1. Дизельний з карбюраторного Підвищений попит на економічні автомобілі спонукав багато заводів налагодити...
2. Дизельний з карбюраторного
3. Дизельний з карбюраторного
4. Дизельний з карбюраторного

Дизельний з карбюраторного

Підвищений попит на економічні автомобілі спонукав багато заводів налагодити виробництво легкових машин з дизелями. Освоєння нового мотора вимагає, як відомо, серйозних витрат. А якщо використовувати вже випускається бензиновий мотор в якості основи для дизельної модифікації! Адже уніфікована конструкція завжди дешевше. Але чи реальна можливість переробки або, як кажуть інженери, конвертації бензинового двигуна в дизельний? Після того як Центральне телебачення повідомило в одній зі своїх передач про винахід болгарськими інженерів - приставці, що дозволяє карбюраторному двигуну ВАЗ працювати на дизельному паливі, це питання зацікавило багатьох читачів.

Конвертований дизель «Фольксваген».

Болгарське агентство «Софія-прес» спеціально для журналу «За кермом» підготувало статтю на цю тему. Її автори - інженери лабораторії двигунів і автомобілів в Софії Л. АЛФАНДАРІ, X. Бозьово, К. ДАМЯНОВ і В. Мінчев.

У нашій лабораторії зроблений дизель для легкового автомобіля за допомогою конвертації двигунів ВАЗ-2103 і ВАЗ-2106. Мета розробки - визначити можливість переобладнання частини експлуатованих в країні карбюраторних двигунів ВАЗ.

При конвертації головною турботою було зберегти без зміни більшу частину деталей «Жигулівського» мотора, а також його розмір і компоновку . Блок циліндрів залишився майже незмінним. Випробування показали, що він володіє необхідною жорсткістю.

Чавунний колінчастий вал серійного двигуна витримав тривалі випробування надійності. Після роботи трьох конвертованих двигунів протягом 800 годин при повному навантаженні і частоті обертання 4000 об / хв знос його шийок - мінімальний (0,005-0,01 мм), слідів задирака немає. Тиск в системі мастила не змінилося (використано болгарське масло M10Д). На 10 побудованих двигунах не відзначено жодного випадку поломки вала.

Експлуатаційні випробування показали, що влітку при максимальній швидкості руху температура масла досягає 135 ° С. Довелося застосувати радіатор, завдяки якому температура знизилася до 105 ° С. Масло проходить через нього і потім надходить в масляний фільтр типу ВАЗ-2105 .

Шатуни не змінені. Внутрішній діаметр поршневого пальця для підвищення міцності зменшений з 15 до 8 мм.

Поршень - найважливіша деталь, яка при конвертації завжди істотно змінюється. Щоб знизити його теплове навантаження, збільшено на 12 мм відстань від днища до канавки першого компресійного кільця. Перемичка між першим і другим кільцями збільшена з 4 до 5 мм. Щоб забезпечити ефективність робочого процесу і підняти до 20-20,5 ступінь стиснення, треба було зробити мінімальним (0,9-1 мм) відстань від днища поршня до головки циліндрів. Виключити небезпеку «зустрічі» клапанів з поршнем допомогли фігурні вирізи глибиною 1 мм в днище поршня під клапанами.

Головка циліндрів повністю нова (рис. 1). Вона відлита з чавуну, а її кришка - з алюмінію. Клапани встановлені вертикально. Використаний один з варіантів вихровий камери, яка розміщена в голівці. Верхня частина має напівсферичну форму, середня - циліндричну, а нижня являє собою спеціальну вставку з жароміцної стали з похилим днищем і з'єднувальним отвором.

Клапани та пружини використовуються від карбюраторного двигуна. З метою зменшити знос в розподільному механізмі і досягти кращого охолодження головки було знайдено оригінальне рішення, на який видано авторське свідоцтво. Задній кінець коромисла не спирається на регулювальний болт, а висить на ньому. Болт загорнутий в корпус підшипників розподільного вала. Усунуто потовщення в голівці циліндрів для різьбових отворів регулювальних болтів і тим самим звільнений широкий канал для циркуляції охолоджуючої рідини. При такому кріпленні болта набагато полегшується регулювання зазорів в газорозподільному механізмі. Розподільний вал узятий серійний (ВАЗ), а важелі клапанів інші. При випробуванні протягом 800 годин зносу вала, коромисел і клапанів не виявлено.

Мал. 1. Головка циліндрів конвертованого дизеля КД-1500 (НРБ).

Збережений ланцюговий привід розподільного вала і масляного насоса. Впускні і випускні канали розташовані з одного боку головки циліндрів, що дозволило використовувати серійні колектори.

У паливній системі конвертованого дизеля залишений колишнім тільки мембранний насос, що підкачує. На дослідних зразках використані паливні насоси високого тиску двох типів - рядний і розподільний. Вони монтуються на металевій плиті, прикріпленою до передньої стінки головки, і наводяться зубчастим ременем.

Конструкція регулятора випередження впорскування є болгарським винаходом. У паливній системі передбачений паперовий фільтр, також болгарського виробництва.

Від карбюраторного двигуна використані маховик, стартер, генератор, масляний картер.

Виходячи з власного досвіду в області швидкохідних дизелів, прагнення зменшити навантаження на кривошипно-шатунний механізм, номінальну частоту обертання обмежили 4000 об / хв. Дизель КД-1500 (так названа конвертована конструкція) розвиває максимальну потужність 43 л. с. (31,5 кВт) при питомій витраті палива 225 г / л. с. ч. (306 г / кВт ∙ год).

У момент підготовки статті випробовувалися чотири машини ВАЗ з конвертованими двигунами КД-1500 і КД-1600. З них дві пройшли по 50 тисяч кілометрів, одна - 30 тисяч. Середня витрата палива склав 6-6,5 л / 100 км. При швидкості 80 км / ч ВАЗ-2106 з дизелем КД-1500 і навантаженням 430 кг витрачає 5,9 л / 100 км. Максимальна швидкість досягає 107 км / ч.

Як бачимо, ніякого дива немає - перетворення карбюраторного двигуна в дизельний досягнуто ціною чималих переробок: нові головка циліндрів і поршні, установка форсунок і паливного насоса високого тиску. Мабуть, його автори телепередачі і нарекли приставкою, приписавши їй магічну здатність перетворити карбюраторний мотор в дизельний.

У той же час читачі запитують не тільки про конструкції, але і про ефективність конвертації, про те, наскільки вона широко використовується в світовому автомобілебудуванні, наскільки перспективна для радянських моторів. На ці питання на прохання редакції відповідає головний конструктор проекту по дизелів легкових автомобілів відділу двигунів НАМИ А. ВАТУЯЬЯН.

Переобладнання двигуна з іскровим займанням заряду (бензинового) в дизельний - справа реальна і в той же час непростий. Як проявилися ці складності в конструкції розглянутого дизеля?

Перш за все зазначу, що його потужність на 44% нижче, ніж у бензинового прототипу. Для дизеля, не обладнаного наддувом, це неминуча ціна, яку доводиться платити за високу економічність: через високого тиску в ньому вище втрати на тертя, а робоча суміш сильно збіднена, так як смесеобразование в дизелі можливо тільки при великому надлишку повітря. Крім того, умови сумішоутворення (обмеженість часу на розпил і перемішування палива з повітрям) і інерційні навантаження кривошипно-шатунного механізму не дозволяють колінчастого валу дизеля робити більше 5000 об / хв (це також на 10-15% менше, ніж у карбюраторного). Ось ті причини, за якими літрова потужність дизеля без наддуву сьогодні значно нижче, ніж бензинового мотора, тобто при рівному робочому обсязі дизель має меншу потужність.

Це, однак, не означає, що з 1,5 літра робочого об'єму не можна зняти більше ніж 43 л. с. Правда, як показує світовий досвід, при форсуванні двигуна не вдається зберегти в недоторканності найважливіші деталі - колінчастий вал, шатуни, а часто і блок циліндрів: з подальшим зростанням тиску згоряння запас міцності цих деталей стає недостатній. Щоб уникнути їх поломок, на більш форсованих дизелях литі з чавуну колінчаті вали замінюють кованими сталевими, в блоках утолщают найбільш навантажені стінки, особливо «дошку» - зону у верхнього стику блоку. В інших випадках йдуть на заміну матеріалу або виду термообробки деталей. Можна, як на описаному вище двигуні, обійтися без цього, але тоді треба миритися з його скромними параметрами.

