Как бы много не было под капотом машины лошадей, их всегда бывает недостаточно. Хотя мощность инжекторного мотора ЗМЗ 406 по техническому паспорту составляет 145 л. с., этого бывает достаточно не всем автовладельцам.
Про увеличение мощности двигателя ЗМЗ 406 с инжектором мы сегодня расскажем.
Машины на которых установлен 406 двигатель, обычно отличаются большой массой, следовательно, чтобы обеспечить хорошую динамику, они нуждаются в подходящем силовом агрегате.
Какие существуют способы увеличения мощности инжектора ЗМЗ-406?
Максимальной расточкой цилиндров, можно только нанести вред силовому агрегату и уменьшить его ресурс.
В целом полная переборка двигателя и установка поршней имеющих меньший вес и облегченного коленвала является дорогим удовольствием. Конечно, наиболее оптимальным вариантом является установка на мотор турбины.
По сравнению с другими способами увеличения мощности, турбина наносит меньше вреда силовому агрегату.
При использовании ее на ЗМЗ-406, можно будет увеличить мощность двигателя до 200 л.с. Кроме того, сегодня встречаются разные виду турбокомпрессоры, которые отличаются простотой установки и не нуждаются в особом внимании со стороны автовладельцев.
Механический наддув ЗМЗ-406
Увеличение мощности двигателя ЗМЗ 406 механическим наддувом.
Все разновидности компрессоров могут быть условно разделены на 2 больших группы: с механическим наддувом и турбонаддувом. Оба этих типа обладают своими плюсами и минусами, также у них есть свои поклонники и противники.
Каким же типом компрессора лучше всего пользоваться для двигателя ЗМЗ-406? И вообще что собой представляет механический наддув?
Принцип работы механического наддува достаточно прост. Его конструкция напоминает масляный насос. Он состоит из двух осей, на которых располагаются шестерни с зубьями в зацеплении.
По аналогии с масляным насосом ЗМЗ-406, которым создается давление в системе смазки, компрессором создается давление воздуха. В движение компрессор приводится коленчатым валом мотора.
Механический наддув имеет несколько недостатков. Самый главный заключается в значительном уменьшении КПД из-за использования коленчатого вала для привода компрессора, что приводит к росту нагрузки на двигатель.
Из-за высокого давления после компрессора, увеличивается вероятность просачивания воздуха обратно. Чтобы этого не происходило, применяют многоступенчатую подачу воздуха несколькими насосами, установленными один за другим. Однако это приводит к усложнению и удорожанию конструкции.
Турбонаддув ЗМЗ-406
Увеличение мощности двигателя ЗМЗ 406 тупбонаддувом. Лучшие показатели для инжектора ЗМЗ-406 показывает турбонаддув.
В нем нет никакого ременного привода от коленвала, а его конструкция намного надежнее, дешевле и неприхотливее.
Принцип работы турбонаддува предельно прост: внутри выпускного коллектора имеется крыльчатка, приводимая в движение выхлопными газами, причем, количество оборотов турбины может превышать больше 200 тысяч.
Турбина и нагнетатель воздуха располагаются на одной оси вместе с крыльчаткой, внутри выпускного коллектора.
То есть инжекторному двигателю не нужно тратить силы на раскрутку компрессора, благодаря чему его КПД не уменьшается а, наоборот, растет.
Однако турбонаддув, также имеет несколько минусов, хотя, они не столь существенны.
- Первый заключается в низкой эффективности на низких оборотах. Это можно объяснить тем, что при малых оборотах выходит меньше выхлопных газов. Компрессор начинает работать на полную мощь, при высоких оборотах силового агрегата.
- Второй минус, который нужно отметить это так называемый эффект «турбоямы». Между нажатием на газ и началом полноценной работы компрессора проходит определенный промежуток времени, но конструкторы постоянно стремятся к уменьшению этого времени, путем снижения веса узлов турбины.
Про увеличение мощности двигателя ЗМЗ 406 с инжектором мы рассказали, удачи на дорогах!
| Производство | ЗМЗ |
| Марка двигателя | ЗМЗ-406 |
| Годы выпуска | 1997-2008 |
| Материал блока цилиндров | чугун |
| Система питания | инжектор/карбюратор |
| Тип | рядный |
| Количество цилиндров | 4 |
| Клапанов на цилиндр | 4 |
| Ход поршня, мм | 86 |
| Диаметр цилиндра, мм | 92 |
| Степень сжатия | 9.3 8* |
| Объем двигателя, куб.см | 2286 |
| Мощность двигателя, л.с./об.мин | 100/4500* 110/4500** 145/5200 |
| Крутящий момент, Нм/об.мин | 177/3500* 186/3500** 201/4000 |
| Топливо | 92 76* |
| Экологические нормы | Евро 3 |
| Вес двигателя, кг | 185* 185** 187 |
| Расход топлива, л/100 км - город - трасса - смешан. |
13.5 - - |
| Расход масла, гр./1000 км | до 100 |
| Масло в двигатель | 5W-30 5W-40 10W-30 10W-40 15W-40 20W-40 |
| Сколько масла в двигателе | 6 |
| При замене лить, л | 5.4 |
| Замена масла проводится, км | 7000 |
| Рабочая температура двигателя, град. | ~90 |
| Ресурс двигателя, тыс. км - по данным завода - на практике |
150 200+ |
| Тюнинг - потенциал - без потери ресурса |
600+ до 200 |
| Двигатель устанавливался | Волга 3102 Волга 31029 Волга 3110 Волга 31105 ГАЗ Газель ГАЗ Соболь |
* - для двигателя ЗМЗ 4061.10 ** - для двигателя ЗМЗ 4063.10
Неисправности и ремонт двигателя Волга/Газель ЗМЗ-406
Двигатель ЗМЗ-406 преемник классического ЗМЗ-402, абсолютно новый мотор (пусть и сделан с оглядкой на Saab B-234), в новом чугунном блоке, с верхним расположением распредвалов, последних теперь два и, соответственно, мотор 16 клапанный. На 406-м появились гидрокомпенсаторы и возня с постоянной регулировкой клапанов вам не грозит. В приводе ГРМ используется цепь, которая требует замены раз в 100.000 км, на деле же, ходит более 200тыс., а иногда и до 100 не доезжает, поэтому раз в 50 тыс км нужно контролировать состояние цепи, успокоителей и гидронатяжителей, натяжители, обычно, очень низкого качества. Несмотря на то, что мотор простой, без изменяемых фаз газораспределения и прочих современных технологий, для ГАЗа, это большой прогресс, по отношению к 402-му движку. Модификации двигателя ЗМЗ 406: 1. ЗМЗ 4061.10 - карбюраторный двигатель, СЖ 8 под 76-й бензин. Используется на Газелях. 2. ЗМЗ 4062.10 - инжекторный двигатель. Основная модификация, используется на Волгах и Газелях. 3.
