В конце 2010 года к нам обратился клиент, который хотел построить мощный двигатель на восьмерку (ВАЗ 21083). Проект задумывался как шоу-стоппер – основные силы и финансы хозяин авто направил на переделку кузова и салона. Оставить под капотом стандартный двигатель объемом 1.5 литра желания уже не было.
Однако, мы были ограничены бюджетом автомобиля – на двигатель нам выделили не так уж много средств, да и то в рассрочку. По-этому сразу отпали все дорогостоящие вещи вроде турбины, 16-ти клапанной ГБЦ, и дросселей.
Размышляя над проектом, автор предложил хозяину авто реализовать давнюю идею, которую он вынашивал еще для своей восьмерки. Та восьмерка умерла от старости кузова, так и не дожив до такого двигателя (впрочем, оно и хорошо, т.к. гнилой кузов такого бы не выдержал). Следы той восьмерки еще можно найти в анналах истории – здесь мы делали ей двигатель в 2007 году, а здесь и здесь кузов уже агонизировал. Машина умерла, но идея – нет.
Итак, концепция двигателя была предложена следующая. "Полторашный" блок цилиндров наращиваем в высоту плитой, ставим коленвал с ходом 84 мм, и полноценной шатунной шейкой – и выходим на объем 1.8 литра. Головку оставляем 8-ми клапанную, но дорабатываем ее по полной программе и реализуем некоторые новые разработки и хитрости. Карбюратор для начала оставляем вертикальный Солекс, с оригинальным коллектором. Выхлоп – прямоточный (клиент поначалу поставил прямоточный глушитель, весьма шумный, но впоследствии вернулся к тихому глушителю), обязательно ставим паук 4-2-1 и прямоточный резонатор.
Учитывая, что автор хотел проверить идею, хозяину авто предоставили большую скидку на работы – многое было сделано по очень низкой цене.
Согласовав основные направления работы, к нам привезли двигатель – большой слипшийся кусок грязных полуфабрикатов. Мотор старый, как и машина. Головка имеет клеймо – "сделано в СССР". На машину хозяин купил новый кузов и начал заниматься его переделкой, а мы – заниматься двигателем. Пробка поддона была сорвана напрочь. Как слить масло решили просто – в пробке просверлили дырку.
Далее автор просит простить сухость и краткость отчёта, а так же отсутствие многих фотографий. Публикация всех фотографий позволила бы раскрыть многие технологические секреты и нюансы, а мы бы не хотели этого. Постройка двигателя такого уровня – крайне нетривиальная задача, с огромным количеством подводных камней и проблем. Многие решались очень трудно и автор не хотел бы рассказывать о них.
Наращивание блока плитой
Коленвал приобрели в Тольятти, ход шатунной шейки 84 мм, вместо стандартного хода 71 мм для 1.5 литрового двигателя. Коленвал недешевый – около 16 тыс.руб. Шатунная шейка полнобазовая, т.е. под ВАЗовский вкладыш.
Взяли второй блок 21083, отрезали от него верхушку, соединили с родным блоком. На словах всё просто, но в процессе данной работы было решено большое количество технологических проблем и вопросов. Работа долгая, сложная и весьма трудоёмкая. Покажем малую часть фотографий.
"Дырявый" впускной коллектор
Впускные каналы в головке и коллекторе нам были нужны экстремально большие. Головка 21083 не позволяет сделать большой впускной канал по диаметру, но мы успешно решили эту проблему, обеспечив кубатуре в 1.8 литра свободный "вдох".
Впускной коллектор был буквально выпотрошен. Диаметры каналов увеличились очень сильно. Не будем афишировать диаметр канала – на фото видно, что он значителен.
Головка блока цилиндров
Как уже говорилось выше, исходя из ограниченности бюджета, решили оставить восьмиклапанную головку, с прицелом на то, что-бы вытащить из нее всё, на что она способна. Каналы распилили не просто предельно, а экстремально. Не будем приводить цифр диаметров каналов, скажем лишь, что каналы такого диаметра на 21083 голове мы делали впервые и оправданы они только для больших объемов "низа". Разумеется, превзойти 16 клапанную головку по пропускной способности вряд-ли возможно, да мы и не ставили такую цель – нам было важно получить максимум отдачи именно от восьмиклапанной головки.