А є зміни, піти від яких просто неможливо: дизелю потрібні поршні з більш масивними стінками і днищем - не тільки за умовами міцності, але і для кращого відведення тепла. Далі. Легкові дизелі сьогодні мають тільки двопорожнинна камери згоряння (див. Статтю «Які бувають дизелі» «За кермом», 1983, № 11), а значить, потрібна інша конструкція головки циліндрів. Через вертикального розташування клапанів, як правило, її не вдається обробляти на тому ж обладнанні, що і головку бензинового мотора. Правда, для дизеля ФІАТ-127 знайшли компромісне рішення, зберігши похиле розташування клапанів (рис. 2). Однак це, в свою чергу, зажадало виготовити поршні з витіснювачем вельми складної форми, а отриману в результаті конфігурацію камери згоряння все ж не можна вважати найкращою.

Мал. 2. Головка циліндрів карбюраторного двигуна ФІАТ-127 (а) і конвертованого дизеля на його базі (б): 1 - свічка запалювання; 2 - форсунка; 3 - свічка для пуску.

Ще одне «але». Організація робочого процесу у дизелів багато в чому залежить від величини надпоршневій щілини - відстані між днищем поршня в ВМТ і «вогневої» поверхнею головки циліндрів. На величину надпоршневого зазору впливає точність обробки блоку, шатунів, поршнів, колінчатого вала і податливість прокладки головки циліндрів. Оскільки в карбюраторному двигуні вплив надпоршневого зазору при ступені стиснення близько 8,5 невелика (смесеобразование йде в основному поза камерою згоряння), деталі, що визначають цей зазор, мають більш широкі допуски при виготовленні (рис. 3). Значить, при використанні наявного обладнання та методів збирання, прийнятних для карбюраторного двигуна, буде непросто гарантувати надпоршневій зазор у вузьких межах, необхідних дизелю.

Через характеру зміни навантажень у дизеля можливі прискорені знос і навіть руйнування в приводах розподільного вала і масляного насоса, цілком надійно працювали на бензиновому моторі. Істотно більший тиск газів у дизеля викликає майже дворазове збільшення втрат на тертя в механізмах. Звідси - підвищений нагрів масла, через якого потрібен масляний радіатор. До того ж масло в дизелях швидше старіє: почасти через більш високої температури, почасти внаслідок підвищеного вмісту кисню у відпрацьованих газах, що проникають в картер. Ось чому в конвертованих дизелях доводиться збільшувати розміри масляного фільтра або частіше міняти його елементи.

Мал. 3. Порівняння допусків на основні розміри карбюраторного і дизельного двигунів.

Нарешті, згадаємо про найдорожчих агрегатах дизельного двигуна, без яких знову-таки не обійтися, - паливний насос, форсунках, свічках розжарювання. Для того, щоб компенсувати збільшену віддачу тепла в стінки двопорожнинна камер згоряння, підвищують до 21-23 ступінь стиснення; це, в свою чергу, ускладнює пуск і вимагає установки додаткових камерах свічок розжарювання, а також більш енергоємного акумулятора і потужного стартера. (В Болгарії з її м'яким кліматом такий стартер не знадобився, але для пуску при низьких зимових температурах потужності штатного стартера може і не вистачити.)

Як бачимо, конвертація бензинових двигунів в дизель пов'язана з безліччю проблем. Займаються нею давно. Перші спроби, початі ще в 20-х і початку 30-х років, не отримали свого часу продовження. По-перше, карбюраторні мотори тоді, як правило, мали ніжнеклапанний газорозподільний механізм, непридатний для дизелів. По-друге, у них була низька (4-5) ступінь стиснення, і деталі володіли малою надійністю при навантаженнях, характерних для дизельного процесу.

В подальшому стали проектувати «універсальні» мотори з посиленим силовим механізмом, які можна було випускати і в дизельному і в карбюраторному варіантах. Не знайшовши поширення на вантажівках через велику масу карбюраторного варіанту, вони закріпилися на деяких легкових автомобілях ( «Даймлер-Бенц», «Ровер» і ін.).

Подальший розвиток карбюраторних двигунів було пов'язано з помітним зростанням ступеня стиснення і максимального тиску згоряння. Блоки циліндрів, деталі шатунно-поршневої групи стали тому значно жорсткіше, що створило передумови для більш успішного конвертації їх в дизелі при робочому обсязі 1800-2200 см3. Природно, вони з'явилися спочатку там, де цього допомагали економічні умови (ціна палива, податки і т. Д.), - в Італії, Англії, Франції. З них найбільш відомий «Пежо-інденор», що встановлюється, наприклад, на частина продаваних за кордоном «волг».

В цілому накопичений на сьогодні досвід говорить про те, що при збільшенні масштабів випуску конвертованих дизелів (навіть найбільш вдалих) і зростанні вимог до них їх конструкція починає поступово відступати від вихідної карбюраторної. Тому сьогодні конструктори, спираючись на останні досягнення в технології і створенні високоміцних матеріалів, проектують нові двигуни, заздалегідь розраховані на паралельне виробництво в двох варіантах - карбюраторном і дизельному.

( «За кермом», 1984, №1)

Дизельний з карбюраторного

Підвищений попит на економічні автомобілі спонукав багато заводів налагодити виробництво легкових машин з дизелями. Освоєння нового мотора вимагає, як відомо, серйозних витрат. А якщо використовувати вже випускається бензиновий мотор в якості основи для дизельної модифікації! Адже уніфікована конструкція завжди дешевше. Але чи реальна можливість переробки або, як кажуть інженери, конвертації бензинового двигуна в дизельний? Після того як Центральне телебачення повідомило в одній зі своїх передач про винахід болгарськими інженерів - приставці, що дозволяє карбюраторному двигуну ВАЗ працювати на дизельному паливі, це питання зацікавило багатьох читачів.

Конвертований дизель «Фольксваген».

Болгарське агентство «Софія-прес» спеціально для журналу «За кермом» підготувало статтю на цю тему. Її автори - інженери лабораторії двигунів і автомобілів в Софії Л. АЛФАНДАРІ, X. Бозьово, К. ДАМЯНОВ і В. Мінчев.

У нашій лабораторії зроблений дизель для легкового автомобіля за допомогою конвертації двигунів ВАЗ-2103 і ВАЗ-2106. Мета розробки - визначити можливість переобладнання частини експлуатованих в країні карбюраторних двигунів ВАЗ.

При конвертації головною турботою було зберегти без зміни більшу частину деталей «Жигулівського» мотора, а також його розмір і компоновку . Блок циліндрів залишився майже незмінним. Випробування показали, що він володіє необхідною жорсткістю.

Чавунний колінчастий вал серійного двигуна витримав тривалі випробування надійності. Після роботи трьох конвертованих двигунів протягом 800 годин при повному навантаженні і частоті обертання 4000 об / хв знос його шийок - мінімальний (0,005-0,01 мм), слідів задирака немає. Тиск в системі мастила не змінилося (використано болгарське масло M10Д). На 10 побудованих двигунах не відзначено жодного випадку поломки вала.

Експлуатаційні випробування показали, що влітку при максимальній швидкості руху температура масла досягає 135 ° С. Довелося застосувати радіатор, завдяки якому температура знизилася до 105 ° С. Масло проходить через нього і потім надходить в масляний фільтр типу ВАЗ-2105 .

Шатуни не змінені. Внутрішній діаметр поршневого пальця для підвищення міцності зменшений з 15 до 8 мм.

Поршень - найважливіша деталь, яка при конвертації завжди істотно змінюється. Щоб знизити його теплове навантаження, збільшено на 12 мм відстань від днища до канавки першого компресійного кільця. Перемичка між першим і другим кільцями збільшена з 4 до 5 мм. Щоб забезпечити ефективність робочого процесу і підняти до 20-20,5 ступінь стиснення, треба було зробити мінімальним (0,9-1 мм) відстань від днища поршня до головки циліндрів. Виключити небезпеку «зустрічі» клапанів з поршнем допомогли фігурні вирізи глибиною 1 мм в днище поршня під клапанами.

Головка циліндрів повністю нова (рис. 1). Вона відлита з чавуну, а її кришка - з алюмінію. Клапани встановлені вертикально. Використаний один з варіантів вихровий камери, яка розміщена в голівці. Верхня частина має напівсферичну форму, середня - циліндричну, а нижня являє собою спеціальну вставку з жароміцної стали з похилим днищем і з'єднувальним отвором.