З 4063.10 - карбюраторный двигатель, СЖ 9.3 под 92-й бензин. Используется на Газелях. Неисправности двигателей ЗМЗ 406: 1. Гидронатяжители цепи ГРМ. Он имеет свойство заклинивать, вследствии чего не обеспечивается отсутствие колебаний, возникает шум цепи, с последующим разрушением башмака, перескакиванием цепи, возможно даже ее разрушение. В данном случае у ЗМЗ-406 есть преимущество, он не гнет клапана. 2. Перегрев ЗМЗ-406. Нередкая проблема, обычно виноват термостат и забитый радиатор, проверьте еще количество охлаждающей жидкости, если все в порядке, тогда ищите воздушные пробки в системе охлаждения. 3. Высокий расход масла. Обычно дело в маслосъемных кольцах и сальниках клапанов. Вторая причина это лабиринтный маслоотражатель с резиновыми трубками для маслоотвода, если между крышкой клапанов и пластиной лабиринта есть щель, то здесь и уходит масло. Крышка снимается, промазывается герметиком и проблем нет. 4. Провалы тяги, неравномерный ХХ, все это умирающие катушки зажигания. На ЗМЗ-406 это нередкость, меняйте и мотор полетит. 5. Стук в двигателе. Обычно в 406-ом стучат гидрокомпенсаторы и просятся на замену, ходят они, примерно, 50.000 км. Если же не они, тогда вариантов масса, от поршневых пальцев, до поршней, шатунных вкладышей и т.д., вскрытие покажет. 6. Двигатель троит. Смотрите свечи, катушки, меряйте компрессию. 7. ЗМЗ 406 глохнет. Дело, чаще всего, в ВВ проводах, датчике коленвала или РХХ, проверяйте. Кроме того, постоянно глючат датчики, электроника низкого качества, случаются проблемы с бензонасосом, да и в общем, низкое качество сборки, характерное для российских моторов, не обошло и 406 двигатель.
смотря на это, ЗМЗ 406 это гигантский шаг вперед, по сравнению с ЗМЗ-402, конструкции середины 50-тых, мотор стал более современным, ресурс никуда не делся и по прежнему, при адекватном обслуживании, своевременном замене масла и спокойной манере вождения, может превысить 300 тыс.км. В 2000 году, на базе ЗМЗ-406 был разработан двигатель ЗМЗ-405, а попозже появился 2.7 литровый ЗМЗ-409.
Тюнинг двигателя Волга/Газель ЗМЗ-406 (увеличение мощности)
Форсирование ЗМЗ 406. Первый вариант увеличения мощности двигателя, по традиции, атмосферный, а значит ставить будем валы. Начнем со впуска, ставим забор холодного воздуха, ресивер большего объема, распиливаем ГБЦ, дорабатываем камеры сгорания, увеличиваем диаметр каналов, шлифуем, ставим соответствующие, облегченные Т-образные, клапаны, пружины 21083 (для злых вариантов от BMW), валы (например ОКБ Двигатель 38/38). Крутить штатную, тракторную поршневую нет смысла, поэтому покупаем кованные поршни, легкие шатуны, облегченный коленвал, балансируем. Выхлоп на 63 мм трубе, прямоточный и все это настраиваем онлайн. Мощность на выходе ориентировочно до 200 л.с., а характер мотора получит ярко-выраженный спортивный оттенок. ЗМЗ-406 Турбо. Компрессор Если же 200 л.с. для вас детские забавы и хочется реального огня, тогда наддув это ваш путь. Чтоб мотор нормально переносил высокое давление, мы поставим усиленную кованную поршневую группу под низкую СЖ ~8, в остальном конфигурация аналогична атмосферному варианту.
рбина Garrett 28, коллектор под нее, пайпинги, интеркулер, форсунки 630сс, выхлоп 76мм, ДАД+ДТВ, настройка на Январе. На выходе имеем около 300-350 л.с. Можно поменять форсунки на более производительные (от 800сс), ставить Garrett 35 и дуть пока мотор не развалится, таким образом можно выдуть 400 и более л.с. Что касается компрессора, все аналогично турбированию, но вместо турбины, коллекторов, пайпов, интеркулера, мы ставим компрессор (например Eaton M90), настраиваемся и едем. Мощность компрессорных вариантов ниже, но мотор беспровальный и тянет с низов.
Увеличение мощности ЗМЗ 406
Очень волнующая многих тема о том, что же можно сделать с мотором ЗМЗ 406, чтобы машина поехала как надо. Вот уже несколько лет я изучаю возможности и варианты доработки этих моторов, плюсы и минусы различных решений. Наконец собрался и решил описать свой опыт в данной статье. Предлагаю тему доработки мотора начать с самого начала, т.е. с системы впуска. Впуск Конфигурация системы впуска является одним из важных моментов влияющих на характеристику ДВС. Так же как и в выпускной, во впускной системе происходят волновые процессы. Система впуска на атмосферном ДВС ЗМЗ 406 является резонансной и настраивается на определенный диапазон оборотов. В заводском варианте система имеет противоречивые характеристики.
