Ремонт форкамерной ГБЦ(ссылка) http://gear.hotmail.ru/forkam_zr/181-184.htm


Принцип форкамерно-факельного зажигания был разработан Горьковским автомобильным заводом (автор – Эварт Г. В.) в сотрудничестве со специалистами Института химической физики АН СССР еще в 50-е годы. Авторское свидетельство на разработку было получено 18 декабря 1956 года.

Толчком к созданию двигателя с форкамерно-факельным зажиганием на «ГАЗе» послужил серийный выпуск в 1972 году таких моторов японской фирмой Honda, которая смогла обойти приоритетность отечественного патента. Советский двигатель получил обозначение ГАЗ-4022.10. От своего предшественника ГАЗ-24Д он отличается новой головкой блока цилиндров с иными газовыми каналами, дополнительными маленькими впускными клапанами для форкамер, системой впуска воздуха, настроенным выпуском, увеличенным ходом клапанов, модернизированным распредвалом. Кроме того, были разработаны карбюратор К-156 оригинальной конструкции, распределитель зажигания, новая система охлаждения двигателя (как у двигателя ВАЗ-2101), а водяной насос внедрили в блок цилиндров. Впервые на этих моторах ГАЗ был применен воздушный фильтр с бумажным фильтрующим элементом.

Приемочные испытания автомобиля ГАЗ-3102, на который устанавливался двигатель ГАЗ-4022.10, были проведены в 1980 году. Они показали преимущество этого автомобиля перед ГАЗ-24 по топливной экономичности и токсичности отработавших газов, особенно по показателю выброса окиси углерода. В том же году были выпущены первые 25 автомобилей с данным мотором.

Затем документацию по изготовлению двигателей ГАЗ-4022.10 передали Заволжскому моторному заводу, который с 1981 года начал их серийное производство, но уже под новым названием – ЗМЗ-4022.10. Наибольшее количество этих моторов было выпущено в 1986 году – 4000 шт. Всего за 11 лет произведено около 27 тыс. автомобилей ГАЗ-3102 с двигателями ЗМЗ-4022.10.

Схема двигателя с форкамерно-факельным зажиганием:

1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — канал питания форкамеры; 4 — форкамерная секция карбюратора; 5 — карбюратор; 6 — впускной канал; 7 — впускной клапан основной камеры; 8 — боек коромысла; 9 — коромысло; 10 — регулировочный винт дополнительного плеча коромысла; 11 — головка цилиндров; 12 — клапан форкамеры ; 13 — свеча зажигания; 14 — форкамера; 15 — сопловое отверстие; 16 — основная камера сгорания; 17 — штанга; 18 — толкатель; 19 — распределительный вал сплава. В головке цилиндров находятся основные камеры сгорания 16 и рядом с ними форкамеры 14.

Каждая форкамера соединяется с основной камерой сгорания двумя отверстиями (соплами) диаметром по 3,5 мм. Объем форкамеры небольшой (3,8 см3), и в нее ввернута свеча зажигания 13.

Во время вращения распределительного вала 19 кулачок набегает на толкатель 18 и перемещает его вверх вместе со штангой 17. Она поворачивает общее коромысло 9, имеющее боек 8, расположенный над торцом стержня впускного клапана 7 и дополнительное плечо с регулировочным винтом 10. При повороте коромысла открывается дополнительный клапан 12 форкамеры и затем (почти одновременно) впускной клапан 7 основной камеры сгорания. Горючая смесь поступает в форкамеру из форкамерной секции 4 карбюратора 5 по отдельному каналу 3 питания, выполненному во впускном трубопроводе и в головке цилиндров. При открытом дополнительном клапане 12 в форкамеру поступает обогащенная (IX = 0,85 -;- 0,90) горючая смесь, а в основную камеру и цилиндр двигателя (при открытом впускном клапане при движении поршня 2 вниз очень бедная (IX = 1,8) горючая смесь.

В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания 13 проскакивает электрическая искра, и рабочая смесь в форкамера воспламеняется. Из форкамеры продукты сгорания смеси выбрасываются через два сопла в основную камеру сгорания в виде двух горящих факелов. Они завихряют и воспламеняют бедную рабочую смесь. Этим достигается быстрое, надежное и полное сгорание рабочей смеси в основной камере сгорания.

Форкамерно-факельный способ зажигания рабочей смеси обеспечивает высокие скорости сгорания и эффективное сжигание бедных смесей при работе двигателя на обычных эксплуатационных режимах. Это значительно улучшает экономичность двигателя. Применение бедных горючих смесей исключает недогорание топлива, что существенно снижает токсичность отработавших газов. Только для получения максимальной мощности двигателя, когда дроссельные заслонки карбюратора открыты почти полностью, состав смеси обогащается.

