[@Менеджер сайта]

Часть 1: Рождение поршня

Мы начинаем сборку рядной шестерки в RAD Industries с экскурсии по фабрике CP-Carrillo, чтобы посмотреть, как заготовки поршней и шатунов становятся поршнями и шатунами.

Все начинается со здорового сердца, а в гонках и автоспорте этот узел иногда должен вырабатывать большие мощности. Но даже если производительность его будет ограничена, вы никогда не получите слишком большой надежности. Ключом к обеспечению надежности и обеспечению достаточной мощности является постройка двигателя специально для предполагаемого использования.

Ранее мы уже говорили, что нужно для создания конкурентоспособного дрифт-кара, как в целом, так и в частности, с Дэном Беркеттом из RAD и его Toyota Supra Mark IV для Formula DRIFT. В этой серии статей наша цель - углубиться в один конкретных аспектов этой темы: силовую установку. И снова доступ к тому, что скрыто за кадром дает наша расширенная семья из RAD Industries, которая позволила нам проследить за тем, как их двигатели Toyota 2JZ-GTE ​​- один основной, один резервный - были собраны для сезона чемпионата Formula DRIFT 2017.

Беркетт - самопровозглашенный фанат Supra - имеет за плечами десятилетний опыт работы с 2JZ и довольно хорошо понимает, что ему нужно и как этого добиться. Как и большинство его конкурентов в Формуле D, цель - примерно 1000 лошадиных сил, и для достижения этой цели необходимо будет модернизировать вращающийся узел блока цилиндров, чтобы увеличить как рабочий объем, так и долговечность. С этой целью Беркетт и RAD заключили партнерское соглашение с ключевыми игроками CP-Carrillo, Brian Crower (BC) и S-Tec Motorsports, среди прочих.

Начиная с коленчатого вала BC, Дэн выбрал для 2JZ более легкую версию строкера, которая имеет рабочий объем с 3,0 литров до 3,4; удлиненный ход хорош для большего крутящего момента, но любая большая мощность или давление наддува сверх паспортных значений, вероятно, потребуют более тяжелого колена BC. Компания CP-Carrillo предоставила массивные стальные шатуны Extreme Duty, а также изготовленные на заказ алюминиевые поршни, и именно об этом наша история сегодня.



На своем основном заводе в США в Ирвине, Калифорния, CP-Carrillo специализируется на разработке и производстве поршней и шатунов для гоночных автомобилей, автомобилей вторичного рынка и даже производителей оригинального оборудования. У истоков компании были два независимых предприятия: производитель шатунов Carrillo Industries, основанный Фредом Каррилло в 1963 году, и CP Pistons, основанная братьями Барри, Питером (Снейк) и Дэйвом Калвертом в 1998 году. В 2008 году CP приобрела Carrillo, и бренд официально стал CP-Carrillo через два года после слияния.

Поскольку CP-Carrillo производит все части часть вращающегося узла, за исключением коленчатых валов, то она находится в уникальном положении и имеет возможность согласовывать конструкции и спецификации, так чтобы эти детали могли точно интегрироваться и работать оптимально. Подобным преимуществом не может похвастать ни один из производителей поршней и шатунов. Действительно, CP-Carrillo является частью большего количества рекордов и побед, чем любой другой производитель поршней или штоков в отрасли.

Завод CP-Carrillo в Ирвине работает 24 часа в сутки, за исключением нескольких месяцев в конце года, когда производство сокращается примерно до 20 часов в сутки. Все производство поршней осуществляется в Ирвине, в том числе так называемое «снятие тонкого слоя» с необработанной ковки - базовое фрезерование детали для подготовки ее к обработке на станках ЧПУ. Чтобы производственная линия не была слишком перегружена и не простаивала, склад ковки передает за один раз трехдневный объем работы.



Наш тур начался в комнате ввода данных, где инженерный персонал CP-Carrillo - четыре штатных инженера по поршням, один штатный инженер по шатунам, а также пара инженеров, которые занимаются увязкой между поршнем, шатуном и OEM-производством, сидят перед компьютерами, разрабатывая концепции новых и нестандартных вращающихся сборочных деталей. Как правило, заказы на поршни и шатуны поступают из отдела продаж в виде «заявок», и каждая заявка включает конкретную информацию о том, какие параметры нужны заказчику. В некоторых случаях клиенты в своем заказе фактически отправляют образец того, что им нужно и в этих случаях инженеру приходится начинать с нуля, выбирая подходящую ковку и проектировать заказ на основании этого образца.

