16 клапанный двигатель в Жигули для зимнего дрифта

Не так давно, месяцев 5 назад :), в социальных сетях мы выкладывали запись об автомобиле ВАЗ 2104, построенном нашими силами для участия в зимнем чемпионате Clubturbo winter drift battle сезона 2018-2019.

 

Напомним, что мощность мотора при замере на колесном стенде составила 169,2 л.с.

 

Эта запись вызвала достаточно большое количество вопросов от наших подписчиков как мы получили такую мощность двигателя. В этой статье более подробно будет рассказано об этапах постройки этого двигателя.

Часть первая. Предпосылки.

Сезон 2017-2018 силами Clubturbo был подготовлен автомобиль ВАЗ 2107. Основной упор в подготовке автомобиля был сделан на работу с подвеской. В качестве силовой установки был использован штатный инжекторный 8клапанный классический мотор мощностью 74 л.с. Уже в течение сезона пилот команды отмечал откровенную слабость мотора во всех диапазонах его работы. Напомним читателям характеристики классического мотора 1,6 литра.
Максимальный крутящий момент мотора составляет, по данным завода изготовителя, 104Н*м при 3400 об/мин. Максимальная мощность мотора 74,5 л.с. при 5400об/мин.
По современным меркам цифры вызывают только грустную улыбку. Мотор вроде есть, но ехать эффективно он никуда не может.
В середине сезона были предприняты скромные попытки поднять мощность мотора и его крутящий момент. Заменой вала, увеличением степени сжатия и работой с выпусной системой. Результат безусловно был, но не такой как того хотелось бы.

Часть вторая. Формирование технического задания на постройку нового мотора.

По результатам сезона 2017-2018 и анализа прошедших мероприятий. Было принято решение о постройке нового 16 клапанного мотора.
Требования к мотору были сформированы следующие:
1. 16 клапанный
2. Мотор должен обладать крутящим моментом не менее 170 Н*м
3. Мотор должен отдавать до 90% крутящего момента начиная с 2500 об/мин.
4. Максимально возможная по ширине «полка» крутящего момента
5. Высокая эластичность мотора
6. Предельные обороты не выше 7000об/мин.
7. Использовать максимальное количество серийно выпускающихся не дорогих деталей

Часть третья. Подготовка.

На дворе 21 век. Кругом компьютеры, смартфоны и тп. Вычислительные мощности телефонов выше, чем мощности, использованные при расчетах полета Гагарина в космос в 1961-ом. К чему это все. А к тому, что в наше время можно перепробовать сотни конфигураций мотора, не поднимая «пятой точки» с кресла используя специализированные пакеты для расчетов.
В нашем распоряжении была программа Engine Analizer Pro. Купленная у производителя несколько лет назад. Для высокой точности расчетов требуется собрать достаточно большое количество параметров деталей двигателя. Ниже перечень того, что требуется:
1. Диаметр поршня
2. Ход поршня
3. Количество цилиндров
4. Диаметр коренных шеек коленчатого вала
5. Ширина коренных шеек коленчатого вала
6. Диаметр шатунных шеек коленчатого вала
7. Ширина шатунных шеек коленчатого вала
8. Диаметр шеек распределительного вала
9. Ширина шеек распределительного вала
10. Вес маховика
11. Диаметр маховика
12. Диаметр впускного клапана
13. Длина порта впуска
14. Объем порта впуска
15. Продувка порта впуска
16. Объем камеры в головке блока
17. Объем камеры в поршне
18. Толщина прокладки
19. Диаметр отверстия в прокладке
20. Недоход поршня
21. Диаметр выпускного клапана
22. Длина порта выпуска
23. Объем порта выпуска
24. Продувка порта выпуска (не обязательно)
25. Диаметр канала в ресивере
26. Длина ранеров ресивера
27. Продувка ресивера (не обязательно)
28. Объем ресивера
29. Размер дросселя
30. Длина патрубка от фильтра до дросселя
31. Диаметр первичных ранеров выпуска
32. Длина первичных труб
33. Длина от соединения первычных труб в одну до резонатора
34. Развал кулачков распредвала
35. Фаза распредвала от 1 мм
36. Фаза распредвала от 5 мм
37. Подъем вала
38. Тип толкателя
39. Передаточное отношение рокера, если есть.
Аккуратно собрав все данные в одну большую таблицу, начался процесс подбора деталей.
Высокий крутящий момент с самых низов – это прежде всего рабочий объем. Как нельзя кстати ВАЗ запустил в производство мотор 21179 объемом 1774 куб см или округлённо 1,8 литра. Такой объем  достигается в нем путем замены коленчатого вала на вал с ходом 84 мм,

 

шатунов 128 мм и поршней модели 21179 диаметром 82,0 мм. Все перечисленные комплектующие есть в свободной продаже. А это одно из условий технического задания.
Если с «низом» мотора все было в принципе просто и понятно, то с конфигурирование головки блока заняло значительно больше времени. От летней машины ВАЗ 2107 DFTZ в ЗИПе команды оставалась подготовленная головка блока. Головка была выставлена на продажу за ненадобностью, но покупателя так и не нашлось. Данные по головке можно найти здесь. После множества итераций расчетов и переборов различных комбинаций распределительных валов остановились на паре распредвалов: впуск 11.05 мм фаза 292 градуса, на выпуск был установлен вал 9,06 мм 270 градусов.

 

Оба вала производства Нуждин.

 

В качестве впускного коллектора по параметрам очень хорошо подходил впускной коллектор MNR производства Clubturbo. Но момент работ по двигателю такой коллектор производили только для переднеприводных автомобилей ВАЗ. Коллектор был немного переосмыслен в плане компоновки и установлен на мотор. Теперь он доступен для приобретения всем желающим.

 

Выпускной коллектор был взят, согласно требованиям, из существующих серийных компонентов. Но, расчеты показали, что выпуск на 51 мм немного «душит мотор сверху». Для решения этой проблемы был выполнен переход на 63 мм трубу от свода ранеров цилиндров в одну трубу и вплоть до заднего бампера.
Подведя итоги получили следующей двигатель, который полностью удовлетворяет поставленным требованиям:

Количество цилиндров, шт	4
Рабочий объем, куб.см	1774
Количество клапанов на цилиндр, шт	4
Распредвал впускной	Нуждин 11,05 292
Распредвал выпускной	Нуждин 9,06 270
Впускной коллектор	Clubturbo MNR Классика
Выпускной коллектор	Clubturbo 4-1 16v, выход на 63 мм
Максимальный крутящий момент, Нм	187 при 5000 об/мин
Максимальная  мощность, л.с.	169,2 при 6400 об/мин
Крутящий момент при 2500об/мин, Нм	159