Форсировка отечественного двухтактного двигателя

В заводской документации двигателей Явы или ИЖа некоторых моделей, написано, что двигатель развивает к примеру 24 — 26 лошадок (а Юпитер 4 даже 28 л.с.). Но на самом деле, если проверить их на стенде, эти серийные двигатели не выдадут и 20 лошадок. А всё дело в том, что в общем то неплохие инженерные задумки того времени, не воплощаются на заводе в дело, всего лишь от некачественного изготовления деталей и плохой сборки серийной промышленности тех лет.

У японских мотоциклов тех лет, всё складывалось по другому, так как им нужно было завоёвывать не советский, а более развитый буржуйский мото-рынок того времени. А это, в жёсткой конкурентной борьбе с британскими мотоциклами того времени, можно было сделать только идеальным качеством деталей и инновационными технологиями.

Но всё же двигатель Явы довольно длинноходный (ход поршня 65 мм, а диаметр цилиндра 58 мм) и поэтому его раскрутить (форсировать) намного сложнее, чем более короткоходный двигатель ИЖ Юпитера, более подходящий для форсировки (ход поршня 58 мм, а диаметр цилиндра 62 мм). К тому же, чтобы сделать движок Явы компактным, чешские конструкторы разработали цилиндры таким образом, что единственный впускной канал подводит горючую смесь в оба цилиндра двигателя. Из-за этого, установить на такой движок лепестковые клапаны нереально.

Да и древняя конструкция цилиндров (на 634 Яве к тому же из чугуна, склонного к перегреву), не позволяет сделать дополнительные продувочные каналы, чтобы мотор «задышал полной грудью».

К тому же при такой компактной компоновке цилиндров, шатуны коленвала установлены напротив потока горючей смеси, что создаёт завихрения и уменьшает эффективность наполнения цилиндров. Да и количество шпилек для крепления цилиндров конструкторы пожалели, установив вместо четырёх на цилиндр, всего лишь по три (на более старых моделях). От этого может страдать герметичность разъёма цилиндров и головок, если увеличить степень сжатия. Вообще 638-ая Ява, с алюминиевыми цилиндрами, лучше перенесёт форсировку, чем 634-ая.

Но тем не менее, несмотря на все конструкторские огрехи тех лет, можно поднять мощность любого двигателя Явы или Ижа.

Для начала доработаем цилиндры двухтактного двигателя.

Первое, что нужно будет сделать с двигателем, это отмыв его и разобрав, заменить абсолютно все подшипники на изделия японских или европейских производителей (не ниже 6 класса), так как обороты после форсировки заметно возрастут, и штатные отечественные подшипники низкого класса и качества изготовления, не выдержат повышенных оборотов и нагрузок. Как разобраться в маркировке подшипников советую почитать вот тут.

Так же следует подготовить новые роликовые подшипники коленвала, а также произвести ремонт поршневой (с расточкой цилиндров). Далее следует устранить с помощью шарошки и бормашины несостыковки продувочных каналов, которым на заводе не придают особого значения, а зря. Любая ступенька, даже в половину миллиметра, например на стыках между нижней плоскостью цилиндра и картера, создаст завихрение бензовоздушному потоку на больших оборотах и это уменьшит полноту и эффективность наполнения цилиндров рабочей смесью, и естественно уменьшит максимальную мощность двигателя. Поэтому с помощью шарошки придётся сравнять несостыковки кана

Ну а как же обнаружить эти несовпадения? Для этого потребуется обыкновенная бумага, которую нужно приложить к окнам каналов и и заштриховав простым карандашом приложенную бумагу, вы получите точные отпечатки кромок окон и цилиндра и картера. Затем нужно вырезать ножницами получившиеся копии каналов цилиндра и картера и сравнив их (наложив друг на друга) определить и пометить карандашом, где что не совпадает. Если какое то окно картера меньше, чем стыкующееся с ним окно цилиндра (или наоборот), то окно картера следует подработать шарошкой, пока оба окна не станут одинаковыми (см. рисунок 1 а).

Если цилиндр немного сдвигается рукой, относительно картера (на шпильках), то следует запрессовать в алюминий картера стальные штифты (см. рисунок 2), сделанные например из отрезков винта или шпильки М3 (отрежьте там где нет резьбы), а в плоскости цилиндра просверлить ответные отверстия для этих штифтов. Это позволит в дальнейшем не сдвигаться цилиндрам относительно картера, и благодаря этому, окна и цилиндра и картера всегда будут совпадать.

