У пошуках прототипу двигуна MeMЗ-245, частина 6

У попередній частині, ми зупинилися на тому, що знайшли давнозабутий, а скоріше, взагалі нікому не відомий гоночний моторконструкції Ігоря Окунева, з такою самою геометрією як у МеМЗ-245, виготовлений у Але перш ніж порівнювати між собою наш МеМЗ-245 ігоночний мотор М-405, давайте зупинимося на носії цього мотора, асаме гоночному автомобілі Москвич Г-2. Зроблений на базі«формульного» Москвич Г-1, але з алюмінієвим аеродинамічним кузовомна просторовій трубчастій рамі у двох варіантах:тільки з закритимиколесами; з закритими колесами і обтічний «Ковпаком».
Фото № 1. Два варіанти гоночного автомобіля Москвич Г-2
Це був перший радянський автомобіль спеціально створений дляшосейно-кільцевих гонок:- двигун М-405 розташований ззаду загонщиком; - роздільна система гальм (вперше в СРСР); - легкознімнерульове колесо (як на автомобілях Формули -1).

При вазі 720 кг, розвивав максимальну швидкість 223 км/год (а задеякими даними – 233 км/год, але я не впевнений у достовірностітакого) показника, так як у мене немає підтвердження цього живимилюдьми). Нагадаю характеристики цього мотора:72х67мм - 1091см3, 75к.С. При 5600 об/хв Але який зв'язок може бути у мотора М-405 інашого МеМЗ-245. Здається, що крім однакової геометрії циліндрів -ніякої. А от якщо задуматися, є невиразне відчуття якогось далекогозагального початку:>

1) Поділ груп циліндрів по парах зі збільшеною МЦР (міжцентровою відстанню) між 2-им і 3-им циліндрами на всіх моторахМосквичів до М -412. Правда у МеМЗ це виражено не так суттєво івиконано не з тієї причини, що у Москвичів, але все ж таки…

2) Коромисла ГРМ . На Москвичах вони застосовувалися змоменту застосування системи OHV, спочатку на спортивних моторах в50-х роках, а потім і на серійних - до останнього випущеного моторана базі М-412 системи OHC (тобто застосовувалися в різних системахГРМ). Ви скажіть, що в системі OHV коромисла не такого типу, як уOHC. Так, трохи не такі. Але в обох системах вони встановлюються іпрацюють на одній осі і одним своїм плечем, яке натискає настрижень клапана - працюють за однаковою кінематикою, до речі, навіть правильніше, ніж у системах з рокерами (вАЗ-класика) абопрямим приводом клапанів (вАЗ 2108) ).

3) Або така маленька тонкість, як підкладні наконечники(«п'ятачки») між стрижнем клапана та регулювальним гвинтом накоромислах у МеМЗ-245 та на Москвичівських моторах інженера І.Окуньова. Можна сказати анахронізм, а може це просто житейськамудрість і практичність, особливо порівнюючи з тим, як дістаєтьсястрижням клапанів при контакті з рокерами на ВАЗ-класиці, моторияких вважають більш сучасними, ніж у системах з коромислами.

<
Так, не все так просто. Дуже вже класична архітектура моторів R4OHV з нижнім розподільним валом і верхніми клапанами нагадуютьархітектуру саме нашого мотора МеМЗ-245 OHC з верхнімрозподільним валом:
— однорядне розташування клапанів;
< br> — одна довга вісь для всіх коромисел;
— коромисла в приводі клапанів;
— однакова кінематика руху коромисел.

< Яким же чином повинна була розвиватися класична системаOHV, щоб з мінімальною зміною своєї архітектури досягти логічного.досконалості? Для цього, потрібно знати сам постулат цієїдосконалості. Збільшення жорсткості елементів ГРМ, розподільний валповинен розташовуватися якомога ближче до клапанів». Завдякиспостереженням, нам вдалося простежити весь ланцюжок цієї еволюції.Вам залишається лише уважно простежити за нашими поясненнями.