Клапани та пружини використовуються від карбюраторного двигуна. З метою зменшити знос в розподільному механізмі і досягти кращого охолодження головки було знайдено оригінальне рішення, на який видано авторське свідоцтво. Задній кінець коромисла не спирається на регулювальний болт, а висить на ньому. Болт загорнутий в корпус підшипників розподільного вала. Усунуто потовщення в голівці циліндрів для різьбових отворів регулювальних болтів і тим самим звільнений широкий канал для циркуляції охолоджуючої рідини. При такому кріпленні болта набагато полегшується регулювання зазорів в газорозподільному механізмі. Розподільний вал узятий серійний (ВАЗ), а важелі клапанів інші. При випробуванні протягом 800 годин зносу вала, коромисел і клапанів не виявлено.

Рис. 1. Головка циліндрів конвертованого дизеля КД-1500 (НРБ).

Збережений ланцюговий привід розподільного вала і масляного насоса. Впускні і випускні канали розташовані з одного боку головки циліндрів, що дозволило використовувати серійні колектори.

У паливній системі конвертованого дизеля залишений колишнім тільки мембранний насос, що підкачує. На дослідних зразках використані паливні насоси високого тиску двох типів - рядний і розподільний. Вони монтуються на металевій плиті, прикріпленою до передньої стінки головки, і наводяться зубчастим ременем.

Конструкція регулятора випередження впорскування є болгарським винаходом. У паливній системі передбачений паперовий фільтр, також болгарського виробництва.

Від карбюраторного двигуна використані маховик, стартер, генератор, масляний картер.

Виходячи з власного досвіду в області швидкохідних дизелів, прагнення зменшити навантаження на кривошипно-шатунний механізм, номінальну частоту обертання обмежили 4000 об / хв. Дизель КД-1500 (так названа конвертована конструкція) розвиває максимальну потужність 43 л. с. (31,5 кВт) при питомій витраті палива 225 г / л. с. ч. (306 г / кВт ∙ год).

У момент підготовки статті випробовувалися чотири машини ВАЗ з конвертованими двигунами КД-1500 і КД-1600. З них дві пройшли по 50 тисяч кілометрів, одна - 30 тисяч. Середня витрата палива склав 6-6,5 л / 100 км. При швидкості 80 км / ч ВАЗ-2106 з дизелем КД-1500 і навантаженням 430 кг витрачає 5,9 л / 100 км. Максимальна швидкість досягає 107 км / ч.

Як бачимо, ніякого дива немає - перетворення карбюраторного двигуна в дизельний досягнуто ціною чималих переробок: нові головка циліндрів і поршні, установка форсунок і паливного насоса високого тиску. Мабуть, його автори телепередачі і нарекли приставкою, приписавши їй магічну здатність перетворити карбюраторний мотор в дизельний.

У той же час читачі запитують не тільки про конструкції, але і про ефективність конвертації, про те, наскільки вона широко використовується в світовому автомобілебудуванні, наскільки перспективна для радянських моторів. На ці питання на прохання редакції відповідає головний конструктор проекту по дизелів легкових автомобілів відділу двигунів НАМИ А. ВАТУЯЬЯН.

Переобладнання двигуна з іскровим займанням заряду (бензинового) в дизельний - справа реальна і в той же час непростий. Як проявилися ці складності в конструкції розглянутого дизеля?

Перш за все зазначу, що його потужність на 44% нижче, ніж у бензинового прототипу. Для дизеля, не обладнаного наддувом, це неминуча ціна, яку доводиться платити за високу економічність: через високого тиску в ньому вище втрати на тертя, а робоча суміш сильно збіднена, так як смесеобразование в дизелі можливо тільки при великому надлишку повітря. Крім того, умови сумішоутворення (обмеженість часу на розпил і перемішування палива з повітрям) і інерційні навантаження кривошипно-шатунного механізму не дозволяють колінчастого валу дизеля робити більше 5000 об / хв (це також на 10-15% менше, ніж у карбюраторного). Ось ті причини, за якими літрова потужність дизеля без наддуву сьогодні значно нижче, ніж бензинового мотора, тобто при рівному робочому обсязі дизель має меншу потужність.

Це, однак, не означає, що з 1,5 літра робочого об'єму не можна зняти більше ніж 43 л. с. Правда, як показує світовий досвід, при форсуванні двигуна не вдається зберегти в недоторканності найважливіші деталі - колінчастий вал, шатуни, а часто і блок циліндрів: з подальшим зростанням тиску згоряння запас міцності цих деталей стає недостатній. Щоб уникнути їх поломок, на більш форсованих дизелях литі з чавуну колінчаті вали замінюють кованими сталевими, в блоках утолщают найбільш навантажені стінки, особливо «дошку» - зону у верхнього стику блоку. В інших випадках йдуть на заміну матеріалу або виду термообробки деталей. Можна, як на описаному вище двигуні, обійтися без цього, але тоді треба миритися з його скромними параметрами.

А є зміни, піти від яких просто неможливо: дизелю потрібні поршні з більш масивними стінками і днищем - не тільки за умовами міцності, але і для кращого відведення тепла. Далі. Легкові дизелі сьогодні мають тільки двопорожнинна камери згоряння (див. Статтю «Які бувають дизелі» «За кермом», 1983, № 11), а значить, потрібна інша конструкція головки циліндрів. Через вертикального розташування клапанів, як правило, її не вдається обробляти на тому ж обладнанні, що і головку бензинового мотора. Правда, для дизеля ФІАТ-127 знайшли компромісне рішення, зберігши похиле розташування клапанів (рис. 2). Однак це, в свою чергу, зажадало виготовити поршні з витіснювачем вельми складної форми, а отриману в результаті конфігурацію камери згоряння все ж не можна вважати найкращою.

Рис. 2. Головка циліндрів карбюраторного двигуна ФІАТ-127 (а) і конвертованого дизеля на його базі (б): 1 - свічка запалювання; 2 - форсунка; 3 - свічка для пуску.

Ще одне «але». Організація робочого процесу у дизелів багато в чому залежить від величини надпоршневій щілини - відстані між днищем поршня в ВМТ і «вогневої» поверхнею головки циліндрів. На величину надпоршневого зазору впливає точність обробки блоку, шатунів, поршнів, колінчатого вала і податливість прокладки головки циліндрів. Оскільки в карбюраторному двигуні вплив надпоршневого зазору при ступені стиснення близько 8,5 невелика (смесеобразование йде в основному поза камерою згоряння), деталі, що визначають цей зазор, мають більш широкі допуски при виготовленні (рис. 3). Значить, при використанні наявного обладнання та методів збирання, прийнятних для карбюраторного двигуна, буде непросто гарантувати надпоршневій зазор у вузьких межах, необхідних дизелю.

Через характеру зміни навантажень у дизеля можливі прискорені знос і навіть руйнування в приводах розподільного вала і масляного насоса, цілком надійно працювали на бензиновому моторі. Істотно більший тиск газів у дизеля викликає майже дворазове збільшення втрат на тертя в механізмах. Звідси - підвищений нагрів масла, через якого потрібен масляний радіатор. До того ж масло в дизелях швидше старіє: почасти через більш високої температури, почасти внаслідок підвищеного вмісту кисню у відпрацьованих газах, що проникають в картер. Ось чому в конвертованих дизелях доводиться збільшувати розміри масляного фільтра або частіше міняти його елементи.

Рис. 3. Порівняння допусків на основні розміри карбюраторного і дизельного двигунів.

Нарешті, згадаємо про найдорожчих агрегатах дизельного двигуна, без яких знову-таки не обійтися, - паливний насос, форсунках, свічках розжарювання. Для того, щоб компенсувати збільшену віддачу тепла в стінки двопорожнинна камер згоряння, підвищують до 21-23 ступінь стиснення; це, в свою чергу, ускладнює пуск і вимагає установки додаткових камерах свічок розжарювання, а також більш енергоємного акумулятора і потужного стартера. (В Болгарії з її м'яким кліматом такий стартер не знадобився, але для пуску при низьких зимових температурах потужності штатного стартера може і не вистачити.)

