Высота головки блока цилиндров разных модификаций, а также соответствующие степени сжатия и рекомендуемое топливо
Как известно, двигатель ГАЗ-21А в стандартной комплектации имеет степень сжатия около 6.7 и рассчитан на бензин с октановым числом 70-72. В то же время, такой бензин в наше время официально давно уже не выпускают, а в Европе и подавно. Поэтому есть смысл увеличить степень сжатия, чтобы соответствовать бензину А-76 (как минимум) или АИ-92. Собственно говоря, времена А-76 уже проходят, так что переводить двигатель на него в наше время уже немного поздновато — это надо было делать в 1980-е годы. Кстати, повышение степени сжатия — проверенный и наиболее действенный путь форсирования двигателя, и если учесть, что ГАЗ-24 рассчитана на 93 бензин, есть смысл уравнять параметры — а тогда глядишь, и незачем будет ставить двигатель от 24.
Другая причина довести степень сжатия до параметров ГАЗ-24 и выше — в случае использования альтернативного топлива, а именно газа либо спирта, результаты будут наилучшими. Даже если у вас не стоит ГБО, а про спирт в качестве топлива вы никогда и не задумывались, завтра может всё измениться (например, 76 бензин станет дефицитом в силу падения спроса на него при увеличении парка новых автомобилей и списании старых грузовиков, или спирт появится на каждой заправке), а вы будете лучше подготовлены к переменам.
При этом не стоит кивать на разницу в цене: она не такая большая, а расход топлива при увеличении мощности и сохранении стиля езды уменьшается, так что по деньгам большой разницы не будет. Более того, скорее всего, будет выигрыш именно по деньгам.
Дополнительным плюсом такой операции является получение достаточно ровной плоскости разъёма ГБЦ, что важно для старых моторов, которые уже не раз перегревались и ГБЦ которых в результате искривились, что ведёт к проблемам с уходом охлаждающей жидкости в масло, прорыву газов в систему охлаждения итп.
Да и просто обидно выпускать бензин в выхлопную трубу, используя более высокооктановое топливо, чем то, на которое рассчитан двигатель.
Но тут, конечно, решать вам. В любом случае, это та модернизация, которую можно обнаружить лишь при большом желании, она не меняет внешний вид и оригинальность машины, зато увеличивается КПД двигателя, его приёмистость и экономичность, так что доводы только за.
Самый простой способ увеличить степень сжатия — прошлифовать (профрезеровать) ГБЦ (головку блока цилиндров), уменьшив её высоту на определённую величину. Делается это на специальном оборудовании (в гаражных условиях добиться нужной точности едва ли возможно, ведь там должна быть идеальная плоскость). Стоит это в районе $30, сделать могут на любом предприятии, где есть соответствующие станки. Вопрос лишь упирается в то, сколько миллиметров снимать при шлифовке. Чтобы определиться, можно воспользоваться таблицей ниже. Для тех, кому неинтересно копаться в тонкостях, вот резюме:
1. Со стандартной 98-мм ГБЦ ГАЗ-21А необходимо снять 1 мм. Сделать это надо в любом случае. Топливом останется А-76.
2. Ещё лучше снять сразу 3.5 мм и использовать АИ-92 для повышения мощности и уменьшения расхода.
3. Очень желательно параллельно установить АОК. Тогда можно смело прибавить к этим величинам по 0.5 мм и сделать мотор ещё резвее и экономичнее.
4. Максимально можно снимать не более 5.5 мм (иначе вскроются свечные каналы). Бензин придётся применять 98-й, и то осторожно. Это можно делать, если планируется использовать исключительно газ или спирт.
А теперь — теория. Вот данные по разным моторам:
степень сжатия высота ГБЦ, мм глубина КС, мм объём КС, см3 высота штанг, мм топливо двигатель свечи
6.6 98.2 19.0 97 287 А-70 ГАЗ-21 1-2-го выпуска, 70-72 л.с. ?