одной стороны мы имеем довольно короткий впускной тракт, что говорит о настройке на высокие обороты, с другой – малое сечение впускных отверстий на корпусе фильтра. Замечу что сам фильтр-элемент установлен весьма производительный и его замена на фильтр «нулевого сопротивления» не является хорошей идеей, ведь такой фильтр требует регулярного обслуживания (пропитка) и по умолчанию он фильтрует хуже. Для того чтобы улучшить наполнение цилиндров на высоких оборотах, я бы порекомендовал избавиться от штатного корпуса воздушного фильтра (кастрюли). Но тогда мы получим другой не очень хороший эффект – воздух фильтр будет уже забирать преимущественно из под капота, где он гораздо более горячий, чем снаружи. Повышение температуры воздуха на впуске снижает наполнение, т.е. мощность и момент. Для решения этой проблемы предлагается установка системы «холодного впуска». Эта идея не является революционной и она хорошо известна. Под капотом, там где стоит воздушный фильтр, организуется закрытый объем, воздух в который попадает только снаружи. Делается это путем установки перегородки. Такой вариант улучшения системы впуска очень популярен на американских авто. Конечно, можно ничего не отгораживать под капотом, а просто вывести воздухозаборник с фильтром под бампер, но тут возникает опасность получить гидроудар при форсировании луж. А так же изменится резонансная характеристика впуска. Испытания показали, что резонансная частота сдвигается вниз по оборотам при удлинении впускного тракта.
шина будет чуть лучше ехать на низах, но в итоге количество лошадей уменьшиться, т.к. мощность = момент * обороты. Выпуск Наиболее оптимальным вариантом в плане цена-результат является установка системы «холодного впуска» совместно с системой выпуска от моторов евро2/3. Для желающих получить еще больше мощности рекомендуется установка прямоточной системы выпуска, она эффективней в плане мощности, но увы довольно шумная. Если вопрос не в цене, то возможно подобрать компромиссный вариант от известных производителей мирового уровня. Далее по лестнице доработок (и конечно затрат) идет доработка ГБЦ. Доработка любой ГБЦ сводится к шлифовки каналов, сглаживания всех острых кромок в камере сгорания (и на днище поршня). Для моторов ЗМЗ 406 так же рекомендуется установка прокладки ГБЦ от мотора 405.22 евро3. Она цельнометаллическая (надежнее) и более тонкая, что даст в итоге увеличение степени сжатия до 10. Как известно увеличение степени сжатия – это один из основных путей повышения КПД ДВС (повышения экономичности, мощности – кому что больше нравится). Распредвалы Следующей ступенью будет установка распредвалов с большим подъемом клапана. Если мотор планируется эксплуатировать в городе каждый день, то я бы рекомендовал остановить свой выбор на паре валов 30/34 от окб Двигатель. Технические параметры валов 30/30 Предельно «низовой» вариант - обеспечивает наибольшее увеличение крутящего момента на малых и средних оборотах 30/34 Универсальный вариант - равномерно увеличивает крутящий момент во всем рабочем диапазоне.
4/38 «Верховой» вариант - увеличивает крутящий момент на средних и высоких оборотах. 38/42 Обеспечивают наибольшее увеличение крутящего момента на высоких оборотах. Другие варианты Также возможна установка коленвала с большим ходом кривошипа (от ЗМЗ 409, ход 94мм вместо 86мм), что даст увеличение рабочего объема до 2.5л, а как известно момент прямо пропорционален литражу. Но кроме коленвала придется заказать другие поршни со смещенным на 4мм пальцем, чтобы поршень не выходил из плоскости блока и не бился об ГБЦ. Неплохим вариантом для атмосферного ДВС является применение поршней с тонкими кольцами, тонкие кольца снижают динамические потери на трение и увеличивают общий КПД двигателя, особенно это актуально для оборотистых моторов. Можно еще поговорить об облегчении поршней, шатунов, коленвала, маховика… но лично моё мнение, что облегчение не актуально для мотора работающего в диапазоне до 7000 об. Достаточно хорошей развесовки и балансировки движущихся деталей. Уменьшение массы маховика, которое многие так любят, придает нервозную окраску работе мотора. Он быстрее раскручивается, но и быстрее сбрасывает обороты, что порой не удобно, особенно в городе. Система управления двигателем Естественно после любых модификаций ДВС нужно перенастроить систему управления. С этим отлично справляется ПО М7Спорт, которое изначально было создано для управления доработанными моторами ЗМЗ. Главной особенностью данного ПО является работа по датчику абсолютного давления вместо ДМРВ.
также возможность автоматической калибровки всех необходимых настроек под конкретный двигатель с помощью программы MOLT, что позволяет достичь максимальной отдачи от каждого конкретного двигателя. Поперечный разрез двигателя ЗМЗ 406 на автомобиле Волга ГАЗ 31105: 1 - поддон картера; 2 - маслозаборник; 3 - масляный насос; 4 - валик привода масляного насоса; 5 - коленчатый вал; 6 - шатун; 7, 9 - ведомая и ведущая шестерни привода масляного насоса; 8 - крышка привода масляного насоса; 10 - поршневой палец; 11 - поршень; 12 - прокладка головки блока цилиндров; 13 - впускной клапан; 14 - впускной трубопровод с ресивером; 15 - головка блока цилиндров; 16 - распределительный вал впускных клапанов; 17 - гидротолкатель; 18 - распределительный вал выпускных клапанов; 19 - крышка головки блока цилиндров; 20 - указатель уровня масла; 21 - выпускной коллектор; 22 - выпускной клапан; 23 - блок цилиндров; 24 - пробка сливного отверстия
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ |
«ЗМЗ-406 Турбо»: характеристики
Ниже представлены параметры рассматриваемого мотора:
- Годы выпуска - 1997-2008.
- Питающая часть - инжектор/карбюратор.
- Расположение цилиндров - рядного типа.
- Число цилиндров и клапанов на каждом элементе - 4/4.
- Перемещение поршня - 86 мм.
- Компрессия - 9,3.
- Объем «движка» - 2286 куб. см.
- Показатель мощности - 145 конских сил при 5200 оборотах в минуту.
- Экологический стандарт - «Евро-3».
- Масса - 187 кг.
- Расход горючего в смешанном режиме - 13,5 литров на 100 км.
- Номинальный рабочий ресурс агрегата - 150 тысяч километров.
- Установка - «Волга» 3102/31029/3110, (Газель, Соболь).
