Инжектирование ЗМЗ-402

1. Цель работы

    В первую очередь - спортивный интерес и цепочка случайных совпадений. Что было запланировано:
1. Некоторое увеличение максимальной мощности за счет точного попадания в мощностную смесь и большого сечения дросселя, а также возможности использовать холодный воздух без подогрева.
2. Сочетание максимальной мощности с эластичностью и тягой на низких оборотах, а также экономией при умеренной езде.
3. Отсутствие проблем с горячим пуском, свойственным семейству К151.
4. Отсутствие проблем, связанных с заменой мотора на ЗМЗ406 (ближайший по цене вариант): не надо резать укосину, вынимать ДВС и как-то его утилизировать, покупать новый ДВС, оформлять различные бумаги, заниматься восстановлением приобретенного ДВС (это необходимо вне зависимости от его состояния). В течение всего времени работ по инжектированию машина остаётся на ходу.
5. Дополнительные приятности: автоматический прогрев, совместимость с автопуском и автопрогревом.
6. Еще дополнительные приятности: возможен автоматизированный сбор данных и точная подстройка параметров по результатам изучения протокола работы за длительное время.
7. Наконец, эксклюзивность. Достигается за счет максимального использования заводских деталей мотора: остаются штатные ГБЦ и пара коллекторов. Это не уникальная работа, однако в отличие от аналогичных проектов, этот выполнен более аккуратно , и доработка не закончилась механической частью. Наоборот, многое было сделано в области доводки программы управления ДВС.

