Как собрать мотор. ТЗ и подбор компонентов

В послевоенную эпоху Oldsmobile утвердил себя как одного из пионеров и лидеров в области высокопроизводительных V8, представив в 1949 году знаменитый Rocket. Этот двигатель не только задал тон всей комнате для всей американской автомобильной промышленности, переведя её с рядных восьмёрок и шестерок на компактные и мощные V-образные, но и создал для Oldsmobile прочную репутацию производителя передовых силовых агрегатов. К 1960-м годам Oldsmobile представил новую итерацию развития своей линейки двигателей. Эти моторы, особенно легендарный 455 V8, стали сердцем настоящих маслкаров марки, вспомним тот же 442, и символизировали собой вершину мощности до наступления печально известного топливного кризиса.

К сожалению, ветра перемен дули в сторону ужесточения экологических норм и роста цен на топливо. Мощные, но имеющие внушительные цифры расхода топлива, большие блоки, подобные 455-му, стали непозволительной роскошью для основной массы покупателей. Так на свет в 1975 году появились 350 моторы, предназначенные для замены старых двигателей. Более лёгкие, компактные, экономичные и, разумеется, соответствующие новым стандартам по выбросам. Именно в этих рамках появился и 403, который дебютировал в 1977 году в качестве замены 455 агрегата.

Он сочетал в себе более чем достаточный для комфортной езды крутящий момент и приемлемую, по меркам конца 1970-х, топливную экономичность. В отличие от своих легендарных предшественников, он не стремился к рекордам мощности, выдавая скромные 185 лошадиных сил на 3600 rpm и 440 Nm крутящего момента на 2400 оборотах в минуту. Но и выпускался мотор совсем короткое время, всего в течение трех модельных лет, по 1979 год. Вторая волна нефтяного кризиса и постоянное давление EPA (Агентства по охране окружающей среды) окончательно добили выпуск более-менее массовых большеобъемных двигателей.
Таким образом, Olds 403 стал своего рода "лебединой песней" эпохи больших, но уже обремененных экологическими ограничениями, американских V8. Он был переходным звеном, которое позволило марке и концерну плавно перейти от яркой "мускульной" эры к эре экономии и экологии, навсегда оставшись при этом в истории.

Еще немного общих цифр и фраз, а затем перейдем к сути повествования. Итак:
Диаметр цилиндра (Bore) — 108 мм (4.351 дюйма)
Ход поршня (Stroke) — 88.9 мм (3.500 дюйма)
Степень сжатия (головы 4А) в районе 8.0:1
Камера сгорания — клиновидная
Впускные клапана — 1.920" ~48.8 мм
Выпускные клапана — 1.600" ~40.6 мм
Получаем отличную базу для all-around мотора, на что и был традиционный расчет компании oldsmobile, это эластичность и максимальная эффективность в низком и среднем диапазоне оборотов. Для вашего дейли крузера или чего-то что не планирует крутиться выше 5000-5500 оборотов — самое то. Ну вот, вооружившись таким бэкграундом, приступим к конкретному случаю.

В одной из предыдущих частей повествования мотор уже был разобран и, разумеется, одними кольцами да вкладышами дело ограничиться не могло. Понадобились новые поршни, распред, гидрики-толкатели и клапана. Все это дело, разумеется, следует выбирать исходя из существующих вещей, своих хотелок и здравого смысла. ТЗ у меня сформировалось следующее: я хотел максимально эластичный и “тяговитый” мотор, но разумеется, помощнее в абсолютных значениях чем сток. Момент не хотелось бы смещать выше 2600-3000, а мощность выше 4000-4500, чтобы остаться со стандартным бубликом и не испытывать никакого дискомфорта на тему нервности мотора, невнятных низов и прочего, прочего.

Первым делом предстояло выбрать поршни. Тут возможны 3 варианта для большинства олдсов: обычные поршни под сток, гиперэвтектика Keith Black с сильно меньшей лужей и ковка, которую сложно найти и легко потерять, вернее, СЛОЖНО найти и не очень понятно, зачем она нужна при поездах за хлебом. Очень заманчиво выглядит комплект поршней с пальцами, немного более легких чем сток и повышающих компрессию примерно на одну единицу, в виду своей уменьшенной лужи как раз. Все это добро стоит на 200 баксов дороже стока, что в процессе постройки мотора не такая и сильно большая сумма.