Распредвал мы выбрали предельный из линейки Нуждина, работающий на серийных толкателях с шайбами (цельники ставить не было желания), с подъемом 12.36 мм. Клапана заменили на увеличенные, поставили жесткие пружины клапанов.
Распредвал 2110 Нуждин 12.36 СПОРТ
Доработанные каналы (экстремальные диаметры)
Доработанные камеры сгорания
Дюралевые тарелки пружин K-POWER (роспуск пружин 3 мм)
Жесткие одинарные пружины клапанов Германия
Импортные сухари клапанов
Замена седел на увеличенные (жаростойкая сталь, 11% хром)
Клапана увеличенные 39х34 мм
Втулки направляющие – бронзовые (импортная заготовка)
Принудительная смазка толкателей клапанов
Регулировочные шайбы доработаны по RS-технологии
Завтуливание масляного канала
Когда автор в Тольятти обсуждал с Нуждиным А.М. проект данного двигателя, Александр Михайлович высказал мысль, что мне не удасться удержать степень сжатия на приемлимом уровне, при таком объеме двигателя и такой ГБЦ, и потребуется высокооктановый бензин. Дело в том, что я хотел поставить плоский поршень, без выемок и циковок. С большим удовлетворением константирую, что автору удалось решить проблему с высокой СЖ, и автомобиль использует бензин Аи95! Замер ВСХ был сделан именно на 95-ом бензине.
КПП и привода
Коробку перебрали. Ряд остался временно серийный, главную пару по настоянию хозяина авто поставили 4,1 – это было большой ошибкой – как выяснилось впоследствии, передачи получились слишком короткие. Привода перебрали, ШРУСы поменяли местами, промыли, заложили смазку ХАДО и поставили новые чехлы.
Сборка двигателя
Еще одна составляющая двигателя – шатунно-поршневая группа. Поскольку бюджет был ограничен, использовали облегченную ШПГ от Приоры. Длинный шатун 133 мм обеспечивает хорошее RS-соотношение для такого объема, легкий поршень и тонкие кольца – снижение мехпотерь и высокую мощность. Кольца – наборные, что очень важно.
Маховик так же был облегчен.
Ставим блок цилиндров в отсек и накрываем головкой. Большая морока была с пауком – из-за выросшего в высоту блока, коллектор начал задевать за стабилизатор. Карбюратор – доработанный Солекс 26х26.
Общий вид машины (без бамперов):
После небольшой обкатки мы замерили мощность двигателя, сняв график ВСХ (внешняя-скоростная характеристика). Результат превзошел все наши ожидания. Двигатель показал максимальную мощность в 169 л.с. при 6500 об. Максимальный крутящий момент – 21.7 кг при 4900 об. Потенциальный диапазон двигателя – до 8000-9000 об. На первом пробном заезде мотор легко бросил стрелку тахометра в 8000 об.
По графику видно, что на 2000 об крутящий момент составляет 15 кг, а после 3500 об начинается резкий рост момента ("подхват").
Холостой ход – 1500 об.
После запуска двигателя мы сняли несколько видео-роликов, объединив их в один, и выложили на Youtube. В ролике показан холостой ход двигателя, и несколько пробных заездов автомобиля со стороны. Видно, что передачи очень короткие (из-за ГП 4.1), и колеса 22545R16 буксуют на асфальте.
Необходимо понимать, что данный двигатель – класса спорт, со всеми вытекающими отсюда последствиями – высокая техническая сложность, относительно небольшой ресурс, связанный с большими оборотами и нагрузками. Двигатель получился довольно бюджетным, была использована недорогая шатунно-поршневая группа от Приоры. По мере развития проекта, будем дополнять отчёт новыми подробностями.
Обновление от 26.02.12:
Мотор перемолол шестерню вторичного вала. Об этом мы написали небольшой материал с фотоотчётом и выложили в Кунсткамере. Теперь в двигателе установлена длинная главная пара 3,7.
Статья написана: 18 февраля 2012 г.