2. Этапы работы

    Руководством к действию послужила статья http://long-vehicle.narod.ru/gaz24/opyt24/vprysk406402.htm До прочтения статьи были определенные сомнения, что впрыск заработает на таком коллекторе из-за негативного опыта с распределенным впрыском газа ГИГ-3ДЛС (в то время как по одноточечной схеме ГИГ прекрасно работал). Впоследствии было выяснено, что распределённый впрыск ГИГ-3ДЛС был неработоспособен из-за грубых ошибок установщиков. В частности к таковым можно отнести разную длину шлангов от форсунок до врезок, избыточность этой длины, установку врезок под углом встречно потоку воздуха, невозможность коррекции фазы впрыска настройками штатного ПО. По случаю был закуплен шкив с диском синхронизации у Новатора. Далее предстояло найти рампу-заготовку, аргонщика, токаря и материал. Оказалось что рампу (такую как использовал автор статьи, которой я руководствовался) купить очень сложно, а без форсунок-нереально. По счастью друг-зубиловод обнаружил в гараже у мастера, чинившего ему зубило, рампу от рядной шестерки БМВ. Рампа считалась хламом, поэтому была продана мне довольно недорого. Была сделана из омедненной стали, качество изготовления приятно удивило.
    Сварщик аргоном - очень толковый - нашёлся среди знакомых, в ремонте литых дисков, но стоимость работ в 400р за шов заставила поискать ещё варианты. Нашел на заводе очень грамотного мастера, и дешевле. Завод радиотехнический, поэтому существовало ограничение на толщину свариваемых деталей. Кроме того, материал должен был быть АМГ, вварка Д16 грозила хрупкостью соединения (впрочем, в ремонте литых дисков мне вваривали дюралевые трубки в аналогичный коллектор-все еще держатся). На том же заводе был найден и материал, и хороший фрезеровщик. Расценки были также более чем гуманные.
    Размеры втулок форсунок были почерпнуты из файла , выложенного на форуме Уазбуки. Размеры фланца дросселя сняты с самого дросселя. Плюс немного импровизации. Сначала я замерил расстояние между серединами впускных труб в точке предполагаемой вварки гнезд форсунок. По этим расстояниям отпилили и сварили рампу. Измерили что получилось. На координатном станке засверлили коллектор. Изготовили гнезда форсунок. Приварили. Приварили к половинам рампы уши крепления и трубки для соединения половин рампы шлангом. Планировалось соединять их медной трубкой, для этого планировалось вварить в рампу угловыве штуцеры механического бензонасоса. Штуцеры оказались чугунными и пришлось ограничиться шлангом.
    Далее сфрезеровали с коллектора фланец под 126 карбюратор и изготовили фланец дросселя. В нем предусмотрели отверстие для штуцера РХХ и сразу изготовили сам штуцер (просто алюминиевую трубку). Сварщик сказал что слишком толсто. Сделали во фланце проточку, после этого все приварилось. Затем приварили пальцы для крепления половинок рампы. Дальше все хозяйство было благополучно вывезено с территории завода.
    На даче сфрезеровал шарообразной фрезой и ручной дрелью торчащие вовнутрь коллектора концы гнезд форсунок. Шарообразная подошла идеально. Цилиндрическая норовила отскочить. Немного шлифанул коллектор на стекле. Засверлил фланец и нарезал резьбу под шпильки – накосячил и пришлось вкручивать ремонтные шпильки карбюратора от 2108 . Из подручных материалов, вынесенных с завода, были изготовлены по месту кронштейны крепления РХХ и оболочки троса акселератора. Очень долго пришлось возиться с креплением рампы. Конструкция оказалась неудачной. Форсунки норовили прижаться к своим гнездам одним боком, неравномерно обжимая резиновые уплотнительные кольца. На подгонку потрачен день.
    Теперь вернёмся чуть назад. Оказалось что Микас 7.1 для нитевого ДМРВ не дружит с ДАД (разные уровни сигнала – требовалась перепайка под пленочный). Пришлось перепаивать – инструкция есть на чиптюнере. Смысл перепайки в том, что выкидывается усилитель двуполярного сигнала, вместо него ставится делитель на один из сигнальных выводов, второй же вывод заземляется.  Проверили – все заработало. Вздохнули с облегчением. Далее я одолжил микас одному из участников форума, а когда он мне его возвращал – не проверил, и зря. Через полгода обнаружил, что мозг не подавал признаков жизни, то есть не шился и не выходил на связь с софтом диагностики. Поскольку потребление было как у живого, решено было начать с флешки. На счастье оказалось что флешка жива и дело в ней. Она была девственно пустой – такое бывает при бросках напряжения питания. Отпаянная флешка была немедленно засунута в программатор и прошита соответствующим ПО, взятым с Чиптюнера. Самым сложным было выпаять и запаять, сделали двумя фенами на работе. После прошивки всё, к счастью, заработало.
    С кронштейном ДПКВ были проблемы из-за конструкции шкива: слишком большая консоль. После долгих замеров и подходов с картонками кронштейн был сымпровизирован из латунного листа чуть толще 1мм, оказался надежен – рукой не прогибается.
    Гайка под лямбду была вварена у Ильича одновременно с вваркой трубки против звона штанов.
    Топливозаборник потребовалось заменить: к ЭБН должна подводиться трубка 10мм, кроме того фильтр грубой очистки в баке должен обеспечивать отсев более мелких частиц, чем штатный. Напрямую заборник от ГАЗ-3110 не подошел – упирался в дно бака, хотя и был от бака 55л. Решено было подпилить его фланец на 8-10 мм, благо резьба позволяла. Пошло с трудом, но сработало. Есть другие варианты решения проблемы, мной не приемлемые. Закуплена и с трудом (не гнется зараза) установлена стальная бензотрубка от бака до насоса толщиной 10мм, штатная отрезана около крепления бензонасоса, трубки соединены шлангом на время езды на карбюраторе.
    ДТОЖ был изготовлен по методу Новатора – вынуть внутренности штатного, торцануть на станке и закрутить туда двухконтактный на термопасту. Как вариант - запаять. ДТОЖ на приборную панель был изготовлен по методу skor31029 с небольшой импровизацией. Чувствительный элемент штатного ДТОЖ - терморезистор-таблетка. Была взята латунная пластина, сфрезеровано углубление под таблетку, к ней прижат контакт. Пластина закреплена на одной из шпилек термостата. Конструкцию необходимо защитить от набегающего потока воздуха. Впоследствии оказалось, что необходимо обеспечить непосредственный контакт ДТОЖ с тосолом. Планируется отрезать нижнюю часть штатного ДТОЖ, а герметичности соединения полученной "футорки" с датчиком достичь пайкой.
    Проводку ЭБУ решено было дорабатывать дома. Путем демонтажа и переустановки отдельных клемм в колодках она была приведена к виду, рекомендуемому на http://jc-tech.ru . В частности, в салоне был продублирован разъем, содержащий к-лайн, землю и питание. Кроме того, провода для подключения к бортсести были вынуты из колодки для минимального вмешательства в штатную схему. Далее полученный пучок проводов за выходные был аккуратно установлен по месту. Отверстие для прохода жгута в салон пробурил в моторном щите рядом с печкой - чтобы не снимать мотор и торпеду ради продергивания косы в "штатном" месте. Замовилил и нахлобучил штатную резинку (спасибо MHz за инфу о ее существовании и фото). Плюс питания памяти был взят с амперметра – оттуда провод приходит на правый блок предохранителей. Как раз лишний предохранитель был в наличии. Плюс зажигания для блока взят прямо с замка. Бензонасос не стал выводить в штатный блок предохранителей, по причине ненадежности их конструкции. Например, иногда заедают дворники и надо покрутить их предохранитель. Под капотом: установлен главный предохранитель, с него питание реле. Провод бензонасоса и его предохранитель тоже под капотом и продернут в салон вместе со штатной проводкой машины. Сигнальные земли подключены на шпильку крепления реле-регулятора. Силовая земля - на шпильке крепления передней крышки распредвала, вместе с минусовой клеммой аккумулятора. Земля бензонасоса взята на пороге с помощью болта крепления водительского ремня безопасности, через большую самодельную обжимную клемму.
    Для контроля монтажа электроники подключили ДАД, ДПКВ, убедились что ЭБУ корректно воспринимает сигналы датчиков. Для науки сняли лог карба. Оказалось, что жиклерчиками на глаз я его очень недурственно настроил. Растачивались жиклер эконостата мощностных режимов и ГТЖ 2 камеры. Причем разница отверстий была заметна на глаз. Так что стоковый 151С весьма далек от идеала с точки зрения обеспечения максимальной мощности.
    Микас был прошит первой попавшейся Contros'у прошивкой 406 под ДАД.
    Забегая вперед скажу, что на дроссель пришлось установить сектор привода от К151С для большей плавности в области малых углов открытия - о причинах будет рассказано далее.
    Далее на выходных вся система была установлена. Место механического бензонасоса заняла заглушка (механический нелья оставлять на моторе без топлива-испортится мембрана, жалко). Под полом сзади был прикручен кронштейн электронасоса и сам насос. На мотор установлен коллектор в сборе. Кронштейн троса дроссельной заслонки и кронштейн РХХ закреплены на шпильках крепления дросселя. Притянуты гайками с тефлоновым кольцом одна и вторая составные части рампы.
    Был стравлен воздух из бензомагистрали, мотор запустился чере пень-колоду. Стало грустно. Потом мотор заработал чуть увереннее, откровенно троя. Как было установлено позже, требуется довольно большой промежуток времени для полного избавления от воздуха в топливной магистрали, чем и были в основном вызваны все мучения с первыми пусками. Послышалось буль-буль: потекло из-под шланга обратки (шланг прямой магистрали был заменен ранее по многочисленным советам). Ножницами по металлу срезал закисшие хомуты и шланг, приняв бензиновую ванну. Далее убрался в гараже и снова завел мотор. Путем беспорядочного отключения датчиков было установлено, что лучше всего мотор работает при отключении ДАД и ДТВ. Был сильный провал при открытии дросселя, но если подгазовкой добиться высоких оборотов, мотор работал хорошо. Это успокоило. Кое-как выехал из гаража и оставил мотор поработать, надеясь на чудо. Чудо произошло (очевидно, самопрочистились форсунки) – холостые поднялись до 2000 оборотов, мотор стал тянуть. Не только доехал до своего гаража, но и покатался. На следующий день благодаря Contros'у откатали прошивку по ШДК, и далее пошёл набор статистики.

