Экономная «НИВА» . Эксперименты и доработки, позволяющие значительно снизить расход топлива
Мы очень хотели ехать опять на ВАЗ-2108, чтобы доказать закономерность первого успеха, но автомобиль требовал ремонта, а запасных частей приобрести не удалось. Поэтому пришлось выступать на нашей далеко не новой «Ниве». Сразу встал вопрос, как подготовить машину к соревнованиям, чтобы ослабить её аппетит (обычно 12 л/100 км при езде по городу); Изучив все доступные материалы о конструкции, испытаниях и эксплуатации этой модели и взвесив свои возможности, мы решили заменить шины, карбюратор, а главное — переделать трансмиссию.
Целесообразность замены штатных диагональных шин модели ВлИ-5 на новые, радиальные с металлокордом — ВлИ-10 подсказал журнал «За рулем» (1990, № 2). При давлении в них 2,1 кгс/см 2 сопротивление качению на твердом покрытии уменьшилось настолько, что выбег автомобиля (путь, проходимый после отключения двигателя) увеличился в полтора раза, кстати, отметим, что существенно снизился шум при движении, в котором обычно доминирует звук шин.
Вместо штатного карбюратора для двигателя ВАЗ-2106 установили карбюратор типа «Солекс» от ВАЗ-2108, подобрав жиклеры, как рекомендуют специалисты (см. ЗР, 1980, № 4). Только эта мера позволила сократить расход в городе с 12 до 10 литров.
Трансмиссию мы переделали, превратив нашу «Ниву» из полноприводной в заднеприводную. Для этого сняли раздаточную коробку с карданными валами и редуктор переднего моста с валами привода к передним колесам. Вместо вала в подшипниковые узлы колес установили специально изготовленные пальцы. Коробку передач соединили с задним мостом карданным валом от «Жигулей», укоротив на 180 мм его участок между шлицевым концом и промежуточной опорой. При этом пришлось изготовить новый кронштейн крепления для штатной промежуточной опоры «Жигулей».
Этой переделкой снизили массу машины более чем на 50 кг и одновременно существенно (примерно на 10%) подняли КПД трансмиссии: ведь из нее исключены две последовательно включенные пары цилиндрических шестерен, а также гипоидная передача в редукторе переднего моста, работающая далеко не лучшим образом — в обратную сторону. Благодаря этому комплексу мер выбег «Нивы» с выключенным двигателем до полной остановки довели до величин, достигаемых обычными «Жигулями».
Для остановки двигателя при движении накатом мы установили кнопку, выключающую зажигание, на рычаге переключения передач.
К сожалению, не успели установить под днищем машины гладкий обтекатель из дюралюминиевого листа. Исследования специалистов показали, что на «Ниве» с ее большим дорожным просветом такой обтекатель снижает коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх) с 0,45 до 0,35—0,38. Это положительно влияет на расход топлива при движении со скоростями выше 60 км/ч.
После описанной переделки и участия в ЭКОралли-90 наша «Нива» прошла более 10 000 километров, что позволяет оценить ее основные характеристики.
Скорость возросла до 150 км/ч. Сократилось время разгона до 100 км/ч (сейчас около 18 секунд) и прохождения дистанции 400 метров с места (на 20%). На дорогах с твердым покрытием наша «Нива», безусловно, динамичнее стандартной и в резвости не уступает большинству «жигулей».
Расход топлива . Вследствие исключения из трансмиссии раздаточной коробки четвертая передача превратилась а повышающую с передаточным числом 0,83 по отношению к исходному варианту. Из-за этого для разгона до максимальной скорости годна лишь третья передача. При движении с заданной средней скоростью до 60 км/ч оказалось целесообразным использовать способ движения «разгон—накат» (на второй передаче) в интервале 50—60 км/ч.
Испытания с мерной ёмкостью показали, что в этом случае расход бензина на ровной дороге составляет 5 л/100 км. С повышением средней скорости «Нивы» до 70 км/ч «разгон—накат» эффективен только на равнинной местности в диапазоне скоростей 65—85 км/ч с учащением циклов. Расход бензина при этом составляет 6,5 л/100 км. Отметим также, что с увеличением средней скорости свыше 70 км/ч использовать «разгон—накат» на машине с большим аэродинамическим сопротивлением (у «Нивы» площадь поперечного сечения гораздо больше, чем у «Жигулей») становится нецелесообразно, особенно на участках со спуском и подъемом. Наименьший расход топлива (около 7 л/100 км) в этом случае получается при использовании повышающей четвертой передачи.