Из помещения ввода данных мы переместились в огромный производственный цех, где CP-Carrillo использует один алюминиевый сплав 2618, в первую очередь, для своих поршневых решений на вторичном рынке, этот сплав не содержит кремния, что повышает его прочность. Хотя раньше у CP-Carrillo было ограниченное производство из сплава 4032, но они обнаружили, что за годы именно 2618 является лучшим вариантом практически в любой ситуации и теперь сосредоточены именно на нем. Поршни для снятия верхнего слоя устанавливаются в одном из нескольких многоосных обрабатывающих центров станка с числовым программным управлением (ЧПУ) снизу для первой операции своей «ячейки» или серии операций (у CP-Carrillo также есть OEM-ячейки и гоночные ячейки). В этом случае машина выполняет черновую обработку отверстия под палец; если юбку поршня нужно осветлить, это тоже делается.



Производство на предприятии в Ирвине чрезвычайно гибкое и масштабируемое. Многие станки с ЧПУ могут обрабатывать до 16 поршней одновременно, и, как правило, один оператор запускает несколько станков одновременно, загружая и разгружая один станок, в то время когда другие работают над фрезерованием загруженных в них деталей - таким образом, станки всегда производят продукцию. Операторы проходят разностороннее обучение для выполнения нескольких операций и, при необходимости, могут перемещаться к разным станкам и различным частям производственного процесса. Многие из производственного персонала CP-Carrillo делают поршни на протяжении десятилетий.

Эти операторы управляют обрабатывающими центрами в CP-Carrillo, которые являются современными и чрезвычайно продвинутыми, практически по необходимости. Потому что, чтобы вырезать, что-то столь же сложное, как поршень из алюминиевого сплава, требуется, чтобы все оборудование для фрезерования, было столь же сложным. Во-первых, механические «пальцы» удерживают ковки внутри этих машин, для того чтобы они оставались совершенно неподвижными при вырезании основной формы поршня, а позже осуществлять резку внутри поршня для более сложных элементов и характеристик, чтобы станок мог удерживать поршень без пальцев, т.к. цепляющиеся за другую хрупкую часть поршня, они могут вызвать деформацию. В цехе все еще есть ручные станки, если что-то нужно доработать, но обрабатывающие центры действительно являются одной из звезд заводского цеха.



На своих обрабатывающих центрах CP-Carrillo может выполнять трехмерное фрезерование для каждого поршня, а также вырезать кольцевые канавки и юбки и вырезать карманы клапанов. Другая машина отрезает нижнюю часть каждого поршня и просверливает отверстия для смазки поршневого пальца, в то время как еще одна машина обрабатывает отверстия для пальцев, а затем все ковки удаляются вручную. Здесь все операции производятся дважды, то есть после первоначального разреза каждая секция режется снова, срезая наименьшее количество сплава, чтобы достичь желаемого зазора / технических характеристик.

Все поршни - OEM, вторичный рынок и гоночные - проходят одну и ту же станцию удаления заусенцев, мойку и проверку соответствия штифтов ближе к концу процесса и CP-Carrillo гарантирует, что все узлы в партии будут сбалансированы - то есть отличие в плюс или минус один грамм друг друга. Затем на поршни наносится лазерная гравировка с указанием изделия и номера детали. В настоящее время завод может производить не менее 1000 поршней в день, и на подходе новые машины для увеличения производительности.



Как вы понимаете, контроль качества жизненно важен для CP-Carrillo и он, в значительной степени, встроен во все производственные процессы. По умолчанию все поршни проверяются как минимум дважды; после каждой операции оператор проверяет свою часть работы, прежде чем переходить к следующему этапу, а затем выполняется окончательная проверка деталей перед их отправкой на упаковку и отгрузку. Более интенсивные проверки уровня 2 и 3 также доступны за дополнительную плату для заказчика, тогда CP-Carrillo проверяет поршни в координатно-измерительной машине (КИМ) для получения точных характеристик и если, в какой-либо момент, во время проверок обнаруживается проблема с партией ковок, то они могут либо подправить их вручную, либо, если проблема достаточно серьезна, списать партию и отправить новую партию через производственную линию.