На фото, перед вами, схема початку цього процесу:

Фото №2 . Процес еволюції мотора OHV. Зліва на фото зображена схемакласичної системи OHV для рядного 4-ох циліндрового двигуна, типуМ-407 (408). Розподільний вал розташований дуже низько поруч зколінчастим валом, і від нього приводиться в дію шестірнямикосозубого зачеплення. Така ж конструкція у моторів ГАЗ-24 (21) табагатьох інших. У деяких зарубіжних моторів, цей привід проводитьсякоротким моторним ланцюгом (FIAT, Skoda і т.П.). Щоб передатизусилля на коромисло ГРМ, застосовується дуже міцний жорсткийштовхач та довга штанга. Система проста та надійна, але ще дужедалека від ідеалу. Її недоліки:
— зайві сполучення в деталях;
— інерційна навантаженість;
— вібронавантаженість (через довгі штанги); > - труднощі устворенні нахилу клапанів до каналам.

Проміжний варіант №1 (схема у центрі зверху).
> На своєму гоночному моторі М-405, інженер І. ​​Окунєв, слідуючитеорії, піднімає распредвал максимально високо під верхній зрізблоку циліндрів. Тягач піднімається так високо, що здебільшого вжезаходить у саму ГБЦ! Штанга ставати набагато коротшими, а значить –жорсткішими (зменшуючи вібронавантаженість) і легше. При данійсхемі OHV відбувається максимальне наближення розподільного валу доклапанів. Природно, для приводу такого розподільного валу вжепотрібен довгий моторний ланцюг, що й зробив І. Окунєв, застосувавши потужний дворядний ланцюг. > (праворуч насхемі).
На схемі - механізм ГРМ моторів Opel, як R4 так і R6 (OpelCapitan). Подивіться, як схожа система ГРМ на МеМЗ-245:верхнійрозподільний вал;
— напівклінова камера згоряння; важко було б зробити за системиOHV);
— розподільний вал знаходиться поруч із клапанами (все за«теорією»). » з верхньої частини блоку циліндрів у нижню частинуГБЦ. Це вже верхній розподільний вал OHC, але подивіться, що він«притягнув» за собою зі старої системи OHV? . Важко сказати, що цепродиктовано. Може, німці (або американці з GM) в першу чергутурбувалися про надійність? Дійсно:циліндричний штовхачтехнологічно зробити простіше (перевірено за довгі роки в системіOHV), ніж гартувати коромисла. Але може бути другий варіант. Цясхема давала можливість застосувати як жорсткий штовхач ізрегулюванням клапанів, так і гідроштовхач. Так чи інакше, але вонивідмовилися від прямого контакту розподільного валу з коромислами, залишивши штовхач зі своєю вагою та інерцією, як пережиток відсистеми OHV.

Фото №3. Оригінальний механізм ГРМ моторів Opel. До прямогоконтакту распредвала з коромислами, у нас залишається останнійкрок. Ми вже бачили (на прикладі М-412), як це зроблено придворядному V-подібному розташуванні клапанів у ГБЦ.
Там застосовують дві осі і досить великі (довгі) коромислидля того, щоб збільшити кут розвалу клапанів, отже, щобзменшити кут нахилу між клапаном і впускним каналом (насамперед) — це дозволяє максимально випрямити впускний канал уГБЦ та покращити наповнення циліндрів горючою сумішшю.

Компромісне рішення запропонували мотористи компаніїPeugeot.
При V-подібному розташуванні клапанів, вони застосували тільки однувісь! . Посадивши всі коромисла на одну вісь (як у нашого МеМЗ), вони розгорнули коромисла впускних клапанів в один бік, а випускнихдо іншої! Саму вісь коромисел, звичайно ж, розташували на однійвертикальній осі з розподільним валом, прямо над ним. Самрозподільний вал також знаходиться поруч із клапанами (все затеорією), правда клапана — по обидва боки від нього.