Модификации
В эксплуатацию поступили несколько моделей двигателя «ЗМЗ-406 Турбо»:
- Карбюраторная модификация 406. 1. 10. Используется на «Газелях», потребляет бензин АИ-76.
- Версия 406. 2. 10. Инжекторный мотор, устанавливается на «Газелях» и «Волгах».
- Модель 406. 3. 10. Применяется на «Газелях» (АИ-92).
Основные неисправности
Двигатель «ЗМЗ-406 Турбо» чаще всего подвержен следующим неисправностям:
- Гидравлические натяжные механизмы цепи ГРМ поддаются заклиниванию. В связи с этим возникает посторонний шум, отсутствие колебаний, дальнейшая деформация башмака, вплоть до разрушения всей цепи. В этом плане преимущество рассматриваемого двигателя заключается в том, что на нем не гнутся клапана.
- Перегрев силовой установки. Подобная проблема - также не редкость. Как правило, такая поломка происходит вследствие забитого радиатора либо выхода из строя термостата. Изначально рекомендуется проверить уровень охлаждающей жидкости и наличие воздушных пробок в системе.
- Увеличенный расход масла. Чаще всего, мотор «ЗМЗ-406 Турбо КИТ» испытывает данную проблему по причине износа сальников и маслосъемников на клапанах. Также неисправность иногда возникает из-за того, что между пластиной и крышкой клапанов образуется щель, через которую и происходит утечка масла. Для устранения проблемы достаточно снять крышку и обработать поверхность герметиком.
Прочие неполадки
Среди других, часто возникающих неисправностей двигателя «ЗМЗ-406 Турбо» можно отметить следующее:
- Часто наблюдаются провалы тяги по причине выхода из строя катушек зажигания. После замены этих элементов работоспособность мотора восстанавливается моментально.
- Стук в силовом агрегате. Эта неполадка возникает по причине износа гидравлических компенсаторов. Как заявляет производитель, срок службы этих деталей рассчитан не менее чем на 50 тысяч километров.
- Износ поршневых пальцев, поршней и шатунных вкладышей, что также приводит к возникновению посторонних звуков в моторе.
- Силовой агрегат троит. В этом случае следует проверить свечи, катушки и компрессию.
- Наблюдается замирание силового агрегата. Чаще всего, «ЗМЗ-406 Турбо» глохнет в связи с нарушением работы проводов, датчика коленчатого вала или РХХ.
Кроме того, неоднократно наблюдаются сбои в работе сцепления «ЗМЗ-406 Турбо» и бензонасоса. В общем, причины неполадок характерны для всех отечественных моторов, включая низкое качество сборки. Тем неменее 406-я модель намного эффективнее и практичнее предшественника под номером 402. Для справки: на базе 406-го «ЗМЗ» разрабатывались моторы 405-й и 409-й серии, объемом 2,7 литра.
Форсирование
Одним из вариантов увеличения мощности агрегата является атмосферный способ с установкой дополнительных валов. На впуске монтируют забор холодного воздуха, ресивер с увеличенным диаметром. Затем распиливается ГБЦ, дорабатываются отсеки сгорания, увеличивается размер каналов. На следующей стадии усовершенствования мотора «ЗМЗ-406 Турбо» проводят установку облегченных Т-образных клапанов, пружин серии типа 21083 и новых валов, например, от ОКБ 38/38.
Использовать стандартную тракторную поршневую группу не имеет смысла. Приобретают новые поршни кованого типа, облегченный коленчатый вал. Производят балансировку узла. Настраивается прямоточный выхлоп на трубе диаметром 63 мм. В итоге мощность получится около 200 конских сил, а характеристики силовой установки станут иметь выраженную спортивную конфигурацию.
«ЗМЗ-406 Турбо»: тюнинг
Второй способ усовершенствования рассматриваемого двигателя заключается в монтаже наддува. Для того чтобы приспособление нормально переносило высокое давление, следует установить усиленный поршневой блок. Остальная конструкция идентична преобразованиям, проводимым при атмосферной модернизации.
Монтируется турбина типа Garrett 28 с соответствующим коллектором, пайпинги, интеркулер, форсунки 630 сс, выхлопная система на 76 мм, ДАД+ДТВ. Выходная мощность в результате получится не менее 300 «лошадок». При желании можно поменять форсунки на конфигурацию 800 сс, что позволит еще увеличить мощность двигателя, однако такая система приведет к быстрому износу агрегата. Потребуется монтаж нового компрессора, например Eaton M90. Затем нужна его точная настройка. Как показывает практика, такая модернизация позволяет получить мотор без провалов, тяга которого ощущается уже с низов.
Конфигурация системы впуска
Эта операция с применением нового набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро-2 Турбо» является одним из самых важных моментов, влияющих на параметры силовой установки. В рассматриваемой системе происходят волновые процессы, которые настраиваются на конкретный диапазон оборотов. В штатном исполнении узел имеет неоднозначные характеристики.
К плюсам можно отнести короткий впускной тракт, рассчитанный на высокую оборотистость. С другой стороны, впускные отверстия на фильтре имеют довольно малое сечение. Сам фильтрующий элемент отличается высокой производительностью и не требует замены на нулевой вариант, который сложен в обслуживании и не отличается высокой эффективностью.
Для улучшения производительности и наполнения цилиндров на высоких оборотах, специалисты рекомендуют убрать стандартный корпус атмосферного фильтра. Решение этой проблемы проявляется в монтаже системы «холодного впуска». В месте установки воздушного фильтрующего элемента оборудуется закрытый объем таким образом, чтобы воздушный поток попадал исключительно снаружи. Поможет в этом дополнительная перегородка.
Как вариант, можно ничего под капотом не отгораживать, а вывести заборник воздуха под бампер. Однако, в этом случае, возникает опасность получения гидравлического удара, при этом отмечается небольшое снижение мощности мотора.
Доработка ГБЦ
Эта операция сводится к шлифовке каналов, сглаживания всех острых остатков в отсеке сгорания и на донной части поршня. Для рассматриваемых моторов рекомендуется монтаж прокладки ГБЦ от агрегата 405.22 (Евро-3). Она сделана из цельного металла, является более надежной и тонкой. В результате это позволяет увеличить компрессию и экономичность двигателя.