6.731 98.0 19.2 96 287 А-72 ГАЗ-21 3-го выпуска, 75 л.с. А14У2
7.15 (7.20) 96.7 17.9 88 ? А-76 (≡АИ-80) эксп. вариант ГАЗ-21, 75-80 л.с. А11У2
7.4 (7.5) 96.0 (?) ? 84 284.5 А-803(≠АИ-80)4 эксп. вариант 2-го вып. ГАЗ-21, 80 л.с. А11У2
7.65 (7.67) 95.4 16.6 81 284.5 А-803 эксп. вариант 3-го вып. ГАЗ-21, 85 л.с. А11У2
8.2 94.4 15.6(?) 74 283 АИ-92 (93)4 ЗМЗ-24Д, ЗМЗ-402 А17В2
8.4 94.0 ? 72 283 АИ-92/95 - А17
8.7 93.5 ? 69 ? АИ-95 - А20
9.0 93.0 ? 66 ? АИ-95+, пропан5 - А23
9.3 92.5 ? 63 ? АИ-98, метан5, этанол6 - А26
Примечания.
1. Надо сказать, тема высоты ГБЦ не раскрыта до конца с исторической точки зрения. Есть неясные места. В разных источниках разные значения степени сжатия. Причём в разных книгах одних и тех же авторов. Это вообще странно. То пишут степени сжатия 6.6 и 7.5, то 6.73 и 7.67, а высоту ГБЦ для этих степеней приводят одну и ту же — 98 и 95.4 мм соответственно. Неужели у третьего выпуска была иная форма камеры сгорания? Или точность измерения повысилась? Впрочем, это интересно только с исторической точки зрения.
2. Со свечами путаница. Старый и новый ГОСТ…
3. А-80 — не то же, что и АИ-80!!! В СНГ такого бензина нет!
4. ОЧМ — октановое число по моторному методу, ОЧИ — по исследовательскому. Бензин А-80 имеет ОЧИ 88 (то есть как бы АИ-88). Бензин АИ-92 имеет ОЧМ 83 (то есть мог бы также называться А-83). Бензины А-76 и АИ-80 — одно и то же (ОЧМ и ОЧИ у них совпадают и равны 76 и 80 соответственно).
5. Пропаном коротко называют смесь пропана и бутана. Это сжиженный газ. На нём также работают бытовые газовые плиты с питанием от баллона в негазифицированных домах. Это продукт перегонки нефти и цена на него хоть и меньше, чем на бензин, но так же зависит от цен на нефть. Метан — сжатый (его также называют «сжатый природный газ» или СПГ). Это тот газ, который подаётся в газовые плиты газифицированных домов. Он добывается из недр и цена на него не зависит от цен на нефть.
6. Этанол — этиловый спирт.
7. Высота ГБЦ замеряется от нижней плоскости до фланца клапанной крышки (в который ввинчиваются фиксирующие её винты).
8. Объём камеры сгорания указан с установленными клапанами, свечой, но без учёта прокладки (10.8 см3 при толщине 1.5 мм и площади отверстия 72 см3; площадь поршня 66.5 см3, что обусловлено иной формой отверстия в прокладке — она не круглая; что же касается площади камеры сгорания, то она меньше всего и составляет 57.5 см3). В заводских головках погрешность составляет 2 см3. Следует иметь в виду, что в книгах по ГАЗ-21 он указан с ошибкой (74…78 см3 вместо 94…98). Для ЗМЗ-24Д в книгах также приводятся некорректные данные: 74…77 см3. При заявленной степени сжатия этого двигателя 8.2 следует ориентироваться на первую величину, ибо последняя даёт степень сжатия 8.0. Для расчёта степени сжатия можно использовать специальный калькулятор.
Увеличив степень сжатия, настоятельно рекомендуется одновременно провести модернизацию системы зажигания — так, повышение степени сжатия до 8.2…8.5 предполагает установку холодных свечей, аналогов А17. Также очень желательно наличие АОК (автоматического октан-корректора) для борьбы с детонацией, вероятность которой сильно возрастёт (так как у большинства ГАЗ-21 степень сжатия сильно занижена по отношению к применяемому бензину, то детонация на этих моторах — явление редкое; но с другой стороны, и мощность их оставляет желать лучшего). Кроме того, есть смысл заняться подгонкой камер сгорания по объёму и их полировкой. Если вы не готовы к таким серьёзным переделкам, то можете ограничиться фрезеровкой ГБЦ до высоты, соответствующей 76 или 92 бензину без перебора, то есть 1 и 3.5 мм соответственно.
Повышать степень сжатия более 9 нет смысла. Прибавка мощности при этом очень незначительная, а вот склонность к детонации сильно возрастает, да и шлифовать головку некуда — вскроются водяные каналы и свечные резьбы. Бензина даже 98 может не хватать. Это имеет смысл только если машина будет эксплуатироваться исключительно на метане или спирте. Кроме того, существенно возрастает тепловая нагрузка на клапана. Из теории и практики конструирования ДВС известно, что после доведения степени сжатия до 10 дальнейшее её повышение практически не даёт эффекта. В применении к Волге можно утверждать, что 9 — максимальная разумная степень сжатия для этой машины.
