Cтатья посвящена тюнингу двигателя внутреннего сгорания ЗМЗ 406.
Прежде всего хотелось бы отметить какие виды тюнинга существуют для данных двигателей. И начну я именно с чип-тюнинга, может быть конечно не совсем верно, но я хочу сначала дать представление о нем и для чего он нужен. Как уже всем наверно известно - это изменение программы управления двигателем.
ЧИП-ТЮНИНГ
Вот малый экскурс в теорию управления, постараюсь рассказать на доступном всем языке. Двигатель, как известно, имеет ряд основных датчиков, на показания которых опирается блок управления, и после вычислений дает команду на исполнительные механизмы. Если быть точнее, то основным датчиком в работе является датчик положения коленвала ДПКВ. С него блок управления берет данные не только о частоте вращения коленвала, а так же о его угловом положении, чтобы определять момент впрыска топлива и момент воспламенения. Входящий через впускной тракт воздух проходит через ДМРВ, который в свою очередь дает информацию ЭБУ (блоку управления) о кол-ве поступившего воздуха. ЭБУ на основе показаний расхода воздуха и текущих оборотов коленвала выбирает режимную точку, в которой задан состав топливо-воздушной смеси, с учетом различных коррекций вычисляет момент и время открытия форсунок. Так же по заданному углу опережения зажигания в данной режимной точке блок подает команду модулю зажигания, который дает искру. Собственно это основное. Далее идут разного типа ограничения. В частности ДМРВ работает только в достоверной зоне, в зоне обратных выбросов он не работает (эта зона больших дросселей и оборотов до 3500-4000 в заводском ПО). Там входящий воздух берется не с ДМРВ, а с прописанного в прошивке ЭБУ так называемого БАЗОВОГО ЦИКЛОВОГО НАПОЛЕНИЯ (БЦН). Точно также, в моменты изменения положения дросселя показания ДМРВ не стабильны, поэтому воздух опять же берется с БЦН. Из этого можно сделать вывод, что в режиме активного вождения (постоянные изменения положения дросселя, большие дроссели) сильное влияние на расчет длительности впрыска топлива, и как результат - динамику автомобиля, оказывает БЦН. А зависит Цикловое Наполнение от многих факторов, основные из которых: качество изготовления впускных и выпускных каналов головки блока цилиндров (ГБЦ), камеры сгорания, формы клапанов, распредвалов и углов их установки, впуска и выпуска.
Как известно, качество литья ГБЦ оставляет желать лучшего, углы установки фаз распредвалов гуляют прилично от мотора к мотору - поэтому и наполнения цилиндров от двигателя к двигателю прилично отличаются. И к чему это приводит? Правильно, это приводит к тому, что БЦН прописанное в заводской прошивке и поправка циклового наполения не соответствуют реальным, отсюда вытекают в некоторых точках завалы смеси, где-то обеднения - одним словом динамика становится хуже, чем может быть. Составы смеси, прописанные в прошивке, не соответствуют тем, которые получается на самом деле. Более того, очень часто характеристика ДМРВ различается от датчика к датчику, что абсолютно так же делает не оптимальными прописанные в программе настройки. Вот поэтому вроде бы одинаковые 406 моторы, укомплектованные вроде как одними и теми же датчиками едут по разному!
Отсюда можно сделать вывод: если настроить прошивку ЭБУ четко под заданный мотор, сделать все настройки оптимальными - двигатель уже покажется другим. При динамичной езде станет выше подхват, при спокойной плавной езде - снизится расход топлива. И это реальность! После грамотной отстройки прошивки, мощность стандартного двигателя на стендовом замере выросла со 131 л.с. до 143 л.с.
Если мы все хорошо прочитали вышеописанное, то должны были понять, что чип-тюнинг - коррекция и настройка программы управления должна проводиться под определенный мотор, его конфигурацию, его набор датчиков. Отсюда можно сделать следствие - если конфигурация мотора меняется, например другие распредвалы или ГБЦ, впуск/выпуск, то газодинамика мотора начинает сильно отличаться от стандартного, мотор даже при этом может выдавать меньшую мощность - поэтому здесь просто крайне необходима настройка программы управления.