На следующей стадии выполняется установка распределительных валов с увеличенным перемещением клапана. Для регулярной эксплуатации силовой установки в условиях города, специалисты советуют использовать пару валов типа 30/34.
Другие способы модернизации
Усовершенствовать мотор можно также путем установки набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро2 Турбо». Кроме того, производят монтаж коленчатого вала с увеличенным ходом кривошипного узла. Это даст возможность повысить рабочий объем до 2,5 литра. Дополнительно с новым коленвалом используют поршни со смещенным на 4 миллиметра пальцем. Он не должен выходить из плоскости блока и ударяться о ГБЦ.
Хорошим вариантом для силовых агрегатов рассматриваемой модели считается использование поршней с тонкими кольцами. Они позволят уменьшить динамические потери, что особо актуально для оборотистых движков. Как вариант, можно заняться облегчением поршневой и шатунной группы, но это не будет иметь особого эффекта на моторах с числом оборотов до 7 тысяч вращений в минуту. Снижение массы маховика на подобных образцах ведет к прерывистой работе, быстрому набору оборотов и такому же интенсивному их сбрасыванию. Это не очень удобно, особенно при перемещении в городе.
Начало пути. ЗМЗ Турбо 230 л.с.
Часть 1.
Подготовка.
20 декабря 2006 года было положено начало великому проекту турбо. В этот день был приобретен турбокомпрессор CT15 (Toyota, двигатель 1JZ-GTE 2.5L) в кол-ве 2шт. и разработана концепция о том, как приладить сей турбокомпрессор на 16-ти клапанный двигатель ЗМЗ 40620F объемом 2.3л а/м ГАЗ 3110 «Волга». В общих чертах требовалось решение 2х основныхпроблем (причем, не ясно было что сложнее):
1) Приладить сам турбокомпрессор к двигателю, решив задачи крепления, смазки, охлаждения, прокладку впускного и выпускного трубопроводов.
2) Выбор и настройка системы управления двигателем, которая бы могла правильно им управлять.
По расчетам, при давлении наддува порядка 0.9 - 1 бар с такой турбиной от 2.5 литрового двигателя Тойоты Марк2 мощность 2.3 литрового ЗМЗ 406 на 6200-6500 должна была составить порядка 300 л.с. и пиковый крутящий момент на средних оборотах не более 350-360 нм. Двигатель 2.5L 1JZ-GTE VVTI при давлении наддува 0.65-0.69 бар имеет мощность 280л.с. на 6200об/мин и 370нм на средних оборотах/
Часть 2.
Часть 2. Железные вопросы … и ответы.Как уже ранее говорилось, требовалось закрепить турбокомпрессор на двигателе и решить вопросы смазки и охлаждения. Однако, более того, было принято решение и подготовить сам мотор более тщательно. На тот момент двигатель пролетел порядка 75 000 км и, в общем - то, нуждался в ремонте… Масло кушать он любил литрами, порядка 1л на 300-350 км (в зависимости от стиля езды на машине).Поскольку масса двигателя составляла примерно 200 кг в сборе, а в гараже не было тельфера, пришлось разбирать двигатель по частям для облегчения процесса демонтажа.
1) Первым делом, блок цилиндров был расточен до 1го ремонтного размера 92.5мм, и были изготовлены на заказ кованые поршни фирмой AMS (Зеленоград) под пониженную степеньсжатия 8.0 (стандартные рассчитаны под 9.3). На первый взгляд поршни понравились не очень, масса поршней немного превышала массу литых - заводских, однако толщина днища поршня была чуть ли не в 2 раза больше! Да и все размеры были в допусках. По массе отличались на 4 грамма.
Блок был тщательно изучен на расположение масляных и водяных каналов с целью определения оптимальных мест отбора жидкостей. Масло для смазки турбокомпрессора было решено брать из заглушки второго цилиндра (судя по фоткам, на заводских турбо-двигателях ЗМЗ 4064/4054 как раз от туда масло и берется). Вместо заглушки был ввернут штуцер под трубку 8мм с рестрикторным сечением 3.5мм (рабочее давление масла в двигателе от 3.5 до 6 бар). Слив масла из турбокомпрессора осуществляется шлангом диаметра 22мм в поддон, куда был ввернут соответствующий штуцер.
Там же, на втором цилиндре (на счастье) тоже оказалась заглушка водяной магистрали, которая была благополучно вывернута (а может и не благополучно, то ли она, толи масляная - заставили полдня провозиться в попытках вывернуть) и ее место занял штуцер 10мм для отбора охлаждающей жидкости для нагнетателя. Слив охлаждайки осуществляется врезанием тройника в магистраль обратки (блок цилиндров - печка - турбина - помпа).
2) Подверглись доработке и шатуны, которые обзавелись жиклерами для опрыскивания днищ поршней маслом в целях охлаждения. В верхнем шатунномвкладыше была проделана борозда для забора масла за полуоборот коленвала.
3) Не остался и без внимания маховик, который весил около 14кг и стал весить 9.5кг. Облегчить можно было значительно сильнее, но смысла в этом я тогда не увидел.
4) Следующим этапом была балансировка коленвала вместе с маховиком и корзиной сцепления и начало сборки «низа». Шатуны и поршни были подобраны таким образом, чтобы обеспечить наименьшую разницу в весе. Таким образом, суммарная разница двух противоположных пар шатун-поршень (1-4 2-3 цилиндры) по итогам 10 измерений составила 0.48 гр. Блок был установлен на свое место, к нему был прикручен картер сцепления, КПП, и карданный вал соединил всю цепочку с задним мостом.
5) Нашел свое место и интеркулер от Toyota Caldina, который был размещен фронтально, практически под радиатором, чтобы охлаждаться воздухом через центральный воздухозаборник переднего бампера.
6) Пришло время самого главного - а именно установки самого турбокомпрессора. Было много разных предложений как лучше это осуществить, на какой коллектор ставить, так как турбокомпрессор СТ15 довольно больших размеров и уместить его на месте стандартного выпускного коллектора не упершись при этом влонжерон или вакуумник было ювелирной работой.
