Какие двигатели уаз самые надежные

Страница 1 из 11

Последняя »

Не так давно у меня возникла мысль о замене своего УМЗ-421.8 на что-нибудь более подходящее к моим условиям эксплуатации автомобиля.
Имею УАЗ-3153 с п/с 4х ступенчатой КПП и колёсами в 31″, эксплуатирующийся в основном на трассах с твёрдым покрытием.
Для меня он лёгкий грузовичок повышенной проходимости для поездок в деревню и редких выездов на природу.

Результатом моих первоначальных раздумий стало вот это:

Народ! Я вернулся. Вот много букв. И немного картинок.
Я честно старался покороче, поэтому много мелочей не описал.
Думаю они и так понятны будут. Ну или нет, прочитаете — поймём вместе.
Сразу хочу оговориться:
1. всё нижесказанное — это не истина в последней инстанции, а приглашение к дальнейшей дискиссии на заданную тему;
2. все цифры достаточно приблизительные, найденные в тырнете, потому на особую точность я не претендую, приблизительно прикинуть позволяют — уже для начала достаточно.

Итак.
Имею я УАЗ-3153 с карбюраторным УМЗ-421 и КПП 4 полусинхрой.
С одной стороны я полностью доволен крутящим моментом двигателя, но с другой большую часть времени я перемещаюсь по дорогам общего пользования. Авто ни разу не спортивное. И испытываю я недостаток в диапазоне оборотов. Кручу я до 3500, а хочется дальше.
При перемещении по городу я практически не использую 1 передачу. Уж очень она короткая получается. Куда как проще на пустой машине трогаться сразу со второй. Да и отставать от потока на светофоре не охота. Что то же способствует не использованию 1 передачи.
Что же тогда получается? 1 по городу не используем, т.к. не нужна она с таким большим крутящим моментом, а на трассе 4 мало, надо уже 5, а её нет. И называется это — не оптимальное использование мощности двигателя из-за неправильно подобранных передач в трансмиссии.
И не надо «кидать в меня тапки». Во первых ряд коэффициентов передач расчитываля по другой (не 421 и уж тем более не 409) двигатель. А во вторых тогда перед автомобилем ставилась задача перемещения не пустым по твёрдым дорогам, а по бездорожью, да ещё и с буксируемой нагрузкой.
Так что гуглим по тырнету внешние скоростные характеристики 421, 406, 405 и 409 движков и забиваем их в таблицу.
Вот что получаем:
Рисунок 1.
[IMG][/IMG]

И рисунок 2
[IMG][/IMG]

Тут, по рис.2 надо уточнить, что я не нащёл полноценного расхода топлива по оборотам для 421 двигателя, а только упоминание что: «минимальний удельный расход равен 225 г/лс*час» и это, заметьте, для инжекторной версии.

Первое что бросается в глаза по рис.1 это то что 421 двигатель бодро стартует, но и быстро сдаётся. В отличии от 406, как пример. Тот долго раскочегаривается и лишь в конце выдаёт всё на что способен.
Ну а рис.2, думаю и комментировать не стоит. Тут и так всё понятно.
Дальше я буду рассматривать и сравнивать только 421 и 406.
Первый в силу того что он мне ближе, ибо им я и владею, а второй потому что он соответствует названию темы (мы тут про целесообразность установки 406 разговор ведём).

Теперь если пересчитать рис.1 на мою коробку (а я напомню, у меня 4х ступка п/с) по 1 и 2 прямым передачам, то получим уже:
Рисунок 3
[IMG][/IMG]

Что же мы видим из этого графика? А видим мы то что хоть 406 двигатель и проигрывает в начале чуть ли не 20% от момента 421-ому, но позволяет крутить себя чуть ли не вдвое больше.
А это значит что появляется смысл в городе пользоваться 1 передачей, при использовании 406 двигателя. Немного проигрывая 421ому при трогании на первой, 406ой уверенно выигрывает у 421ого при случае трогании на второй и позволяет тронувшись на первой продолжать оставаться на ней и тогда когда 421 уже потребует второй передачи, да ещё при этом даст лучшую динамику разгона. Опять же тронувшись на первой и переключившись на вторую 406ой позволяет на ней и оставаться тогда, когда 421ый уже настойчиво требует 3 передачу.
Таким образом 406ой проиграв в крутящем моменте на первых метрах после трогания значительно выигрывает на последующих участках за счёт использования более низкой передачи, относительно 421ого на тех же отрезках пути и скоростях. Или иными словами мы ничего не проигрываем, а даже наоборот, за счёт того что наконец начинаем использовать на асфальте 1 передачу. Которая нам раньше не очень то и нужна была.