Однако, вы можете задать вопрос:
а как же вот в Интернет-магазине продаются прошивки уже готовые, если только выше было написано что под каждый мотор нужна своя прошивка?
Ответ на этот вопрос такой. За время работы с автомобилями, укомплектованными двигателем ЗМЗ 4062 и ЭБУ Микас 7.1, я выявил ряд закономерностей. А именно, после отстройки состава смеси на основе показаний датчика кислорода (лямбда-зонда), выяснилось что у большинства получается довольно похожая таблица поправки состава смеси, однако встречались моторы с совсем другими поправками. То есть, не знаю почему, но ребята на ЗМЗ видимо не удосужились проделать похожую работу, когда калибровали на заводе блок управления и не узнали, что в подавляющем большинстве на всех моторах идет переобогащение состава смеси в разных режимах. То есть составы смеси прописаны в прошивке одни, а на деле получаются богаче в мощностном режиме. А, как известно,атмосферный двигатель будет достигать наибольшей мощности при составе топливо-воздушной смеси 12.8-13.3:1,а наибольшей экономичности при 15-15.4:1.Однако тут много нюансов по этому поводу. В моем понимании, правильно выстроив состав смеси, и убедившись, что он действительно на выходе такой, как прописан в программе, необходимо далее подбирать углы опережения зажигания, которые бы давали максимальный крутящий момент при заданных составах смеси.
Думаю на данный момент пока достаточно про тему чип-тюнинга. Почему я начал именно с него, хотя не раз повторял, что ЕГО НАДО ДЕЛАТЬ ПОД ОПРЕДЕЛЕННОЕ ЖЕЛЕЗО, вы поймете попозже. А сейчас перейдем к другому виду тюнинга.
ЖЕЛЕЗНЫЙ ТЮНИНГ - ВАРИАНТЫ ФОРСИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ЗМЗ 406.
Хочу сразу предупредить, что здесь есть много вариантов, поэтому я хочу рассмотреть один из самых интересных - повышение мощности. Конструктивно двигатель имеет коэффициент R/S = 1.8 - отношение длины шатуна к диаметру коленвала (ходу поршня) - !!! не путать с отношением диаметра поршня к ходу поршня!!! - что характерно для высокооборотных двигателей. Чем выше этот коэффициент, тем "крутильнее" мотор и износ на высоких оборотах ниже. К сведению, у нормального довольно оборотистого мотора этот коэффициент 1.7. С этой точки зрения для дальнейшего тюнинга подходят двигатели 406 и 4052,40522 , а вот "407" и 409, имеющие коленвал уже 94мм, вместо 86мм - занизят волшебный коэффициент. Получается , что перед нами вообще почти кольцевой по конструкции мотор, но почему-то по характеру не совсем удавшийся… Загубили на заводе эту его черту !!! Конечно, для автомобиля такого как волга, подошел бы менее оборотистый двигатель, с большим крутящим моментом, как например 409 или вообще V8. Однако тема у нас про 406 мотор, и более того, в моем понимании, нам с вами, больше важна динамика автомобиля, а она определяется уже не крутящим моментом двигателя, а мощностью, которую двигатель передает на колеса. Именно мощностью на колесах. А что такое мощность? Да по физике, грубо, это работа за определенное время, а с другой стороны, мощность пропорциональна крутящему моменту, помноженному на соответствующие обороты коленвала.
Наверное, большинство из вас знает как выглядит внешняя скоростная характеристика двигателя ЗМЗ 4062 … максимальный крутящий момент двигатель имеет на оборотах 4000-4300 об/мин, а потом начинает спадать и причем прилично после 5500 об/мин. Соответственно максимальная мощность двигателя находится от 5000-5500 об/мин и потом тоже падает. Почему именно так, раз двигатель по конструкции высокооборотник? Об этом будет далее! А теперь главный в моем понимании подход. Сильно увеличить крутящий момент в его обычном диапазоне не удастся (это уже надо 409 или 8-цилиндровый тогда или турбокомпрессор), но зато можно заставить мотор не терять крутящий момент после 4000, заставить его либо дальше расти, либо хотя бы оставаться на высоком уровне. И какой же будет результат? А результат - значительное увеличение мощности двигателя (как уже было описано вначале). А вот теперь я вам расскажу о том, что вообще можно сделать с двигателем и какой будет результат.
