Двигатель ВАЗ-21179: новая жизнь старого блока

Содержание

• Муки рождения
• За ценой не постоим?
  • Основа основ
  • Коленчатый вал — кручу, верчу…
  • ШПГ — группа риска
  • Всему голова
  • Дышите глубже
  • Сдвиг по фазе
  • Не свисти — денег не будет
  • Кое-что о смазке
• Скрытые резервы конструкции

Ни участившиеся в последние годы кризисы, ни чехарда со сменой руководства не помешали объединению «АвтоВАЗ» запустить в производство несколько новинок, последними из которых явились LADA Vesta и LADA XRAY. Автолюбители ждут от современных моделей и нового, более динамичного двигателя.

XRAY и «Веста» комплектуются 3 различными силовыми агрегатами: ВАЗ-21129, HR16DE и ВАЗ-21179. Об одном из них, претендующем на первое место в тройке, — ВАЗ-21179 — и пойдет сегодня речь.

Муки рождения

Двигатель ВАЗ-21179 появился не на пустом месте. Вся предшествующая история его возникновения — череда активных проектных работ и периодов забвения. Началось все в начале 2000-х с планов создания на ВАЗ новой модели, относящейся к классу «С» — проекта «Силуэт». Для более тяжелой машины требовался и более мощный движок.

Выпускающиеся 16-клапанные двигатели с объемом 1,6 литра для этой цели не подходили. Следует сказать, что в линейке вазовских двигателей имелся силовой агрегат с объемом 1,8 л. Речь идет об агрегате 2130, который устанавливался на полноприводные машины: пятидверную «Ниву» и минивэн «Надежда».

Однако тот был рассчитан исключительно лишь на «тракторную» тягу и обладал мощностью всего 85 лошадиных сил. Поэтому для проекта «Силуэт» и стали разрабатывать новый двигатель. Затем планы руководства сменились, и разработки были сданы в архив.

В 2008-м снова вернулись к прежней идее, однако на полностью новый агрегат решили не замахиваться, а ограничиться глубокой модернизацией старого 1,6-литрового в связи с недостатком финансирования. Одним из намеченных инновационных решений стало использование системы регулирования фаз газораспределения.

Поскольку вазовские инженеры не имели опыта в этой области, было решено заключить контракт с английским концерном Ricardo, обладающим необходимыми компетенциями, на проведение расчетно-исследовательских работ. Так же в свое время благодаря сотрудничеству с фирмой Porsche был создан довольно удачный двигатель для «восьмерки», явившийся прототипом для всех последующих переднеприводных моделей.

Работы несколько раз останавливались, затем снова возобновлялись, поскольку ВАЗ, как и вся российская экономика, переживал тяжелые времена. И вдруг, совершенно неожиданно, в марте 2016 года новый двигатель ВАЗ с индексом 21179 был запущен в серийное производство.

За ценой не постоим?

Блок цилиндров (БЦ) является самой трудоемкой деталью, требующей значительного количества металлорежущего, в основном автоматического оборудования. Его замена или модернизация требует огромных финансовых вложений. Поэтому при проектировании двигателя была сделана ставка на максимальное использование в конструкции серийных деталей, в первую очередь таких трудоемких, как БЦ.

Что значило бы, к примеру, заменить чугунный блок алюминиевым? Это повлекло бы пересмотр всей технологической цепочки: вместо существующих литейных линий нужно было бы закупать дорогостоящие машины для литья под давлением. А как это отразится на себестоимости, следовательно, и на продажной цене? Ведь алюминий дороже чугуна.

Его обработка производится на других режимах резания, поэтому все металлорежущее оборудование необходимо заменить или кардинально модернизировать. Из этих соображений и было решено обойтись малой кровью.

За основу нового двигателя была взята конструкция мотора ВАЗ-21127 или 21129, отличающихся между собой только прошивками. Это 16-клапанные агрегаты с рабочим объемом 1,6 л, которые устанавливаются на модели Priora, Kalina, Granta.