Однако выход был найден довольно быстро. Это коллектор дизельного двигателя ЗМЗ 514.3, который как родной встал на место стандартного 406-го коллектора к ГБЦ. Однако, своими компактными размерами он создал большую проблему (диаметр выходного отверстия у него 38мм всего). Были изготовлены переходные фланцы для крепления турбокомпрессора к коллектору и для аутлета.
7) ГБЦ в данном случае особо не дорабатывалась (к сожалению). То есть, была взята доработанная ГБЦ с атмосферного мотора, где были шлифованы все каналы и убраны все косяки, камеры сгорания доведены до одного объема, клапанные пружины установлены более жесткие, тарелки клапанов - дюралевые. Спортивные клапаны было решено заменить на стандартные SM, которые заметно толще.
8) Так как было абсолютно неизвестно, какой получится впоследствии двигатель по характеристике, и было решено собирать ГРМ на стандартных распредвалах 252гр. 9.0 мм и выставлять все по заводским меткам. Чтобы затем уже делать выводы, что куда крутить дальше и чтоменять.
9) Изначально планировалось дуть в мотор 1 бар избыточного давления, поэтому степень сжатия была понижена с 9.3 до 8.3 и оставаться на 95м бензине. После измерения всех необходимых объемов для расчета геометрической степени сжатия, выяснилось что для достижения требуемой степени сжатия необходима прокладка ГБЦ толщиной порядка 1.6мм. Трудно сказать из-за чего вышел такой косяк, скорее всего AMS сделали маленькую проточку в поршнях и завысили степень сжатия. Однако, выход был найден - на заказ была изготовлена стальная прокладка ГБЦ толщиной ~ 1.65 мм. Теперь можно было приступать к окончательной сборке двигателя.
10) На последнем этапе сборки требовалось подсоединить смазку и охлаждение шлангами и трубками к соответствующи штуцерам, что и было сделано без проблем. Однако, сложности представляла сборка выпуска и впуска, так как автор не имел в сварочного аппарата. Пришлось делать макеты впускного и части выпускного трактов из пластиковых (канализационных) труб, а потом по ним уже изготавливать соответствующие части из нержавейки, помогли ребята из PASSIK. Таким образом было сделано следующее: труба от воздушного фильтра до турбокомпрессора была выполнена резиновым шлангом диаметра 70мм (ЗиЛ 130), патрубок от холодной части улитки до интеркулера - из нержавейки диаметром 50мм, и от интеркулера до дросселя уже диаметром 63мм и тоже из нержавейки. Стыковались трубы соответственно резиновыми патрубками (армированными) от автомобилей КАМАЗ и ЗиЛ 130 (не помню точно какие от кого были).
11) Впускной ресивер PASSIK был заменен на стандартный алюминиевый ресивер ЗМЗ 409, так как у стандартного стенка ресивера имеет толщину порядка 5мм и много технологических площадок, куда можно вкрутить дополнительные штуцеры. Соответственно было добавлено 2 дополнительных штуцера. Первый - на отбор управляющего давления/разряжения на клапан сброса Blow Off и через тройник на прибор в салон - Metrika Boost. Второй штуцер - на ДАД.
Вроде как все собрано, первый запуск. Двигатель завелся с пол-оборота, но имел неприятный стук при этом. Впоследствии выяснилось, что сильно изношены распредвалы и гидрокомпенсаторы. После их замены все посторонние шумы убрались и началась обкатка двигателя и настройка системы управления.
Часть 3. Система управления двигателем.
Вопрос о системе управления турбокомпрессорным двигателем стоял уже давно, с момента затеи о самом турбировании. Все советовали переходить на систему управления Январь 5.1-41 с микропрограммой J5LS, разработки Maxi(RPD), котороя умела адекватно управлять 4х цилиндровым турбокомпрессорным двигателем, имела функции защиты двигателя при нештатных ситуациях, функцию boost-контроллера (в зависимости от передачи!) и много других моментов, которые отсутствуют в других ПО. Однако, тогда существовало несколько моментов, которые заставляли отказаться от этой затеи.
Во-первых, комплекс MOLT, который может настраивать блок управления Микас 7.1 в реальном времени и по многим параметрам, не хуже, чем ПАК Матрица от Maxi(RPD) для ЭБУ Январь 5.1-41 и была уверенность, что в плане настройки проблем не будет.
Во-вторых, появляется реальный шанс доработать комплекс MOLT при настройке турбокомпрессорного двигателя в тех условиях, которые не могут возникнуть на атмосферном двигателе.
В-третьих, переход на Январь 5.1 с J5LS (на момент написания статьи v46) так же не возможен был по той причине, что данное ПО не продавалось автором.
Однако время уже поджимало, и было принято решение остаться на системе управления Микас 7.1 со стандартным ПО WNZDA442 в надежде, что грамотно отстроенное оно сможет управлять таким двигателем без риска его выхода из строя.
Для контроля и настройки топливоподачи был приобретен LM-1Kit от Innovate Motorsports и оставлен в машине на постоянно для контроля состава смеси. К первому же выезду автомобиля была добавлена первая версия ШДК регулирования в MOLT, чтобы сразу же начать приводить в порядок топливоподачу и не допускать ни в коем случае обеднения смеси. Естественно ШДК регулирование работало криво (все же первая версия), но с задачей своей справлялось неплохо. На момент написания статьи, прошло уже почти полгода со дня первого выезда и первой версии поддержки ШДК в MOLT, сейчас модуль доведен до относительного совершенства (усовершенствованиям нет предела) и работает исправно - можно не бояться за топливоподачу - состав смеси в цилиндрах будет соответствовать заданному в прошивке по окончанию настройки, а если вдруг режимная точка оказывается в значительном обеднении или обогащении в процессе настройки, то незамедлительно MOLT пропорциональным регулятором выводит режимную точку из данного состояния.
Система управления обзавелась наконец-то правильным ДТВ Delphi, в целях ограничения УОЗ в зависимости от температуры поступающего в цилиндры двигателя воздуха.