С ЧЕГО НАЧАТЬ.
Это вопрос хороший конечно. Отвечу сразу, если мы будем делать железный тюнинг, то явно уж не с чип-тюнинга! А то некоторые могут :-)))
Первым делом хочу сказать, что в данной статье я не буду рассматривать варианты наддува двигателя турбиной или мех.компрессором, так как это под силу не каждому, к тому же надо хорошо готовить для этого мотор! А это, как известно, денег стоит не малых. Может в следующий раз, как-нибудь напишу статью отдельно ( статья находится в разделе Статьи - ЗМЗ Турбо 230л.с. Начало пути.).
А мы с вами будем тюнить всё ещё наш атмосферный мотор. Прежде всего, необходимо довести его уже существующую конструкцию до ума, а потом уже изобретать дальше. Как я уже упоминал вначале, существуют дефекты литья, которые очень сильно препятствуют хорошему наполнению цилиндров. И в основном, они сосредоточены в Голове Блока Цилиндров. Если заглянуть во впускные и выпускные каналы головы - можно ужаснуться заводскому качеству. И не дай вам бог пальцем внутри поводить - можно обрезаться только в путь! А теперь представьте, как там будет хорошо воздушному потоку. Как на определенных скоростях его резать будет! А камеры сгорания разного объема как вам???
Поэтому первым делом требуется доработать голову, а именно устранить все дефекты, которые препятствуют правильному наполнению. Однако тут ещё выяснилось вот что. Завод говорил, что ставил туда пружины от 2108. А вы как думаете? Правильно, опять нас обманули. Вот именно, из- за этого то на стандартном моторе начинает после 5500 об/мин падать тяга уже. Не вопрос, мотор крутится дальше, но из-за зависания клапанов опять же наполнение становится меньше. Поэтому, ставим нормальные пружины от 2108! Вроде бы дефекты устранили, довели до одного объема ещё камеры сгорания всех цилиндров. Теперь можно идти дальше. Дальше в моем понимании надо бы облегчить клапана и изменить на них фаски, сделать их совсем другими. И после доработки седел и клапанов можем получить результат, схожий с установкой верховых распредвалов, то есть, как бы увеличивается ширина фазы открытия и подъем клапана. На самом деле это конечно не так, валы то стандартные со своим профилем кулачка, но эффект этот достигается именно из-за доработки клапанов. Доведя до ума камеру сгорания можно увеличить степень сжатия. На первых моторах она была 9.5, сейчас 9.3 - однако 10 можно сделать свободно при этом даже на 92 ездить. Хотя, я бы советовал для получения большей отдачи перейти на 95 бензин, после настройки под него программы, в обычных режимах можно получить небольшого снижения расхода топлива, по сравнению с 92, из за увеличенного времени горения.
На этом с головой можно остановиться. Этого вполне хватит для приличного увеличения мощности. К сожалению, цифры привести не могу, так как объективных измерений не проводили данной доработки. Что получаем на деле? А на деле на низах получаем такой же мотор, получаем более выраженный подхват на 4000, который всё продолжается и продолжается вплоть до 6000-6500 и только потом начинает угасать. В отсечку 7000 об/мин мотор влетает очень быстро. Так что вот она, какова на деле доработка ГБЦ. Увеличив момент на верхах, мы прилично подняли мощность. Мотор по характеру получился уже не таким как был, а самое интересное, что мы не ставили верховые валы, а оставили стоковые! Но самое главное, возвращаемся в начало статьи - обязательно провести настройку блока управления. Скажу, что если оставить заводскую - станет даже хуже чем было! Не забывайте про это.
На этом тюнинг не заканчивается, переходим дальше. Следующим этапом, я бы установил ресивер, который предлагает фирма PASSIK. На мой взгляд, после испытаний, могу сказать, что этот ресивер (по ихнему "Трамбоватор") сочетает в себе довольно оптимальные параметры для 406 мотора, причем как для стандартного, так и уже доведенного. Он имеет объем 3.8 литра примерно, внутри дудки конические длиной 6-7 см. Ставится он на коллектор стандартный, после пустяковой доработки. По идее, если так посмотреть на него, общая длина впуска уменьшилась, поэтому он должен быть высокооборотным, но с другой стороны, раз он имеет увеличенный объем, он должен сгладить пульсации на впуске и приподнять "низы". На деле получился как раз ресивер, который поднимает характеристику мотора почти во всем диапазоне больше чем на 10%. Я бы сказал это довольно хорошо, очень выгодно по критерию цена/результат!
