Тюнинг печки старого образца

 
    03.08.2015

Цели и задачи

    Основной причиной, побудившей меня дорабатывать печку, было то что вскоре планирую внедрять МПСЗ и злой карбюратор к-88, а повышенная динамика подразумевает повышенное тепловыделение. В случае змз 402 возникает проблема с 4м цилиндром, так как лихо гонять можно только летом, а летом печка закрыта, то есть циркуляция ОЖ у 4го цилиндра всяко будет меньше, даже и с прокладкой ГБЦ с круглыми окошками. Как вариант, можно сдалать перепускной кран, и пускать ОЖ мимо печки, но у такого варианта есть существенный недостаток - горячая ОЖ из ГБЦ снова подаётся в блок, не охлаждаясь. Проблема усугубляется тем, что гидродинамическое сопротивление такого пути ОЖ ощутимо меньше, что приведёт к тому, что циркуляция ОЖ в основном радиаторе и по "малому" кругу мимом печки будет соспоставимой. То есть температуру цилиндров мы выравняем, но вот циркуляцию через основной радиатор ухудшим, то есть ограничим движок по максимальной нагрузке - система охлаждения просто не справится. Как эта проблема решается в современных авто - малый круг делается циркуляцией через печку. То есть ОЖ выходит с обратной стороны ГБЦ от помпы и постоянно циркулирует через радиатор печки. Летом же горячий воздух не попадает в салон благодаря герметичным заслонкам и развитым каналам подачи воздуха через/мимо печки. В отличие от варианта с шунтированием печки, при постоянной циркуляции ОЖ, печка создаёт гидродинамическое сопротивление, то есть ОЖ через основной радиатор идти гораздо легче, чем через радиатор печки - в результате основной поток ОЖ идёт через основной радитор и эффективно охлаждается. Таким образом - моя задача была загерметизировать заслонки, чтобы разделить потоки холодного и горячего воздуха и чтобы летом, при циркулирующей ОЖ в радиторе отопителя, тепло не шло в салон. Как бонус я загреметизировал все щели в печке. Также при замене салонного фильтра я обратил внимание, что соты радиатора не пропаяны к трубкам, отчего решил сменить и радиатор отопителя. В процессе снятия отопителя я намаялся с тросиками и ужаснувшись тому, что их придётся цеплять обратно решил автоматизировать управление заслонками.

   

Доработка печки

    При разборке таки понял, зачем нужна четвёртая заслонка приточной вентиляции - она закрывает\открывает центральные воздуховоды:

Её почти все глушат при переборке печки, а в 3110 её вообще убрали. Зимой я замечал, что лобовое стекло со стороны пассажира начинало оттаивать немножко раньше, теперь понятно почему:
Аэродинамика просто ужасна и воздуху продраться до воздуховода со стороны водителя проблематично. Так выглядит располовиненная деталь печки:
Верхнюю часть ампутируем нафиг:
Заслонки удаляем, теперь, теоритически, воздуху будет легче попадать на сторону водителя, чем разворачиваться на 180 градусов и идти на половину пассажира, что в общем-то неплохо.
По месту дырки сделал заглушку из пластика:
Формуем по периметру герметиком. Как показала практика, зря я мудрил съёмную заглушку - надо было шурупами прикрутить.
В дырке оси заслонки герметиком формуем пробку:
Изначльно планировал на заслонку стекло/ноги поставить активатор, даже купил его, однако поразмыслив решил оставить тягу. Однако сперва, подготавливая к автоматизации данную заслонку, решил проблему подклинивания заслонки. Чтобы она не задевала стенок, с одной стороны подобрал шайбы, с другой стороны шайбы одеть невозможно из-за выпрессованных упоров на оси, поэтому навернул гвоздь вокруг оси:
С такими шайбами заслонка двигалась не задевая стенок:
Спереди заслонка довольно герметична:
Для того, чтобы уплотнительные буртики из герметика держались крепче просверли дырки в корпусе, впоследствии от дырок отказался так как герметик силовой нагрузки не несёт, ограничиваясь просто обезжириванием поверхности.
ЧТобы заслонка легко отошла от застывшего герметика, обернул её упаковочной плёнкой:
Наносим пистолетом герметик и опускаем заслонку:
После застывания герметика, видим выступивший буртик, который может вызывать заклинивание заслонки, да и создаёт лишнее аэродинамическое сопротивление:
Срезаем его нафиг:
Уплотнение заслонки ноги/стекло готово. Теперь зимой при разморозке стекла всё тепло пойдёт только на стекло:
Далее переходим к воздушной заслонке. Штатную мне так и не удалось зафиксировать на оси с тем, чтобы она не задевала стенок, так что пришлось изготовить новую из оргстекла, как и ось. Размеры 13*15,5 см. Правда потом её ещё пришлось уменьшить, но об это будет ниже :) . Ещё одно преимущество оргстекла - низкая теплопроводность, то есть такую заслонку можно не утеплять. Итак, обматываем заслонку упаковочной плёнкой:
Обезжириваем стенки, наносим герметик и опускаем заслонку:
А вот и готовое уплотнение заслонки:
В таком положении весь воздух пойдёт через печку:
А теперь формуем на нижней части отопителя уплотнитель для положения заслонки "печка закрыта":
И также опускаем заслонку:
Перед формованием уплотнителя на верхней части отопителя делаем проставку между половинками из изоленты, для того, чтобы при стягивании половинок герметик не препятствовал уплотнению половинок по периметру:
То есть герметик на верхней половинке наносим и в стык между половинок:
Первый слой уплотнителя верхней половинки:
А теперь формуем основной уплотнитель, с боков подпираем по границе резинового уплотнителя колодца, так как здесь отопитель будет упираться в колодец:
Получившийся уплотнитель:
От формования стенок образовались заусенцы:
В таком положении заслонки воздух пойдёт строго мимо печки:
Лишнее отрезаем:
По известной технологии изготвления автоодеяла вырезаем выкройку из асбестовой ткани:
Для придания жёсткости формируем упорную ось из проволоки:
С обратной стороны уже всё не так просто. С одной стороны нужно сохранить сечение канала, а с другой стороны максимально отдалить поток холодного воздуха от печки, чтобы даже турбулентными потоками захватывалось минимум подогретого воздуха. Для этого выкройка выходит за пределы радиатора на несколько см, а чтобы под собственным весом она не затыкала канал, из проволоки сделана оттопырка:
Чтобы канал сформовался правильно, заполняем его чем-нибудь, обмотав оно упаковочной плёнкой. Поскольку консткрукция корпуса в месте контакта с изолятором довольно сложная, я не стал мучиться с упаковочной плёнкой, а промазал места контакта изолятора с корпусом касторовым маслом для облегчения отделения изолятора после застывания герметика:
Радиатор обматываем упаковочной плёнкой:
Пропитываем выкройку из асбестовой ткани герметиком:
Помещаем его на место
Сверху вогружаем печку:
Так выглядит выход канала холодного воздуха:
Аналогично изготавливаем верхнюю часть теплоизолятора. Фоток мало, так как все руки были в герметике, и процесс это довольно нервозатратный:
Собрав половинки, стягиваем их. При это покрыть герметиком выкройку получилось только снаружи:
После застывания герметика, наносим герметик и на внутреннюю поверхность теплоизолятора:
При этом повеохность контакта теплоизолятора с корпусом также промазано касторовым маслом:
Готовые теплоизоляторы выглядят так:
Сверху пришлось добавить полоску ткани:
А вот входное сечение для холодного воздуха:
Далее приступил к изготовлению кронштейна крепления мотор-редуктора. Стояла задача воспользоваться штатными болтами, чтобы в случае поломки был шанс снять кронштейн без снятия отопителя с автомобиля:
Сперва изготовил шпиндель, выполнив пропил под квадратную ось мотор-редуктора (ширина 8мм), на самой оси редуктора вырезал небольшую ось, которая войдёт внутрь оси шпинделя, отцентрировав ось мотор-редуктора с осью заслонки:
На оси заслонки шпиндель будет фиксироваться шплинтом:
Вертикальная часть кронштейна с уголком:
Хитрый кронштейн собран (неплохой я у мамы инженегр? :) ):
Мотор-редуктор установлен на кронштейн:
Мотор-редуктор, вид снаружи:
Так выглядит мотор-редуктор изнутри - никакой электроники, ось останавливается, когда упирается в выступы:
Так выглядит мотор-редуктор, установленный на отопитель:
Между делом сформовал уплотниель между нижней частью отопителя и пластиковой частью по известной технологии, обмотав одну деталь плёнкой, а вторую обезжирил и покрыл герметиком:
Опробовав мотор-редуктор, огорчился люфту заслонки. Ощутимый вклад вносил шплинт. Для жёсткой фиксации шпинделя пришлось постараться. На оси сделал пропилы:
Аналогично поступил на шпинделе. Чтобы проточить в нужных местах, продевал шплинт и нацарапывал нужное положение пропила тонкой проволокой:
Далее изготовил такую дабл-шпонку, она будет упираться в корпус отопителя, то есть никуда не денется:
Вот так выгляди конструкция в сборе. Диаметр оси 6 мм, обрабатывал детали надфилями очень аккуратно. В итоге люфт шпиндель/ось пропал полностью:
Разъёмы мотор-редуктора спилил нафиг. Во-первых у меня не было нужных фишек, а во-вторых они упирались в корпус и не давали установить мотор-редуктор как надо:
Так выглядит шпиндель, роль шплинта играет болт на 4 с гровером, дополнительно покрыт клеем момент. Обычно затянутые соединения покрываю цапон-лаком, но он кончился:
Чтобы не забыть распайку, написал её на мотор-редукторе:
Поскольку мотор-редуктор был успешно внедрён, то решил пойти дальше и попытаться замутить климат-контроль, то есть микроконтроллер должен будет поддерживать заданную температуру в салоне независимо от температуры воздуха, охлаждающей жидкости и скорости её циркуляции. Для этого необходимо установить датчики температуры, я применил lm19ciz они измеряют температуру от -50 до +110 - более чем достаточно, стоят рублей 50 и питания требуют 5 Вольт. Впаял их в платы:
Выходной датчик врезал в пластиковую деталь на пути к заслонке ноги\стекло:
Сделал его максимально сильно торчащим внутрь потока, думаю показания будут довольно точными:
Входной датчик врезал на границе воздушной заслонки, думаю будет неплохо обдуваться внешним воздухом:
Снаружи также ничему мешать не будет:
Заслонке не мешает:
Собранная система выглядит так:
Колодец, вид снизу:
Печка действительно наклонена салонной частью вверх, то есть радиатор отопителя надо устанавливать штуцерами вверх:
Готовая система в разрезе:
Перед установкой отопителя наклеиваем уплотнитель для колодца по периметру:
При затяжке гаек крепления печки, удивился тому, как туго они шли. Решил снять передок, и понял, что Штирлиц был близок к провалу как никогда:
Заслонка упёрлась в колодец и нехило выгнулась. Как она не сломалась ни в одном месте, и не пострадал редуктор - ХЗ. В общем слава ручной сборке ГАЗа - двух одинаковых колодцев не бывает. И обратите внимание на зазоры по бокам. Ослабил гайки, открыл/ закрыл заслонку - вот насколько она заходила на колодец. То есть штатная заслонка рассчитана на то, чтобы упираться в колодец, а не в отопитель.
Фотка сделана при помощи зеркала. При помощи зеркала начиркал, сколько надо отрезать. К счастью, болты крепления заслонки выходят в колодец, так что снял заслонку, не снимая отпителя и отпилил лишнее - где-то 8 мм в среднем:
Из-за укорочения заслонки образовалась щель, пришлось формовать дополнительный уплотнитель:
Теперь по всему периметру:
Также сформовал новый и уплотнитель и на верхней части колодца:
Временно подключил мотор-редуктор заместо антенны. На будущее подключу его к МПСЗ. Вот видео, где показано как мотор-редуктор управляет воздушной заслонкой:

    Как показал первый опыт эксплуатации, план сработал на все сто, то есть ОЖ через радиатор отопителя салона циркулирует постоянно, а в салоне жарче не стало. В то же время терморежим 4го цилиндра ощутимо улучшился. В чём это проявляется - раньше с закрытой печкой при динамичном разгоне тапок в пол до 4-5 тысяч оборотов после разгона ощутимо падала динамика, то есть для того чтобы ехать с постоянной скоростью, приходилось жать тапок некоторое время, пока движок остывал, ощутимо сильне. Теперь же динамичный разгон за 4 тысячи оборотов происходит спокойно, без последствий, то есть по окончании разгона машина едет как раньше. Из-за циркуляции горячей ОЖ мимо основного радиатора проблем не появилось, успел уже в жару в пробке постоять - стрелка температуры неподвижна. Также с закрытым краном печки движок при перегреве слегка начинало колбасить, теперь такого нет.

   

Новый радиатор и механический фильтр тосола

    Старый радитор был медным трёхрядным:

Основная причина его замены - непропаянные соты. Между ними и трубками без пайки со временем образуется слой окисла, что ощутимо снизит теплотдачу:
Однако штуцеры у старого были гораздо прочнее, чем у нового:
К удивлению обнаружил, что в старом перегородка была из резины:
Пробовал наливать воду под краном во входящий штуцер и был удивлён, что циркуляция была очень слабой, стало интересно, в чём причина, вскрыл бачок и слегка офигел:
Большая часть трубок была забита. Как эта система вообще работала, не понятно. А народ дополнительные помпы ставит :) тут же нужно радикальное решение.

    Новый радиатор также медный и также трёхрядный, производства Лихославльского завода Тверской области, мне понравился качеством изготовления, хотя время покажет:

Изнально стоял штатный кран:
Причём в нём был не хилый заусенец:
Он был ещё пару лет назад заменён на шаровый кран на 3\4:
Причина выбора именно на 3\4 в том, что самое узкое место в шаровом кране имеет диаметр 14 мм, в кране на 1\2 получается ещё меньше. А я сперва перешёл на штуцеры на 18 и шланг также на 18, то есть кран на 1\2 бы создал узкое место.

    Впечатлившись забитостью старого радиатора, после установки нового решил поставить механический фильр для тосола. Изучив ассортимент сантехнических фильтров остановился на фильтре такой конструкции:

Вот он в разрезе:
Альтернативой был обычный фильтр, который ставят перед счётчиками воды, с отводом под углом типа "аппендицита". По цене он практически такой же, но у него мне видится два недостатка. В отличие от данного, его пробка не производит впечатление легкосъёмной, а главное я прикинул площадь сеточки и получилось, что у вертикального площадь в два - три раз больше, чем у "аппендицитного". Кроме того, непонятно как выковыривать грязь из "аппендицитного", здесь же после откручивания пробки, вся грязь будет в сеточке, которую легко снять и очистить. Итак, вот фильтр в разобранном виде:
Сеточка устанавливается в пробку:
Площадь сеточки порядка 12 кв. см. - это реально много:
Выходное сечение субъективно не должно ограничивать тока жидкости:
Входное сечение, переходящее в сеточку. Прошёлся сперва сверлом на 15, а потом сгладил куда смог подлезть надфилем:
Посадочное есто пробки:
Фильтр в сборе довольно компактный:
И да, все внутренние сечения в фильтре на 3\4 не менее 14 мм.

    Вся система в сборе выглядит так. В принципе, теперь кран будет открыт постоянно, однако он пригодится при очистке фильтра, когда после слива тосола с блока, тосол оставшийся в печке не вытечет из неё. Также я вернулся к шлангам на 16, так как никакого смысла в шлангах на 18 я не увидел.

С первыми морозами вскрою фильтр и оценю количество мусора. Если его будет много, перейду на гламурный розовый тосол г12 :).