А блок цилиндров у них применяется от агрегата 21126, устанавливающегося на ВАЗ-2170 LADA Priora. В таблице приведены в качестве сравнения основные характеристики нового двигателя, его предшественника и ближайших конкурентов.

Наименование параметра Марка двигателя ВАЗ-21127 ВАЗ-21129 HR16DE ВАЗ-21179 Модель автомобиля LADA Kalina, LADA Granta LADA XRAY, LADA Vesta LADA XRAY, LADA Vesta LADA XRAY, LADA Vesta Рабочий объем, см? 1596 1596 1598 1774 Степень сжатия 11,0 10,5 10,7 10,3 Мощность, л. с. 106 106 114 122 Крутящий момент, Нм 148 148 156 170

Основа основ

Как было сказано выше, БЦ разработчики взяли от 126-го движка. При этом прирост рабочего объема обеспечили за счет увеличения не диаметра цилиндров, а хода поршней, что опять же объясняется стремлением сократить переделки основной корпусной детали. На первый взгляд отличия незаметны (да и на второй тоже). Тем не менее, разработчики приложили немало усилий, чтобы адаптировать блок к новым условиям:

• Между 1-м и 2-м цилиндрами появился дополнительный вертикальный маслоканал для подачи масла к фазорегулирующему устройству («фазеру»), которого на прежних движках не было.
• В процессе испытаний агрегата обнаружился повышенный износ поршневых колец. Выяснилось, что это вызвано недостаточным охлаждением межцилиндровых перемычек. Проблему решили путем сверления дополнительных наклонных отверстий, пересекающихся в теле перемычек (в виде буквы V).
• Ввели автоматический селективный контроль постелей коренных подшипников с нанесением соответствующей маркировки на торце блока (3 размерные группы).
• Перенесли место нанесения порядкового номера двигателя с заднего торца блока на левую сторону. Это сделано для того, чтобы номер мог читаться при продольной установке агрегата (на полноприводных машинах).
• Наконец, чтобы двигатель 1.8 вставал как на «Весту» (вазовская платформа), так и на XRAY, Largus (платформа B0), на переднем торце блока добавили резьбовые отверстия для крепления кронштейна правой установочной опоры двигателя.

Коленчатый вал — кручу, верчу…

В эту деталь также были внесены изменения, не повлекшие особо затратных мероприятий:

• Главное отличие: для увеличения хода поршней, 84 мм вместо прежних 75,6, изменен радиус кривошипа — с 37,8 мм до 42.
• Внесены изменения в конфигурацию смазочных каналов. Вместо системы перпендикулярных сверлений, заглушаемых технологическими пробками, введены «косые» отверстия (из шейки в шейку), что уменьшает возможность сохранения в них стружки из-за некачественной продувки.
• Уже было подчеркнуто, что в новом двигателе внедрен селективный метод сборки коренных опор. Поэтому коренные шейки после контроля также разбиваются на 3 группы с указанием их номера на торце коленвала.
• С целью сокращения механических потерь на трение уменьшены диаметры шатунных шеек с 47 до 43 мм.
• Смазочные канавки коренных вкладышей имеют переменную глубину: сходят на нет в месте стыка. Цель такого решения — уменьшить расход масла в этой зоне, чтобы поднять давление перед «фазером».
• Шатунные вкладыши обладают небольшой эллипсностью, чтобы под нагрузкой принять форму правильной окружности.

ШПГ — группа риска

Для снижения температурного градиента в зоне верхнего компрессионного кольца на 1,3 мм увеличен «жаровой» пояс — расстояние от головки поршня до кольца. Компрессионные кольца заимствованы с базового мотора, а маслосъемное получило хромовое покрытие. Конструкция поршня, к сожалению, не исключает поломок клапанов в случае обрыва зубчатого ремня. А ведь были на вазовских двигателях безопасные решения: ВАЗ-2105 и ВАЗ-21083.