Як бачимо, конвертація бензинових двигунів в дизель пов'язана з безліччю проблем. Займаються нею давно. Перші спроби, початі ще в 20-х і початку 30-х років, не отримали свого часу продовження. По-перше, карбюраторні мотори тоді, як правило, мали ніжнеклапанний газорозподільний механізм, непридатний для дизелів. По-друге, у них була низька (4-5) ступінь стиснення, і деталі володіли малою надійністю при навантаженнях, характерних для дизельного процесу.

В подальшому стали проектувати «універсальні» мотори з посиленим силовим механізмом, які можна було випускати і в дизельному і в карбюраторному варіантах. Не знайшовши поширення на вантажівках через велику масу карбюраторного варіанту, вони закріпилися на деяких легкових автомобілях ( «Даймлер-Бенц», «Ровер» і ін.).

Подальший розвиток карбюраторних двигунів було пов'язано з помітним зростанням ступеня стиснення і максимального тиску згоряння. Блоки циліндрів, деталі шатунно-поршневої групи стали тому значно жорсткіше, що створило передумови для більш успішного конвертації їх в дизелі при робочому обсязі 1800-2200 см3. Природно, вони з'явилися спочатку там, де цього допомагали економічні умови (ціна палива, податки і т. Д.), - в Італії, Англії, Франції. З них найбільш відомий «Пежо-інденор», що встановлюється, наприклад, на частина продаваних за кордоном «волг».

В цілому накопичений на сьогодні досвід говорить про те, що при збільшенні масштабів випуску конвертованих дизелів (навіть найбільш вдалих) і зростанні вимог до них їх конструкція починає поступово відступати від вихідної карбюраторної. Тому сьогодні конструктори, спираючись на останні досягнення в технології і створенні високоміцних матеріалів, проектують нові двигуни, заздалегідь розраховані на паралельне виробництво в двох варіантах - карбюраторном і дизельному.

( «За кермом», 1984, №1)

Дизельний з карбюраторного

Підвищений попит на економічні автомобілі спонукав багато заводів налагодити виробництво легкових машин з дизелями. Освоєння нового мотора вимагає, як відомо, серйозних витрат. А якщо використовувати вже випускається бензиновий мотор в якості основи для дизельної модифікації! Адже уніфікована конструкція завжди дешевше. Але чи реальна можливість переробки або, як кажуть інженери, конвертації бензинового двигуна в дизельний? Після того як Центральне телебачення повідомило в одній зі своїх передач про винахід болгарськими інженерів - приставці, що дозволяє карбюраторному двигуну ВАЗ працювати на дизельному паливі, це питання зацікавило багатьох читачів.

Конвертований дизель «Фольксваген».

Болгарське агентство «Софія-прес» спеціально для журналу «За кермом» підготувало статтю на цю тему. Її автори - інженери лабораторії двигунів і автомобілів в Софії Л. АЛФАНДАРІ, X. Бозьово, К. ДАМЯНОВ і В. Мінчев.

У нашій лабораторії зроблений дизель для легкового автомобіля за допомогою конвертації двигунів ВАЗ-2103 і ВАЗ-2106. Мета розробки - визначити можливість переобладнання частини експлуатованих в країні карбюраторних двигунів ВАЗ.

При конвертації головною турботою було зберегти без зміни більшу частину деталей «Жигулівського» мотора, а також його розмір і компоновку . Блок циліндрів залишився майже незмінним. Випробування показали, що він володіє необхідною жорсткістю.

Чавунний колінчастий вал серійного двигуна витримав тривалі випробування надійності. Після роботи трьох конвертованих двигунів протягом 800 годин при повному навантаженні і частоті обертання 4000 об / хв знос його шийок - мінімальний (0,005-0,01 мм), слідів задирака немає. Тиск в системі мастила не змінилося (використано болгарське масло M10Д). На 10 побудованих двигунах не відзначено жодного випадку поломки вала.

Експлуатаційні випробування показали, що влітку при максимальній швидкості руху температура масла досягає 135 ° С. Довелося застосувати радіатор, завдяки якому температура знизилася до 105 ° С. Масло проходить через нього і потім надходить в масляний фільтр типу ВАЗ-2105 .

Шатуни не змінені. Внутрішній діаметр поршневого пальця для підвищення міцності зменшений з 15 до 8 мм.

Поршень - найважливіша деталь, яка при конвертації завжди істотно змінюється. Щоб знизити його теплове навантаження, збільшено на 12 мм відстань від днища до канавки першого компресійного кільця. Перемичка між першим і другим кільцями збільшена з 4 до 5 мм. Щоб забезпечити ефективність робочого процесу і підняти до 20-20,5 ступінь стиснення, треба було зробити мінімальним (0,9-1 мм) відстань від днища поршня до головки циліндрів. Виключити небезпеку «зустрічі» клапанів з поршнем допомогли фігурні вирізи глибиною 1 мм в днище поршня під клапанами.

Головка циліндрів повністю нова (рис. 1). Вона відлита з чавуну, а її кришка - з алюмінію. Клапани встановлені вертикально. Використаний один з варіантів вихровий камери, яка розміщена в голівці. Верхня частина має напівсферичну форму, середня - циліндричну, а нижня являє собою спеціальну вставку з жароміцної стали з похилим днищем і з'єднувальним отвором.

Клапани та пружини використовуються від карбюраторного двигуна. З метою зменшити знос в розподільному механізмі і досягти кращого охолодження головки було знайдено оригінальне рішення, на який видано авторське свідоцтво. Задній кінець коромисла не спирається на регулювальний болт, а висить на ньому. Болт загорнутий в корпус підшипників розподільного вала. Усунуто потовщення в голівці циліндрів для різьбових отворів регулювальних болтів і тим самим звільнений широкий канал для циркуляції охолоджуючої рідини. При такому кріпленні болта набагато полегшується регулювання зазорів в газорозподільному механізмі. Розподільний вал узятий серійний (ВАЗ), а важелі клапанів інші. При випробуванні протягом 800 годин зносу вала, коромисел і клапанів не виявлено.

Рис. 1. Головка циліндрів конвертованого дизеля КД-1500 (НРБ).

Збережений ланцюговий привід розподільного вала і масляного насоса. Впускні і випускні канали розташовані з одного боку головки циліндрів, що дозволило використовувати серійні колектори.

У паливній системі конвертованого дизеля залишений колишнім тільки мембранний насос, що підкачує. На дослідних зразках використані паливні насоси високого тиску двох типів - рядний і розподільний. Вони монтуються на металевій плиті, прикріпленою до передньої стінки головки, і наводяться зубчастим ременем.

Конструкція регулятора випередження впорскування є болгарським винаходом. У паливній системі передбачений паперовий фільтр, також болгарського виробництва.

Від карбюраторного двигуна використані маховик, стартер, генератор, масляний картер.

Виходячи з власного досвіду в області швидкохідних дизелів, прагнення зменшити навантаження на кривошипно-шатунний механізм, номінальну частоту обертання обмежили 4000 об / хв. Дизель КД-1500 (так названа конвертована конструкція) розвиває максимальну потужність 43 л. с. (31,5 кВт) при питомій витраті палива 225 г / л. с. ч. (306 г / кВт ∙ год).

У момент підготовки статті випробовувалися чотири машини ВАЗ з конвертованими двигунами КД-1500 і КД-1600. З них дві пройшли по 50 тисяч кілометрів, одна - 30 тисяч. Середня витрата палива склав 6-6,5 л / 100 км. При швидкості 80 км / ч ВАЗ-2106 з дизелем КД-1500 і навантаженням 430 кг витрачає 5,9 л / 100 км. Максимальна швидкість досягає 107 км / ч.

Як бачимо, ніякого дива немає - перетворення карбюраторного двигуна в дизельний досягнуто ціною чималих переробок: нові головка циліндрів і поршні, установка форсунок і паливного насоса високого тиску. Мабуть, його автори телепередачі і нарекли приставкою, приписавши їй магічну здатність перетворити карбюраторний мотор в дизельний.

У той же час читачі запитують не тільки про конструкції, але і про ефективність конвертації, про те, наскільки вона широко використовується в світовому автомобілебудуванні, наскільки перспективна для радянських моторів. На ці питання на прохання редакції відповідає головний конструктор проекту по дизелів легкових автомобілів відділу двигунів НАМИ А. ВАТУЯЬЯН.

Переобладнання двигуна з іскровим займанням заряду (бензинового) в дизельний - справа реальна і в той же час непростий. Як проявилися ці складності в конструкції розглянутого дизеля?

