Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Выбор двигателя для самодельного вездехода.

Модераторы: новичок, Володька Николаев, argon84, Вопрос, mmcl200

Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Всем, здравствуйте!
Хочу поделится с Вами кое-какими наработками.
У летчиков есть такое понятие - "летающая парта". Для меня в становлении инженером и водителем такой "школой" была Ока, или "Табуретка", как я привык ее называть (она не обижалась :) ). Автомобиль служил верой и правдой, исколесил всю Саратовскую область, регулярно снабжал голодающее студенчество провизией. Примерно в 2009 году двигатель "Табуретки" стал инжекторным, через год оброс турбонаддувом. Об этом и хотелось бы рассказать.
Изображение
Изображение
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Предлагаю следующую схему: сначала поговорим про "атмосферный" вариант мотора, отвечу на возникшие вопросы, а потом плавно перейдем к "турбовой" модификации :) Попутно буду травить байки по эксплуатации данного агрегата.

И так, байка №1.
Мотор был уже собран, настроен и счастливо эксплуатировался. И вдруг... кончается техосмотр. В "ПДД" сказано, что запрещено вносить изменения в рулевое управление и тормозную систему. Поперся на техосмотр, наивный албанец... Там два инспектора. Один сверил номера - нет вопросов. Загоняю на "яму" - второй полез наконечники шатать. Не успел спустится, наверное приметил зубастый шкив, как пробка из шампанского вылетел наружу с требованием: "Открывай капот". Дальше было интересно наблюдать за его действиями. Первым взгляд ухватился за воздушный фильтр. Медленно взгляд начинает двигаться вдоль гофры и останавливается на ресивере. Глухая пауза. Потом фраза: "Эт еще че такое?". Начинаю объяснять. Бесполезно. Как можете догадаться, ТО в тот день я не прошел... Приехал домой, начал изучать вопрос, и правда требуется куча бумажек, в том числе заключение уполномоченной экспертной организации. Время поджимало, поэтому на следующий день, опять приперся на ТО. Пришлось "схитрить" - за ночь смастрячил переходный вариант: карбюратор с датчиком положения дроссельной заслонки, и микропроцессорная система зажигания (все те же мозги от инжектора, с небольшой корректировкой прошивки). Разницы никто не заметил. СО задушил винтом на карбе, СН "добил" бешеной искрой. Таких цифр ихний прибор отродясь не показывал. Вечером опять гонял на инжекторе, но уже с "талончиком". Благодаря этой ситуации на свет появился сей документ для отрпавки в НАМИ, но опять же благодаря неискоренимой бюрократии нашего ГАИшного руководства, так переделки и не узаконил.