При последующей сборке цилиндров и картера, следует обратить внимание на прокладки, которые даже на доли миллиметра не должны выступать во внутрь продувочных окон. Иначе будет такой же эффект завихрения, как и от несостыковки каналов цилиндра и картера.

После выравнивания всех каналов и завершения работ с шарошкой, следует поработать наждачной бумагой, чтобы зашлифовать довольно грубую (от литья) поверхность всех впускных, выпускных и продувочных каналов, конечно же где можно добраться. В этом случае облегчат работу различные лепестковые насадки на дрель или бормашинку (в форме цилиндриков).

Так же бывает, что на конце продувочных каналов (у их разъёма) стенки каналов деталей немного сужаются, и когда детали стыкуются, то получается сужение каналов (см. рисунок 3). Такие дефекты тоже следует сточить шарошкой и затем шлифануть наждачной бумагой.

Далее следует доработать нижнюю кромку впускных окон, примерно на 3-3,5 мм, ну и сделать плавный переход окна к каналу (см. рисунок 4). Когда доработаете впускные окна, следует собрать картер и доработать сами впускные каналы, немного расширив их и сделав так, чтобы их поверхности плавно переходили к впускным окнам, ну и стенки каналов желательно шлифануть, загладив все неровности от литья.

У выпускных окон следует подточить примерно на миллиметра два верхнюю кромку, а затем на всех кромках (внутри цилиндра) сделать фаски, шириной в полмиллиметра и под углом в 30-35 градусов. Это позволит поршневым кольцам свободно двигаться в цилиндрах, не цепляясь своими кромками за кромки окон цилиндров (и износ колец будет меньше).

С поверхности выпускных каналов, сошлифуйте неровности и огрехи литья, доведя поверхности каналов до гладкого состояния. Желательно (там где возможно добраться) отполировать поверхности выпускных каналов, и это поможет в дальнейшем им оставаться чистыми, так как нагару будет тяжелее откладываться на гладкой поверхности.

Доработка поршней.

Когда приведёте в порядок картер и цилиндры, следует поработать с поршнями. На поршнях 634 Явы отпилите перемычки в нижней части юбки поршней (см. рисунок 5), а так же сделайте небольшую конусность окон, чтобы окна расширялись к нижней части юбки поршней. Донышки поршней отполируйте до зеркального блеска, и тогда нагару трудно будет откладываться на идеально гладких поверхностях донышек.

Зажав головки цилиндров через оправку в патроне токарного станка, торцаните (подрежьте резцом) на 1,5 — 2 мм торцы камер сгорания, чтобы повысить степень сжатия. Проследите, чтобы токарь сточил абсолютно одинаково и правую и левую головку. Когда после доработок соберёте мотор, на всякий случай проконтролируйте степень сжатия обоих цилиндров проливкой маслом. После установки каждого поршня в ВМТ, залейте из шприца моторное масло в камеры сгорания (по очереди), примерно до начала свечной резьбы. При одинаковой степени сжатия в обоих цилиндрах, количество масла в миллилитрах, должно быть точно одинаковым в обоих цилиндрах.

После увеличения степени сжатия, придётся перейти на более высокооктановый бензин (лучше 98), а нагрузка на коленвал увеличится, что сократит ресурс его подшипников, если они не качественные. Поэтому советую найти качественные роликовые подшипники для коленвала. После сборки двигателя, нужно будет поиграться с моментом зажигания, уменьшив угол опережения, чтобы исключить детонацию, при резком разгоне с малых оборотов.

К тому же очень советую выкинуть (или подарить музею) штатное контактное зажигание, которое кроме слабой мощности искры, ещё и глючит, если коренной подшипник коленвала (правый) чуть подизнашивается и рабочие зазоры в нём немного увеличиваются. Установите нормальное современное электронное зажигание, которое можно изготовить самому из ВАЗовских деталей. О том как это правильно сделать на Иже или Яве, я написал вот здесь.

Коленчатый вал.

Как я уже говорил, при повышении степени сжатия, нагрузки на коленвал увеличатся, а раскрутить его с штатными «гирями» маховиками, до высоких оборотов не удастся. Штатный (заводской) тяжёлый маховик, рассчитан чтобы устойчиво на малых оборотах трогаться с места с гружённой коляской. Но лёгкому мотоциклу одиночке, предназначенному для резких стартов в городском потоке, тяжёлый маховик не нужен. И если вы рассчитываете использовать свой мотоцикл как одиночку (без коляски) для каждодневных динамичных поездок по городу, а не возить в коляске котельцы для дачи, то потребуется облегчить маховик.

