GAZ21.SU — Общесоюзный клуб волговодов М-21


Увеличение рабочего объёма мотора Волги

Рабочий объём моторов Волг и УАЗов составляет 2.45 литра. Это довольно много по современным меркам, однако современные моторы с лихвой компенсируют меньший объём за счёт увеличенного количества клапанов на цилиндр, верхнего расположения распределительного вала, впрыска с кучей датчиков и компьютерным управлением, настроенного выпуска и прочих изобретений. Наш мотор в этом отношении сильно проигрывает современным (что неудивительно, ведь это конструкция 1950-х!): распредвал в блоке, привод клапанов через систему штанг и коромысел, два клапана не сильно большого диаметра на цилиндр, однокамерный карбюратор и контактная система зажигания без намёка на электронику, отсутствие настроенного выпуска… Неудивительно, что литровая (удельная) мощность нашего мотора оставляет желать много лучшего, даже если установить электронное зажигание, двухкамерный карбюратор и перевести мотор на 92 или 95 бензин. Всё равно динамика будет скромной.

Но выход есть! Можно пойти тем же путём, которым пошли конструкторы ГАЗа, когда М-21 уже надо было пускать на конвейер, а мотор ещё не был закончен. Они тогда взяли двигатель от М-20 и увеличили его рабочий объём с 2.12 до 2.3 л, что дало прибавку в мощности порядка 10 л.с. (с 50-55 до 65). Оказывается, в 1960-е годы советские автогонщики поступали аналогичным образом, форсируя моторы своих Волг: они использовали 100-мм гильзы от Чайки. Рабочий объём при этом получался 2.89 литра, на 18% больше исходных 2.45. Поскольку при этом увеличивалась площадь поршней, сильно возрастал крутящий момент. Впоследствии, в 1990-е годы, на ЗМЗ и УМЗ подобным же образом изготовили экспериментальные моторы, которые впоследствии пошли в серию как ЗМЗ-410 и УМЗ-421 соответственно. Следует отметить, однако, что на УМЗ решили отказаться от мокрых гильз.

Оказывается, что произвести подобную переделку вполне по силам волговодам при ремонте мотора. Основная трудность заключается в обнаружении предприятия, на котором есть координатные станки и специалисты, которые возьмутся за расточку посадочных мест в блоке под гильзы увеличенного диаметра.

Сами гильзы лучше всего взять от уже упоминавшегося ЗМЗ-410. Хотя этот мотор уже снят с производства (его вытеснил УМЗ-421), запчасти к нему найти можно, пусть и не всегда легко. Помимо этого понадобится выточить нужной высоты проставки под гильзы. Однако поршни и шатуны надо брать именно от УМЗ-421. Дело в том, что ЗМЗ-410 пошёл в серию недоработанным. В частности, поршневые пальцы не рассчитаны на возросшие нагрузки и часто обрываются. Кроме того, ШПГ УМЗ-421 легче.

Прокладка ГБЦ — от УМЗ-421 или ЗМЗ-410.

С самой ГБЦ некоторые нюансы. Прежде всего, это степень сжатия. Если взять штатную ГБЦ ГАЗ-21 под бензин А-72 (ныне снятый с производства), то степень сжатия выйдет как на экспортном варианте ГАЗ-21Д — 7.7. Это ни рыба, ни мясо. На 76 бензине ездить не получится, а на 92 слишком много будет улетать в трубу, так как он допускает степень сжатия до 8.3. Если же взять ГБЦ ЗМЗ-24Д под 93 бензин, то степень сжатия уже получится 9.3, что потребует бензина с октановым числом 98 или выше… Напрашивается вывод — головка должна быть промежуточная. Если под 72 бензин её высота 98 мм, а под 93 — 94.4, то оптимальнее всего будет прошлифовать её до высоты примерно 96 мм. Степень сжатия при этом окажется 8.5, что соответствует АИ-95. Если вам попадётся головка экспортной Волги под бензин А-76 с высотой 96.7 мм, то без всякой шлифовки она будет соответствовать АИ-92 на таком моторе (степень сжатия 8.2). Однако если затевать подобную переделку, то есть смысл перейти на 95 бензин. Расход его будет меньше, чем на 92 или тем более 76, так что дороже это не будет. Зато мощность будет максимально возможная. Что же касается самой ГБЦ, то можно оставить её как есть, можно взять от ЗМЗ-24Д с увеличенными впускными клапанами (47 мм), а можно увеличить клапана в штатной. В последнем случае мощность будет как при использовании ГБЦ ЗМЗ-24Д, однако внешний вид будет оригинала. Увеличение диаметра клапанов до размера ЗМЗ-402 (впускной с 44 до 47, а выпускной с 36 до 39 мм соответственно) — очень непростая и дорогостоящая операция, которую следует поручить профессионалам с репутацией.

Впрочем, если использовать ШПГ от УМЗ-421, то с ГБЦ не требуется никаких особых расчётов. Дело в том, что ГБЦ 421 и 417 моторов унифицированы. С этой целью в днищах 421 поршнях сделаны выемки объёмом примерно в 12 см3, и головка подходит от 2.5-л мотора с сохранением степени сжатия.