В документе в общем отражены все переделки. Цитирую с некоторыми комментариями, появившимися позже ( фото тут http://photo.qip.ru/users/wanekw/96264469/):
Целью создания системы распределенного впрыска топлива для автомобиля ВАЗ-11113 было снижение расхода топлива, улучшение экологических параметров работы двигателя, увеличение мощности и практическое применение приобретенных знаний («в народе» это называется «спортивным интересом»). При разработке основными требованиями, предъявляемыми к системе, были: простота и доступность элементов системы, легкость в обслуживании и эксплуатации, высокий уровень унификации с серийными образцами, соблюдение требований по безопасной эксплуатации.
Переоборудование предусматривает демонтаж: карбюратора, впускного коллектора, корпуса воздушного фильтра, датчика момента искрообразования, бензонасоса, коммутатора, катушки зажигания, топливопроводов.
Первоначально в качестве программного обеспечения электронного блока управления двигателем было решено использовать программу j5v03l25, применяемую на автомобилях ООО «Автоваз». Расход воздуха было решено определять по датчику массового расхода BOSCH 0 280 218 037. Поэтому для примерного совпадения калибровок, в частности циклового наполнения, было принято решение использовать ресивер 2111-1008027-20 и коллектор 2111-1008014-20, применяемые на двигателе ВАЗ-2111, которые были существенным образом доработаны: удалены каналы 1 и 2 цилиндров, изготовлен и приварен специальный фланец, см. рис 1
Одним из основных элементом системы является датчик положения коленчатого вала, к установке которого подошли особенно тщательно: для закрепления зубчатого венца на шкиву коленчатого вала применили горячепрессовую посадку, датчик закрепили на доработанном кронштейне крышки масляного насоса 2112-1011052 , см. рис 2. Зубчатый венец (60-2) на шкиву ориентирован так, что бы 20-ый по направлению вращения зуб совпадал с датчиком, когда поршень первого цилиндра находится в ВМТ. Применен датчик 27.3847.
Штатный топливопровод был удален, взамен были проложены нагнетательная и сливная топливные магистрали из медной трубки диаметром 8 мм. Для создания необходимого в системе давления используется насос BOSCH 0580464044, применяемый на автомобилях ГАЗ-3110. Насос закреплен под днищем багажного отсека на специальном кронштейне, виброизолированом от кузова резиновыми вставками. Для тонкой очистки топлива используется фильтр BOSCH 0450905030, размещенный в моторном отсеке на месте первоначального размещения коммутатора, см. рис 3, 5, 9.
Рис 3. Топливные фильтр и насос. Размещение насоса под днищем багажного отсека.
К крышке топливозаборника припаяна сливная трубка. Соединение трубопроводов с насосом, фильтром, топливной рампой, и топливозаборником в баке осуществляется высококачественными бензостойкими шлангами с применением стяжных хомутов.
Самостоятельно был изготовлен воздушный фильтр: за основу взят фильтрующий элемент двигателя СМД-18 , укороченный до длины 100 мм.
Топливная рампа 2111-1144010 укорочена, резьбовые части топливных трубок 21082-1104054 и 12082-1104013 удалены, трубки развальцованы специальным приспособлением.
Электронный блок управления производства НПО «Элкар» Январь 5.1 2112-1411020-41 размещен в салоне под аккумуляторной нишей, см. рис 4.
Жгут проводов управления двигателем 21103-3724026-40 доработан в соответствии с требуемыми размерами, продиктованными размерами моторного отсека. Разъем датчика массового расхода воздуха заменен разъемом датчика абсолютного давления с соответствующей перекомутацией проводов (о причинах замены будет сказано ниже).
Использованы следующие датчики, исполнительные механизмы и устройства без доработок: датчик абсолютного давления 45.3829; датчик положения дроссельной заслонки 2112-1148200; форсунки BOSCH 0280158502; дроссельный узел 2112-1148110-02; модуль зажигания 2112-3705010; регулятор холостого хода 21100-1148300-02; регулятор давления топлива 21120-1160010-01; гофра 2112-1148035-10; датчик температуры охлаждающей жидкости 421.3828; трос управления дроссельной заслонкой 21102-1108054; кронштейн троса 21102-1108069; датчик кислорода BOSCH 0 258 005 133; широкополосный датчик детонации 2112-1413114-01.
У модуля зажигания задействован только один канал, второй не подключен, что позволяет использовать его в случае выхода первого из строя, что увеличивает надежность этого узла.
Датчик температуры всасываемого воздуха изготовлен из датчика температуры охлаждающей жидкости 421.3828 следующим образом: корпус датчика вскрывается, удаляется термопроводящая паста, внутренняя часть датчика обезжиривается и заливается эпоксидной смолой так, чтобы терморезистор оказался открытым, но был надежно закреплен. Доработка необходима для уменьшения постоянной времени датчика, т. е. для повышения его быстродействия. Тарировка датчика получена экспериментальным путем.
Самостоятельно изготовлены кронштейны: модуля зажигания, топливного фильтра, топливного насоса, электронного блока управления; корпус воздушного фильтра, см рис 4-5.
В выпускной коллектор вваривается гайка М18×1,5, необходимая для установки широкополосного датчика кислорода при калибровке программного обеспечения во время настройки, и узкополосного датчика кислорода при последующей эксплуатации.
Самым сложным и ответственным этапом в процессе создания системы была настройка программного обеспечения электронного блока управления двигателем. Первые запуски двигателя выявили необходимость применения метода косвенного определения расхода воздуха с использованием датчиков абсолютного давления и температуры всасываемого воздуха, взамен прямого метода измерения по датчику массового расхода. Это вызвано тем, что в коллекторе двухцилиндрового двигателя возникают пульсации воздушного потока, которые занижают значение реального расхода, что приводит к нестабильной работе двигателя в зоне средних и полных нагрузок. Поэтому в качестве программного обеспечения была выбрана микропрограмма J5LS с соответствующим набором датчиков. Калибровка программного обеспечения производилась на ходу автомобиля с применением программно-аппаратного комплекса «Матрица», в который входят: инженерный блок J5Online Tuner, контроллер широкополосного датчика кислорода Innovate LС-1, широкополосный датчик кислорода BOSCH-7057, программа Afrolt и собственно программа блока управления J5ls_l43_m2.
Настройка дала следующие положительные результаты: расход топлива в зависимости от режимов эксплуатации составляет 3.5-5 л/100км, уменьшилась шумность работы двигателя, исчезли рывки и провалы в переходных режимах, возросла мощность (по косвенным признакам приблизительно до 40 л.с.), удалось добиться стабильного холостого хода, повысилась надежность двигателя, состав отработавших газов соответствует нормам «Евро 2».
В процессе настройки регистрировались все основные показатели работы двигателя. На рис 6-8. представлены некоторые из них.
Из графиков видно, что абсолютное давление воздуха в коллекторе доходит до 105 кПа, что больше атмосферного - это свидетельствует о правильном выборе формы и размеров коллектора и ресивера. Массовый расход воздуха доходит до 200 кг/ч, загруженность «вазовских» форсунок составляет 70%, что позволяет косвенно судить о мощности в 40 л. с.
К единственному недостатку данной системы следует отнести ее стоимость, которая составила порядка 20 тыс. руб. Хотя в условиях серийного производства ее можно снизить в 2-3 раза. И тут возникает вопрос: почему «общество ЗМА» свернуло производство двигателя, который мог бы комплектоваться такой системой, взамен установки двигателя китайского производства, увеличившего стоимость автомобиля в 1.5 раза!..
Окончательный вид моторного отсека показан на рис 9.
В настоящее время система проходит испытания, доводку, и… долгий процесс регистрации в Госавтоинспекции. Пробег автомобиля после установки системы составил около 4000 тыс. км, и за это время ни разу не пришлось жалеть о потраченном времени и средствах!
Последний раз редактировалось Hitek 05 дек 2015, 00:49, всего редактировалось 1 раз.
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Забыл самое интересное, большая часть металлообработки была выполнена на... письменном столе.
Помните кино? Пилите Шура, пилите.... Эт про меня :)))
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение

