1.5. TOYOTA 1G-FE - катер С-54 + Водомет от Бориса Максимова

Инфа от Бориса Максимова г. Москва

Катер-тримаран С-54 - капитальный ремонт
Конвертация двигателя Toyota 1G-FE
Практический опыт

Посвящается моему отцу Максимову Александру Григорьевичу
и всем энтузиастам увлекающихся водной техникой

ПРЕДИСЛОВИЕ
История эта началась в далеком 1998 году когда мой отец купил корпус стеклопластикового катера С-54, который был практически в «уничтоженном» состоянии. Катер принадлежал коммерческой организации, специалисты которой решили осенью по свежему снегу протащить его по земле, однако в процессе такой транспортировки они «случайно» наткнулись на камень, который порвал днище. Катер бросили на несколько дней, а затем другие специалисты успешно сняли с него двигатель ГАЗ-53 и все внутреннее оборудование. Таким образом, почти новый катер превратился в утиль.
Мне неизвестно, что сподвигло моего ныне покойного отца стать капитаном – то ли это его многосторонние взгляды на жизнь, то ли любовь к технике – так или иначе корпус катера был приобретен и в условиях «гаражной» верфи началась великая стройка… Почти все свободное время мой отец проводил время в гараже занимаясь ремонтом чуда-судна, он был очень опытным механиком-мотористом, поэтому работа шла без особых технических затруднений – единственное, что наверное было сложно так это найти те или иные материалы и запчасти в условиях Севера. Я и сейчас не всегда даже в Москве не могу найти нужные детали, тем не менее, его это не останавливало. Катера в России это пока очень узкая тема, в том смысле, что у нас это не особо распространено и специалистов не так много, про цены вообще отдельная тема – все что «специально» для катеров, то цена на 2-3 раза дороже аналогичных товаров для автомобилей, т.е. содержание катера удовольствие довольно дорогое. Так или иначе, в наследство от отца мне достался недостроенный катер, который мне предстояло довести до ума и воплотить его мечту о «мореплавании». Признаюсь честно, что на момент получения этого катера в 2006 году я очень слабо представлял особенности водной техники, иными словами я неплохо понимал общие вещи в автомобильных моторах и мог заниматься их текущим обслуживанием и мелким ремонтом, но за время работы «белым воротничком» многое позабылось, да и в условиях Москвы как-то нечасто приходилось залазить в новые иномарки. Но здесь было дело принципа, поэтому меня нисколько не смутили перспективы после офиса поехать в гараж и испачкать свои руки моторным маслом, краской и клеем. И дело пошло!
Хочу сразу заметить, что все данные ссылки на специалистов и магазины не являются рекламой, а лишь служат в качестве подсказок для таких же энтузиастов как я, т.е. я не утверждаю, что это лучшие специалисты и магазины, а лишь сообщаю, где и что я покупал, с кем общался и услугами кого пользовался.

ОПИСАНИЕ КАТЕРА С-54
В 1975г. на заводе Ленинградского научно-производственного объединения «Патриот» был выпущен первый из серии пластмассовых быстроходных спортивно-разъездных катеров-тримаранов. Предназначенных, как записано в паспорте, «для участия в водно-моторных соревнованиях и для обслуживания состязаний в качестве судейских, тренерских и спасательных судов по водным видам спорта, таким, как гребные соревнования, марафонские заплывы, водно-моторные и воднолыжные первенства».
Проект создан в Центральном конструкторско-технологическом бюро ЦК ДОСААФ СССР. Корпус катера имеет тримаранные обводы со спонсонами, доходящими до транца. Спонсоны помимо обеспечения статической и динамической остойчивости увеличивают внутренний объем помещении, что дало возможность оборудовать на 5-метровом катере каюту. Днище имеет умеренную килеватость, изменяющуюся от 20° на миделе до 12° на транце; от шп. 1 по всей длине катера проходят продольные реданы — по три на борт. Спроектированный как скоростное судно, катер имеет ограниченную (3 балла волнения) мореходность; эксплуатировать его рекомендуется на реках и небольших озерах.

Таблица 2

Мне сложно судить о причинах конвертации данного двигателя из инжекторного в карбюраторный, катер достался мне уже в таком виде, однако зная своего отца, могу предположить, что он исходил из принципа надежности. На Севере очень плохой бензин, по крайней мере был таковым в конце 90-х, также в водных условиях крайне сложно ремонтировать инжекторный двигатель и это, как правило, очень дорого. Тем не менее, я никого не призываю идти именно таким путем, т.к. в Интернете я видел массу примеров сохранения родных мозгов и инжектора без каких-либо модификаций (кроме охлаждения) – см. форумы www.katera.ru и сайт www.katernik.spb.ru. Если же кто-то все-таки решит переделать инжектор в карбюратор, то я думаю 4-х цилиндровые двигатели объемом 2-2,4 литра конвертировать будет немного легче, т.к. выбор карбюраторных бесконтактных трамблеров для 4 цилиндров довольно большой.