в 2007 году были проведены испытания ресиверов - оценивалось реальное цикловое наполение двигателя (оно выстраивалось с помощью MOLT с учетом поправки по ШДК LM-1) с заводским ресивером и ресивером PASSIK и сравнивались результаты. Вобщем на низах графики ЦН совпали, на средних оборотах (до 3500 гдето) с ресивером PASSIK наблюдался провал в характеристике относмительно заводского на 3-5%, максимальные наполения остались практически неизменными, и только на верхах выше 5500 об/мин появилась небольшая прибавка 3-4%. Вобщем решать вам. А если кто упрекнет меня в том, что ЦН не показатель - надо стендовый замер, только он покажет картинку - тот подчеркнет свой непрофессионализм. Графики со стенда у меня тоже есть.
%%1%%
Но опять же , это всё станет доступным после перекалибровки прошивки. На данный момент существует комплекс по настройке двигателя ЗМЗ 406 с ЭБУ микас 7.1 практически любой степени форсировки. Как бы не врали датчики (а мы знаем они любят) - есть возможность всё это дело привести в порядок. А по новой методике отстройки углов зажигания по крутящему моменту можно точно подобрать требуемы углы. Это будет сравнимо уже с настройкой на нагрузочном стенде, но сами посудите, таких очень мало, они дорогущие - да и разоришься, если будешь настраивать на чьем-нибудь!
Фильтр нулевого сопротивления можно, даже нужно поставить, чтобы мотору дышалось легче при этом. Однако нельзя забывать про пропитку - иначе можно быстро загубить мотор. Не надо забывать тоже следующее, что все конусные фильтры любят закручивать поток, ускорять его на входе в ДМРВ. При этом, реально воздушный поток увеличивается не на столько, на сколько это может показать ДМРВ. Поэтому, необходимо немного скорректировать программу управления, чтобы не допустить переобогащения смеси из-за ошибки в показаниях расходомера. Особенно, это касается моторов, оснащенных блоками Микас 7.1 - …. 01 с "ниточным" ДМРВ.
За определенное время изменилось мнение насчет воздушного фильтра. Вместо нулевика рекомендуется оставлять заводской воздушный фильтр, однако полностью удалить металлический кожух ("кастрюлю"). Из за большого объема он создает сопротивление не больше чем обычный нулевик, при этом никакое обслуживание не требуется и степень очистки не страдает. Ещё по поводу впуска можно сделать кое-что интересное. А именно удлинить впускной тракт. Например, после ресивера подключить ДМРВ, к ДМРВ сразу фильтр нулевого сопротивления конусный в кожухе, а кожух подключить к трубе длиной 0.5-0.8м и диаметром порядка 100 мм. Все наверно скажут - удлинение впуска передвинет крутящий момент на низкие обороты, тем самым снизит момент на высоких. Да, по теории так и есть, зато на практике получим прибавку крутящего момента на низах, а вот на верхах ничего не потеряем. Это так вам по секрету, для общего развития, может пригодится:
Теперь у нас дошли руки и до выпуска.
Выпуск - немаловажная часть двигателя, и если кто не знает, помимо общей функции - отвода газов от двигателя и снижения громкости выхлопа, она должна ещё не создавать сопротивления газам. Но в моем понимании, если мы подходим всё ещё к процессу повышения мощности, мы должны знать ещё об одной функции - созданию резонанса. Кто из вас самый умный - может задать вопрос: какой резонанс, если перекрытия распредвалов не такие большие и подъемы в момент перекрытия тоже? Отвечу - я тоже так думал, но когда стал заниматься выхлопами, экспериментально получил, что резонанс всё таки будет, всё зависит от того как правильно сделать резонатор.