Фото №4. Механізм ГРМ двигуна Peugeot. Все правильно і компактно, але не ідеально. Чому? Важко зробити великий розвал клапанів (сильно збільшиться розмір коромисла). Але нас це цікавитьнайменше. Нам ця схема цікава як один із прикладів для дослідженняеволюції систем ГРМ від OHV до OHC при застосуванні коромисел. І вцьому нам допоможе схема на фото зліва. Це зображення того ждвигуна Пежо (типу TU), що і праворуч, але тут через особливостімалюнка не показаний другий ряд клапанів. Таким чином, цезображення здається копією нашої системи ГРМ мотора МеМЗ-245.
Тільки що тут неправильно?
При такому розташуванні осі, коромисло починає працювати тільки на«вильоті» обертання розподільного валу. А що, якщо змуситикоромисло працювати одразу на «підйомі»? Тоді й саме коромисломожна зробити коротшим. Але для цього потрібно зробити найпростіше– змістити вісь коромисел (як центр кочення) від вертикальної осірозподільника ближче до клапана. Отже, ми з вами (майжематематичним шляхом) сконструювали ідеальну систему ГРМ у системіOHC, тобто. З верхнім розподільним валом із застосуваннямкоромисел.
Фото №5. Система ГРМ МеМЗ-245. Що ми бачимо:- розподільний валзнаходиться максимально близько від клапанів (майже торкаючиськлапанних пружин); - дуже компактні коромисла;
— гарний нахил клапана у бік впускного каналу (21 градус по ГБЦ і31 – по блоку циліндрів);
— підкладні наконечники під стрижень клапанів.
Це і є ГРМ мотора МеМЗ-245 – продукт логічної еволюції 4-охциліндрового рядного мотора системи OHV у систему OHC з мінімальноюзміною архітектури із застосуванням коромисел у системі ГРМ.

Багато хто скаже:«Якщо ця система така ідеальна, то чому їїігнорують всі провідні виробники у світі? ».

По-перше, не все. По-друге, якщо її не застосовують – це неозначає, що вона погана. Усі світові виробники обтяжені«багатовіковими» традиціями, догмами, конструкторськими школами, виробничими технологіями, та мало ще якими забобонами…

Тут же видно, що конструкція робилася з чистого аркуша, людьми зі свіжою головою, не обтяженими жодним вантажем минулоїтехнічної спадщини. Сама ж конструкція, досі, є відкритою дляпокращення. Наприклад, французи ставлять на показаний нами двигунПежо роликові коромисли, причому на серійні мотори. Ми такожставили «ролики». Це хороший і правильний шлях покращенняпоказників двигуна. Такі коромисли у нас показали відміннупрацездатність, навіть на саморобному, не загартованомурозподільнику. Єдиною проблемою стало те, що так і не вдалосязнайти відповідний легкий ролик, а застосовуваний нами із системиГРМ дизельних двигунів ЯМЗ важить 55 грам. Французам у цьомувідношенні пощастило більше – у них під руками величезна виробничабаза. Створена нами система розвантаження клапанів працювала лишедо 7200 об/хв. Без навантаження, або з малим навантаженням, мотор«вискакує» і за 8000 об/хв, після чого – провал потужності з майжеповною зупинкою двигуна. Незручно. Довелося поки що відкласти цейзахід.

В ідеальному варіанті, на таке коромисло необхідно ставити дваролика:
— один - у місці контакту з розподільним валом; - другий - на осікочення. Тоді, цієї конструкції не буде рівних! У жодній іншійсистемі ГРМ, що будуть розглянуті нижче, такого ресурсу посиленняпросто немає! На жаль, інженери на МеМЗ'ї не хочуть розуміти простуістину – змінивши конструкцію всього однієї деталі двигуна, можна значно покращити не тільки його технічні можливості, а йпрестиж!