Перш за все зазначу, що його потужність на 44% нижче, ніж у бензинового прототипу. Для дизеля, не обладнаного наддувом, це неминуча ціна, яку доводиться платити за високу економічність: через високого тиску в ньому вище втрати на тертя, а робоча суміш сильно збіднена, так як смесеобразование в дизелі можливо тільки при великому надлишку повітря. Крім того, умови сумішоутворення (обмеженість часу на розпил і перемішування палива з повітрям) і інерційні навантаження кривошипно-шатунного механізму не дозволяють колінчастого валу дизеля робити більше 5000 об / хв (це також на 10-15% менше, ніж у карбюраторного). Ось ті причини, за якими літрова потужність дизеля без наддуву сьогодні значно нижче, ніж бензинового мотора, тобто при рівному робочому обсязі дизель має меншу потужність.

Це, однак, не означає, що з 1,5 літра робочого об'єму не можна зняти більше ніж 43 л. с. Правда, як показує світовий досвід, при форсуванні двигуна не вдається зберегти в недоторканності найважливіші деталі - колінчастий вал, шатуни, а часто і блок циліндрів: з подальшим зростанням тиску згоряння запас міцності цих деталей стає недостатній. Щоб уникнути їх поломок, на більш форсованих дизелях литі з чавуну колінчаті вали замінюють кованими сталевими, в блоках утолщают найбільш навантажені стінки, особливо «дошку» - зону у верхнього стику блоку. В інших випадках йдуть на заміну матеріалу або виду термообробки деталей. Можна, як на описаному вище двигуні, обійтися без цього, але тоді треба миритися з його скромними параметрами.

А є зміни, піти від яких просто неможливо: дизелю потрібні поршні з більш масивними стінками і днищем - не тільки за умовами міцності, але і для кращого відведення тепла. Далі. Легкові дизелі сьогодні мають тільки двопорожнинна камери згоряння (див. Статтю «Які бувають дизелі» «За кермом», 1983, № 11), а значить, потрібна інша конструкція головки циліндрів. Через вертикального розташування клапанів, як правило, її не вдається обробляти на тому ж обладнанні, що і головку бензинового мотора. Правда, для дизеля ФІАТ-127 знайшли компромісне рішення, зберігши похиле розташування клапанів (рис. 2). Однак це, в свою чергу, зажадало виготовити поршні з витіснювачем вельми складної форми, а отриману в результаті конфігурацію камери згоряння все ж не можна вважати найкращою.

Рис. 2. Головка циліндрів карбюраторного двигуна ФІАТ-127 (а) і конвертованого дизеля на його базі (б): 1 - свічка запалювання; 2 - форсунка; 3 - свічка для пуску.

Ще одне «але». Організація робочого процесу у дизелів багато в чому залежить від величини надпоршневій щілини - відстані між днищем поршня в ВМТ і «вогневої» поверхнею головки циліндрів. На величину надпоршневого зазору впливає точність обробки блоку, шатунів, поршнів, колінчатого вала і податливість прокладки головки циліндрів. Оскільки в карбюраторному двигуні вплив надпоршневого зазору при ступені стиснення близько 8,5 невелика (смесеобразование йде в основному поза камерою згоряння), деталі, що визначають цей зазор, мають більш широкі допуски при виготовленні (рис. 3). Значить, при використанні наявного обладнання та методів збирання, прийнятних для карбюраторного двигуна, буде непросто гарантувати надпоршневій зазор у вузьких межах, необхідних дизелю.

Через характеру зміни навантажень у дизеля можливі прискорені знос і навіть руйнування в приводах розподільного вала і масляного насоса, цілком надійно працювали на бензиновому моторі. Істотно більший тиск газів у дизеля викликає майже дворазове збільшення втрат на тертя в механізмах. Звідси - підвищений нагрів масла, через якого потрібен масляний радіатор. До того ж масло в дизелях швидше старіє: почасти через більш високої температури, почасти внаслідок підвищеного вмісту кисню у відпрацьованих газах, що проникають в картер. Ось чому в конвертованих дизелях доводиться збільшувати розміри масляного фільтра або частіше міняти його елементи.

Рис. 3. Порівняння допусків на основні розміри карбюраторного і дизельного двигунів.

Нарешті, згадаємо про найдорожчих агрегатах дизельного двигуна, без яких знову-таки не обійтися, - паливний насос, форсунках, свічках розжарювання. Для того, щоб компенсувати збільшену віддачу тепла в стінки двопорожнинна камер згоряння, підвищують до 21-23 ступінь стиснення; це, в свою чергу, ускладнює пуск і вимагає установки додаткових камерах свічок розжарювання, а також більш енергоємного акумулятора і потужного стартера. (В Болгарії з її м'яким кліматом такий стартер не знадобився, але для пуску при низьких зимових температурах потужності штатного стартера може і не вистачити.)

Як бачимо, конвертація бензинових двигунів в дизель пов'язана з безліччю проблем. Займаються нею давно. Перші спроби, початі ще в 20-х і початку 30-х років, не отримали свого часу продовження. По-перше, карбюраторні мотори тоді, як правило, мали ніжнеклапанний газорозподільний механізм, непридатний для дизелів. По-друге, у них була низька (4-5) ступінь стиснення, і деталі володіли малою надійністю при навантаженнях, характерних для дизельного процесу.

В подальшому стали проектувати «універсальні» мотори з посиленим силовим механізмом, які можна було випускати і в дизельному і в карбюраторному варіантах. Не знайшовши поширення на вантажівках через велику масу карбюраторного варіанту, вони закріпилися на деяких легкових автомобілях ( «Даймлер-Бенц», «Ровер» і ін.).

Подальший розвиток карбюраторних двигунів було пов'язано з помітним зростанням ступеня стиснення і максимального тиску згоряння. Блоки циліндрів, деталі шатунно-поршневої групи стали тому значно жорсткіше, що створило передумови для більш успішного конвертації їх в дизелі при робочому обсязі 1800-2200 см3. Природно, вони з'явилися спочатку там, де цього допомагали економічні умови (ціна палива, податки і т. Д.), - в Італії, Англії, Франції. З них найбільш відомий «Пежо-інденор», що встановлюється, наприклад, на частина продаваних за кордоном «волг».

В цілому накопичений на сьогодні досвід говорить про те, що при збільшенні масштабів випуску конвертованих дизелів (навіть найбільш вдалих) і зростанні вимог до них їх конструкція починає поступово відступати від вихідної карбюраторної. Тому сьогодні конструктори, спираючись на останні досягнення в технології і створенні високоміцних матеріалів, проектують нові двигуни, заздалегідь розраховані на паралельне виробництво в двох варіантах - карбюраторном і дизельному.

( «За кермом», 1984, №1)

Дизельний з карбюраторного

Підвищений попит на економічні автомобілі спонукав багато заводів налагодити виробництво легкових машин з дизелями. Освоєння нового мотора вимагає, як відомо, серйозних витрат. А якщо використовувати вже випускається бензиновий мотор в якості основи для дизельної модифікації! Адже уніфікована конструкція завжди дешевше. Але чи реальна можливість переробки або, як кажуть інженери, конвертації бензинового двигуна в дизельний? Після того як Центральне телебачення повідомило в одній зі своїх передач про винахід болгарськими інженерів - приставці, що дозволяє карбюраторному двигуну ВАЗ працювати на дизельному паливі, це питання зацікавило багатьох читачів.

Конвертований дизель «Фольксваген».

Болгарське агентство «Софія-прес» спеціально для журналу «За кермом» підготувало статтю на цю тему. Її автори - інженери лабораторії двигунів і автомобілів в Софії Л. АЛФАНДАРІ, X. Бозьово, К. ДАМЯНОВ і В. Мінчев.

У нашій лабораторії зроблений дизель для легкового автомобіля за допомогою конвертації двигунів ВАЗ-2103 і ВАЗ-2106. Мета розробки - визначити можливість переобладнання частини експлуатованих в країні карбюраторних двигунів ВАЗ.

При конвертації головною турботою було зберегти без зміни більшу частину деталей «Жигулівського» мотора, а також його розмір і компоновку . Блок циліндрів залишився майже незмінним. Випробування показали, що він володіє необхідною жорсткістю.