Все наверно знают как устроен штатный выхлоп. Особенно мне всегда нравилась заглушка посередине резонатора первого (пламегасителя как многие называют). Вот ведь это гениальность инженерной мысли! Они сделали классный резонатор тем самым, получив резонанс на 4000-4500 об/мин, который создает хорошие волны ударные и разряжения. Разряжение приходит обратно к выпускным клапанам на 4000-4500 об/мин, тем самым увеличивая наполнение цилиндров в момент перекрытия валов, но зато получаем провал в районе 3000-3500 об/мин и падение момента после 5000 об/мин. Это как раз приходят ударные волны, которые на этих оборотах наоборот уменьшают наполнение цилиндров. Более того, из- за этой заглушки, скорость выпуска сильно падает, и его работа сильно снижается, снижая при этом момент и соответственно мощность двигателя. Самым простым здесь является выбить эту заглушку. На деле получим, что мотор станет заметно легче раскручиваться, характеристика выровняется из за изменения резонансной длины, так как роль резонатора будет выполнять теперь глушитель (который перед задним мостом). Громкость практически не изменится. По крайней мере, я не заметил.
Но это ещё не всё насчет выхлопа. Опять же все мы знаем про приемные трубы "штаны". Есть с кастрюльным звуком, есть без. Новые "штаны" делают с пропилом фланца. А вы знаете из за чего "штаны" звенят? А звенят они в месте соединения 2-1. Завод очень неудачно спроектировал этот узел, так как он самый нагруженный. Здесь газы набирают давление и скорость из - за уменьшения проходного сечения! Было 2 х 51мм а стала всего одна 51мм труба. Завод как всегда поступил гениально! Нет, чтобы взять пример с финской системы FENNO-SET (бывшей METPELA MEFEX), он решил пропилить "штаны". Пропилил, треск убрал. Но какой ценой? Опять похоже на его заглушку в резонаторе. Только на этот раз, из-за пропила, газы в трубе начинают перетекать из за давления через пропил, встречаться с газами от других цилиндров, тормозя при этом их - тем самым уменьшая скорость газов, уменьшая нагрузку на слабое место, которое в свою очередь перестает звенеть. Конечно, на деле не всё так просто, там не газы, а волновые процессы уже, но я специально так написал, чтобы было на доступном языке.
Мне тут видится следующий вариант. Бесспорно, приемные трубы ставить надо финские, они грамотные, из-за того, что первичная часть укорочена, наблюдается небольшой прирост крутящего момента на средних оборотах. Они не звенят, из за того сделаны грамотно. Резонатор там стоит точно так же, как и на штатном выхлопе, настроенный на 4000-4500 об/мин. Однако внутри он сделан совсем по другому, я бы его назвал больше пламегасителем. Внутри вместо заглушки там аналог шайбы, грубо говоря она создает отражение волн, при этом не создавая большого сопротивления. Но отражатель слабенький, добротность низкая у него, поэтому нет ярко выраженного резонанса. Глушитель средний и глушитель оконечный (резонаторного типа) имеют пониженное сопротивление по сравнению со штатным выхлопом, поэтому мотор значительно веселее будет крутиться. Звук немного по приятней. Да и нержавейка прослужит довольно долго.
Однако, есть ещё один вариант тюнинга выхлопной системы. Он заключается в том, чтобы сделать полностью прямоточную систему выпуска отработавших газов, настроенною в нашем случае на высокие обороты, так как мы ещё не потеряли желание повысить мощность двигателя. Сделать это не так сложно. Для начала нам нужен правильный резонатор, который я попытался изобразить ниже.
Конечно рисунок не по правилам инженерной графики, но думаю, так будет понятнее. Самым важным здесь является резонансная камера, которая имеет добротность - не ниже чем заводской резонатор, зато практически никакого противодавления не создает. Для снижения звука, можно совместить ,как показано на рисунке, со стандартным типом резонатора. Главное чтобы было резкое расширение на входе резонатора и плавное сужение. Чем сильнее расширение - тем добротность выше. Вторым этапом построения выхлопа является выбор резонансной длины, так как именно длина от ГБЦ (точнее от выпускного клапана) до резонатора является наиболее важной, нежели длина приемных труб. Для двигателя ЗМЗ 406 удобно использовать модернизированные финские "штаны" фирмы SET/FENNO/MEFEX. Целесообразно, на мой взгляд, после соединения 2-1 приварить трубу 60мм вместо 51мм, сразу разместить гайку М18х1.5 под датчик кислорода (для последующей настройки всего хозяйства, что мы сделали до этого). Затем сразу наш резонатор новый, чтобы он стоял на уровне хвостовика КПП, то есть, чтобы дальше делать выхлоп по штатному месту. Такое расположение резонатора сделает наш выхлоп настроенным на высокие обороты, порядка 6000-6500 об/мин.