Цим, також, можна було б трохи вгамувати недолугих журналістів тагаражних спортивних фахівців, які займаються цькуванням мотораМеМЗ-245 з початку його випуску, і до наших днів, саме череззастосовані в ньому коромисла, вважаючи його систему ГРМ, хтовідстоєм, хто колгоспом, а найкультурніші пани – «гамном».Значить, вони сміливо можуть записувати у своїй чорний списокбільшу частину світових виробників, які застосовували ізастосовують навіть у 21 столітті ці "ганебні" коромисла:Renault, Peugeot, Skoda, Opel. Навіть на своїх 16 клапанних моторах, завдякикоромислам, застосовують тільки один распредвал, і до того жкажуть, що це спрощує конструкцію і знижує тертя! Ось негідники! Серед них:Honda, Opel, ЗАЗ Forza. Недалеко пішов від них іMercedes-Benz, інженери-конструктори якого примудрилися поставитикоромисла навіть на свій знаменитий «шістсотий» V12! Простонеподобство!

Фото №6. Система ГРМ двигуна Mercedes
Про американців і говорити нічого. Вони завжди «паслизадніх».Понаробили десятки мільйонів (а може вже й 100 млн.поміняли, аж страшно! ) своїх доісторичних двигунів V8 з нижнімрозподільчим валом, коромислами, і (о Боже! ) штангами і «в ус недмуть». Так ставлять їх не тільки на свої дорожні дредноути, анавіть на суперкари (Saleen S7, Chevrolet Corvette, Ford Mustang таіншу дрібницю) та автомобілі, типу NASCAR. У гонках ці мотори«розкручують» до 9-10 тис об/хв. Щоб у них штанги повилітали!
Фото №7. Двигун V8, об'ємом 8, 2 літра, з 2 клапанами на циліндр віддрегстера класу “Top Fuel”, що розвиває потужність 8500 к.С.автомобілебудування СРСР. Сорок п'ять років випускали моторирозвинених конструкцій, а зараз, що витворяють! «Влізли» у спільнийпроект із Renault вартістю 400 млн. Євро, щоб випускати Ладу Largusіз 8-ми клапанним моторами Renault Logan із коромислами. Гаразд ужез коромислами, на них зараз начебто навіть як «мода», алемаслонасос із ланцюговим приводом – це вже занадто! Перефразовуючивідомий вислів:«з чим боролися – на те й напоролися». Ну, а якщосерйозно, то суперництво різних конструктивних схем та систем ГРМне припиняється до теперішнього часу, тому що, у кожної системи єяк переваги, так і недоліки (до цього ми ще повернемося). А покиповертаємося до нашого унікального мотора Москвич М-405. Чим глибшеробиш аналіз, тим більше переймаєшся до нього повагою. Беремонаступний пункт. У всіх моторах І. Окунева, поршень з'єднується зшатуном плаваючим пальцем зі стопорними кільцями. Знову, як уМеМЗ-245! 5) Ймовірно припустити, що алюмінієвий піддон картера зребрами охолодження, як фірмовий спортивний почерк І. Окуньова мігстояти не тільки на моторі М-412, а й на моторі М-405 (та й блокициліндрів у них також алюмінієві). Тоді, знову все схоже .Погодьтеся, смішно бачити легкосплавний піддон картера з ребрамижорсткості на чавунному блоці мотора МеМЗ-245? Фото №8. ДвигунМеМЗ-245. Складається враження, що один із конструкторів МеМЗ-245, бачив наживо мотор М-405, а може, навіть був одним з учасників йогорозробки. Такий варіант можливий тому, що при підготовцівиробництва автомобіля ЗАЗ-965, у Запоріжжі та Мелітополі булинаправлені фахівці з різних автозаводів країни (своїх кадрів небуло). Значить, цілком могли бути і мотористи із МЗМА. Але таких мине знайшли. Натомість було знайдено іншу людину, яка сама зізналасяу своїй участі у проекті, при створенні мотора МеМЗ-245.
У журналі «За кермом» №2 за 1988 рік, був уперше публічнопредставлений силовий агрегат МЕМЗ-245. Автором статті був інженерТ. Реппіх. Ось власне цитата з цієї статті, в якій автор визнаєсвою причетність до створення мотора МеМЗ-245:«Компонування, прийняте для Таврі ЗАЗ — 1102, продиктувало свої вимоги до силовомуагрегату щодо компактності, малої маси, доступності для контролю тадогляду. Зрозуміло, двигун повинен бути економічним, відповідатиперспективним нормам токсичності, шумності, мати високу надійність, довговічність, мінімальну трудомісткість обслуговування. Наскількиуспішно, нам конструкторам, вдалося вирішити ці завдання? »
Фото №9. У журналі "за кермом" №2 за 1988 р., вперше публічнопредставлений силовий агрегат МеМЗ-245. Автор статті:інженер Т.Реппіх. Ось власне і є це визнання. Звичайно ж, по цій людині буловідразу організовано збір доступних матеріалів, які могли б«пролити світло» на наші пошуки прототипу мотора МеМЗ-245. Але проце пізніше. Зараз же, цікаво послухати як сам Т. Реппіх представляєрозроблену ним та його колегами конструкцію мотора МеМЗ-245. Цитатив скороченні:
Про блок циліндрів.