Правда после такой доработки, ваш мотоцикл уже не будет вытягивать с пассажиром на малых оборотах, и повышенной передаче как раньше. Придётся раскручивать мотор сильнее и перед разгоном чаще переходить на пониженные передачи. Работа лапкой переключения скоростей станет чаще. Но зато динамика разгона и максимальная скорость, ощутимо возрастут.

Для начала следует распрессовать коленчатый вал. Затем зажав его щёки в патрон токарного станка, следует проточить наружный диаметр щёк до 125 мм в диаметре, как на рисунке 6. Шатуны следует доработать на фрезерном станке, как на рисунке 7, чтобы уменьшить их вес, но при этом не потерять жёсткость.

Обратите внимание, что необходимо на всех кромках скруглить радиусы в полтора мм. А в заключении доработок, отполировать шатуны до зеркального состояния. Этим вы во первых снизите сопротивление потоку топливно-воздушной смеси на впуске, а во вторых — на идеально гладких деталях не будет где образоваться трещинам (снимутся концентраторы напряжения металла).

Так же очень советую выпрессовать штатные втулки (и верхнюю и нижнюю) из головок шатунов и выточить новые втулки из твёрдой подшипниковой стали (например из обойм подходящих подшипников — сталь ШХ15). После вытачивания новых втулок, их следует закалить и запрессовать в головки шатуна. Естественно и пальцы и подшипники должны быть установлены в шатунные головки новые. Проверьте на всякий случай качество купленных пальцев и подшипников, на поверхности пальцев и роликов подшипников коленвала, надфиль не должен оставлять никаких следов. Подробнее о проверке качества новых коленвалов для двухтактников, советую почитать вот тут.

После снятия лишнего металла с щёк коленвала, его следует заново отбалансировать. Для этого нужно зажать коленчатый вал в специальных центрах (конусах), закреплённых соосно на станине, это можно сделать так же и в центрах токарного станка. Зажимать в смазанных Литолом конусах вал следует не сильно, так чтобы он свободно вращался. Затем к головке шатуна (верхней) нужно будет закрепить груз, вес которого рассчитывается по формуле: Вг = (Впг + Вш)? К — Вш. В формуле буквы Вг означают вес груза; буквы Впг означают вес всей поршневой группы — поршня, поршневых и стопорных колец, пальца. А буквы Вш означают вес верхней головки шатуна умноженный на число 0,336, ну а буква К — это коэффициент балансировки, равный числу 0,5. На рисунке 8 схематически показана подборка груза.

После вычисления веса груза, и прикрепления его к верхней головке шатуна (вал зажат в центрах), какая то часть щёк будет перевешивать, а значит эту часть щеки нужно облегчить. Для этого в щёках сверлятся новые отверстия (см. рисунок 6), в той стороне щёк, которая тяжелее, для облегчения более тяжёлой стороны щёк.

В итоге добиваемся, чтобы коленвал, после сверления (убирания лишнего веса с щёк) в любом положении в центрах, можно было остановить рукой в любом положении, и вал в любом положении должен стоять и не прокручиваться. Этого обязательно нужно добиться, иначе плохо отбалансированный коленчатый вал, будет сильно вибрировать, и разобьёт подшипники.

После стачивания щёк коленвала до 125 мм, объём пространства в картере увеличится и от этого упадёт степень сжатия. Чтобы это исключить, в картер придётся установить вставки 2 (рисунок 6), выточенные из алюминия или дюраля. Причём выточенные из лёгкого сплава вставки, должны плотно встать в камеру кривошипа. Кроме этого, в алюминиевых вставках нужно будет проточить внутри проточки по кругу. Это нужно для того, чтобы нижние головки шатунов (которые выступают при прокручивании вала за пределы проточенных щёк) не цеплялись за внутреннюю поверхность вставок. Зазор между нижней головкой шатуна и проточкой в вставке, должен получиться (после проточки) не более полтора мм.

В верху вставок фрезой следует выбрать окна (см. рисунок 6), чтобы шатуны свободно проходили и не задевали за верхнюю часть вставок. Ну и на всякий случай (чтобы вставки не провернуло при работе мотора) в вставки следует вкрутить стопоры из 4 мм винтиков. Вкручивать стопора следует там, где есть смазочные каналы в картере (каналы для подвода масла к подшипникам). То есть должно получиться так, что при запрессовке вставок в картер, торчащие из вставок вкрученные стопоры, должны попасть в каналы подвода масла (и этим исключить проворот вставок).