Чавунний колінчастий вал серійного двигуна витримав тривалі випробування надійності. Після роботи трьох конвертованих двигунів протягом 800 годин при повному навантаженні і частоті обертання 4000 об / хв знос його шийок - мінімальний (0,005-0,01 мм), слідів задирака немає. Тиск в системі мастила не змінилося (використано болгарське масло M10Д). На 10 побудованих двигунах не відзначено жодного випадку поломки вала.

Експлуатаційні випробування показали, що влітку при максимальній швидкості руху температура масла досягає 135 ° С. Довелося застосувати радіатор, завдяки якому температура знизилася до 105 ° С. Масло проходить через нього і потім надходить в масляний фільтр типу ВАЗ-2105 .

Шатуни не змінені. Внутрішній діаметр поршневого пальця для підвищення міцності зменшений з 15 до 8 мм.

Поршень - найважливіша деталь, яка при конвертації завжди істотно змінюється. Щоб знизити його теплове навантаження, збільшено на 12 мм відстань від днища до канавки першого компресійного кільця. Перемичка між першим і другим кільцями збільшена з 4 до 5 мм. Щоб забезпечити ефективність робочого процесу і підняти до 20-20,5 ступінь стиснення, треба було зробити мінімальним (0,9-1 мм) відстань від днища поршня до головки циліндрів. Виключити небезпеку «зустрічі» клапанів з поршнем допомогли фігурні вирізи глибиною 1 мм в днище поршня під клапанами.

Головка циліндрів повністю нова (рис. 1). Вона відлита з чавуну, а її кришка - з алюмінію. Клапани встановлені вертикально. Використаний один з варіантів вихровий камери, яка розміщена в голівці. Верхня частина має напівсферичну форму, середня - циліндричну, а нижня являє собою спеціальну вставку з жароміцної стали з похилим днищем і з'єднувальним отвором.

Клапани та пружини використовуються від карбюраторного двигуна. З метою зменшити знос в розподільному механізмі і досягти кращого охолодження головки було знайдено оригінальне рішення, на який видано авторське свідоцтво. Задній кінець коромисла не спирається на регулювальний болт, а висить на ньому. Болт загорнутий в корпус підшипників розподільного вала. Усунуто потовщення в голівці циліндрів для різьбових отворів регулювальних болтів і тим самим звільнений широкий канал для циркуляції охолоджуючої рідини. При такому кріпленні болта набагато полегшується регулювання зазорів в газорозподільному механізмі. Розподільний вал узятий серійний (ВАЗ), а важелі клапанів інші. При випробуванні протягом 800 годин зносу вала, коромисел і клапанів не виявлено.

Рис. 1. Головка циліндрів конвертованого дизеля КД-1500 (НРБ).

Збережений ланцюговий привід розподільного вала і масляного насоса. Впускні і випускні канали розташовані з одного боку головки циліндрів, що дозволило використовувати серійні колектори.

У паливній системі конвертованого дизеля залишений колишнім тільки мембранний насос, що підкачує. На дослідних зразках використані паливні насоси високого тиску двох типів - рядний і розподільний. Вони монтуються на металевій плиті, прикріпленою до передньої стінки головки, і наводяться зубчастим ременем.

Конструкція регулятора випередження впорскування є болгарським винаходом. У паливній системі передбачений паперовий фільтр, також болгарського виробництва.

Від карбюраторного двигуна використані маховик, стартер, генератор, масляний картер.

Виходячи з власного досвіду в області швидкохідних дизелів, прагнення зменшити навантаження на кривошипно-шатунний механізм, номінальну частоту обертання обмежили 4000 об / хв. Дизель КД-1500 (так названа конвертована конструкція) розвиває максимальну потужність 43 л. с. (31,5 кВт) при питомій витраті палива 225 г / л. с. ч. (306 г / кВт ∙ год).

У момент підготовки статті випробовувалися чотири машини ВАЗ з конвертованими двигунами КД-1500 і КД-1600. З них дві пройшли по 50 тисяч кілометрів, одна - 30 тисяч. Середня витрата палива склав 6-6,5 л / 100 км. При швидкості 80 км / ч ВАЗ-2106 з дизелем КД-1500 і навантаженням 430 кг витрачає 5,9 л / 100 км. Максимальна швидкість досягає 107 км / ч.

Як бачимо, ніякого дива немає - перетворення карбюраторного двигуна в дизельний досягнуто ціною чималих переробок: нові головка циліндрів і поршні, установка форсунок і паливного насоса високого тиску. Мабуть, його автори телепередачі і нарекли приставкою, приписавши їй магічну здатність перетворити карбюраторний мотор в дизельний.

У той же час читачі запитують не тільки про конструкції, але і про ефективність конвертації, про те, наскільки вона широко використовується в світовому автомобілебудуванні, наскільки перспективна для радянських моторів. На ці питання на прохання редакції відповідає головний конструктор проекту по дизелів легкових автомобілів відділу двигунів НАМИ А. ВАТУЯЬЯН.

Переобладнання двигуна з іскровим займанням заряду (бензинового) в дизельний - справа реальна і в той же час непростий. Як проявилися ці складності в конструкції розглянутого дизеля?

Перш за все зазначу, що його потужність на 44% нижче, ніж у бензинового прототипу. Для дизеля, не обладнаного наддувом, це неминуча ціна, яку доводиться платити за високу економічність: через високого тиску в ньому вище втрати на тертя, а робоча суміш сильно збіднена, так як смесеобразование в дизелі можливо тільки при великому надлишку повітря. Крім того, умови сумішоутворення (обмеженість часу на розпил і перемішування палива з повітрям) і інерційні навантаження кривошипно-шатунного механізму не дозволяють колінчастого валу дизеля робити більше 5000 об / хв (це також на 10-15% менше, ніж у карбюраторного). Ось ті причини, за якими літрова потужність дизеля без наддуву сьогодні значно нижче, ніж бензинового мотора, тобто при рівному робочому обсязі дизель має меншу потужність.

Це, однак, не означає, що з 1,5 літра робочого об'єму не можна зняти більше ніж 43 л. с. Правда, як показує світовий досвід, при форсуванні двигуна не вдається зберегти в недоторканності найважливіші деталі - колінчастий вал, шатуни, а часто і блок циліндрів: з подальшим зростанням тиску згоряння запас міцності цих деталей стає недостатній. Щоб уникнути їх поломок, на більш форсованих дизелях литі з чавуну колінчаті вали замінюють кованими сталевими, в блоках утолщают найбільш навантажені стінки, особливо «дошку» - зону у верхнього стику блоку. В інших випадках йдуть на заміну матеріалу або виду термообробки деталей. Можна, як на описаному вище двигуні, обійтися без цього, але тоді треба миритися з його скромними параметрами.

А є зміни, піти від яких просто неможливо: дизелю потрібні поршні з більш масивними стінками і днищем - не тільки за умовами міцності, але і для кращого відведення тепла. Далі. Легкові дизелі сьогодні мають тільки двопорожнинна камери згоряння (див. Статтю «Які бувають дизелі» «За кермом», 1983, № 11), а значить, потрібна інша конструкція головки циліндрів. Через вертикального розташування клапанів, як правило, її не вдається обробляти на тому ж обладнанні, що і головку бензинового мотора. Правда, для дизеля ФІАТ-127 знайшли компромісне рішення, зберігши похиле розташування клапанів (рис. 2). Однак це, в свою чергу, зажадало виготовити поршні з витіснювачем вельми складної форми, а отриману в результаті конфігурацію камери згоряння все ж не можна вважати найкращою.

Рис. 2. Головка циліндрів карбюраторного двигуна ФІАТ-127 (а) і конвертованого дизеля на його базі (б): 1 - свічка запалювання; 2 - форсунка; 3 - свічка для пуску.

Ще одне «але». Організація робочого процесу у дизелів багато в чому залежить від величини надпоршневій щілини - відстані між днищем поршня в ВМТ і «вогневої» поверхнею головки циліндрів. На величину надпоршневого зазору впливає точність обробки блоку, шатунів, поршнів, колінчатого вала і податливість прокладки головки циліндрів. Оскільки в карбюраторному двигуні вплив надпоршневого зазору при ступені стиснення близько 8,5 невелика (смесеобразование йде в основному поза камерою згоряння), деталі, що визначають цей зазор, мають більш широкі допуски при виготовленні (рис. 3). Значить, при використанні наявного обладнання та методів збирання, прийнятних для карбюраторного двигуна, буде непросто гарантувати надпоршневій зазор у вузьких межах, необхідних дизелю.