Тот самый карбюратор
Изображение
Аватара пользователя
Aлексей
Сообщения: 1269
Зарегистрирован: 19 апр 2009, 21:33
Откуда: МУРМАНСК

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Aлексей »

Hitek,
Очень интересно!
Неоценимый опыт, проделанна грандиозная работа!
С нетерпением ждем продолжения.
[:})
Алексей http://kolamap.ru/
mmcl200
Администратор
Сообщения: 9618
Зарегистрирован: 24 фев 2009, 13:29
Имя: Денис
Откуда: Санкт-Петербург

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение mmcl200 »

Hitek, :roll: давай дальше!
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Ну что же, продолжим...

Все предъявляемые требования к мотору были выполнены в полном объеме. Главное - существенно повысилась надежность. Исчезли постоянные проблемы с разрегулированием уровня поплавковой камеры и режимов хх, перестала пополнятся коллекция коммутаторов и катушек. Начали ржаветь петли на капоте 8P

Был один забавный случай. Под Саратовом есть небольшой гоночный трек, там тренируются местные баггисты. Случайно попал на неофициальное "чисто пацанское" соревнование. Было заявлено примерно 25-30 машин: несколько бмв, субар, полунедоджипов, с десяток тазиков. "Табуретка" стала четвертой. Неплохо для первого раза. Фото с того заезда:
Изображение
Потом частенько там бывал, тренировался. Иногда бывало так:
Изображение
Это контролируемый неконтролируемый занос :))) Жертв и разрушений нет.
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Машина много эксплуатировалась на загородных трассах, и мощности для комфортной езды мягко говоря... не хватало совсем. Призадумался об недорогой альтернативе "пошустрее". Неплохую восьмерку увели прямо из под носа - и дальше что называется "психанул". Взвесили с другом все за и против, и начали собирать железо для "Турботабуретки". Забегая вперед, скажу что дооборудование получилось крайне бюджетным, около 10 тыс. руб.