Ещё один вопрос — выбор распредвала. Есть смысл взять уфимский 402-1006015-35. У трёхлитрового мотора он увеличивает крутящий момент во всём диапазоне оборотов.

Карбюратор на такую машину надо ставить только двухкамерный. Оптимальнее всего К-151С. Правда, жиклёры придётся увеличить.

Последний момент — главная пара в заднем мосту. Поскольку крутящий момент возрастёт ощутимо (с 17 до 21 кгс·м), то для наиболее полного его использования родного моста с парой на 4.6 уже будет недостаточно. Очень желательно заменить главную пару на 3.9 (от ГАЗ-24-10). Тогда передачи станут достаточно длинными, динамика и максимальная скорость возрастут, а расход топлива не увеличится.

Кстати, к вопросу, зачем, собственно, затевалась переделка. Мощность такого мотора при условии использования бензина АИ-95 и двухкамерного карбюратора составит 115 л.с. брутто против 75 у стандартного мотора ГАЗ-21А с однокамерным карбюратором под бензин А-72, то есть в полтора раза больше!!

Игорь Калинин «Штирлиц» 2007.11.14

Трехлитровый мотор Волги

Ленинградец мастер спорта Ю. Вишняков дважды выигрывал звание чемпиона страны по кольцевым автогонкам. Восьмой год подряд стартует он на гоночном автомобиле свободной формулы, оборудованном двигателем «Волги», и накопил значительный опыт по его форсировке. Ю. Вишняков выступал на соревнованиях спартакиады с «волговским» двигателем, рабочий объём которого был увеличен до 3 литров. Это позволило получить дополнительно 25…30 л. с. Такое резкое повышение мощности вызвало большой интерес среди автоспортсменов. О том, как Ю. Вишняков достиг этого, редакция попросила его рассказать на страницах нашего журнала.

Для увеличения литража двигателя «Волги» представляется заманчивым использовать поршни и гильзы автомобиля «Чайка», имеющие диаметр 100 мм. Но это невозможно, так как у них отличная от «Волги» конструкция посадки в блоки. Пришлось изготовить по типу «волговских» специальные гильзы из стали 45Х. Чтобы повысить твёрдость их рабочей поверхности до 45 единиц по Роквеллу, необходима термообработка. Посадочные места в блоке под гильзы растачиваются до максимально допустимых размеров. Буртик под уплотнительную резину следует также расточить, уплотнительные резиновые кольца использовать от дизельных двигателей.

Поршни двигателя «Чайка» тяжелы, имеют отверстие под палец диаметром 28 мм (отверстие под палец в шатуне М21— 25 мм), а расстояние от оси пальца до днища поршня больше, чем на двигателе «Волги». Я изготовил новые поршни диаметром 100 мм по типу поршня «Чайки». Их вес подогнан под вес лоршней «Волги». Компрессионные и маслосъёмные кольца от «Чайки». Сначала я пробовал использовать поршни ГАЗ-АА диаметром 98 мм и 100 мм, но из-за обрыва днищ от них пришлось отказаться. Поршневой палец был изготовлен заново из стали 18ХНВА. Между поршнем и гильзой нужен зазор не менее 0.08 мм, так как гоночный двигатель с большим нагревом и при слишком маленьком зазоре потеря мощности может достигать 10 процентов. При проверке зазора стальная пластинка толщиной 0.08 мм и шириной 10 мм должна проходить между поршнем и стенками гильзы с усилием 2.5 кгс.

Перед окончательной сборкой необходимо установить гильзы в блок, равномерно прижать их, смонтировать блоке коленчатый вал с шатунами и поршнями без колец и, проворачивая коленчатый вал, убедиться, что поршни ходят без перекоса. После сборки коленчатый вал должен легко вращаться рукой, в противном случае двигатель надо перебрать и выяснить причину перекоса. Он может быть вызван ошибками в расточке блока, изготовлении гильз, расточке отверстий под палец и развертке верхней головки шатуна.

Прокладку под головку блока можно изготовить из стандартной прокладки. Для этого надо аккуратно снять окантовку, увеличить диаметр отверстий по гильзе и сделать окантовку заново латунью толщиной 0.3 мм. Изготовленный мною двигатель имеет степень сжатия 9. Размер всасывающих клапанов увеличен по диаметру до 45 мм, а выпускной клапан — стандартный, но подъем его увеличен на 1 мм. На двигателе установлены два карбюратора К-105, конструкция которых даёт большие возможности для регулировки. Выпускная система состоит из раздельных патрубков диаметром 38 мм и длиной 400 мм каждый, объединённых общую трубу диаметром 50 мм.

Форсированный таким образом двигатель «Волги» развивал до 4800 об/мин и проработал около 100 часов, из них 50 часов на режиме полных нагрузок. Температура двигателя во время соревнований колебалась от 80 до 90 градусов при окружающей температуре 30 градусов.

Ю. Вишняков, мастер спорта г. Ленинград

© GAZ21.SU 2007