1G-FE на моем катере

Замечания
Номер двигателя 1G-FE иногда очень сложно обнаружить, т.к. цифры очень тонкие и неудобно расположены для считывания. Тем не менее, при хорошем освещении их прочесть не так сложно.

Выбор мощности двигателя в зависимости от габаритов катера

Двигатель (капитальный ремонт)
В принципе двигатель не требовал капитального ремонта, т.к. пробег был всего 100.000 км , тем не менее, отец решил «обновить» его для получения максимального эффекта.

Капитальный ремонт двигателя:
–Замена всех резинок и поршневых колец
-Удаление инжектора, в том числе:
-Удаление компьютера (ECU)
-Установка заглушек на место форсунок (при помощи токаря)
-Замена термодатчиков на отечественные (под отечественные приборы) – коснулось, удаление лишних датчиков (детонации и пр.)
-Установка переходника на отечественные фильтры от ВАЗ (классика)

Питание (конвертация в карбюраторный двигатель)
Установка переходника для карбюратора на родной впускной коллектор и установка расточенного карбюратора Solex 21073 с диаметром главных диффузоров (24х26, 24х26мм) – карбюратор был приобретен в «КарТюнинг» (Москва, ул. Зорге 7А, бокс 44)

Существует еще несколько версии по поводу того какой карбюратор ставить на 2-х литровый двигатель, например К-151 (Волга и УАЗ) или от 41-го Москвича, я склонился к ВАЗовскому варианту как наиболее привычному. Как он будет «раскрываться» в процессе эксплуатации я расскажу позже.

Поскольку двигатель ранее был инжекторным встал вопрос подачи топлива к карбюратору, т.к. установить механический насос на данный двигатель крайне сложно и скорее даже нецелесообразно. Следует заметить, что карбюратор требует подачи топлива на низком давлении, т.е. около 0,35-0,5 атм, а насосы от инжекторов развивают более 2 атм иными словами неприменимы для карбюраторов или требуют установки дополнительных редукционных клапанов, что делает систему дорогой и сложной. Я попробовал найти на рынке Москвы какой-нибудь универсальный топливный насос низкого давления, однако мои попытки не увенчались успехом. В Интернете я читал об установке насоса от печки Запорожца, но это идея как-то мне сразу не понравилась из-за подозрения на низкую надежность. В итоге я купил специальный топливный насос низкого давления из США через Ebay (для тех кто знает английский и имеет карту Visa для Интернет платежей), стоимость была вполне приемлемой и с учетом доставки составила 50 долларов, а также простой пластиковый фильтр от классики. Подключение данного устройства не составило особого труда (устанавливается наружно).

Топливный насос давление 3-5 psi (0,21-0,35 атм)
Производительность до 100 литров/час

Топливные баки…
Говорят, что катер должен проходить не менее 200 км на имеющихся запасах топлива?! У меня два бака по 100 литров от Toyota Landcruiser , пока не знаю сколько будет поглощать мой двигатель, но надеюсь не более 20 литров в час или около 50 литров на 100 км , соответственно баков должно хватить на 400 км ?! Время покажет!