Фото здесь: http://photo.qip.ru/users/wanekw/96505490/
Самой большой проблемой на тот момент было найти маленький турбокомпрессор. В магазине тогда такие слова можно было произносить только шепотом. Транспортные компании только, только начинали появляться. Улитку ждали месяц. И все-таки была слегка великовата для 0,75 литров.

Следующей важной проблемой было: а куда же ее засунуть?! Резать кузовные элементы мне не позволяет религия, поэтому плясал от существующего моторного отсека. Между коллектором и ресивером появилась проставка мм 20-30. Турбина сместилась влево. Коллектор варил из газоводопроводных отводов и труб. Не совсем верное решение, но как говорится, чем богаты... Проблем в эксплуатации он потом не доставлял.
Изображение

Теперь дошло время до важной для турбированного двигателя характеристики: степени сжатия. У вазовских 8 клапанников неудачная форма камеры сгорания. Предстояла задача увеличить существующую камеру, сохранив ее максимально компактной. Голову пилить особо негде, решил добрать недостающие кубики увеличив "лужу" в поршнях. На тот момент никто нужных мне поршней не производил, "типа доработанные" на токарном станке поршня для 16 кл не подходили, т.к. между плоскими частями гбц и днищем поршня у задней стенки цилиндра (на большом удалении от свечи зажигания) образовывалась щель - источник детонации. Вариант с двумя прокладками отметался сразу, из этих же соображений. В результате родилась такая конструкция поршня:
Изображение
Степень сжатия снизилась до 8,5 ед. под 95й бензин. Полагаю, что с выбором степени и формы примерно угадал. Об этом свидетельствует фотография, сделанная после 3 тыс. км:
Изображение
Видно очаги детонации. В общем терпимо...

Продолжение следует...
Аватара пользователя
Mongoose
Сообщения: 4583
Зарегистрирован: 07 июл 2008, 23:08
Имя: 8-921-3139106
Откуда: Лен.обл. Тихвин

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Mongoose »

Hitek писал(а): Улитку ждали месяц. И все-таки была слегка великовата для 0,75 литров.
Так от чего турбина?
Может код заказной сохранился?
Вездеходное ателье "Мангуст"


https://www.youtube.com/channel/UCMr4MR ... ouAXcRDbEg
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Mongoose писал(а): Так от чего турбина?
Может код заказной сохранился?
У меня была Garret Т2. Ставится такая на ваговские дизеля 1.9 л. Вообще искали бензиновую турбину (она рассчитана под большую температуру выхлопных газов), но получилось так как получилось. Нареканий по турбине кстати тоже не было. На наддув турбина выходила где-то около 2.5-3 тыс. об, к 4 развивала полное давление. До 2.5 ехала немного "кисловато", за счет меньшей по отношению к стоку степени сжатия.

Если кто-то решит повторить, рекомендую смотреть в сторону ваговской ККК К03 или от твинтурбовой субары IHI VF25. Грубо говоря, подойдет с любого бензинового мотора, с одной или двумя турбинами, чтобы на одну приходилось не больше литра рабочего объема. Отличный вариант первая (маленькая) турбина от твинскролльного варианта наддува (она там работает с низов, с оборотами подключается вторая, лошадиных размеров)
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Дополнение по поршням. На оке стоят 083 поршня с запрессованным пальцем. Я перешел на нивские 213 с плавающим пальцем. Как позже оказалось, это был трудный путь, и не совсем правильный. Проще было бы дорабатывать либо 2110 с плавающим пальцем, либо просто оставить свои 083 с запрессованным. Почему? Толщина днища у всех трех одинаковая, уже есть готовые цековки под клапана, "лужа" получилась бы несколько "поизящнее".
Доработанные 213 хороши для установки в 16 кл. моторы.
Аватара пользователя
gudvin
Сообщения: 7459
Зарегистрирован: 23 июн 2009, 00:19
Имя: Дмитрий
Откуда: Лен. область
Возраст: 40