Конечно, у народа сразу возникает вопрос: «Это на асфальте, но УАЗ-то не пузотёрка — он ещё и по бездорожью должен ездить!» Да, всё верно. УАЗ с 406 двигателем становиться более асфальтовой машиной. Но только при условии использования стандартной понижайки.
Давайте пересчитаем те же моменты на выходе из понижайки, но при условии использования:
1. пониженной передачи;
2. переходе на понижайку 3,3 (почему 3,3? не знаю, просто как пример взял)
И получаем мы рисунок 4
[IMG][/IMG]

Конечно 406ой с раздаткой 3,3 не конкурент 421ому с той же раздаткой.
Но вот 421ому со стандартной раздаткой конкурент. И ещё какой.
Это видно из графика. А за счёт вдвое большего диапазона оборотов 406ого машина и на раздатке 3,3 не превращается в тихохода. По диапазону скоростей она как раз будет равна машине с 421ым и стандартной понижайкой.

Ну и на закуску.
Пересчитываем момент от оборотов на момент от скорости движения при условии использования всех 4 прямых передач и добавляем ту да же ещё и график аэродинамического сопротивления от скорости.
Тут надо уже уточнить что график получается, что называется «притянутым за уши». Так как имеет целый ряд допущений.
А именно:
— всё считалось для шин 31″, потому как на них я и езжу;
— в литературе мне удалось найти значения кооф. аэродинамического сопротивления потоку для Козлика =0,6 и лобовую площадь =3,39 м кв.
(за что купил — за то и продаю, плотность воздуха бралась для температуры +15 град);
— на механические потери в трансмиссии и сопротивление качению шин я добавил по 25% от аэродинамического сопротивления, ибо сколько надо было брать, я не знаю и данных у меня нет;
— моменты и скорости переключения с одной передачи на другую у 421ого и 406ого очень сильно расходяться, да и не возможно предугадать на каких именно оборотах это будет происходить, поэтому графики тяги от скорости несколько условно приближённые и носят скорее наглядный, нежели математический смысл.

Рисунок 5
[IMG][/IMG]

Из этого графика видно что во первых максималка будет ограничена точкой пересечения кривой тяги и кривой сопротивления. Для 406ого она видится в районе 143 км/ч. Для 421ого с КПП-4 она скорее ограничена пределом по оборотам самого двигателя, а с КПП-5 она будет, очень примерно, где-то в районе 130 км/ч (от синего графика в районе 92,5 км/ч откиньте ещё -20% по оси силы и проведите прямую до пересечения с красной кривой сами — на глаз)
Ну а интерпретировать тягу по скорости, а значит и динамику втомобиля я не буду. И так всё понятно без слов. На трассе УАЗ и с ЗМЗ-406 будет неплохой такой зажигалкой,относительно УАЗа с УМЗ-421.

Вроде бы, для ситуации «УАЗ на асфальте» всё понятно. Да же самый слабый из линейки ЗМЗ-406 на твёрдом покрытии куда как предпочтительнее мощного, но медлительного УМЗ-421, не говоря уж о старичке УМЗ-417.

Я получил массу комментариев, говорящих о том что я не прав, утверждая что применение раздатки 3,3 или 2,6 будет решением проблемы малого крутящего момента в грязи.
Практика утверждает обратное. Да же сам я, наблюдая однажды поведение Патриота с ЗМЗ-409, в том же месте где только что прошёл я на 3153, убедился в этом. Там где я свободно и плавно пролезал без пробуксовки — Патр буксовал и закапывался.
Тогда я не придал особого значения своим наблюдениям. Мало ли? Резина. прокладка между рулём и сиденьем.
Но сейчас настало время разобраться, в чём причина приспособленности одних двигателей к грязи и неприспособленность других.