Зажигание
Установка контактно-транзисторной системы зажигания, трамблер от ГАЗ 52 (единственный карбюраторный двигатель на 6 цилиндров, который я смог найти в России из отечественных моделей) шток был при помощи токаря заменен на родной от Toyota, катушка зажигания Б115В, а также родная фирмы Denso (про запас), свечи родные Denso с уменьшенным зазором до 0,7 мм (рекомендация по карбюраторным двигателям), коммутатор ТК102А от ЗИЛ 131 был установлен для увеличения срока службы прерывателя катушки (предварительно на трамблере был снят конденсатор). Можно поставить коммутатор от 8-ки, но это требует установки дополнительного инвентора (в Интернете есть статьи по этому поводу). С бесконтактной системой не стал мучаться, т.к. это потребовало бы дополнительного времени и денег (некоторые спецы переделывают бесконтактный трамблер от ГАЗ 53 (8 цилиндров)). В условиях воды контактный трамблер кажется надежнее, т.к. пластину с прерывателем очень легко найти и заменить.
Проверка и регулировка трамблера, а именно его центробежного регулятора угла опережения зажигания (УОЗ) проводилась на стенде в "Карбюратор-сервис" (МКЗ) расположенному по адресу: Москва, Сормовский проезд, владение 6 ( www.carb.ru )
Поясню для начинающих, что у карбюраторного трамблера имеется два регулятора УОЗ – вакуумный и центробежный (в инжекторном двигателе эту работу выполняют компьютер и разные датчики, например, детонации). При установке зажигания на холостых оборотах при отключенном вакуумном регуляторе (обязательно отключать при выставлении зажигания) оба регулятора не работают и начальный угол опережения зажигания у двигателя 1G-FE около 10-9 градусов до ВМТ (верхней мертвой точки по коленвалу), при увеличении оборотов скорость движения цилиндров повышается следовательно требуется более раннее зажигание. Данную работу выполняют центробежный и вакуумный регуляторы отклоняя бегунок против часовой стрелки на 10 до 35 градусов (в зависимости от двигателя) от ВМТ. Вакуумный регулятор работает засчет разряжения создаваемом в карбюраторе при нажатии педали газа (при нагрузках – ускорении), в трамблере на этот случай имеется диафрагма, которая под вакуумом сдвигает шток, который в свою очередь сдвигает бегунок. Вакуумный регулятор тоже можно регулировать – путем изменения жесткости пружины в диафрагме. Центробежный регулятор имеет два грузика с разными по жесткости пружинами, каждый грузик задействуется при разных оборотах двигателя, тем самым сдвигая бегунок на более раннее зажигание. Процесс настройки центробежного регулятора заключается в подгибании стоек к которым прикреплены пружины для увеличения/уменьшения их жесткости, тем самым регулируя УОЗ на разных оборотах.

Я не смог найти графика УОЗ для двигателя 1G-FE, поэтому целиком доверился опыту специалиста из «Карбюратор-сервис». В любом случае понять насколько правильно настроен трамблер можно будет только под нагрузкой, которая мне еще только предстоит.
Есть несколько основных принципов:
1) Двигатель должен развивать требуемое количество оборотов под нагрузкой (в соответствии с условиями эксплуатации, мощности водомета и т.п.);
2) Двигатель должен работать устойчиво на всем диапазоне оборотов и не испытывать детонаций.
Несколько слов о тахометре. Как мне объяснил специалист по трамблерам большинство российских «стрелочных» тахометров рассчитано на 4 цилиндровые двигатели, поэтому для моего случая необходимо купить цифровой. Первое, что мне попалось на глаза это цифровой тахометр российской фирмы Multitronics DM 12 (есть сайт в Интернете) – хочу сказать, что качество исполнения низкое - как в 90-е кооперативы делали, но для «испытаний» подойдет.

Настройка зажигания (начальный УОЗ):
1) Установить коленвал на 9-10 градусов до ВМТ;
2) Установить бегунок трамблера на 1-й цилиндр (вакуумный регулятор снят);
3) Завести двигатель;
4) Регулировать зажигание поворотом трамблера на слух (рекомендуется использовать стробоскоп). Разумеется для того чтобы двигатель без проблем завелся предварительно надо проверить все сопутствующие системы – подача топлива, карбюратор, зажигание и т.д. Если без нагрузки двигатель работает устойчиво, то можно переходить к нагрузкам на воде.

Памятка по подключению контактно-резисторной системы зажигания

Замечания:
Порядок работы цилиндров 1G-FE (счет цилиндров идет от ГРМ) – 1-5-3-6-2-4

Охлаждение двигателя
Для начинающих расскажу немного теории, чтобы быстрее понять суть проблемы. Как известно в автомобильном двигателе (до установки в катер) за охлаждение тосола/антифриза отвечает радиатор, который в свою очередь дополнительно охлаждается от встречного ветра через воздухозаборники и электрического вентилятора когда машина стоит. Масло в автомобиле также охлаждается встречным ветром через поддон двигателя или при помощи масляного холодильника (в некоторых автомобилях). В катере всего этого нет соответственно возникает проблема как охлаждать двигатель?

Решений существует несколько:
Двухконтурная система охлаждения (рекомендуемая) – закрытый круг с использованием тосола/антифриза и открытый круг с использованием забортной воды. Понять эту систему проще по рисунку ниже.
В системе присутствует два контура охлаждения:
а) Закрытый контур (как в автомобиле) на рисунке отображен фиолетовым цветом, тосол/антифриз циркулирует по замкнутому кругу двигателя (не выходя из двигателя) с момента старта до прогрева до температуры 90-95 градусов, затем открывается термостат и тосол выходит из двигателя к теплообменнику/водо-водяному холодильнику (ВВХ), который выполняет роль автомобильного радиатора;
б) Открытый контур на рисунке обозначен синим цветом – забортная вода через фильтр (сеточку) поступает в помпу, которая затем нагнетает ее в ВВХ и из ВВХ уже нагретая в процессе теплообмена вода снова сбрасывается за борт.