Появление на юбке «пятачков», не имеющих графитового покрытия, облегчает контроль базового диаметра поршня. Шатун в связи с изменением хода поршня соответственно укорочен. Новая технология обеспечивает стабильные массовые характеристики, что позволило сделать шатуны взаимозаменяемыми, без разбивки по группам веса. В прежних конструкциях самоустановка шатуна обеспечивалась за счет фиксации поршневых пальцев в поршне.

Разработчики сочли нужным перенести место фиксирования на более развитую часть шатуна — торцы коренных шеек, объясняя это увеличением износа сопряжения поршень — палец при увеличившихся нагрузках.

Детали ШПГ поставляет лидер по выпуску автомобильных запчастей — компания Federal Mogul (с размещением главного офиса в США). Следует подчеркнуть, что из-за рубежа (Индия) привозятся только шатуны, производство остальных деталей локализовано в РФ (Тольятти, Набережные Челны).

Всему голова

Вторая по значимости корпусная деталь двигателя — головка блока цилиндров (ГБЦ) — была подвергнута следующим доработкам:

• Новые кулачковые валы составной конструкции. В основе лежит стальная труба, к которой припаиваются кулачки, изготовленные методом порошковой металлургии. Помимо уменьшения инерционных нагрузок, эта конструкция позволяет изменять угловую конфигурацию кулачков по требованию заказчика.
• Впускной кулачковый вал снабжен механизмом регулирования фаз («фазером»), а также датчиком положения и приводным соленоидом. Для подвода масла к соленоиду в головке выполнено дополнительное отверстие (смотри раздел, касающийся блока цилиндров).
• Изменена расточка под переднюю подшипниковую опору кулачкового вала в связи с внедрением «фазера».
• Увеличение пропускной способности охлаждающих каналов.
• Применение металлической прокладки ГБЦ, в результате чего уменьшилась деформация цилиндров при затяжке винтов крепления (25 микрон против 90 у двигателя 21126).

Дышите глубже

Съем мощности с единицы рабочего объема, а также удельный расход топлива зависит от эффективности наполнения цилиндров воздухом и удаления отработанных газов. ВАЗ-21179 получил доработанный модуль впуска.

Как и у предшественника, вместо ДМРВ установлена комбинация датчиков абсолютного давления и температуры, дроссельная заслонка имеет электронный привод. А вот дополнительный ресивер вместе с системой изменения длины воздушного тракта в отличие от 127-го впуска здесь отсутствует.

Очевидно, разработчики сочли это устройство после увеличения рабочего объема уже не столь актуальным. Надежность двигателя от этого, безусловно, выиграет, поскольку лишние детали внутри впускной системы в случае их саморазборки представляют определенную опасность для цилиндров.

Более легкому дыханию двигателя способствуют впускные каналы увеличенного сечения. Аналогичным образом с 36 до 39 мм увеличены диаметры выпускных каналов катколлектора, а также его объем.

Сдвиг по фазе

Речь, естественно, пойдет не о душевном заболевании, а о системе изменения фаз газораспределения (VVT), которая появилась на автомобиле «Лада Веста» с новым двигателем 1.8. Выше упоминалось, что на 179-м моторе вазовцы впервые применили это устройство, хотя оно используется уже более 30 лет. Применен самый простой конструктивный вариант — принудительный поворот кулачкового вала в зависимости от режимов работы двигателя.

Устройство представляет собой поворотную гидравлическую муфту, установленную на торце распредвала и состоящую из двух деталей: статора и ротора. Одна из деталей жестко соединена с ведущим шкивом ГРМ, другая — с кулачковым валом. На статоре имеются лопасти, а на роторе — выемки, за счет чего образуются двусторонние масляные камеры «А» и «Б».