3. Результаты

    Нормальный горячий пуск, значительно улучшилась динамика на низких оборотах, гордость за проделанную работу. Расход не знаю. Наверно будет огромный - пока не привыкну к новым возможностям мотора. Собственно, еще предстоит многое сделать, но об этом позже. Что касается особенностей настройки прошивки, предоставим слово  Александру (Contros), специалисту http://jc-tech.ru
    Цикловое наполнение и массовый расход воздуха  (зависимость циклового наполнения от оборотов приблизительно соответствует по форме графику крутящего момента; график массового расхода повторяет форму ВСХ). В сравнении с ЗМЗ-402, цикловое наполнение ЗМЗ-4062 немного выше, но т.к. его пик приходится на высокие обороты, где велики мех. потери, крутящий момент у ЗМЗ-402 может оказаться даже больше. Коэффициент наполнения. Максимальное значение для атмосферного мотора – 1. Для стандартного 4062 может достигать 0.9. В случае ЗМЗ-402 из-за 2-х клапанов на цилиндр продувка хуже, чем у 4062 (реальные данные 402 еще примерно на 7% хуже из-за ошибки при вводе параметров расчета). Зависимость абсолютного давления во впускном коллекторе от процента открытия дросселя и оборотов: как видно, уже на 18% открытия дросселя на низких оборотах, давление практически равно атмосферному. Поэтому лучше применить дроссель меньшего диаметра – с ним будет более удобно управлять двигателем. Процент открытия форсунок (применены Siemens Deka от ЗМЗ-4062): форсунки открыты максимум на 38%, их производительности хватает с избытком.