«Щоб скоротити довжину блоку, циліндри зробили попарно злитимиміж собою, тобто. . Протоки для рідини, що охолоджує, залишені всередній частині, а також між крайніми циліндрами і торцевимистінками».

Фото №10. Блок циліндрів мотора МеМЗ-245.

«Тривалі випробування показали, що при такому компонуваннізабезпечується нормальний температурний режим для роботидеталей».

>

Про колінвал.

«Литий з високоміцного чавуну. Завдяки п'яти опорам (коріннимшийкам) і сам вал і блок циліндрів мають велику жорсткість і здатнісприймати високі теплові та механічні навантаження».
b> «Вісім противаг відлитих заодно з колінчастим валом, забезпечують хорошу врівноваженість шатунно-поршневої групи іплавність роботи двигуна.»

Про головку блоку циліндрів.

«Разом з тим, ГБЦ вийшла досить компактною, технологічною увиробництві. Розподільний механізм легко доступний для контролю тарегулювання.»

«Камера згоряння – у формі ванн, у вертикальному перерізі –клиноподібна . Така конфігурація сприяє швидкому та повномузгорянню та дозволяє працювати на більш збідненій суміші, оскількив кінці такту стиснення, створюється вихровий рухзаряду.»

Давайте спробуємо проаналізувати конструкцію нашого мотора МеМЗ-245з усією пристрастю, з погляду сучасної науки, чесно та об'єктивно, як ми це робили раніше з іншими відомими моторами. Починаємо зблоку циліндрів. Чому, маючи кілька спільних важливих технічнихрішень з москвичівськими моторами, інженери МеМЗ застосували блокциліндрів відлитий із сірого чавуну, а не з алюмінію? 9разів:питома вага алюмінію – 2, 68 г/см3, а чавуну (сталі) – 7, 87г/см3. До того ж, чавун має меншу (гіршу) теплопровідність, ніжалюміній, чому моторам з чавуну потрібна більш об'ємна системаохолодження.

У москвичів всі мотори ставили поздовжньо, а ось при поперечнійустановці силовий агрегат повинен бути гранично компактним - тутграє роль кожен сантиметр простору. Для моторів з алюмінієвимблоком циліндрів, на той час, це було проблематично, оскількизастосовувалася лише схема Open Deck, тобто. Відкритий блок змокрими чавунними гільзами. Напевно, зрозуміло, що конструкції ізвставними сухими гільзами або з посиленням алюмінієвих стіноккристалічним кремнієм, як надто дорогі та складні, ми відкидаємовідразу .