Обновление: 26.02.12:
Автор статьи, фото-видео материалов: © Квазар
Запрещены без письменного разрешения автора: перепечатка статьи целиком или частично, перепечатка и использование фото-видео материалов, равно как их изменение и редактирование в целях дальнейшей публикации на сторонних сайтах.
Сравним два двигателя автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099. Это карбюраторный 21083 и ижекторный 2111.
Оба двигателя с коробкой передач и сцеплением крепятся в моторном отсеке на трех опорах и составляют с ними единый силовой агрегат. С правой стороны на них имеется привод ГРМ и генератора, слева стартер и термостат. Спереди свечи и масляный щуп, сзади впускной и выпускной коллекторы, масляный фильтр, карбюратор или топливная рампа с форсунками. Снизу масляный поддон.
Блок цилиндров обеих двигателей отлит из чугуна. Цилиндры выполнены непосредственно в блоке.
Основные параметры двигателей 21083, 2111
| Параметры | Двигатель 21083 | Двигатель 2111 |
| Тип двигателя | Карбюраторный | Инжекторный (распределенный впрыск) |
| Карбюратор | 21083-1107010 | — |
| Описание | Бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, восьмиклапанный, с верхним расположением распределительного вала и жидкостным охлаждением | Бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, восьмиклапанный, с верхним расположением распределительного вала и жидкостным охлаждением |
| Рабочий объем | 1,5 л | 1,5 л |
| Диаметр цилиндра | 82 мм | 82 мм |
| Ход поршня | 71 мм | 71 мм |
| Степень сжатия | 9,9 | 9,9 |
| Мощность | 51.5 кВт/70 л.с при 5600 об/мин | 56.4 кВт/77 л.с при 5400 об/мин |
| Максимальный крутящий момент | 106.4 Н.м (10.85 кгс.м) при 3400 об/мин | 115.7 Н.м (11.80 кгс.м) при 2800-3000 об/мин |
| Привод ГРМ | ремень | ремень |
| Топливо | Неэтилированный бензин (91 — 95) | Неэтилированный бензин (91 — 95) |
| Порядок работы цилиндров | 1 — 3 — 4 — 2, считая от шкива коленчатого вала | 1 — 3 — 4 — 2, считая от шкива коленчатого вала |
| Блок цилиндров | 21083 | 21083 |
| Поршневая группа | 21083 — палец вставляется в нагретый шатун (можно заменить на поршневую 2110) | 2110 — палец со свободной посадкой (плавающий) на стопорных кольцах |
| Распредвал | 21083 | 2110, 2111 (взаимозаменяемы с 21083) |
| Зазоры в клапанном механизме (на холодном +20-25ºС) двигателе | впускные — 0.15 — 0.25, выпускные — 0.30 — 0.40 мм | впускные — 0.15 — 0.25, выпускные — 0.30 — 0.40 мм |
| Обороты холостого хода | 750 — 800 об/мин | 800 — 900 об/мин |
| Давление в системе смазки при 5400 об/мин и температуре масла 85 гр. | 4.5 — 6.5 кгс/м² | 4.5 — 6.5 кгс/м² |
| Минимальное давление в системе смезки | 2.0 кгс/м² | 2.0 кгс/м² |
| Объем моторного масла в системе смазки двигателя | 3,5 л | 3,5 л |
| Группа моторного масла по АРI | SG, SH, SJ, SL | SG, SH, SJ, SL |
| Класс вязкости масла по SAE | — 25° С — +25ºС 10W30 |
— 20° С — +35ºС 10W40
— 30° С — +35ºС 5W40
— 35° С — +30ºС 0W40
— 20° С — +35ºС 10W40
— 30° С — +35ºС 5W40
— 35° С — +30ºС 0W40
Примечания и дополнения
— Двигатель 2111 создан на базе 21083, поэтому большинство их деталей взаимозаменяемы.