Начнём снова с рассмотрения внешних скоростных характерисик разных двигателей.

В этой мешанине графиков сложно что либо разобрать.
Но если приглядеться, то в чемпионы по крутящему моменту вырывается УМЗ-421.6, худшим становится УМЗ-417.
И что странно, оба этих двигателя отлично зарекомендовали себя в качестве двигателей для вездеходов.
А вот все беговые модели ЗМЗ, находящиеся как раз между рассматриваемыми тихоходами вездеходными свойствами не блещут.

Рассмотрим распределение моментов этих двух двигателей на прямой и пониженной передаче.
Надо понимать что крутящий момент надо к чему-то прилагать. Понятно, что в нашем случае это будет выражаться в тяге, развиваемой автомобилем. Тяга будет зависеть как от диаметра шин, так и от свойств дороги, по которому движется автомобиль.
У нас под колёсами может быть как асфальт, так и жидкая грязь.
Поэтому во все графики мы введём две границы: максимальную тягу, которую сможет развить автомобиль весом 2500кг на асфальте и максимальную тягу, которую сможет развить автомобиль весом 2500кг на мокром грунте. Эти два параметра зависят от веса машины и сцепных свойств шин с грунтом. И с ними же мы будем сравнивать момент двигателя, пересчитанный в момент действующий на колёса и в итоге на дорогу (тяга автомобиля).
В реальности же максимальная тяга, которую сможет развить автомобиль будет где-то посередине, между жёлтой и красной линиями.
И у каждого она будет своя. Разные гОвна, разная резина. Даже состав и влажность грунта и те разные.
Думаю никому не надо объяснять что движение автомобиля возможно только до тех пор, пока тяга превозмогает сопротивление среды.
Первым делом рассмотрим графики тяги для УМЗ-421 и 417 и колёс 29″.

Как видно, 417 на первой пониженной вовсе не выглядит бедным родственником. А 421 вообще имеет явный перебор с крутящим моментом.
При желании он на 1 пониженной может сорваться в пробуксовку даже на асфальте, не то что на грунте.
Возникает вопрос: а зачем?
Попробуем рассмотреть случай с установкой 35″ колёс.

Судя по этому графику 421 (а Вы, наверняка, заметили что я рассматриваю модификацию 421.8, который даже уступает 421.6 в моменте) чувствует себя бодрячком не только на пониженной, но и на прямой всё ещё способен будет затащить своего владельца на подъём в 45 градусов, при условии наличия достаточного сцепления колёс с почвой.
417 же уже начинает сдавать свои позиции на прямой передаче, но и как 421 всё ещё многое может показать на пониженной.
1400 кг*с на крюке при 35″ тапках для такого уже не молодого двигателя — это всё ещё очень не плохо.

А что же в данной ситуации нам могут показать двигатели семейства ЗМЗ?
Как показывают графики и они не должны упасть в грязь лицом.

Здесь надо сделать уточнение, что ЗМЗ-406.3 это версия с инжекторным распред валами и коротким впускным коллектором.
А ЗМЗ-406 р/в 31/36 это версия с карбюраторными распред валами и длинными дудками, чем и объясняется такое значительное сползание макс. крутящего момента в низы.

Все графики демонстрируют хорошие крутящие моменты. И да же 406 не выглядит таким уж уродцем на фоне 417.
А вот не едут они по грязи и всё тут.
Хотя исключением являются 410, который как раз под УАЗ спроэктирован и 402, используемый многими УАЗоводами. И отзывы о нём положительные.
Да же сравнив 402 и 406 никаких недостатков в кривой момента 406 не видно. Да же наоборот.