   

Направление вращения крыльчатки

    Во время переборки отопителя решил проверить правильность направления вращения крыльчатки, и был удивлён, тому что она вращалась в неправильную сторону:

Во всех цетробежных насосах, которые мне встречались ранее, лопасти были направлены назад, а здесь они были направлены вперёд. Вспомнив нехорошими словами инженеров ГАЗа и\или криворуких сборщиков, я довольный поменял контакты в фишке, развернув направление вращения в правильную сторону. Однако шума при работе стало гораздо меньше, также сперва ощутимо упали обороты, я это списывал на то, что щётки притёрлись для вращения в обратную сторону. Запланировал, если в течение месяца обороты не восстановятся, то заменю щётки, а то и сам моторчик. Однако, в течение нескольких дней обороты вернулись до прежних значений, а воздух из диффузоров не шёл. Вообще не шёл - моторчик шумел, а не дуло ни хрена. Я крепко задумался, а почему так? Изучил вопрос. Оказывается, в промышленности применяются вентиляторы как с направлением лопастей вперёд, так и назад. То есть косяк инженеров ГАЗа отпадал, как говорится, it`s not bug, it`s feature!

    Поразмыслив над причинами штиля, до меня допёрло, неотъемлемой частью цетробежного насоса является отвод, так сказать "аппендицит", а сам поток воздуха с крыльчатки срывается по касательной:

То есть после разворота вращения крыльчатки лопастями назад, весь поток воздуха тупо упирался в стенку, таким образом, направление вращения в цетробежном насосе менять нельзя. Стало быть, так и было задумано инженерами ГАЗа, осталось понять почему?

    Поразмыслив, пришёл к такому выводу. В отмеченной области, накапливается воздух, и покидает её, только накопив необходимую кинетическую энергию, вследствие цетробежной силы. В случае лопастей, направленных назад, воздух просто вытесняется. По опыту, обороты электрического двигателя зависят от напряжения, а потребляемый ток от нагрузки. Таким образом получается, что лопасти, направленные вперёд, накапливают дополнительную массу, увеличивают нагрузку на двигатель, и, как следствие, потребляемый ток. То есть в случае лопастей, направленных вперёд, электродвигатель потребляет дополнительную мощность, которая идёт на увеличение скорости воздушного потока, увеличенная скорость даёт увеличенное давление потока и меньшее затухание при движении по воздуховодам. Распалата за это, повышенный шум.

Это самое "накопление" воздуха до момента накопления воздухом необходимой кинетической энергии объясняет и хитрую форму лопастей, в случае направленности назад, как правило применяются прямые, или слегка искривлённые лопасти.

    В общем в очередной раз убедился, что инженеры ГАЗа - толковые ребята, а стоковые решения - самые верные.

   

Вскрытие механического фильтра тосола

    В связи с модификацией системы охлаждения решил вскрыть механический фильтр тосола. Так как при откручивании пробки льётся тосол (даже после слива системы в шлангах остаётся некоторое количество), то пробка вместо с грязью плюхнулась в бутылку, то есть фотки забитой сеточки не будет. Вот что выпало в бутылку:

А вот забитая сеточка - в ней застряла стружка от шлифования гбц, впоследствии я всё выковырял:
Но вообще там были круглые камушки - как они туда попали? Может это кусочки накипи:
Также был кусочек чего-то типо жевачки:
А вообще, количество мусора впечатлило. Я думаю, трубочка была заполнена где-то на треть:

    И это всего за два месяца эксплуатации. А без фильтра весь это мусор бы попал в радиатор печки и, скорее всего, застрял бы в ней. В общем, при замене радиатора печки, установка механического фильтра тосола крайне целесообразна. В следующий раз фильтр вскрою наверно весной 16го года.

Вскрытие механического фильтра тосола через полгода

    Итак при плановой переборке мотора вновь вскрыл механический фильтр. Мусора в фильтре оказалось гораздо меньше:

Видно всё что можно было, уже было выловлено. В сеточке была уже не стружка, а мелкие камушки:
Выковырял что смог на бумажку, опять попался кусочек чего-то типа герметика. Что это хрен знает:
В общем и целом фильтром я доволен, проблем не создаёт, своё дело делает. Вобщем рекомендую.

   

Фотогалерея