Номенклатурное лакшери: история разработки ГАЗ-3102

Уже в момент постановки на конвейер новой Волги модели ГАЗ-24 в Горьком задумались о её преемнице – машине, которая была бы «больше, лучше и мощнее». Однако с самого начала следующую Волгу задумывали не только в качестве прямой замены прежней модели (как это было в случае с «двадцать первой»), но и как автомобиль, который смог бы занять промежуточное звено между обычной «ширпотребной» продукцией и штучными горьковскими лимузинами ручной сборки. То есть, при более высоком наборе потребительских качеств перспективный седан должен был оставаться серийным.

«У лучшенная» Волга также могла принести заводу и стране валютный доход, ведь за рубежом уже тогда обращали внимание не только на линейные габариты автомобиля, но и на его комплектацию, уровень отделки и опции, повышающие комфорт. Надо признать, что даже новейшая «двадцать четверка» по уровню комплектации не особо отличалась от обычных автомобилей классом ниже, в то время как на «элитных» автомобилях ГАЗа встречались все те опции, которые были привычны на высококлассных иномарках. Речь, конечно же, о гидроусилителе руля, автоматической трансмиссии, электроприводах стекол и кондиционере.

Переходная модель должна была заполнить пробел в производственной линейке ГАЗа, одновременно став оружием завода в борьбе за покупателя на внешнем рынке.

Несбывшиеся мечты

Увы, по целому ряду причин новую модель пришлось создавать на имеющейся платформе «двадцать четверки». Во-первых, Минавтопром СССР последовательно «зарубал» несколько проектов принципиально новых моделей (речь о Москвичах, Ижах и Запорожцах), отдавая предпочтение развитию нового автогиганта в Тольятти. Во-вторых, создание и запуск в серию очередного автомобиля требовали огромных денег, которые лишь недавно были вложены все в тот же ВАЗ. В-третьих, в 1973 году в мире разразился грандиозный энергетический кризис, и мощный среднеразмерный седан оказался бы просто невостребованным в Европе. И, наконец, ГАЗ-24 был еще нестарой машиной, не требовавшей радикального обновления.

Прототипы получили индекс 3101 – как и в случае со всеми новыми моделями советских автомобилей семидесятых годов, четырехзначное обозначение будущей Волги соответствовало отраслевой нормали 1966 года, где первая цифра указывала на класс автомобиля.

Из-за жестких технологических ограничений новая Волга была максимально унифицирована со старой – то есть, «двадцать четверкой». Фактически, было получено «добро» лишь на модернизацию передней и задней части, в то время как силовая структура кузова, а также штампы крыши и дверных боковин должны были остаться прежними. Ирония судьбы, но впоследствии все «важные» детали так и остались неизменными вплоть до снятия с производства модели 31105 в 2009 году.

За счет свесов «тридцать первая» была длиннее обычной Волги

Прототипы отличались от обычной Волги дизайном передка и кормы, а также отделкой кузова с увеличившимся количеством хромированных деталей. Но при этом «концепт» новой Волги смотрелся довольно безлико, не особо превосходя 24-ю по статусности облика. В качестве силового агрегата на ГАЗе планировали использовать V-образные трехлитровые «шестёрки», которые изначально задумывались еще для «улучшенных» модификаций ГАЗ-24, но в серию так и не пошли.

Появившаяся в 1977 году новая Чайка модели ГАЗ-14 существенным образом повлияла и на проект 3101. Было решено выполнить внешность следующей модели в том же ключе, уйдя от плавных линий в более выраженный «плоскопараллельный» дизайн. Ведь угловатая Чайка смотрелась очень солидно, но при этом была лишена чрезмерной грузности.

Правда, по описанным выше причинам экстерьерщикам негде было особо разгуляться – оставалось менять лишь переднюю и заднюю часть, при этом увязав их стилистически с прежними дверями. Да и слишком «оквадрачивать» новые элементы было нельзя, ведь они не должны были вступать в диссонанс со старой средней частью кузова.

Благодаря удачно найденным решениям дизайнерам удалось «малой кровью» существенно видоизменить Волгу, придав её внешности не только элегантности, но и новизны.

При беглом взгляде на модель 3102 сразу понимаешь, что эта машина стоит на ступеньку выше предшественницы, хотя и делит с ней платформу.

Кроме заметных отличий во внешности, прототип с индексом 31011 отличался целым рядом прогрессивных для того времени решений, призванных повысить активную и пассивную безопасность автомобиля. Так, машина получила сминаемые зоны и травмобезопасные утопленные наружные ручки дверей, а бензобак перенесли за спинку заднего сиденья.