Через характеру зміни навантажень у дизеля можливі прискорені знос і навіть руйнування в приводах розподільного вала і масляного насоса, цілком надійно працювали на бензиновому моторі. Істотно більший тиск газів у дизеля викликає майже дворазове збільшення втрат на тертя в механізмах. Звідси - підвищений нагрів масла, через якого потрібен масляний радіатор. До того ж масло в дизелях швидше старіє: почасти через більш високої температури, почасти внаслідок підвищеного вмісту кисню у відпрацьованих газах, що проникають в картер. Ось чому в конвертованих дизелях доводиться збільшувати розміри масляного фільтра або частіше міняти його елементи.

Рис. 3. Порівняння допусків на основні розміри карбюраторного і дизельного двигунів.

Нарешті, згадаємо про найдорожчих агрегатах дизельного двигуна, без яких знову-таки не обійтися, - паливний насос, форсунках, свічках розжарювання. Для того, щоб компенсувати збільшену віддачу тепла в стінки двопорожнинна камер згоряння, підвищують до 21-23 ступінь стиснення; це, в свою чергу, ускладнює пуск і вимагає установки додаткових камерах свічок розжарювання, а також більш енергоємного акумулятора і потужного стартера. (В Болгарії з її м'яким кліматом такий стартер не знадобився, але для пуску при низьких зимових температурах потужності штатного стартера може і не вистачити.)

Як бачимо, конвертація бензинових двигунів в дизель пов'язана з безліччю проблем. Займаються нею давно. Перші спроби, початі ще в 20-х і початку 30-х років, не отримали свого часу продовження. По-перше, карбюраторні мотори тоді, як правило, мали ніжнеклапанний газорозподільний механізм, непридатний для дизелів. По-друге, у них була низька (4-5) ступінь стиснення, і деталі володіли малою надійністю при навантаженнях, характерних для дизельного процесу.

В подальшому стали проектувати «універсальні» мотори з посиленим силовим механізмом, які можна було випускати і в дизельному і в карбюраторному варіантах. Не знайшовши поширення на вантажівках через велику масу карбюраторного варіанту, вони закріпилися на деяких легкових автомобілях ( «Даймлер-Бенц», «Ровер» і ін.).

Подальший розвиток карбюраторних двигунів було пов'язано з помітним зростанням ступеня стиснення і максимального тиску згоряння. Блоки циліндрів, деталі шатунно-поршневої групи стали тому значно жорсткіше, що створило передумови для більш успішного конвертації їх в дизелі при робочому обсязі 1800-2200 см3. Природно, вони з'явилися спочатку там, де цього допомагали економічні умови (ціна палива, податки і т. Д.), - в Італії, Англії, Франції. З них найбільш відомий «Пежо-інденор», що встановлюється, наприклад, на частина продаваних за кордоном «волг».

В цілому накопичений на сьогодні досвід говорить про те, що при збільшенні масштабів випуску конвертованих дизелів (навіть найбільш вдалих) і зростанні вимог до них їх конструкція починає поступово відступати від вихідної карбюраторної. Тому сьогодні конструктори, спираючись на останні досягнення в технології і створенні високоміцних матеріалів, проектують нові двигуни, заздалегідь розраховані на паралельне виробництво в двох варіантах - карбюраторном і дизельному.

( «За кермом», 1984, №1)

Дизельний з карбюраторного

Підвищений попит на економічні автомобілі спонукав багато заводів налагодити виробництво легкових машин з дизелями. Освоєння нового мотора вимагає, як відомо, серйозних витрат. А якщо використовувати вже випускається бензиновий мотор в якості основи для дизельної модифікації! Адже уніфікована конструкція завжди дешевше. Але чи реальна можливість переробки або, як кажуть інженери, конвертації бензинового двигуна в дизельний? Після того як Центральне телебачення повідомило в одній зі своїх передач про винахід болгарськими інженерів - приставці, що дозволяє карбюраторному двигуну ВАЗ працювати на дизельному паливі, це питання зацікавило багатьох читачів.

Конвертований дизель «Фольксваген».

Болгарське агентство «Софія-прес» спеціально для журналу «За кермом» підготувало статтю на цю тему. Її автори - інженери лабораторії двигунів і автомобілів в Софії Л. АЛФАНДАРІ, X. Бозьово, К. ДАМЯНОВ і В. Мінчев.

У нашій лабораторії зроблений дизель для легкового автомобіля за допомогою конвертації двигунів ВАЗ-2103 і ВАЗ-2106. Мета розробки - визначити можливість переобладнання частини експлуатованих в країні карбюраторних двигунів ВАЗ.

При конвертації головною турботою було зберегти без зміни більшу частину деталей «Жигулівського» мотора, а також його розмір і компоновку . Блок циліндрів залишився майже незмінним. Випробування показали, що він володіє необхідною жорсткістю.

Чавунний колінчастий вал серійного двигуна витримав тривалі випробування надійності. Після роботи трьох конвертованих двигунів протягом 800 годин при повному навантаженні і частоті обертання 4000 об / хв знос його шийок - мінімальний (0,005-0,01 мм), слідів задирака немає. Тиск в системі мастила не змінилося (використано болгарське масло M10Д). На 10 побудованих двигунах не відзначено жодного випадку поломки вала.

Експлуатаційні випробування показали, що влітку при максимальній швидкості руху температура масла досягає 135 ° С. Довелося застосувати радіатор, завдяки якому температура знизилася до 105 ° С. Масло проходить через нього і потім надходить в масляний фільтр типу ВАЗ-2105 .

Шатуни не змінені. Внутрішній діаметр поршневого пальця для підвищення міцності зменшений з 15 до 8 мм.

Поршень - найважливіша деталь, яка при конвертації завжди істотно змінюється. Щоб знизити його теплове навантаження, збільшено на 12 мм відстань від днища до канавки першого компресійного кільця. Перемичка між першим і другим кільцями збільшена з 4 до 5 мм. Щоб забезпечити ефективність робочого процесу і підняти до 20-20,5 ступінь стиснення, треба було зробити мінімальним (0,9-1 мм) відстань від днища поршня до головки циліндрів. Виключити небезпеку «зустрічі» клапанів з поршнем допомогли фігурні вирізи глибиною 1 мм в днище поршня під клапанами.

Головка циліндрів повністю нова (рис. 1). Вона відлита з чавуну, а її кришка - з алюмінію. Клапани встановлені вертикально. Використаний один з варіантів вихровий камери, яка розміщена в голівці. Верхня частина має напівсферичну форму, середня - циліндричну, а нижня являє собою спеціальну вставку з жароміцної стали з похилим днищем і з'єднувальним отвором.

Клапани та пружини використовуються від карбюраторного двигуна. З метою зменшити знос в розподільному механізмі і досягти кращого охолодження головки було знайдено оригінальне рішення, на який видано авторське свідоцтво. Задній кінець коромисла не спирається на регулювальний болт, а висить на ньому. Болт загорнутий в корпус підшипників розподільного вала. Усунуто потовщення в голівці циліндрів для різьбових отворів регулювальних болтів і тим самим звільнений широкий канал для циркуляції охолоджуючої рідини. При такому кріпленні болта набагато полегшується регулювання зазорів в газорозподільному механізмі. Розподільний вал узятий серійний (ВАЗ), а важелі клапанів інші. При випробуванні протягом 800 годин зносу вала, коромисел і клапанів не виявлено.

Рис. 1. Головка циліндрів конвертованого дизеля КД-1500 (НРБ).

Збережений ланцюговий привід розподільного вала і масляного насоса. Впускні і випускні канали розташовані з одного боку головки циліндрів, що дозволило використовувати серійні колектори.

У паливній системі конвертованого дизеля залишений колишнім тільки мембранний насос, що підкачує. На дослідних зразках використані паливні насоси високого тиску двох типів - рядний і розподільний. Вони монтуються на металевій плиті, прикріпленою до передньої стінки головки, і наводяться зубчастим ременем.

Конструкція регулятора випередження впорскування є болгарським винаходом. У паливній системі передбачений паперовий фільтр, також болгарського виробництва.

Від карбюраторного двигуна використані маховик, стартер, генератор, масляний картер.