Повышение эффективности производства поршней было также применено к шатунной стороне предприятия CP-Carrillo. Благодаря обработке с применением ЧПУ и прочей оптимизации рабочего процесса, CP Pistons смогла значительно сократить время и количество операций обработки, необходимых для производства качественного стального поршня. Когда компания впервые приобрела Carrillo в 2008 году, то, что раньше требовало нескольких ручных операций, теперь может быть выполнено на двух или трех обрабатывающих центрах с применением ЧПУ. И все это делается в США.

Как и в случае с поршнями, разные машины обрабатывают разные части конструкции шатуна, но, в отличие от поршней шатуны позже могут помещаться в барабан для шлифовки материала, чтобы удалить любые острые кромки. Когда шатуны практически готовы, они подвергаются магнафлюксу - в основном опрыскиваются флуоресцентным пенетрантом и помещаются в темную комнату для проверки с помощью специального УФ-излучения. Тест выявляет микротрещины и другие характерные признаки возможного отказа в будущем, а также используется при проведении ремонтных работ CP-Carrillo. Шатуны также сбалансированы плюс-минус один грамм, что, как мы понимаем, сложнее сделать со сталью.

По нашему мнению, все это чертовски впечатляет, однако для CP-Carrillo это еще не придел. Как мы уже упоминали, они недавно добавили больше возможностей за счет приобретения большего количества обрабатывающих центров и производственных зданий - и это хорошо, потому что, по-видимому, им нужно выполнить несколько крупных OEM-заказов (что их совершенно устраивает). Но, возможно, самая захватывающая перспектива на горизонте для CP-Carrillo - это робототехника - например, добавление роботов в производственную линию, то, что компания стремится реализовать в предстоящем проекте.

СЛЕДУЮЩАЯ: Часть 2 нашей сборки 2JZ-GTE мощностью 1000 л.с. для Pro-Drift: обработка блока цилиндров и головки блока цилиндров 2JZ-GTE в S-Tec Motorsports.










Источник Superstreetonline

[@Менеджер сайта]

Часть 2: Станки, как есть

S-Tec Motorsports подготовила головку блока цилиндров Toyota для Дэна из RAD и блок цилиндров для получения огромной мощности

Когда мы в прошлый раз расстались с вами (извините), мы увидели процесс производства нестандартных поршней CP и шатунов Carrillo Extreme Duty, которые идут в силовую установку 2JZ-GTE профессионального дрифтера из RAD Дэна Беркетта мощностью 1000 лошадиных сил. Из CP-Carrillo в Ирвине мы направились на север, в город Оранж, Калифорния, и механический цех S-Tec Motorsports. Именно в S-Tec Шелдон Андри вложил годы своего опыта, в обработке и строительстве высокопроизводительных и гоночных двигателей, для работы над рядным шестицилиндровым двигателем Toyota.

Некоторые из наших более опытных читателей могут знать Андри, как одного из архитекторов из Toyota Racing Development (TRD), создавшего 1000-сильную Celica GT-S, ветеранского спортивного компактного дрэг-рейсера Кристиана Радо. Беркетт начал ходить в S-Tec в 2006 году для создания своей первой прокаченной модели Mk4 Supra, автомобиля, увековеченного на страницах июньского номера Super Street за 2011 год. И он продолжает доверять S-Tec по сей день.

В начале года Беркетт поставил пару головок цилиндров и блоков 2JZ выпущенных для японского рынка, которые были закуплены у Ichiban JDM в Пико-Ривера и полностью разобраны до отливок. Сообщается, что двигатели были сняты с автомобилей Toyota Aristo без VVTI в Японии.



Когда Андри показал нам процесс обработки головок и блоков цилиндров для соревнований, он поделился небольшими знаниями об уважаемом 2JZ и, в частности, о том, как Toyota переработала основные компоненты двигателя. В частности, железный блок; очевидно, что отливка "закрытой палубы" (closed deck) выполнена из чугуна с высоким содержанием никеля, что делает ее намного более твердой и прочной, чем у большинства других отливок. (Чтобы узнать больше по теме от нашего резидентного мозгового треста, см. Статью Аарона Бонка о 2JZ, написанную пару лет назад.)