4. Возможные и даже желательные изменения

    Еще при снятии лога карба оказалось, что карб не душит 402 мотор (в моем 151С были полированные диффузоры плюс переходник от УАЗ на бочку, сама бочка обрезана так что весь фильтр виден). То что на логе давление не доходит до 1атм – глюк ДАД (купил левый в техкоме на Каширке). Соответственно большой дроссель мотору вреден – между 60% и 100% практически нет разницы. Зная это, правильнее было бы изготовить дроссель из карба, приделав к нему заодно ДПДЗ.
 Зажигание сейчас на трамблере и будет таким до осени как минимум (американский вариант, наберите гуглом что-то типа "carb engine efi mod"). Для откатки карты УОЗ надо будет отладить модуль замера мощности, иначе-пальцем в небо. Если оставлять зажигание по трамблеру, то зубастый шкив и ДПКВ необязательны – проще сформировать сигнал управления на основе трамблерного зажигания. Это простейшее устройство на 8-битном контроллере. Для попарно-параллельного впрыска (как сейчас сделано) датчик фазы не нужен и фаза впрыска большого влияния на поведение мотора не оказывает.
 Фазированный впрыск и зажигание от микаса попробуем как только будет интерес, желание и время.
 Вполне мог бы сработать одноточечный впрыск скажем с агрегатом моновпрыска от какой-то древней нивы (у американцев называется tbi throttle body injector), но это же не наш метод, нам не надо простых решений

5. Затраты

Затраты, не связанные напрямую с инжектированием 402 (все то же самое нужно, например, для установки 406)
1. Трубка от бака до насоса – 120 рублей
2. Заборник 3110 – бесплатно у Новатора
3. Подпилить заборник 3110 – 200 рублей
4. ФГО 3110 – 40 рублей
5. Бензонасос СОАТЭ – 2100 рублей
6. Вварка гайки под Л-зонд – 500 рублей
итого 2960

Затраты на уникальные запчасти и работы:
1. Шкив и диск синхронизации – 700 рублей
2. Пара коллекторов впуск-выпуск (стандартных) – подарок AlexAlex(два-три-пятого)
3. Выкрутить шпильки из выпускного коллектора – бесплатно у знакомого
4. Изготовление фланца дросселя, втулок форсунок, пальцев крепления рампы, фрезеровка и сверление коллектора на координатном станке – 1000 рублей
5. Стальная рампа от рядной шестерки BMW – 300 рублей
6. Резка и варка рампы – 700 рублей
7. Приваривание пальцев и гнезд форсунок к коллектору – 1500 рублей
8. Настройка – 0 рублей (спасибо Contros за труд ради науки)
итого 4200

Затраты на стандартные запчасти:
1. Проводка 406 с нитевым ДМРВ – 1000 рублей
2. Микас 7.1 под нитку – 1500 рублей
3. Форсунки Siemens Deka с двумя соплами – 0 рублей (Спасибо Jetsamnaz)
4. Дроссель закусывающий – 100 рублей (спасибо скептику)
5. РХХ – 200 рублей
6. Шланги РХХ – 120 рублей
7. Регулятор давления новый – 300 рублей
8. ДПКВ новый – 210 рублей
9. ДТОЖ и ДТВ новые – 0 рублей (спасибо Максу Жильцову)
10. ДПДЗ новый – 100 рублей

итого 3530, вместе с оригинальными деталями 7730. Округлим до 8000.



            

            

27 июня 2009 года
6. Дополнения
1. Был приведён в порядок внешний вид, фото ожидаются
2. Установлен ДТВ , точно показывающий температуру набегающего потока воздуха. Подогрев учитывается по зарекомендовавшей себя модели, исходя из ДТОЖ, нагрузки на мотор и его оборотов. Этим достигается точное определение состава смеси сразу после пуска горячего двигателя, а также в пробках по жаре.
3. Откатаны карты УОЗ, зажигание теперь также работает от ЭБУ. Наиболее надёжной моделью до сих пор остаётся задание карты в координатах Обороты - Абсолютное давление, при значительной коррекции по ДТОЖ.
4. Установлено, что "провал" при резком открытии дросселя в области малых углов обусловлен в основном фазой впрыска. Обеднение смеси, видное на логах, лишь следствие этого эффекта. Отличие фазы от заводской обусловлено бОльшим расстоянием от форсунок до клапанов, другой конфигурацией коллектора. Окончательная настройка фазы ожидается в будущем.
5. Изготовлен датчик фазы, установка ожидается.
6. Минимальный расход топлива составил 9,6л/100км, установлен методом двух контрольных заправок до полного бака. Достигнут при движении по трассе 300км, скорость от 60 до 90 км/ч, кратковременно до 156 км/ч (показания GPS в течение 30 секунд), и по городу - 120 км.
7. Средний расход топлива по городу 13.5л/100км, по трассе 11.5 - 12л/100км зимой. Расход учитывает стиль езды, и в среднем на 2л/100км меньше аналогичного при карбюраторной системе питания, при несравнимой динамике.
1 марта 2010 года
Comments