрява уплътняването на буталните пръстени (сегментите) във вътрецилиндровото пространство и предпазва детайлите на двигателя от корозия.

В повечето двигатели се използва комбинирана мазителна система с „мокър” картер. Т.е. най-отговорните триещи се детайли се мажат под налягане, а останалите – чрез разплискване и на самотек.

В двигателите М-412 и ВАЗ под налягане се мажат плъзгащите лагери на коляновия вал, шийките на разпределителния вал, кобилиците; а чрез разплискване и на самотек – огледалото на цилиндъра, буталния болт, веригата на разпределителния вал, зъбчатката на привода на делкото. Във форсираните двигатели е най-добре да се използват системи със „сух” картер. В тези системи маслото, стичащо се в картера , се изпомпва от втора маслена помпа в разположен до двигателя междинен маслен резервоар, където се утаява пяната. От междинния резервоар маслото се изпомпва от основната маслена помпа и се подава в маслената магистрала.

Мазилна система със „сух” картер ние използвахме от състезателен автомобил „Естония” с двигател М-412.
При подготовката на автомобила „Москвич” за рали трябва да се замислим как да защитим алуминиевия маслен картер от удари при каране по лоши пътища. Трудно е да се посочи състезател – ралист, който или сам не си е пробивал картера, или не е бил свидетел на такъв случай.
Какъвто и да е надежден защитен лист метал, закрепен отдолу не спасява картера от удари в гредата на предния мост при преминаване с голяма скорост през препятствие. Ние използвахме изработен по формата и размера на стандартния стоманен картер.

Двигателите ВАЗ имат стоманен маслен картер, но той не издържа ударите в препятствията, и маслоприемната тръба на помпата се чупи. Можем да ви препоръчаме да разрежете тръбата, като съедините двете половини с маркуч от бензино-маслоустойчива гума (рис.44).


За предпазване на маслото от прегряване (температурата му не трябва да е по-висока от 80-90°С) и излишно прегряване в горещо време или при каране в планински условия е желателно да се използват маслени радиатори, особено при поставен стоманен картер или при използване на система със „сух” картер.

Конструктивно за това е удобно да се използва маслен радиатор и предпазен клапан с кран от автомобил М-2138. Масленият радиатор през предпазния клапан (той поддържа в радиатора налягане не по-високо от 1,5-2 кгс/см2) се включва посредством щуцер паралелно на основната маслена магистрала. (Щуцерът се завива вместо датчика за налягането на маслото.) Най-добре е охладеното масло от радиатора да се връща непосредствено в масления картер. Но може и през маркуч и ъглов щуцер да се връща в капака на клапаните.

Характерна особеност на двигателя М-412 се явява ярко изразена зависимост – увеличената хлабина между опорните шийки на разпределителния вал и леглата им в главата, а също и възможна несъосност на леглата в резултат на измятане на главата водят до рязко снижаване на налягането на маслото в системата до 1 – 1,5 кгс/см2, което често е причина за излизане на двигателя от строя.

Налягането на маслото в системата по време на състезание трябва да се следи постоянно и много внимателно. За да не отвлича вниманието, целесъобразно е на специалната стойка до оборотомера да се постави механичен датчик за отчитане на налягането на маслото с непосредствено действие. Приводът му се осъществява през разкалена медна тръба от същия щуцер, към който е съединен входният маркуч на масления радиатор. Херметичността на тръбата трябва да бъде напълно гарантирана, тъй като тя е под пълно налягане.

За да не се влошава качеството на маслото в двигателя, се прилага вентилация на картера. В двигателя М-412 вентилацията се извършва чрез всмукване в горивната система. Това води след известно време до образуване на смолисти вещества в горивната система на двигателя. Затова можем да препоръчаме, въпреки че е по-малко ефективен, способ на вентилиране на картера чрез изпускане на газовете в атмосферата през гумен маркуч, закрепен на тръбичката на капака на клапаните и изведен в района на работния цилиндър на съединителя.

Можем да препоръчаме още едно усъвършенстване. Спортистите от Московския автотранспортен институт успешно използват вместо стандартните маслени филтри филтрирщи елементи от авиационни двигатели ФМА-10, които са с 27 мм по-къси от елемента на М-412, но са еднакви по диаметър. За поставянето им е необходимо да се скъси с 27 мм корпуса на филтъра и болта за закрепването му.

Правилният избор на типа масло и съобразяването с конкретните условия на всяко състезание се явява решаващо условие за надеждната работа на двигателя. Маслото трябва да е стабилно, да не променя своите свойства при значително нагряване. То трябва да дава постоянен маслен филм, който се запазва при високи налягания и температури и притежава необходимата мазилност и вискозитет; при изгаряне оставя възможно най-малко нагар и не съдържа вредни химически съединения.