Двигатель ВАЗ-21083
1 — шкив привода генератора;
2 – масляный насос;
3 – ремень привода механизма газораспределения;
4 – зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости;
5 – передняя крышка привода механизма газораспределения;
6 – натяжной ролик;
7 – зубчатый шкив распределительного вала;
8 – задняя крышка привода распределительного вала;
9 – сальник распределительного вала;
10 – крышка головки блока цилиндров;
11 – распределительный вал;
12 – передняя крышка подшипников распределительного вала;
13 – толкатель;
14 – направляющая втулка клапана;
15 – сетка маслоотделителя системы вентиляции картера;
16 – выпускной клапан;
17 – впускной клапан;
18 – задняя крышка подшипников распределительного вала;
19 – топливный насос;
20 – корпус вспомогательных агрегатов;
21 – датчик-распределитель зажигания;
22 – отводящий патрубок рубашки охлаждения;
23 – головка блока цилиндров;
24 – свеча зажигания;
25 – шланг вентиляции картера;
26 – маховик;
27 – держатель заднего сальника коленчатого вала;
28 – задний сальник коленчатого вала;
29 – блок цилиндров;
30 – поддон картера;
31 – указатель уровня масла (масляный щуп);
32 – коленчатый вал;
33 – поршень;
34 – крышка шатуна;
35 – шатун;
36 – крышка коренного подшипника коленчатого вала;
37 – передний сальник коленчатого вала;
38 – зубчатый шкив коленчатого вала.
1 – пробка сливного отверстия поддона картера;
2 – поддон картера;
3 – масляный фильтр;
4 – насос охлаждающей жидкости;
5 – выпускной коллектор;
6 – впускной коллектор;
7 – карбюратор;
8 – топливный насос;
9 – крышка головки блока цилиндров;
10 – крышка подшипников распределительного вала;
11 – распределительный вал;
12 – шланг вентиляции картера;
13 – регулировочная шайба клапана;
14 – толкатель;
15 – сухари клапана;
16 – пружины клапана;
17 – маслоотражательный колпачок;
18 – направляющая втулка клапана;
19 – клапан;
20 – головка блока цилиндров;
21 – свеча зажигания;
22 – поршень;
23 – компрессионные поршневые кольца;
24 – маслосъемное кольцо;
25 – поршневой палец;
26 – блок цилиндров;
27 – шатун;
28 – коленчатый вал;
29 – крышка шатуна;
30 – указатель уровня масла;
31 – маслоприемник.
Бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, восьмиклапанный, рядный, с верхним расположением распределительного вала. Система питания — с карбюратором. Порядок работы цилиндров: 1–3–4–2, отсчет — от шкива коленчатого вала. Двигатель с коробкой передач и сцеплением образует силовой агрегат — единый блок, закрепленный в моторном отсеке на трех эластичных резинометаллических опорах.
Справа (по ходу автомобиля) на двигателе расположены: приводы распределительного вала и насоса охлаждающей жидкости (зубчатым ремнем) и генератора (клиновым ремнем). Слева расположены: датчик-распределитель зажигания (трамблер), термостат, датчик температуры охлаждающей жидкости, стартер (на картере сцепления). Спереди: свечи и провода высокого напряжения, масляный щуп, шланг вентиляции картера, генератор (внизу справа). Сзади: впускной и выпускной коллекторы, масляный фильтр; а также бензонасос, карбюратор и корпус воздушного фильтра (в верхней части).
Двигатель -21083 стал основой для двигателя -2111, поэтому у них одинаковые блок цилиндров, коленчатый вал, головка блока цилиндров. Отличается шатунно-поршневая группа: в двигателе -21083 палец не со свободной посадкой и стопорными кольцами, как в двигателе -2111, а запрессован в верхнюю головку шатуна. При отсутствии шатунно-поршневой группы -21083 можно установить группу -2110.
В этом случае заменяйте всю группу целиком: поршни, пальцы, шатуны, — использование деталей разных групп не допускается!
В двигателе -21083 устанавливается распределительный вал 21083 (в отличие от двигателя -2111, где могут также устанавливаться валы 2110 и 2111). В задней части вала расположен эксцентрик для привода топливного насоса, а в заднем торце имеется паз для соединения с датчиком-распределителем зажигания. Установка распределительного вала в двигателе -21083 не отличается от описанной для двигателя -2111. Порядок контроля деталей, их подбора и сборки двигателя также совпадает.
Системы питания, охлаждения, выпуска отработавших газов и зажигания описаны в соответствующих разделах.