Если со стоком плюс-минус понятно и довольно скучно, то вот с гиперэвтектикой я никогда не встречался. Что же это вообще такое? Гиперэвтектика это сплав алюминия с повышенным содержанием кремния, от 16% до 26% как правило, то как в обычных поршнях он на уровне 11-12%. Производятся литьем под высоким давлением, а при быстром охлаждении в форме, частицы кремния не успевают вырасти до больших размеров и равномерно распределяются в алюминиевой матрице, создавая очень твердый и износостойкий материал, к тому же, обладают низким коэффициентом расширения, что позволяет уменьшать зазор в кольцах.

А минусы будут? Минусы есть, не без этого. Так, гиперэвтектика хоть и твердая, но при этом хрупкая и боится детонации, шанс которой возрастает при увеличении СЖ и общей теплонагрузки. Вспомним, что двигатель 403 вообще играет в весьма сомнительную игру в плане перегревов и пробития прокладок. Цилиндры расположены вплотную, без протока воды между ними, расстояние там крайне небольшое. Все это приводит к локальным точкам перегрева, поэтому на горячую не стоит сразу сильно поднимать обороты педалью газа — может прокладка не сдюжить.

Взвесив все за и против, а также поразмыслив о том, что у меня сейчас номинал и можно ограничиться .024 гиперэвтектикой KB, выбор пал именно на этот вариант. Супер, значит стоит ожидать СЖ в районе 9.0-9.2 с прокладкой fel-pro и на сколько-то обработанными головами и блоком (впоследствии сняли 0.1 с блока и 0.15 с голов, deck height, он же недоход поршня, получился 0.4 мм и планируемая СЖ как раз образуется). Далее обращаем свой взор на головы. Тут ситуация без, так называемых, flat top поршней была бы очень грустная. Дело в том, что 403 мотор использует болты гбц бОльшего диаметра и в целом под него подходят головы 4А родные либо 3A от 350 мотора. Ниже представлена табличка с наилучшей базы знаний по олдсовским моторам.

Found on photo: 403859, 550362

Так, имея 403 мотор, чтобы получить нормальную СЖ, нужно либо поставить флэт топ поршни (что я и сделал), либо заиметь желанные всеми головы 5, 6, 7 или 7А. Ага, прикольно наверное жить в Америке и покупать такой тюнинг за 100-500 баксов или откапывать на помойке. Есть еще вариант для миллионеров, это алюминиевые головы от эдельброка 1300 баксов за штуку (жесть).

Головы оставляем стоковые, окей. А что же с ними делать будем? Ну тут можно идти двумя путями. Первый путь самый простой и дешевый, если не планируем гонки, а хочется комфортно ездить за хлебом. Спиливаем отростки под егр в выпускных каналах и удаляем всякие неровности, наплывы и прочие огрехи литья. После чего можно еще сделать порт-мэтчинг к впуску и выпуску. Второй путь описан в книжке по тюнингу от весьма известного Билла Тровато. Это замена клапанов на нержавеющие большего диаметра и портинг. К моему счастью, удалось мне откопать результаты продувки сток голов именно 4А и запихать все это дело в программу для расчета двигателя. Исходя из полученных результатов, наибольшим преимуществом большие клапана и портинг (что кстати равносильно покупке эдельброковских голов) будут обладать в верхнем диапазоне оборотов, выше 5000-5500, куда мне лезть вот совсем не хотелось, потому что там уже начинаются проблемы связанные с массой движущихся предметов и геометрически 403 для этого не очень хорошо подходит. Что ж, таким образом, выбирается первый путь развития событий.

Далее смотрим на распред и вновь обратимся к теории. Я думаю, что большинство людей, который ставят типо “ЗЛОЙ ГОРБАТЫЙ АДСКИЙ ГОНОЧНЫЙ ВАЛ!1111!” никогда не задумываются, что это только одна из частей системы, подбор которой правильно к остальным компонентам критически важен. Основных параметров не много, но они емко опишут то, что мы получаем при замене одной железяки на другую.

Во-первых это длительность открытия клапана (duration) она “делится” обычно в характеристиках изготовителя на advertised, измеряемую от начала поднятия толкателя, и при подъеме .050”, дабы можно было сравнить распреды с разным профилем кулачка, его плавностью. Соответственно, меньшая длительность — меньше по времени клапаны открыты. Плюсы — хороший вакуум, хорошие низы. Минусы — на верхах скорее всего этого будет не хватать, тогда как бОльшая длительность позволит получить бОльшую мощность на высоких оборотах, но пожертвовать при этом отзывчивостью на низах, то есть, моментом.