На момент написания статьи основным датчиком - измерителем воздуха в системе был ДМРВ. На мой взгляд, по правильности вычисления расхода воздуха MAF занимает первое место. Модели расчета циклового наполнения по ДАД (MAP) имеют разного рода неточности, очень многое не учитывают и в определенных режимах довольно не стабильны … В общем, поскольку времени изобретать ничего не было тогда, ДМРВ использовался обычный Siemens от Волги (правда физический предел показаний у него оказался всего ~600 кг/ч).
Поскольку, в конфигурации присутствовал клапан сброса избыточного давления в атмосферу, а не перепускной клапан (точнее был не Blow-Off а переделанный под него Bypass - автор всегда мечтал иметь характерный для турбокомпрессорного двигателя звук под сброс газа), то использование ДМРВ в такой системе вызывало кучу проблем на серийном софте WNZDA442. Изначально ДМРВ был установлен как и полагается перед турбокомпрессором, однако попытки учесть поправкой сбрасываемый воздух ни к чему хорошему не приводили. Была замечена сильнейшая нестабильность в показаниях датчика (как следствие нестабильного сброса воздуха из системы) при работе двигателя на разрежении в ресивере (от -0.4 до 0 бар) когда, когда воздух постоянно выдувался из клапана в виду особенностей данного Blow - Bypass’a. Переделывать впуск на циркуляцию сбрасываемого воздуха совсем не хотелось - попрощаться с красивым звуком желания не было. Надо было искать выход.
И выход был найден. На пробу ДМРВ был перенесен в патрубок от интеркулера до дросселя, и самое главное уже после клапана сброса давления в атмосферу. Поэтому теоретическ ДМРВ уже видел только тот воздух, который непосредственно поступает в двигатель. Самое интересное, что несмотря на заверения многих авторитетных личностей о невозможности работы расходомера в данном варианте, ДМРВ исправно учитывает как и повышенную для него температуру, так и избыточное давление. Так что основным моментом работы ДМРВ в условиях повышенной температуры и давления остается неизвестный срок службы.
Для правильного функционирования на турбокомпрессорном двигателе, была переделана система вентиляции картерных газов. Отсос газов от клапанной крышки теперь подведен к патрубку до турбины, где не может возникнуть разрежение. Более того, в систему врезан маслоотделитель (сепаратор) от двигателя ГАЗ 560 Steyr для сбора продуктов масла, а шланг от сепаратора до патрубка перед турбиной имеет уменьшенное сечение для ограничения расхода газов во впуск при высоких разряжениях во впуске. Хотя, если масло подгоняется турбиной во впуск через подшипники, то ДМРВ от этого будет страдать и этого не избежать без координальных переделок.
Однако, все равно осталась проблема - расход воздуха превышает предельно допустимый для ДМРВ. То есть, уже с 4500 об/мин при давлении наддува 0.65 бар ДМРВ выдает постоянное напряжение 4.98В. Решение проблемы было найдено - это обман системы управления в зоне максимального расхода воздуха. Теоретически, это не правильно в корне, но на практике работает нормально. Суть в том, что тарировка ДМРВ была заменена заведомо неверной в зоне высоких напряжений, то есть 4.98В соответствует не 595 кг/ч а 789 кг/ч. Это приводит к тому, что на больших расходах воздуха всегда будет переобогащение топлива, но никак не обеднение! Переобогащение убирается поправкой времени впрыска, полученной ШДК-регулированием топливоподачи. Конечно единственный минус всей затеи - что фактически таблично работает система управления в этой зоне. Но как показала практика, при заданном составе смеси 11.5:1 в прошивке в зоне максимальных наполнений, реальный состав может колебаться от 11 до 12 в зависимости от атмосферных условий. Таким образом, проблема была решена, хоть и не правильно, но для мотора в данном случае никакой опасности не представляет в нормальном режиме. После отстройки мотора, при давлении наддува 0.65-0.69 бара, реальный пиковый массовый расход воздуха составил 690 кг/ч (с учетом коррекции по ШДК), а предельное цикловое наполнение - 1210 мг/ц. Для осуществления впрыска топлива были выбраны форсунки 360сс/min BOSCH 0 280 150 431 (Saab 2.3 Turbo), которые в такой конфигурации двигателя имеют фактическую Duty ~95% (при составе смеси в цилиндрах 11.5:1) - то есть уже на пределе.
Часть 4. Заключение.
Итак, в принципе, поставленная работа выполнена - машина на ходу и едет при этом. Но если почитать заглавие статьи и сравнить с желаемым, становится ясно, что 300 л.с. тут и не пахнет.
Во-первых, давление наддува выставлено минимально-возможное в данной конфигурации 0.65 - 0.69 бар (актюатор соединен шлангом напрямую с холодной части турбокомпрессора) при открытии дросселя 100% с 3500 до 6500 оборотов.
Во-вторых, безусловно, мощность пропорциональна изменению массового расхода воздуха, в свою очередь от которого зависит Injector Duty (процент использования форсунки). То есть данные форсунки позволяют снять до 72*4 = 288 л.с., но это на составе смеси порядка 13.3-13.5:1,то есть на 11.5 они смогут обеспечить 11.5/13.5*288 = 245 л.с. а не 300 л.с.
В-третьих, систему управления необходимо переделывать, так как есть - уже на пределе (хотя работает нормально)
В-четвертых, основной причиной того, что мощность получилась значительно меньше, является компактный выпускной коллектор от дизельного двигателя ЗМЗ 514.3 с диаметром выпускного отверстия всего 38мм!!! На турбине диаметр входного отверстия в горячую часть 50-51мм! Коллектор просто душит мотор, отсюда после 4500 заметно падает тяга, и пик массового расхода приходится всего на 5000 об/мин, вместо запланированных 6600 и выше.
На стенд замерять мощность и момент я не ездил, так как даже желания не было, однако примерно прикинуть довольно не сложно:
1) по методу Andy Frost’a мощность равна примерно трети массового расхода воздуха (выведено экспериментальным путем, сильно зависит от механических потерь в двигателе), поэтому 690/3 = 230 л.с.