В зависимости от режима работы привода ЭБУ выдает управляющий сигнал гидравлическому золотнику, который направляет масло из внутренних каналов распредвала в ту или иную гидравлическую полость муфты. При этом вал изменяет свое угловое положение относительно ведущего шкива, и фазы открытия и закрытия клапанов опережают или, наоборот, отстают от первоначального состояния.

По финансовым соображениям система VVT установлена пока только на впускном валу, поскольку именно он определяет наибольшую эффективность действия системы. Поставщиком деталей выбрана известная немецкая компания, специализирующаяся на производстве гидравлических компонентов, — INA.

Еще ГРМ получил новый натяжной ролик зубчатой цепи. А лучше было бы перейти на цепную передачу или хотя бы исключить «встречу» клапанов с поршнями.

Не свисти — денег не будет

Как упоминалось выше, при доводке нового агрегата много внимания конструкторы уделили повышению эффективности охлаждения мотора, в основном за счет добавления охлаждающих отверстий, как это можно заметить на примере БЦ, или увеличения диаметров жидкостных каналов — на ГБЦ. Заодно заменили и охлаждающий насос — водяную помпу.

Насос корейской фирмы GMB имеет надежную конструкцию подшипниковой опоры, исключающую попадание антифриза в смазку подшипника. Как известно, свист изношенного подшипника помпы был одной из «фишек» вазовских движков. Разработчики уверяют, что с мотором 1.8 эта проблема будет навсегда закрыта.

Кое-что о смазке

Новый насос упомянутой выше корейской компании получила и система смазки. В этом случае замена была вызвана необходимостью увеличить производительность аппарата. Дело в том, что применение гидравлической системы регулирования фаз привело к увеличению расхода смазывающей жидкости.

Кроме того, потребовался дополнительный запас производительности, чтобы обеспечить максимальное быстродействие «фазера». Прежний насос уже не удовлетворял изменившимся требованиям.

Если посмотреть на двигатель из смотровой канавы, в глаза бросится непривычно белый цвет картера. Эта деталь выполнена литой — из алюминиевого сплава. Внутренняя полость стала более объемной, что позволило увеличить заливаемый объем масла с 3,5 до 4,4 литра. Это позволит увеличить ходимость моторного масла.

Однако при наезде на бордюр или пенек придется заказывать эвакуатор, поскольку литье, в отличие от штамповки, не гнется, и масло, скорее всего, вытечет.

Скрытые резервы конструкции

Возможности 179-го мотора не исчерпаны сегодняшним исполнением. При наличии потребности и финансирования возможны следующие варианты форсирования:

• Установка 2-го «фазера». Основной плюс этого решения состоит в улучшении экологических параметров, прибавка мощности не очень значительна. Притом вариант является непростым и довольно затратным.
• Прибавки мощности можно добиться удлинением выпускных каналов катколлектора (так называемые «штаны»). При коротких трубах перед «бочонком» образуется турбулентность рабочей среды, вызываемая скачками давления в результате выхлопа. С удалением нейтрализатора от БЦ характер движения газов приближается к ламинарному, сокращаются потери мощности, но одновременно ухудшается очистка выброса. Тем не менее, при компромиссном решении этот вариант вполне приемлем, и его осуществление связано только с перекомпоновкой силового агрегата. А ухудшившиеся экологические характеристики можно компенсировать системой VVT.
• Благодаря легкоизменяемой конструкции кулачковых валов можно экспериментировать с отладкой всех параметров работы ГРМ.
• Наконец, можно вернуться к двухрежимной системе впуска: длинный путь при низких оборотах и короткий — при высоких. Как было сказано выше, сейчас реализован компромиссный вариант — средняя протяженность впускного тракта.

Автомобили XRAY и «Веста» с двигателем 1.8 эксплуатируются еще меньше года, поэтому каких-либо системных недостатков за этими моторами пока не замечено. Как говорится, полет нормальный. Во всяком случае, конструкторские службы АвтоВАЗа способны оперативно устранить возможные недоработки, чтобы двигатель 21179 не обманул ожидания автолюбителей.