В ходе ЭКОралли-90 наша «Нива» прошла 700 километров со средней скоростью свыше 60 км/ч, показав расход 6,0 л/100 км. Это оказался второй результат по экономии горючего (напомним, Что перед участниками ЭКОралли-90 стояла задача максимально снизить потребление топлива относительно величины, указанной заводом-изготовителем для постоянной скорости 80 км/ч). Если бы не штрафные очки за досрочную отметку на пунктах контроля времени, наш экипаж занял бы призовое место.
Проходимость. Конечно, из-за отключения привода на передние колеса и уменьшения массы она снизилась по мягким грунтам (пахоте, болоту, на рыхлом снегу). Но поскольку не изменились важнейшие геометрические параметры машины, такие, как дорожный просвет, продольный и поперечный радиусы проходимости, передний и задний угол свеса и другие, а также большой диаметр колес, проходимость «Нивы» по твердым грунтам осталась высокой, тем более что благодаря снижению массы несколько возросла удельная мощность. Это полностью подтвердили проведенные нами испытания в конце весны, летом и в начале осени.
Управляемость. Превращение «Нивы» из полноприводной машины в заднеприводную придало ей избыточную управляемость, даже большую по сравнению с обычными «Жигулями» из-за ее короткой базы. Из заноса наша модифицированная «Нива» выходит так же легко, как и входит в него. Однако руль стал легче и более точен, поскольку при резких разгонах отсутствует влияние на руль валов Неравной длины а приводе передних колес.
Долговечность и расходы на ремонт. Опыт эксплуатации показал, что прочность переднего и заднего мостов, а также кузова «Нивы» довольно высока. Однако из-за громоздкой трансмиссии, на «раскрутку» которой расходуется большая доля мощности мотора, ресурс его не превышает 100 тысяч километров пробега. Мало того, потерянная в трансмиссии мощность и энергия переходят не только в тепло, а расходуются на износ деталей самой трансмиссии.
Учитывая эти обстоятельства, предлагаем владельцам «нив», эксплуатирующих их круглогодично в основном на дорогах с твердым покрытием, два раза в год менять схему трансмиссии. В конце весны можно снять раздаточную коробку и передний мост с валами привода передних колес, превратив таким образом «Ниву» в заднеприводную машину. До середины осени она преодолеет большую часть суммарного годового пробега, и, следовательно, дольше прослужат «отдыхавшие» агрегаты. Кроме того, гораздо меньшим будет среднегодовой расход топлива, несколько отодвинется срок капитального ремонта двигателя. В середине осени, когда идут дожди, раскисают дороги и надвигается гололед, надо вернуть снятые агрегаты на места, чтобы полноприводный вездеход легче преодолевал трудности этого периода. Если вы квалифицированный автолюбитель и можете работать с автомобилем, эти переделки отнимут у вас два дня в году. Если не можете или не хотите заниматься ими, ограничьтесь тем, что вам доступно.
Вероятно, возникнет вопрос — не опасно ли ездить на «Ниве» без переднего привода? Мы уже говорили об особенностях поведения такой машины и утверждаем, что, приспособившись к ним, чувствуешь себя как на любой заднеприводной. Естественно, чем больше опыт вождения, тем легче и быстрее проходит освоение.
Что касается переделки карданного вала, то она, безусловно, требует квалифицированных рук. Но мы далеко не единственные в стране ездим на такой «Ниве» и пока не слышали ни от кого об аварии по техническим причинам.
Конечно, правильнее и лучше, если бы какой-нибудь завод или кооператив начал выпускать валы, позволяющие переоборудовать машину в заднеприводный вариант. Многие автолюбители наверняка воспользовались бы такой возможностью. Пользу получили бы не только они, ведь продлевается ресурс агрегатов, экономится топливо.
Комментарий отдела эксплуатации и испытаний. Вынуждены констатировать, что конструкторы ВАЗа на протяжении десяти с лишним лет, пока выпускается «Нива», обороняются от всех предложений об изменении схемы привода (в первую очередь, отключении одного из мостов). Мотивируется это тем, что-де постоянный привод на все колеса дает бесспорные преимущества перед трансмиссией с отключаемой парой колес. В специфических условиях (на скользкой или труднопроходимой дороге) это, очевидно, так. Ну а в более благоприятных? Не секрет ведь, что ряд фирм применяют вариант с отключаемым мостом и на совсем новых моделях — значит, резон есть. Но, насколько нам известно, ВАЗ не испытывал подобный вариант «Нивы», так что сравнить ее полноприводную трансмиссию, по существу, не с чем. Странно, что заводских специалистов до сих пор не привлекла чисто инженерная сторона такого сравнения. Между тем пример наших авторов показывает, что вопросы экономичности, увеличения ресурса волнуют владельцев «нив» не меньше, чем проходимость. Так может стоит попробовать?