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение gudvin »

Hitek,
Почему не взять турбину нужного размера?
Их ведь есть полно от 550 до 700кубиков.
сварка и болгарка лучшие ключи
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

gudvin писал(а): Hitek,
Почему не взять турбину нужного размера?
Их ведь есть полно от 550 до 700кубиков.
Я разве против?! :)
Можно ссылочку или название?
Хотя... припоминаю, сузука к6а турбо. Наверно, неплохой вариант.
Аватара пользователя
gudvin
Сообщения: 7459
Зарегистрирован: 23 июн 2009, 00:19
Имя: Дмитрий
Откуда: Лен. область
Возраст: 40

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение gudvin »

Hitek писал(а): Я разве против?! :)
Можно ссылочку или название?
Хотя... припоминаю, сузука к6а турбо. Наверно, неплохой вариант.
к6at, к5at, F5at, F6at
субару не помню, EN23 и EK07 вроде
сварка и болгарка лучшие ключи
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

Инжекторный вариант мотора работал на попарно-параллельном (фактически одновременном :) ) режиме впрыска. Было решено перейти на фазированный режим. В головке появился ДФ (с его помощью мозги отличают 1й цилиндр, от 4 - го, тьфу 2-го 8P ). Просверлить поверхность беговой дорожки штока бензонасоса - непростая задача. Сначала шлифуется лыска, потом уже легко сверлится отверстие, запрессовывается штифт. Фазированный режим позволяет осуществлять более точное дозирование, и использовать нескольких вариантов: вылить всю порцию до открытия впускного клапана, закончить до закрытия, или вовсе с привязкой к любому угловому положению коленчатого вала. Варианты можно комбинировать, тем самым улучшая смесеобразование на нужных режимах, исключая "вынос" смеси в перекрытии клапанов и т.д.
Датчик вазовский:
Изображение
В блоке для охлаждения поршней появились масляные форсунки. Тем самым чуть отодвигается порог детонации.
Изображение
Перед дроссельной заслонкой при резком ее закрытии, турбина по инерции создает избыточное давление, которое нагружает ротор турбины, и приводит к нарушению режимов смазки. При этом создается неприятный шелестящий звук. Явление называется "помпажем". Давление нужно стравливать. Используют либо байпас (перепускает часть газов на вход турбины) либо блоуофф (в народе "чихалку" - с характерным звуком выбрасывает излишки в атмосферу). Блоуфф собран самостоятельно из подручных материалов: гильзы задней стоики 2110, обоймы подшипника крестовины (или газ 53 или зил 130, точно не помню), подходящей пружины и т.п. В институте, по фишке, побаловались никелем. Тогда подобные вещи стоили дорого, сейчас заниматься этим смысла нет.
Изображение
Hitek
Сообщения: 2304
Зарегистрирован: 30 июн 2015, 13:57
Имя: Иван
Откуда: Пугачев

Модернизация двигателя ВАЗ-11113 "Ока"

Сообщение Hitek »

У сжатого турбокомпрессором воздуха здорово поднимается температура. Чтобы "запихнуть" в цилиндры заряд побольше, и опять же повысить детонационную стойкость, воздух охлаждают. Хорошо бы использовать фронтальный радиатор, но на оке со свободным пространством беда. Друзья подогнали простенький кулек (интеркулер) от какой-то ауди. В будущем планировал вырезать под него карман в капоте, но так и не успел. Как ни странно и в таком варианте при движении температура снижалась градусов на 20, видимо протягивало поток через щели в капоте, и под днище.

Подогревом дроссельной заслонки пришлось пожертвовать опять же в угоду плотной компоновке. Как оказалось не особо то с турбиной он и нужен, под капотом всегда было жарко :)

Резонатор был удален, с его функциями отлично справляется сама турбина.

Вот собственно по железу и все.

Немного про электронику. Работало все это чудо на "нашем" январе 5.1. Прошивки не заводские. Калибровалась система в движении под нагрузкой в режиме реальном времени. Набор для настройки в общих чертах выглядит так:
Изображение

Вернуться в «Двигатель»