Дальше всё зависит от вашего вкуса, надо разместить дополнительные резонаторы и глушители, добиваясь при этом снижения уровня звука, главное при этом не создавать дополнительного сопротивления. Если вы думаете, что это всё, что можно сделать с атмосферным 4062 мотором, то вы ошибаетесь. Про расточку, увеличения объема я писать не буду, это немножко выбивается из нашей концепции тюнинга 406 мотора. Я думаю многие из вас слышали про 4х дроссельный впуск.
Если раньше это было что то загадочное и на гране фантастики для обычного автолюбителя, и тем более обладателя а/м Волга или Газели (ох представляю Газель с дудками :), то сейчас это реальность. Правда удовольствие дорогое… Что это такое? Если кто не знает, в кратце поясню. Суть заключается в том, чтобы получить мощнейший резонанс на впуске. С ресивером такого не сделать. А вот с дросселями запросто! Дроссели ставятся сразу на коллектор без всяких ресиверов. На каждый цилиндр - свой дроссель. Естественно, организуется работа регулятора холостого хода. Резонансная частота данного впуска будет как вы наверно уже догадались определяться длинной "дудок". Можно сделать высокооборотный впуск, мотор немного потеряет низы, зато хоть до 8000-9000 об/мин крутиться будет без спада, или наоборот получить огромный момент на низких и средних оборотах (сразу вспоминается вышеупомянутая Газель ). Но одного впускного узла мало будет, обязательно придется заменить распредвалы на широкофазные, думаю из волговского ассортимента подойдут в самый раз 42 или 500 валы, но не более того.
Но встает ещё одна задача. Полностью менять ПО контроллера, так как теперь вместо ДМРВ будет использоваться датчик абсолютного давления ДАД. - Отдельная тема, испытания все покажут. На последок, хотел ещё высказать свое мнение насчет распредвалов. Если вы вспомните про доработку ГБЦ, полученный эффект, то тем кто себя гонщиками не считает я бы не советовал ставить широкофазыне валы, так как результат уже приличный (при условии, что оставляем ресиверный впуск). Однако кому этого покажется мало, советовал бы ограничиться максимум 42 валом на впуск, и меньшим на выпуск, потому что и так получится очень высокооборотный мотор. При этом, в отличии от ГБЦ, где низы почти не пострадают, от вала низы уже заметно станут хуже. Как говорится, за всё надо платить. А самый широкие валы ставить просто нет смысла, так как чтоб их использовать, мотор надо крутить будет под 8000 об/мин наверно, крутится то он будет, но я бы посоветовал перед этим его всё таки подготовить, хотя бы отбалансировать и облегчить всё что можно. Помните, мы всё таки делаем не кольцевой мотор, а для гражданской езды (даже с 4х дроссельный), поэтому так крутить его до 8500 об/мин даже я б не стал, хотя он будет крутиться: А те кто хотят поставить себе верховые валы без доработки ГБЦ, я бы не советовал, я бы советовал лучше голову сделать - эффект будет почти такой же и цена схожа. Просто как я уже говорил, те же клапанные пружинки и дефекты литья, которые устроить могут срыв потока, не дадут в полной мере получить прибавку от валов! И ещё, резко сменю тему, в такой мотор непременно просятся облегченные шатуны и легкий маховик : Любителям крутить моторы, посоветую в микас 7.1 впаять помехоподавляющие конденсаторы на 48 и 49 ноги (входы канала ДПКВ) - чтоб нормально себя вел на высоких оборотах. На этом хочу свой рассказ закончить, все что я здесь написал, это мое мнение, мой взгляд на тюнинг 4062 мотора. Если кто не согласен - ваше право. Для всего этого необходимо использовать спортивное ПО микас 7 (ДАД) и все проблемы уйдут. Заводское ПО сильно перегружено и никогда не сможет правильно работать после 5000 об/мин.
Автор статьи - Илья Jetsamnaz Назаров