А теперь немного практического опыта. В своё время, собирая практически с нуля новый двигатель для своего автомобиля, я приобрёл новую штатную ГБЦ высотой 98 мм. Прочитав в книжке, что были модификации под 80-й бензин, решил довести свою ГБЦ до их параметров, чтобы не терять мощность при использовании этого бензина (который, как мне казалось, был в наличии на заправках). Спилил с головки 2 миллиметра. Увы, я и не подозревал, что современный 80-й бензин — совсем не то, что тот 80-й, под который делались экспортные модификации. Как уже упоминалось выше, буквочка «и» пропала из названия бензина, потому что на самом деле он не А-80, а АИ-80, и соответствует по октановому числу А-76, просто в другой системе отсчёта… И всё бы ничего, да вот только тот А-80, который честно А-80 без всяких «и», по октановому числу значительно ближе к АИ-92, чем к АИ-80, который А-76. Привело это к тому, что от жуткой детонации на А-76 у меня через буквально два мегаметра пробега поршневые пальцы повылазили из поршней. Компрессия, понятно, ушла. Вот как выглядел двигатель:

Видны ямки на гильзах, «профрезерованные» пальцами. Пришлось в срочном порядке менять ЦПГ в Москве (дело было в 2006 году во время пробега в Нижний Новгород в честь 50-летия начала производства ГАЗ-21, на обратном пути).
Вернувшись в Одессу, я ещё раз (уже неспешно и не на коленке) перебрал двигатель и выяснил причину поломки (неправильный бензин). И тогда я решил, что мешать 76 и 92 — лишние проблемы, и проще будет сразу перейти на 92 бензин. Снял с головки ещё 2 мм и до сих пор так езжу. Очень доволен, так как мощность возросла, расход упал, причём при нынешних ценах на бензин получается выгоднее на 92. Считайте сами: расход 92 по трассе у меня не более 10 литров, а раньше был 12. Однако 76 бензин явно не в 1.2 раза дешевле 92-го, а меньше, примерно в 1.05-1.15. По городу разница ещё заметнее: сейчас расход 12 литров, а был 15 (стал в 1.25 раз меньше — такой разницы в цене 80 и 92 давно нет).
Однако имеет также значение, где заправляться. Одно время я заправлялся на Алькоре. Так вот, на нём у меня была сильная детонация, невзирая даже на наличие автоматического октан-корректора с датчиком детонации. Это если заливать их АИ-92. Приходилось заливать АИ-95. И так бы я и думал, что те лишние 0.4 мм, которые я снял с головки в сравнении со штатным мотором ЗМЗ-24Д, рассчитанным на АИ-93, вынуждают использовать более высокооктановое топливо, если бы перед поездкой в Умань как-то не заправился на WOG. Получилось так, что у меня были деньги на полный бак, но я поленился заправиться накануне и решил заправиться непосредственно перед поездкой. А с утра уже были новые цены (моё еврейское счастье, уже не в первый раз), и на те деньги я мог залиться тем же 92. Ну что делать? Так и поехал. И обнаружил, что детонации нет вообще. По-моему, убедительнее всего был тот факт, что на самые крутые и затяжные подъёмы, которыми славится трасса Одесса-Киев, я взбирался на прямой передаче и полном газу со скоростью 100 км/ч по GPS в конце подъёма (ну если честно, на одном самом злом подъёме вышло 93). (Штатному спидометру доверять не стоит, даже при родных же колёсах он всё равно исправно накидывает 10%). Никакой детонации. Расход 9.5 л на сотню. Вот что значит качественный бензин, настоящий АИ-92, а не неизвестно что на Алькоре (скорее всего, 80-й, в который набухали ферроценов). Больше на Алькоре не заправляюсь, только на WOG.
В данный момент есть мысли ещё профрезеровать ГБЦ. Однако мучают сомнения, на сколько. Хочется по максимуму, до 93.0 мм и степени сжатия 9. Однако в то же время не хочется лить АИ-98. Вот и думаю. Если при 94 мм на хорошем АИ-92 ездит нормально, то на хорошем же АИ-95 будет ездить при 93 мм, или всё же не рисковать и сделать 93.5 мм? Вопрос остаётся открытым…
Игорь Калинин «Штирлиц»