Блоки з мокрими гільзами завжди мають більшу міжцентрову відстань (мЛР), ніж цільні чавунні. У них завжди перемичка між двомасусідніми циліндрами буде більшою (товщина стінок двох гільз), тодіяк у чавунних блоках, можна взагалі залишити таку перемичку навітьбез водяних проток, що частково зроблено на МеМЗ-245 і повністю наМеМЗ-317 та на ВАЗ-21083 та його послідовниках. Для прикладу, наводжу таблицю:Фото №11. Таблиця впливу діаметра циліндра і МЦР, на товщину стінки між циліндрами для двигунів:М-412, ВАЗ:2101, 21011, 2123, 2108, 21083, МеМЗ:245, 301, 317.
.

За компактністю, чавунні блоки циліндрів мають велику перевагу. Самже чавун, має такі переваги:​​- високу міцність; - відмінніпідшипникові якості; - просту технологію лиття;
— вдвічі меншу вартість.

І ще, дві дуже важливі якості, які ніколи не пишуться в попсовійтехнічній літературі:чавунний блок циліндрів краще алюмінієвогогасить шуми і вібрацію .

Що ж таке вібрація і як вона виникає в 4-х циліндрових ряднихмоторах, типу нашого МеМЗ-245? Фізичні сили, які викликаютьвібрацію, називають інерційними або зворотно-поступальними. Вонидорівнюють нулю в середині ходу поршня і максимальні у ВМТ та НМТ.Кожна така зупинка поршня викликає імпульс вібрації, який миттєворозходитися по всьому двигуну. Десь у середині ходу, і встигнутивідгальмуватися до повної зупинки в НМТ – і так до нескінченності, все збільшуючи швидкості при збільшенні обертів двигуна. Такимчином, при роботі двигуна з кривошипно-шатунним механізмом (кШМ), завжди виникають сили інерції, які умовно поділяють на:- силиінерції 1-го порядку; - сили інерції 2-го порядку; Вони, істворюваний ними інерційний момент:- момент від сил інерції 1-гопорядку; - момент від сил інерції 2-го порядку; І є причиноюневрівноваженості та вібрації. А плечо моментів – відстаньміж осями циліндрів (мЛР), вважається головною константою угеометрії двигуна.

Фото №12. Константа геометрії двигуна. Ось чому на сучаснихдвигунах намагаються розміщувати циліндри якомога щільніше один доодного. На наведеному вище в таблиці, МеМЗ-317 – стінка міжциліндрами 6 мм, а на Opel Ecotec – 5, 5 мм! Чим тісніше, тим краще.Але наш МеМЗ-245 у цьому відношенні викликає тривогу. МЛР між 1-имі 2-им, 3-им і 4-им циліндрами - нормальні, по 9 мм, а у мотораМеМЗ-301, взагалі супер - по 6 мм. Але в обох цих моторів відстаньміж 2-м і 3-м циліндрами - на 5 мм більше, тобто. МЛР не однаковаміж усіма циліндрами. Заспокоює лише те, що схоже це правило (плечо) дійсне лише для сусідніх циліндрів, що знаходяться упротифазі, а там у нас все гаразд – МЛР однакові. Другий і третійциліндр знаходиться в одній фазі (на одному коліні), і хотілося бвірити, що це не дуже суперечить теорії. Унікальним у цьомувідношенні виглядає мотор МеМЗ -317. Конструктори організували йомуоднакову МЛР між усіма циліндрами, але яким чином? Зауважу, все цезробили в габаритних розмірах того самого блоку циліндрів МеМЗ-245.Вони розсунули між собою центру 1-го і 2-го, 3-го і 4-гоциліндрів ліворуч/праворуч на 1, 25 мм, а між 2-им і 3-им МЛРавтоматично стало як і між усіма іншими! Але колінвал залишивсяколишнім (всі пізні вали зроблені на базі коленвала МеМЗ-245, тільки зі збільшеним радіусом кривошипу), з колишнім розстановкоюкорінних і шатунних шийок. Значить, співвісність поршнів і шатуннихшийок порушилася (зрушення на 1, 25 мм, причому в різні бокивліво/вправо).
Фото №13. Блок циліндрів мотора МеМЗ-317.
Сита...