Интерьер ранних прототипов – нечто среднее между Волгой и Чайкой ГАЗ-14

Разумеется, новая Волга не могла обойтись без совершенно другого интерьера, в котором планировали применить самые современные технологии и эргономические приёмы. И, наконец, никакой рядной «четверки» под капотом – машине с индексом 3101 полагался V-образный восьмицилиндровый двигатель объемом свыше четырёх литров. Словом, еще не министерская Чайка, но уже далеко не «плебейская» 24-ка.

Загадочная форкамера

Внимательный читатель задумается: почему же серийный автомобиль получил индекс 3102, а не 3101? Увы, в сжатые сроки запустить в производство относительно малогабаритный восьмицилиндровый мотор заводу оказалось не по силам, да и на внешних рынках в то время на машинах такого класса были в ходу совсем другие двигатели – как дизельные, так и бензиновые, но максимум шестицилиндровые.

Привычная по Чайкам V-образная «восьмерка», как ни крути, Волге была «великовата», а «промежуточным» мотором на ГАЗе не располагали.

Существовала и спецверсия ГАЗ-31013 — «догонялка» с двигателем V8 от Чайки

Несмотря на то, что двигатель новой Волги являлся модернизированной версией обычного мотора ЗМЗ-24, он заслуживает детального описания благодаря очень необычной системе зажигания форкамерно-факельного типа, а также иной конструкции головки блока цилиндров и карбюратора.

В камере сгорания каждого цилиндра конструктивно предусмотрели дополнительный объем – форкамеру, в которую подавалась обогащенная смесь, в то время как в обычной камере сгорала сильно обеднённая. Такое нововведение и потребовало внедрение совершенно другого трехкамерного карбюратора, а также дополнительного впускного клапана для форкамеры. Интересно, что смесь в каждом цилиндре поджигалась свечой не в основной камере, а в предварительной.

Над форкамерно-факельным зажиганием в СССР работали разные коллективы конструкторов, что подтверждается несколькими авторскими свидетельствами

Зачем же на ГАЗе применили столь необычную и сложную систему? Работы по форкамерному зажиганию велись на заводе несколько десятилетий, поскольку таким способом конструкторы хотели сделать волговские моторы экономичнее и экологичнее. Веяния времени заставили газовцев взяться за форкамеру всерьез, решая на практике все «академические» недостатки такой системы зажигания. Убедиться в работоспособности системы помогли японцы: в 1975 году Honda выпустила серийную модель Civic с форкамерно-факельным двигателем.

Более напряженный тепловой режим форкамерного мотора потребовал применения иных материалов, а также глубокой модернизации системы охлаждения. Поэтому ЗМЗ-4022.10 является не столько модификацией 24-го двигателя, сколько самостоятельной разработкой на основе прежнего мотора.

В итоге «форкамера заработала»: мощность двигателя увеличилась на 10 л.с. – до 105 «лошадок», а контрольный расход топлива снизился на 2 литра – до 8,5 л/100 км пробега. При этом потяжелевшая машина стала заметно динамичнее, набирая «сотню» с места за 16 секунд. Таким образом, Волга наконец-то стала опережать тольяттинские автомобили по динамическим качествам, как и подобает автомобилю более высокого класса.

ГАЗ-3102 стал и быстрее, и экономичнее, и экологичнее прежних Волг

Увы, форкамерный мотор требовал очень точной настройки карбюратора, а также был склонен к перегреву, несмотря на все ухищрения конструкторов. В нём не остались ни капли «волговского равнодушия» к техническому состоянию и регулировкам систем питания и зажигания, что вызывало недоумение даже у опытных ремонтников в государственных гаражах.

Впоследствии моторы с форкамерой были вытеснены обычным ЗМЗ-402. А там и 406-й подоспел

Именно поэтому в 1996 году в Нижнем Новгороде полностью отказались от форкамерно-факельного зажигания, перейдя на привычные для Волги моторы семейства 402 (модернизированный ЗМЗ-24), а также новый двигатель модели 406.

Увы, новая Волга не получила и автоматической трансмиссии, но в процессе работ над агрегатами для «тридцать первой» конструкторам удалось избавиться от большинства «родовых болячек» прежних Волг. Изменение углов установки колес и некоторых других параметров передней и задней подвесок (колея, клиренс) позволило улучшить управляемость новой машины на высоких скоростях, лишив её «плавучести» и задумчивости, свойственной обычной 24-ке. Второе радикальное отличие модели 3101 от предшественницы – тормоза. Для АЗЛК-2141 и ГАЗ-3102 Советским Союзом была приобретена лицензия на тормозную систему английской фирмы Girling, которая создала тандемный вакуумный усилитель. В отличие от обычного гидровакуумного, такой усилитель сохранял работоспособность всей системы даже при частичной разгерметизации контуров. Для стабильности поведения машины во время торможения в конструкцию тормозной системы внесли отдельный регулятор давления (так называемый «колдун»).