Виходячи з власного досвіду в області швидкохідних дизелів, прагнення зменшити навантаження на кривошипно-шатунний механізм, номінальну частоту обертання обмежили 4000 об / хв. Дизель КД-1500 (так названа конвертована конструкція) розвиває максимальну потужність 43 л. с. (31,5 кВт) при питомій витраті палива 225 г / л. с. ч. (306 г / кВт ∙ год).

У момент підготовки статті випробовувалися чотири машини ВАЗ з конвертованими двигунами КД-1500 і КД-1600. З них дві пройшли по 50 тисяч кілометрів, одна - 30 тисяч. Середня витрата палива склав 6-6,5 л / 100 км. При швидкості 80 км / ч ВАЗ-2106 з дизелем КД-1500 і навантаженням 430 кг витрачає 5,9 л / 100 км. Максимальна швидкість досягає 107 км / ч.

Як бачимо, ніякого дива немає - перетворення карбюраторного двигуна в дизельний досягнуто ціною чималих переробок: нові головка циліндрів і поршні, установка форсунок і паливного насоса високого тиску. Мабуть, його автори телепередачі і нарекли приставкою, приписавши їй магічну здатність перетворити карбюраторний мотор в дизельний.

У той же час читачі запитують не тільки про конструкції, але і про ефективність конвертації, про те, наскільки вона широко використовується в світовому автомобілебудуванні, наскільки перспективна для радянських моторів. На ці питання на прохання редакції відповідає головний конструктор проекту по дизелів легкових автомобілів відділу двигунів НАМИ А. ВАТУЯЬЯН.

Переобладнання двигуна з іскровим займанням заряду (бензинового) в дизельний - справа реальна і в той же час непростий. Як проявилися ці складності в конструкції розглянутого дизеля?

Перш за все зазначу, що його потужність на 44% нижче, ніж у бензинового прототипу. Для дизеля, не обладнаного наддувом, це неминуча ціна, яку доводиться платити за високу економічність: через високого тиску в ньому вище втрати на тертя, а робоча суміш сильно збіднена, так як смесеобразование в дизелі можливо тільки при великому надлишку повітря. Крім того, умови сумішоутворення (обмеженість часу на розпил і перемішування палива з повітрям) і інерційні навантаження кривошипно-шатунного механізму не дозволяють колінчастого валу дизеля робити більше 5000 об / хв (це також на 10-15% менше, ніж у карбюраторного). Ось ті причини, за якими літрова потужність дизеля без наддуву сьогодні значно нижче, ніж бензинового мотора, тобто при рівному робочому обсязі дизель має меншу потужність.

Це, однак, не означає, що з 1,5 літра робочого об'єму не можна зняти більше ніж 43 л. с. Правда, як показує світовий досвід, при форсуванні двигуна не вдається зберегти в недоторканності найважливіші деталі - колінчастий вал, шатуни, а часто і блок циліндрів: з подальшим зростанням тиску згоряння запас міцності цих деталей стає недостатній. Щоб уникнути їх поломок, на більш форсованих дизелях литі з чавуну колінчаті вали замінюють кованими сталевими, в блоках утолщают найбільш навантажені стінки, особливо «дошку» - зону у верхнього стику блоку. В інших випадках йдуть на заміну матеріалу або виду термообробки деталей. Можна, як на описаному вище двигуні, обійтися без цього, але тоді треба миритися з його скромними параметрами.

А є зміни, піти від яких просто неможливо: дизелю потрібні поршні з більш масивними стінками і днищем - не тільки за умовами міцності, але і для кращого відведення тепла. Далі. Легкові дизелі сьогодні мають тільки двопорожнинна камери згоряння (див. Статтю «Які бувають дизелі» «За кермом», 1983, № 11), а значить, потрібна інша конструкція головки циліндрів. Через вертикального розташування клапанів, як правило, її не вдається обробляти на тому ж обладнанні, що і головку бензинового мотора. Правда, для дизеля ФІАТ-127 знайшли компромісне рішення, зберігши похиле розташування клапанів (рис. 2). Однак це, в свою чергу, зажадало виготовити поршні з витіснювачем вельми складної форми, а отриману в результаті конфігурацію камери згоряння все ж не можна вважати найкращою.

Рис. 2. Головка циліндрів карбюраторного двигуна ФІАТ-127 (а) і конвертованого дизеля на його базі (б): 1 - свічка запалювання; 2 - форсунка; 3 - свічка для пуску.

Ще одне «але». Організація робочого процесу у дизелів багато в чому залежить від величини надпоршневій щілини - відстані між днищем поршня в ВМТ і «вогневої» поверхнею головки циліндрів. На величину надпоршневого зазору впливає точність обробки блоку, шатунів, поршнів, колінчатого вала і податливість прокладки головки циліндрів. Оскільки в карбюраторному двигуні вплив надпоршневого зазору при ступені стиснення близько 8,5 невелика (смесеобразование йде в основному поза камерою згоряння), деталі, що визначають цей зазор, мають більш широкі допуски при виготовленні (рис. 3). Значить, при використанні наявного обладнання та методів збирання, прийнятних для карбюраторного двигуна, буде непросто гарантувати надпоршневій зазор у вузьких межах, необхідних дизелю.

Через характеру зміни навантажень у дизеля можливі прискорені знос і навіть руйнування в приводах розподільного вала і масляного насоса, цілком надійно працювали на бензиновому моторі. Істотно більший тиск газів у дизеля викликає майже дворазове збільшення втрат на тертя в механізмах. Звідси - підвищений нагрів масла, через якого потрібен масляний радіатор. До того ж масло в дизелях швидше старіє: почасти через більш високої температури, почасти внаслідок підвищеного вмісту кисню у відпрацьованих газах, що проникають в картер. Ось чому в конвертованих дизелях доводиться збільшувати розміри масляного фільтра або частіше міняти його елементи.

Рис. 3. Порівняння допусків на основні розміри карбюраторного і дизельного двигунів.

Нарешті, згадаємо про найдорожчих агрегатах дизельного двигуна, без яких знову-таки не обійтися, - паливний насос, форсунках, свічках розжарювання. Для того, щоб компенсувати збільшену віддачу тепла в стінки двопорожнинна камер згоряння, підвищують до 21-23 ступінь стиснення; це, в свою чергу, ускладнює пуск і вимагає установки додаткових камерах свічок розжарювання, а також більш енергоємного акумулятора і потужного стартера. (В Болгарії з її м'яким кліматом такий стартер не знадобився, але для пуску при низьких зимових температурах потужності штатного стартера може і не вистачити.)

Як бачимо, конвертація бензинових двигунів в дизель пов'язана з безліччю проблем. Займаються нею давно. Перші спроби, початі ще в 20-х і початку 30-х років, не отримали свого часу продовження. По-перше, карбюраторні мотори тоді, як правило, мали ніжнеклапанний газорозподільний механізм, непридатний для дизелів. По-друге, у них була низька (4-5) ступінь стиснення, і деталі володіли малою надійністю при навантаженнях, характерних для дизельного процесу.

В подальшому стали проектувати «універсальні» мотори з посиленим силовим механізмом, які можна було випускати і в дизельному і в карбюраторному варіантах. Не знайшовши поширення на вантажівках через велику масу карбюраторного варіанту, вони закріпилися на деяких легкових автомобілях ( «Даймлер-Бенц», «Ровер» і ін.).

Подальший розвиток карбюраторних двигунів було пов'язано з помітним зростанням ступеня стиснення і максимального тиску згоряння. Блоки циліндрів, деталі шатунно-поршневої групи стали тому значно жорсткіше, що створило передумови для більш успішного конвертації їх в дизелі при робочому обсязі 1800-2200 см3. Природно, вони з'явилися спочатку там, де цього допомагали економічні умови (ціна палива, податки і т. Д.), - в Італії, Англії, Франції. З них найбільш відомий «Пежо-інденор», що встановлюється, наприклад, на частина продаваних за кордоном «волг».

В цілому накопичений на сьогодні досвід говорить про те, що при збільшенні масштабів випуску конвертованих дизелів (навіть найбільш вдалих) і зростанні вимог до них їх конструкція починає поступово відступати від вихідної карбюраторної. Тому сьогодні конструктори, спираючись на останні досягнення в технології і створенні високоміцних матеріалів, проектують нові двигуни, заздалегідь розраховані на паралельне виробництво в двох варіантах - карбюраторном і дизельному.

( «За кермом», 1984, №1)