Как правило, холодильник изготовлен из меди, его объем можно рассчитать при помощи разных книг размещенных в Интернете, также можно найти готовый холодильник, например, от катеров Амур (производства КНААПО) или даже от военной техники (я слышал про БТР). У ВВХ два раздельных контура: 1-й контур – это контур по которому течет тосол/антифриз из двигателя, как правило представляет собой множество тонких медных трубок; 2-й контур – это контур забортной воды, который омывает медные трубки 1-го контура. Оба контура приводятся в действие при помощи помп (или других насосов, например, гидроусилителя руля). К закрытому контуру подключается расширительный бачок по аналогии с автомобилями, чтобы не допустить разрыва охлаждающих шлангов из-за расширения жидкости при нагреве двигателя. Система относительно проста, однако требует тщательного внимания при изготовлении, т.к. температура двигателя должна быть стабильной при любой температуре забортной воды и при любых нагрузках, т.е. быть около 90-95 градусов в противном случае страдает срок его службы, а при значительных перегревах грозит еще и «клином». Следует заметить, что при расчете ВВХ температура охлажденного тосола поступающего обратно в двигатель не должна быть более чем на 10 градусов ниже чем на выходе, т.е. если выходит 90-95, то приходит 80-85 градусов.

Схема двухконтурного охлаждения

ВВХ моего катера (серого цвета)

ВВХ иностранного производства.
Дополнительно в данной системе устанавливается водо-маслянный холодильник (ВМХ), который также имеет два контура, в первом течет тосол, а во втором циркулирует масло. Следует заметить, чтобы масло не начало пузыриться его температура не должна превышать 100 градусов, в противном случае снова будет страдать двигатель. ВМХ можно заимствовать от разных иностранных авто (Ауди, Тойота или Субару – закрытого типа без тосола), а также найти серийные образцы от катеров Амур или самодельные.

ВМХ от иномарки

ВМХ от российского катера

Также следует обратить внимание, что выпускной коллектор и глушитель в автомобиле также охлаждается за счет ветра, поэтому в катере эту систему также повторяют путем внедрения системы водяного охлаждения (тосолом) коллектора и глушителя, как правило, к существующему автомобильному коллектору приваривают емкость (теплообменник), который связан с замкнутым контуром охлаждения двигателя, где циркулирует тосол, либо охлаждают его при помощи забортной воды, что хуже из-за накипи и возможности деформации. Расчет объема теплообменника для коллектора также можно найти в Интернете.

Пример охлаждаемого коллектора
Одноконтурная система охлаждения (открытая) – упрощенная версия двухконтурной, двигатель охлаждается забортной водой при помощи одной помпы. Также присутствует термостат, который открывает заслонку при достижении 90-95 градусов, но так как в системе нет отдельного теплообменника, то в двигатель подается сразу забортная вода температурой от 1 до 25 градусов (в отдельных случаях прогретая через выпускной коллектор), что крайне нехорошо для двигателя, т.к. снижается его общий ресурс, плюс проблемы с накипью. Данная система не рекомендуется для применения.В Интернете вы можете найти хорошие дискуссии по охлаждению на форумах www.katera.ru , а также в справочнике на http://www.boat.ru/motor/ohlad01.htm
Не буду много говорить по данному вопросу, т.к. на этот случай существуют специализированные форумы на сайте www.katera.ru , несколько книг размещенных в Интернете и т.д. Вообще это тема сложная и обширная – много различных расчетов, которые в моем случае мне пока не очень интересны. Мой отец приобрел готовый водомет производства КНААПО через их дилера в Новосибирске ООО «Арума» (в Интернете есть контакты) для двигателя ГАЗ 53 рассчитанный на 90 л.с. С моей точки зрения водомет не шедевр, помимо нержавейки был использован обычный металл, который ржавеет при малейшем попадании воды, что портит уже визуально вид водомета. Сборка тоже с массой изъянов – не гладко, грубо и не оптимально. Я не нашел ни одной инструкции по сборке данного агрегата, т.е. возможно что-то и было в наличии когда он был получен и позже было утеряно. Я также обращался в ООО «Арума», но мне не дали ответа по неизвестной мне причине (ранее я устанавливал с ними контакт). Могу подозревать, что вообще таких инструкций и схем не существует в реальности, что является чисто российским подходом к производству товаров и удовлетворения потребностей покупателя. Так или иначе я собрал водомет, установил его на катер и могу только надеяться, что вся эта «мегаконструкция» российского конверсионного производства хоть как-то поплывет. А пока только удивляюсь как КНААПО, которое выпускает самолеты могла делать такую хрень? Или самолеты тоже такие?

Водомет КНААПО 90 л.с.