В пълна степен тези изисквания не удовлетворява нито едно масло. Затова се налага дасе търсят компромисни решения. В своята практика ние използваме смеси от авиационно (МС-20) и вретенно масло в следните пропорции: през лятото 60% МС-20, през зимата - 40% МС-20. Може към маслото на двигателя ВАЗ през лятото да се добавя 10-15% МС-20.




Охладителната система служи за принудително отвеждане на топлината от горещите детайли на двигателя и предаването на тази топлина на околната среда.

Недостатъчното отвеждане на топлината предизвиква влошаване смазването на триещите се повърхности, изгаряне на масло и прегряване на детайлите на двигателя. Последното води до рязкото намаляване на здравината им. При силно прегряване нормалните хлабини между детайлите се нарушават, като вследствие на това се явява повишено износване, заяждане и счупвания. Прегряването е вредно и затова, че предизвиква намаляване на коефициента на пълнене на цилиндрите, детонационно горене и самовъзпламеняване на горивната смес.

Прекаленото охлаждане на двигателя също е нежелано, тъй като то влече след себе си кондензация на частиците горивопо стените на цилиндрите, влошава смесообразуването и възпламеняемостта на сместа, намалява скоростта на изгарянето и и като следствие намалява мощността.
В качеството на топлоносител в охладителната система на двигателя обикновено се използва вода или тосол. В зимни условия могат да се използват водни разтвори на глицерин или гликол, които понижават температурата на замръзване на охладителната течност до минус 40-60° С. През лятото в охладителната система е най-добре да се налива дестилирана вода, която намалява образуването на котлен камък по вътрешните стени на радиатора и охладителната риза, който затруднява топлообмена. В двигателите ВАЗ най-добре е да не се използва вода вместо тосол, тъй като има сведения, че тосолът влияе добре на надеждността на работата на лагерите на водната помпа.

Умереното форсиране на двигателя М-412 не изисква някакви особени промени в охладителната система, но е обезателна пълната и изправност и надеждност на работата.

При провеждане на пълния комплекс от мероприятия по форсирането на двигателя, особено свързани с увеличаване на работния обем, е необходима интензификация на работата на охладителната система, тъй като стандартната система не се справя с отвеждането на значително увеличеното количество на отделената топлина.

Поставянето на цилиндрови ризи с диаметър 92 мм в стандартния цилиндров блок на М-412 значително намалява обема на охладителната течност непосредствено в охладителната риза на блока, което ни задължава да увеличим скоростта на протичането и.

Това се постига по няколко начина. Първо, може да се увеличат оборотите на водната помпа, като се замени стандартната ремъчна шайба с шайба с по-малък диаметър (рис. 45). Тази шайба се изработва от алуминиева сплав и тежи 175 г. Стандартните шайби, монтирани от завода-производител са стоманени щамповани (маса 360 г) и струговани (маса 800 г). Ясно е, че за разтоварване на лагерите на водната помпа е най-добре да се избере най-леката шайба. Поставянето на шайба с по-малък размер предполага използването и на по-къс ремък. Освен това, безусловно има смисъл да се постави на водната помпа перка от алуминий.


Второ, може да се постави радиатор от автомобил ГАЗ-24, на който обемът и охладителната повърхност са по-големи, отколкото на радиатора на М-2140. Да се смени радиатора е достатъчно лесно, но всички процепи и фуги около него трябва да закрият, като се запълнят с подходящ материал, за да се използва най-ефективно насрещният поток на въздуха.

Трето, може да се намали общото съпротивление на охладителната система за сметка на увеличаване на проходното сечение в най-тесните места. Към това се отнасят поставянето на междинен фланец под предния капак на водната риза на блока с дебелина 4 мм, а също разширение с 3-4 мм на пространството между страничния капак на водната риза (под изпускателния колектор) и блока.

Модернизирана по този начин охладителна система беше изпитана от автора на учебно-тренировъчния лагер на националния отбор на СССР през 1972 г. в Сухуми. В тежките условия на планинските пътища, горещото време и продължително каране на ниски предавки температурата на водата не се качваше над 90° С, въпреки че даже нефорсираните двигатели със стандартна охладителна система не издържаха в тези условия. Освен това, тогава за снижаване на вентилационните загуби бе изпробван вентилатор с две скъсени перки вместо четири. И в този случай двигателят издържаше всички претоварвания.

В бъдеще с такива охладителни ситеми бяха оборудвани няколко състезателни автомобила. Случаи на прегряване не се наблюдаваха нито в условията на рали, нито на пистови състезания.