А пока перед читателем своего рода дилемма: с одной стороны, проверенный способ сэкономить бензин, продлить срок службы агрегатов, снизить шум. С другой — фактический запрет Правил дорожного движения (п. 25.1) на подобные переделки. Разрешить противоречие могли бы специальные испытания с участием представителей Волжского завода и Госавтоинспекции. Авторы А. Кириллов и В. Шаповалов готовы предоставить для них свой автомобиль или отдельно изготовленные для него узлы.
Видео
Нива: увеличиваем мощность, снижаем расход топлива
С тех пор, когда впервые опубликовали фотографии опытных образцов «Нивы» в журнале «За рулем», и Советский Союз ахнул и примолк в предвкушении от удивительно гармоничных пропорций кузова, решительных колес, трогательных кругляшек подфарников и указателей поворотов (изначально фонарики были круглыми, но в серийное производство они не пошли), прошел не один десяток лет. Та самая «Нива», холеная и лелеянная сначала в общественном, а после в личном гараже, утратила свою ценность. Сейчас купить такую машину задешево – по-настоящему удача.
Но прочность металла с годами становиться всё меньше – явление это к сожалению неизбежно. И поэтому, купив старую «Ниву» ВАЗ 2121, нужно дать себе отчет: для экстремальных покатушек на запредельных скоростях по пересеченной местности эта машина не годится.
Провести ряд тюнинговых операций и сделать из старушки «Нивы» годное транспортное средство высокой проходимости и немалой грузоподъемности – запросто! Уделим главное внимание ключевым моментам модернизации ВАЗ 2121 – повышению мощности двигателя и обновлению трансмиссии.
Родоначальник ВАЗ-2121 изначально оснащался двигателем 2106 (объем 1569 см3). От обычной версии движка «шестерки» он отличался более глубоким поддоном картера, новыми маслоприемникаси и крышкой маслоотделителя. В навесном оборудовании изменился радиатор (увеличился объем). Электровентилятор был заменен крыльчаткой принудительного ременного привода.
Увеличить полезную отдачу, поднять динамические характеристики машины позволяет тюнинг старого мотора. Сделать его должно двумя способами.
Первый способ – снижение непроизводительных потерь. То есть уменьшение энергетических затрат двигателя на обеспечение своей работы. Эффект достигается путем установки облегченных деталей поршневой группы и ювелирной балансировкой, также облегченного, коленчатого вала вместе с маховиком.
Второй способ – повышение продуктивности двигателя. Другими словами, повышение способности мотора к освоению химической энергии топлива за единицу времени. Для достижения цели снижается сопротивление движению смесей во впускном и выпускном трактах, модифицируется система впрыска и зажигания.
Масштабный тюнинг двигателя «Нивы» включает следующие работы:
- расточку цилиндров для увеличения рабочего объема;
- установку облегченных поршней и клапанов;
- увеличение диаметров и шлифовку впускных и выпускных каналов головки блока цилиндров;
- увеличение пропускной способности впускного коллектора;
- установку облегченного маховика;
- установку распредвала, увеличивающего крутящий момент двигателя в выбранном диапазоне оборотов;
- установку воздушного фильтра нулевого сопротивления и прямоточной системы выхлопа.
На доработанный двигатель нужно поставить карбюратор Solex с увеличенными диффузорами (диаметр 24-26 мм). Устаревшая контактная система зажигания меняется на электронную, снабженную датчиком Холла.
Расточив цилиндры «шестерочного» блока на 3 мм, мы получим 1690 см3 рабочего объема.
Так как у родных нивовских блоков поршни не доходят до верхней кромки цилиндров на 2 мм, есть возможность смонтировать тюнинговый коленвал (ход поршней 84 мм). Его установка повышает степень сжатия, поэтому после тюнинга мотор нужно перевести на бензин марки А-95 .
Нужно отметить, что увеличение объема двигателя не приводит к значительному увеличению расхода топлива. Наоборот, чаще всего аппетит мотора после подобной процедуры снижается за счет повышения тяги и эластичности на низах и средних оборотах. Для активного разгона уже не нужно до пола давить педаль акселератора. Это – прямая экономия горючего!
Выполняя тюнинг двигателя «Нивы» самостоятельно, необходимо заменить стандартные поршни на облегченные, кованые со смещенным вверх и в сторону отверстием под палец. Такое решение снижает силу трения поршня о стенки цилиндра и повышает мощность мотора. Кроме этого, термоциклическая прочность кованого поршня в несколько раз выше, чем у штатного литого.
Клапана в форсированном моторе нужно заменить на облегченные, это позволит избежать их зависания и даст возможность раскручивать мотор до максимальных оборотов. Облегченные клапана улучшают продувку и наполнение цилиндров, внося свой вклад в повышение мощности.
Тарелки у таких клапанов и их стержни тщательно полируются для уменьшения выработки направляющих втулок и маслосъемных колпачков, и для улучшения теплообмена между втулкой и стержнем.