Так в чём же дело?
А дело оказывается достаточно просто. И сложно одновременно.
ЗМЗ-405 и 409 являются развитием ЗМЗ-406. Который проектировался как двигатель сугубо асфальтовых автомобилей.
И тут вот какая хитрость.
При изначальном проектировании и расчёте двигателя закладывается такой параметр как «равномерность крутящего момента».
На неком устоявшемся режиме работы крутящий момент вовсе не является некой неизменной величиной. И его график от времени вовсе не прямая линия. Он Очень сильно дёргается.
То в одном цилиндре такт сжатия, то в другом рабочий ход. И моменты разных цилиндров, имея вовсе не линейную зависимость друг друга НЕ уравновешивают. Возникают колебания реального крутящего момента в области близкой к среднему крутяшеме моменту. Который мы и видим на внешних скоростных характеристиках двигателей.
Выглядит это вот так:

Более того, вот таблица расчёта реального крутящего момента 4х цилиндрового двигателя в зависимости от угла поворота коленвала.
Внимание на правый столбец, где приведён суммарный момент всех 4 цилиндров.

Не слабые прыжки? От +649Н*м до -356Н*м или +64,9кг*м до -35,6кг*м.
И это для среднего действующего 12,66кг*м крутящего момента!
Конечно, основную массу этих колебаний сглаживает маховик. Он для того и нужен.
Скажу больше. На долю маховика приходится только 40% — 45% от сглаживания. Остальную долю в сглаживании принимают на себя поршни, шатуны, коленвал.
Но и всё равно,все колебания сгладить не удаётся. Весь вопрос в том КАКАЯ ЧАСТЬ их проходит через трансмиссию к колёсам?
И как следствие неравномерный крутящий момент вызывает рывки на колёсах.
В какой момент усилие рывка превысит момент сцепления колеса с дорогой? Да в любой!
И произойдёт срыв колеса, а то и всех в пробуксовку. На казалось бы ровном месте.

На асфальте, для которого и проектировался 406 этот критерий не имеет особого значения. Сцепление колёс достаточно велико. И сорвать их в пробуксовку очень сложно.
А вот в гОвнах ситуация кардинально меняется.
Когда автомобиль идёт и так «в натяг» и пилот только и молиться чтоб колёса не потеряли такое ненадёжное сцепление с грунтом, добавляются паразитные вибрации момента. Которые так и норовят сорвать колёса в пробуксовку.
Как итог снижение порога потери сцепления с грунтом, пробуксовка колёс и снижение максимально достижимой тяги автомобиля.
УАЗ просто встанет посреди лужи и будет бессильно шлифовать колёсами. Хоть обутыйв 29″, хоть в 35″. Хоть на понижайке 1,94, хоть 3,3.
Не зря в литературе указывается что «коэффициент неравномерности хода» для легковых машин допускается в диапазоне 0,01-0,02, а вот для тракторов и вездеходов не более 0,003-0,01.
Достигается такой показатель именно за счёт массы демпфирующих элементов. И за счёт энергии запасённой в этих депфирах достигается условие плавности трогания и преодоления кратковременных нагрузок.

Именно поэтому двигатели больших объёмов и тихоходные более приспособлены для преодоления бездорожья.
Большие массы поршней, шатунов, коленвалов в купе с большими массами маховиков куда как лучше демпфируют скачки крутящего момента. В итоге автомобиль менее склонен к пробуксовке, развивает большее тягловое усилие на ненадёжном грунте.
В то время как их асфальтовые братья приносят плавность хода в жертву разгонной динамике.

Но и из этой проблемы есть выход.
Поршни, шатуны, коленвалы — это только половина демпфера. Вторая половина — это маховик.
Кто нам мешает, в теории, довести массу маховика до таких пределов, что коэффициент неравномерности хода «асфальтового» двигателя станет ни чуть не хуже нежели у «грязевого»?

И у меня возникает ряд вопросов:
«Что, разработчики ЗМЗ-409 не учили в своих профильных ВУЗах таких подробностей?
Люди, одобрившие установку ЗМЗ-409 в УАЗ не знали о пульсациях момента?
Ладно Патр — он уже практически паркетник, но Хантер. «

Ладно я, как и многие другие участники этого форума не имею профильного автостроительного образования.
Но инженера УАЗа, они тоже не имеют этого образования.
Или их в данном вопросе никто не спросил?
Неужели отечественная инженерная школа разгромлена до такой степени, что простой любитель
и неспециалист (вроде меня), покопавшись ради интереса по справочникам и старым учебникам,
уже может найти вопиющие ошибки при проектировании техники.

Мне лично, обидно за развал отечественной инженерной школы.

Источник