Ещё один полезный совет. На более ранних моделях мотоциклов, картера изготавливали на заводе нормально, но в последних моделях, часто отверстия под коренные подшипники начали делать немного не соосно. И получается, что коленвал устанавливается в картере с небольшим перекосом, компенсирующимся за счёт зазоров в подшипниках. Но от этого подшипники долго не протягивали, особенно на больших оборотах. К тому же, от перекоса вала терялась часть мощности двигателя, так как приходилось преодолевать повышенное трение в «перекошенных» подшипниках.

Чтобы исключить эти неприятности при дальнейшей эксплуатации двигателя, соберите картер с вставкой, не устанавливая пока коленчатый вал, и найдите знакомого на заводе, у которого есть координатно-расточной станок. На этом станке можно точно проверить соосность отверстий в картере для коренных подшипников. И если обнаружится несоосность, тогда придётся выточить за одну установку перегородку картера с нуля. А затем запрессовать её в картер с натягом в 0,05 мм. Биение коренных шеек, при последующей установке коленвала, должно быть не более 0,02 мм — это важно.

Ещё один способ, при не слишком большой несоосности отверстий коренных подшипников. Отверстия можно чуть расточить (выровнять) на координатно-расточном станке (от этого их диаметр немного увеличится), а затем наружные обоймы коренных подшипников отхромировать, увеличив их диаметр (для плотной посадки в картер).

Перед установкой коленвала в картер, тщательно отмойте его и соберите. Не забудьте просверленные отверстия в щёках (для балансировки), заткнуть натуральной пробкой, чтобы увеличить степень сжатия в картере. Все подшипники коленчатого вала и всего двигателя, должны быть естественно новыми и желательно не ниже 6 класса (зарубежных фирм).

Система впуска.

Карбюратор на Яву желательно установить от кроссового ЧЗ, подобрав жиклеры по рабочему объёму, или карбюратор Микуни от ИЖ планеты спорт. На Юпитер желательно установить два карбюратора, изготовив для них двойной впускной коллектор. Внутренние стенки коллектора должны быть гладкими. Всё это заметно прибавит прыти двигателю.

Система выпуска.

Систему выпуска желательно изготовить прямоточную, с нуля. Подробные размеры смотрите на рисунке 9. Весь глушитель (кроме выпускных патрубков), можно свернуть и сварить из стального листа, толщиной 0,8 мм. Глушители будут немного толще заводских (по наружному диаметру), и их крепления следует делать по месту. Внутреннюю часть глушащей насадки заполните минеральной ватой. Выходное отверстие (насадку) оформляйте по своему вкусу.

Ходовая.

После форсировки двигателя, максимальная скорость ощутимо возрастёт (примерно до 160 км.ч, но это не предел). Поэтому глупо полагать, что заводская хлипкая ходовка справится с возросшими скоростями и оборотами. Чтобы не разложиться на скоростях за 120, желательно установить переднюю вилку от какого то японца, тормоза тоже, то есть дисковые, ну а если вы не сможете выправить до идеального состояния штатные обода колёс, то замените их тоже от какого то японского мотоцикла, схожей кубатуры.

Дуплексная рама Явы по жёсткости более менее, в отличие от Ижа, но всё же задний маятник советую сделать пожёстче, из более толстых труб. Да и бронзовые втулки маятника желательно сделать диаметром побольше. Затем выкиньте заводские подшипники рулевой колонки, которые подойдут только велосипеду, и установите конические, от колёс Урала или Днепра (потребуется выточить новые чашки подшипников и приварить их к рулевой колонке). Возможно придётся выточить и новый шток для нижней траверсы (другого диаметра и длины).

На Иже рама ещё слабее, и чтобы хоть как то сделать её жёстче, то придётся её переварить под дуплекс, хотя бы такой же как на 634 и 638 Яве. Маятник и его втулки тоже следует усилить, сделав их толще. Вообще в идеале бы изготовить раму в виде дельтабокса (как на современных мотоциклах), но боюсь, что это не поймёт наше доблестное МРЭО, которое якобы заботится о нашей «безопасности». И при переоформлении или техосмотре, с такой рамой могут возникнуть лишние вопросы, и понимания искать здесь бессмысленно. Адекватных людей там найти довольно трудно.

Вот вроде бы и все нюансы. Надеюсь, прочитав данную статью, мотоциклисты ездящие на отечественных или чешских мотоциклах, найдут для себя что то полезное. И пусть даже не полностью, а хотя бы частично смогут форсировать свой двухтактный двигатель и получат от этого удовольствие при разгоне и поездках, ведь аппарат под названием мотоцикл создан именно для удовольствия!

Автор: Олег Суворов
Источник: suvorov-castom.ru