Полезной процедурой является установка на форсированный двигатель VAZ 2121 комплекта гидрокомпенсаторов , обеспечивающих безударную работу пары: распредвал – клапан.
В результате шумность двигателя снижается, а ресурс деталей ГРМ увеличивается.
Следующий действие — увеличение сечений впускных и выпускных каналов головки блока цилиндров. Ломаная на отдельных участках форма, приливы литья и другие шероховатости требуют шлифования шаровыми фрезами соответствующих размеров, пескоструйной обработки.
В результате доработки увеличивается размер проходного сечения, снимаются все неровности и выступы, что благотворно сказывается на наполнении цилиндров рабочей смесью. Выполнив шлифовку, приступают к полировке каналов.
Выросший объем двигателя ВАЗ 2121 настоятельно требует интенсификации подачи топливно-воздушной смеси. Для обеспечения прироста нужно увеличить сечение впускного коллектора и снизить сопротивление потоку шлифовкой каналов .
Части двигателя, совершающие вращательные и возвратно-поступательные движения, нужно максимально облегчить, чтобы уменьшить потери полезной мощности и ослабить разрушительные для трущихся деталей нагрузки. Плюс к установке легких поршней и клапанов, можно облегчить коленвал «Нивы».
Однако тут требуется особая осторожность: штатные нагрузки, испытываемые деталью при работе мотора, вреда тюнингованому коленвалу не принесут. А вот возникновение калильного зажигания (детонация) способно привести к появлению трещин в ослабленных элементах коленчатого вала.
Один из проверенных вариантов доработки мотора «Нивы» – облегчение маховика.
Получив похудевший на 1,5 кг маховик, двигатель тратит меньше топлива на его раскрутку, быстрее достигает заданных оборотов. В итоге улучшается динамика разгона, повышается эффективность торможения двигателем. Коренные вкладыши коленвала благодаря облегченному маховику испытывают меньшие динамические нагрузки, не перегреваются, медленнее изнашиваются.
Готовясь заменить «родной» распредвал VAZ 2121 на тюнинговый, следует четко определиться с приоритетами. Если автомобиль используется преимущественно для езды по бездорожью или для буксировки прицепа, лучшим вариантом станет установка низового распредвала . Он увеличивает крутящий момент и снижает расход топлива на 10-12% .
Выбрав универсальный распредвал, вы получите прибавку в мощности и рост крутящего момента во всем диапазоне оборотов.
Верховой распредвал – оптимальный выбор для любителей активного вождения . Он сдвигает пик крутящего момента на 300-800 оборотов вверх, что дает ощутимую прибавку в мощности начиная с 3000-3500 об/мин.
Форсированный ВАЗ 2121 никак нельзя оставлять со старым радиатором. Вместо него можно купить и поставить более емкий радиатор от ВАЗ 21214.
Выполнив все перечисленные работы, мы поднимем максимальную мощность двигателя до заветной отметки в 110-120 л.с.
Теперь по трансмиссии.
Первое что нужно сделать — вылечить старинную нивовскую болезнь: устранить вибрацию раздаточной коробки и шумы карданных валов. Проблемы эти досаждали владельцам «Нив» с момента появления автомобиля на свет.
Также стоит отметить, что в народе до сих пор популярна идея отключения переднего моста «Нивы». Смысл здесь такой – много топлива уходит на вращение передка, да и ремонтом изношенной трансмиссии заниматься не хочется. Выгоднее, якобы, ездить на заднем приводе.
Делать так, мягко говоря, не рекомендуется
Тот, кто успел поездить на «подрезанной» трансмиссии, убедился в технической неграмотности подобного решения. Серийный нивовский задний мост не рассчитан на прием и передачу на колеса полного тягового усилия двигателя!
В результате сомнительной махинации уже через 1000-1500 км пробега начинает «выть» задний редуктор, в хвостовике которого появляется ощутимый продольный люфт. В конечном итоге результатом эксперимента становится дорогостоящий капремонт трансмиссии.
Не стоит тратить время на повтор чужих ошибок и тем более покупать готовый механизм отключения передка, любезно предлагаемый некоторыми безответственными производителями нивовских автоагрегатов!
Грамотный тюнинг трансмиссии «Нивы» включает установку подрамника, «отвязывающего» раздаточную коробку от кузова.
Такое решение заметно снижает уровень вибраций и шумов, защищает корпус раздатки от встреч с камнями, пнями и другими сюрпризами бездорожья.
Родные карданы без сожаления и колебаний меняем на новые карданные валы со ШРУСами, сводящими вибрации к нулю. Важным преимуществом такой замены является простота монтажа и демонтажа, не нарушающего балансировки трансмиссии.