S-Tec оснащена одними из самых надежных, проверенных и, по крайней мере, в одном случае, передовыми фрезерными станками в отрасли. Вертикальный хонинговальный станок с ЧПУ Rottler HP7A, в частности, является чертовски впечатляющим устройством. Он показывает размеры отверстия в режиме реального времени на экране дисплея, когда станок выполняет хонингование и если он обнаруживает, что отверстие уменьшено с одной стороны, вверху, посередине или внизу цилиндра, оно автоматически задерживается на проблемной области до тех пор, пока это выравнивается.




Чтобы смоделировать головку блока цилиндров на блоке в хонинговальном станке применяется торсионная пластина, которая представляет собой сплошную алюминиевую пластину толщиной два дюйма. Эта пластина прикручивается к верхней части блока с помощью тех же гаек ARP и высокопрочных шпилек головки L19, которые мы будем в итоге использовать для закрепления собственно ГБЦ. L19 ценятся за их способность выдерживать момент затяжки до 100 фунт-футов. Затем 2JZ закрепляется в станке, и после программирования HP7A режущий инструмент с алмазным наконечником промышленного класса постепенно снимает материал - перемещаясь вверх и вниз в цилиндре - по мере того, как смазка на водной основе заливает режущий инструмент.

Блок фактически имел отклонения на 0,003 дюйма от спецификации еще до того, как работа над ним будет закончена. На каждый из двух блоков 2JZ Дэна уйдет от 45 минут до часа. HP7A также может установить хон цилиндра (критически важный для правильной посадки кольца) под любым желаемым углом. Когда машина готова, Андри измеряет отверстие каждого цилиндра в шести разных точках - верхней, средней и нижней, как с севера на юг, так и с востока на запад. Большого увеличения рабочего объема не произошло (это будет сделано с помощью строкер-кита от BC), но S-Tec добилась прямого круглого отверстия со стенками как можно более толстыми, чтобы получить как можно больше наддува. Тут также необходимо указать, что основные поверхности блока были также выровнены, чтобы окончательно закончить эту часть блока.




После завершения хонингования блок поступает на станок S-Tec для обработки и выравнивания поверхности, Rottler S7M. На этом станке Андри также может шлифовать головки, вплоть до зеркального блеска алюминия или гладкой поверхности чугуна. Последний этап обработки блока - это надрез на днище цилиндров - примерно на толщину шатуна или немного больше - для адаптации к новому ходу поршня - 94 мм (в стандартной геометрии - 86 мм).




Наша алюминиевая головка блока цилиндров 2JZ подвергается индивидуальному портированию, а затем переносится на станок Serdi 100 Для направляющих и седел клапанов в S-Tec. Serdi 100 предназначен для использования многоугольных твердосплавных фрез для выполнения работ с 5-угольными или радиусными клапанами, замены седел и обработки направляющих клапанов. Прелесть этого - как и любой из предыдущих машин S-Tec, о которых мы упоминали, - в точности и повторяемости. С помощью Serdi 100 Андри может обеспечить точную фаску и более плотное прилегание клапана.

СЛЕДУЮЩАЯ ЧАСТЬ: Андри из S-Tec предоставляет недавно обработанному блоку цилиндров 2JZ-GTE и головке Дэна из RAD новые внутренние детали, а именно вращающийся узел и клапанный механизм.

Источник Superstreetonline

[@Менеджер сайта]

Часть 3: Собираем головоломку

Располагая всеми запчастями, S-Tec Motorsports и RAD Industries строят мельницу для войны.



Дорога к 1000 лошадиным силам 6-цилиндрового рядного двигателя Дэна Беркетта из RAD заканчивается. Мы показали вам из чего состоит вращающиеся внутренности зверя, а также как железный блок цилиндров и алюминиевая головка были подготовлены к экстремальной мощности. Теперь осталось только собрать все воедино.

Первая часть этой работы возвращает нас в Оранж, Калифорния и в S-Tec Motorsports, в дом механика и строителя двигателей Шелдона Андри. Именно там мы находим вращающийся узел: поршни CP, шатуны Carrillo и коленчатый вал Brian Crower (BC) - подготовленный и установленный в блоке 2JZ. Отметим, что перед сборкой, все было сбалансировано. Как говорили ранее другие, гораздо более умные, чем мы, цель балансировки вращающегося узла - убедиться, что противовесы колена компенсируют вращающие и возвратно-поступательные силы, создаваемые поршнями и шатунами двигателя.