Подъем клапана (Valve lift). Ну тут все просто, больше открывается — лучше для высоких оборотов (в идеальном мире), меньше — будет лучше поток у седла, что лучше для низов.

Lobe separation angle (LSA), угол между центрами кулачков впуска и выпуска. Этот параметр показывает перекрытие фаз. Более широкий угол — более плавная работа на хх, хороший вакуум. Более узкий — больше перекрытие, тем самым впуск и выпуск “помогают” друг другу всасывать смесь и выхлопные газы соответственно.

Вернемся к нашим баранам, тут при более высокой степени сжатия есть точно смысл ставить не сток, вопрос какой. По моему техническому заданию машина должна комфортно ездить в повседневных буднях в магазин, а в будущем возможно даже и с кондеем. Из множества представленных вариантов тогда стоит выбрать диапазон до 224o при .050 открытии клапана. 224 уже чреват нестабильным хх, но будет на грани приемлемого. По-сути, если более трезво оценивать свою эксплуатацию и жизнь, лучшими вариантами остаются наиболее компромиссный 204/214 LSA 112, это, так называемый, RV распредвал и 212/218 LSA 110, который делает COMP Cams. Взглянем на них подробнее. Ниже приведены основные параметры, которые обычно можно увидеть на страничке магазинов.

Казалось бы, цифры не так уж и сильно различаются, но разберемся подробнее. Сперва смотрим на перекрытие:
Для RV получаем ((204 + 214)/4 — 112)*2 = -15°
Для второго так ((212+218)/4 — 110)*2 = -5°
Оба вала имеют довольно консервативное перекрытие, что хорошо для низкого диапазона оборотов, но все же, RV будет лучше именно на самых низах, под стать стоковому валу, тогда как второй вал будет тут иметь, хоть и небольшую совсем, но меньшую эффективность. Но, у RV сильно больше подъем выпуска чем впуска и эта асимметрия играет очень важную роль при работе мотора позволяя лучше качать выпуск. Судя по характеристикам этот вал стремится к максимальной объемной эффективности в своем низко-среднем диапазоне оборотов, но обязательно потребует более жестких пружин. 212/218, хоть и будет лучше в среднем и верхнем диапазоне, но он более широкого пользования, так скажем. Взвесив все “за” и “против”, а также посчитав свою машину довольно тяжелой, я принял решение ставить 204/214, так как мне интереснее сделать этот мотор более подходящим для круизера, когда едешь едва касаясь педали газа. Мне кажется это самым оптимальным для такого седана. Ниже приведены графики используя оба этих распреда. Да, различия минимальны, но они есть.

Штанги останутся стандартными, так как рокера тоже будут пока стандартными. Конечно хотелось бы перейти на roller, но надо высокие клапанные крышки искать и бюджет всей затеи совершенно не соответствует полученному результату на этом моторе.

Впуск уже стоит Edelbrock Performer. Тут все неоднозначно, он неплохой, но у него раннеры меньше чем в головах, лучше было изначально покупать Performer RPM, но на этой итерации останется тот, что есть, только вот кроссоверы необходимо заварить, так как смысла в активном подогреве карба выхлопом никакого нету, зимой я не езжу на этой машине, а в жару охладить впуск это очень хорошее дело.

Карбюратор Edelbrock 1905 650 CFM, трамблер Pertronix Flamethrower II — остаются как есть, будем смотреть, возможно потом будет Progression Ignition.

Система смазки. Тут тоже есть свои, олдсмобильи, особенности.

На высоких оборотах слива масла с голов не хватает и вполне возможно масляное голодание всей системы. Это мы отметаем, выше 5000 не будем ездить. Еще мудрые люди предлагают задросселировать каналы на распред, так как на оборотах там тоже слишком много масла и колену это очень не нравится. Сей пункт для нашего применения тоже игнорируем, но было интересно узнать и посмотреть. Исходя из этого же, рекомендуется не ставить масляный насос с увеличенным объемом прокачиваемого масла, а установить более жесткую пружину редукционного клапана.

Система охлаждения. Для этого мотора это весьма важный компонент пазла и не хотелось напороться на какие-то проблемы, цена ошибки не малая. Поэтому для олдсмобилей и понтиаков продается интересное решение в виде помпы с замечательной биллет крыльчаткой, которую делает Flowcooler.

Разумеется, чтобы не нагружать еще помпу и мотор крутящейся огромной мясорубкой, самым разумным решением является переход на электровентиляторы, который было тоже запланировано осуществить.

Итак, ТЗ было составлено, компоненты подобраны. Тратим деньги и начинаем мечты воплощать в жизнь