2) Второй метод основан на duty форсунок. Так как максимальная мощность на данных форсунках может быть примерно 245л.с. на составе смеси 11.5:1, а реальный процент их использования примерно 95%, то 245*0,95 = 232 л.с.
Так оба метода выдали практически одинаковое значение, то можно полагать, что мощность действительно в пределах 230л.с.
Еще раз хочу подчеркнуть, что это примерные значения, точные значения получить можно только стендовым замером.
Следующим этапом будет устранение всех нехороших моментов, описанных выше, а именно:
1) Изготовление и установка нормального выпускного коллектора
2) Замена распредваолов на 270гр. 10.6мм
3) Перевод системы управления на ДАД (как уже было упомянуто, система управления работает по ДМРВ, однако в системе присутствует и ДАД для сбора информации о текущем давлении и для разработки новой модели расчета циклового по показаниям ДАД)
4) Исходя из пункта 3 разработка и создание нового ПО для управления спортивными и турбокомпрессорными двигателями на базе Микас 7.
5) To be continued….
Часть 5. Выражаются благодарности:
Рома (RomaGTR4WD) - за идею турбирования и собственно турбокомпрессоры
Александр (Contros) - за создание нашего комплекса MOLT и помощь в настройке
Артем, Олег (McAutoTuner) - за консультацию по железным вопросам и за стальную прокладку ГБЦ
Сергей, Сергей (PASSIK) - за помощь в изготовлении впуска и выпуска
Андрей (Andy Frost) - за консультации по части методов настройки и алгоритмов
Андрей (Mrak), Сергей (Grach) - за многочисленные поездки по магазинам автозапчастей
Emmibox/Maxi(RPD) - за подсмотренные на его сайте и в описаниях ПО некоторые алгоритмы и методы настройки…;-)
и моему любимому Котенку за поддержку:-)
Jetsamnaz, 2008
С 2006 года по настоящее время в JC Technology построена не одна сотня турбомоторов на базе ЗМЗ 406-405-409 и их модификаций, накоплен огромный опыт и отработаны оптимальные технические решения, которые мы можем вам предложить:
Комплекс №1
Установка турбонаддува на штатный мотор (в случае его исправного технического состояния и отсутствия необходимости ремонта ДВС). При этом остаются штатные поршни, степень сжатия понижается до 8.0:1 путем установки алюминиевой проставки под ГБЦ. В зависимости от объема двигателя применяются проставки разной толщины. Рекомендуемый к использованию бензин - АИ95.
Является универсальным вариантом, турбокомпрессор выходит на рабочее давление в районе 2500 об/мин обеспечивая ровную тягу до отсечки. При спокойной манере езды - расход топлива не увеличивается, ресурс ДВС - практически не снижается.
Выходные характеристики ДВС - мощность 240 - 260 лс, крутящий момент 320-350 н*м (зависимости от типа двигателя и типа турбокомпрессора ).
- Установка турбокомпрессора на литой чугунный коллектор с переходником под турбину
- Установка и подключение радиатора охлаждения масла
- Установка алюминиевой проставки под ГБЦ
- Изготовление выпускной системы d = 63мм из нержавеющей стали
- Установка форсунок увеличенной производительности
- и др.
Комплекс №2
Комплекс значительного повышения мощности двигателя с учетом индивидуальных пожеланий клиента по поводу выходных характеристик.
Двигатель полностью перебирается, при сборке используются кованые поршни, тщательно развешивается ШПГ.
Для моторов серии ЗМЗ 406 (2.3л) и ЗМЗ 405 (2.5л) при сборке применяется коленчатый вал 94мм для увеличения объема ДВС до 2.5л и 2.7л соответственно.
Выходные характеристики ДВС - мощность от 250 до 500+ лс, крутящий момент от 320 до 650+ н*м (зависимости от конфигурации двигателя, типа турбокомпрессора и давления наддува ).
Следует обратить внимание на то, что в случае повышения мощности ДВС до 400+лс на все узлы трансмиссии будет возложена немалая нагрузка, что будет приводить к ускоренному выходу их из строя. Стоит задуматься о свапе импортных КПП.
Рекомендуется доработать тормозную систему (установка ВУТ+ГТЦ, установка передних суппортов и тормозных дисков большего диаметра, установка задних дисковых тормозов)
Основные доработки двигателей:
- Снятие / установка
- Разборка / Сборка
- Применение кованый поршней
- Развесовка ШПГ
- Установка усиленного комплекта ГРМ
- Установка коленвала (при необходимости - стального) 94мм (для ДВС ЗМЗ 406 и 405)
- Изготовление выпускного коллектора
- Установка турбокомпрессора
- Установка фронтального алюминиевого интеркулера
- Изготовление и установка впускного пайпинга
- Использование прочных силиконовых патрубков
- Установка и подключение радиатора охлаждения масла
- Доработка ГБЦ
- Антидетонационная обработка камеры сгорания и днища поршней
- Установка стальной прокладки ГБЦ
- Изготовление выпускной системы d = 63 - 85 мм из нержавеющей стали (в зависимости от мощности ДВС)
- Установка форсунок увеличенной производительности
- Установка бензонасоса увеличенной производительности
- Доработка проводки ЭБУ, установка датчиков и калибровка системы управления M7SPORT
- и др.
Выходные показатели (
Полностью подготовленный ЗМЗ 409 2.7л (Комплекс №2), турбина Garrett GT3071 на давлении 1 бар.
Мощность на колесах 360 лс (264 кВт) @ 5800 rpm / Мощность двигателя 414 л.с. @ 6150 rpm
Момент на колесах 518 н*м @ 4120 rpm / Крутящий момент двигателя 564 н*м @ 4200 rpm
Выходные показатели (измерения на динамоментрическом стенде Dynocom а/м Волга ГАЗ 3110 (задний привод))
Полностью подготовленный ЗМЗ 409 2.7л (Комплекс №2), турбина Garrett GT3576 на давлении 1.1 бар.
Мощность на колесах 394 лс (264 кВт) @ 5700 rpm / Мощность двигателя 453 л.с. @ 6200 rpm
Момент на колесах 585 н*м @ 4450 rpm / Крутящий момент двигателя 640 н*м @ 4500 rpm