На кованных 87-миллиметровых поршнях из алюминиевого сплава 2618 и стальных шатунах Extreme Dut, да и на всех внутренних узлах двигателя - S-Tec использует смазку MPZ Torco для сборки двигателя. Ниже на фотографиях обратите внимание на эти массивные втулки - они практически сплошные. Как и шатуны, втулки рассчитаны на мощность свыше 1800 лошадиных сил. После проверки зазора колец (и регулировки при необходимости) устанавливаются компрессионное и маслосъемные кольца. Кроме того, для удобства и во избежание путаницы Андри и компания подписали сверху каждый поршень с указанием номера цилиндра и его ориентации (в этом случае стрелка используется для обозначения стороны выпуска двигателя).




Как мы упоминали в Части 2, Дэн использует облегченный коленчатый вал BC для 2JZ, который увеличивает ход штока с 86 мм до 94, а также такой вал увеличивает рабочий объем двигателя с 3,0 литров до 3,4. Более длинный ход хорош для большого крутящего момента, однако любая большая мощность или давление наддува, превышающие их паспортные значения, вероятно, потребуют более тяжелого колена BC. Стандартные маслофорсунки под поршнем охлаждают вращающийся узел и поддерживают его в смазке на высоких оборотах, в то время как подшипники из серии Race от ACL имеют дополнительный масляный зазор 0,001 дюйма по сравнению с подшипником размера STD.





Серия из семи бугелей постелей коленчатого вала Real Street Performance предотвращает его смещение, а оборудование ARP используется во всем вращающемся узле. Шпильки ARP L19 с высокой прочностью на разрыв, которые ценятся за их способность держать момент затяжки до 100 фунт-футов, устанавливаются в блок при подготовке к установке головки блока цилиндров.




Алюминиевая головка оснащена четырьмя клапанами на цилиндр и имеет полусферическую конструкцию, а также двигатель не интерферентный, что означает, что в «нормальных» рабочих условиях поршни не перемещаются в ту область, где выходят клапаны в полностью открытое положение. Если у 2JZ-GTE есть какие-то недостатки, то они в голове. Здесь объемный КПД можно улучшить за счет портирования, а более агрессивные кулачки почти всегда необходимы для конфигов с высокой мощностью (таких как этот).






Были установлены клапаны Supertech, при этом впускные клапаны изготовлены из термообработанной кованой стали, а выпускные клапаны увеличенного размера на 1 мм - инконель с напылением натрия. Распредвалы - BC, на данный момент вариант без VVT-i, хотя в будущем Дэн планирует перейти на VVT-i, вероятно, в 2019 году. Если вы посмотрите на них, то это кулачки Stage 3, которые имеют более высокий подъем и дополнительный потенциал оборотов и предназначены для полностью переделанных двигателей. Регулируемые кулачковые шестерни также были произведены Брайаном Кроуэром (BC), хотя в финале этой сборки Андри использовал другой бренд.





После первоначальной сборки клапанного механизма, ребята из S-Tec устанавливают первоначальный зазор, который будет скорректирован в соответствии с окончательными характеристиками, когда головка будет окончательно прикручена к блоку и будет установлен ремень ГРМ от Gates. Далее идет синхронизация кулачков, но не раньше, чем вращающийся узел окажется в 2J, а также будут установлены маслосборник, двухсекционный поддон и насос. Клапанный механизм и кулачки уже находятся в головке, а головка закреплена на блоке. Установлены кулачковые шестерни, натяжитель ремня, шестерни коленчатого вала и зубчатый ремень. Примечательно, что этот 2JZ работает, по сути, со стандартной системой смазки, за исключением слегка отрегулированной пружины масляного насоса для увеличения давления. Кроме того, темпераментный литой заводской кронштейн, фиксирующий натяжитель на месте, был заменен на "биллет" (кастом деталь из алюминия) от Powerhouse Racing, примечательно, но эту деталь можно приобрести в любом количестве у розничных продавцов специальных запчастей для 2JZ.



Как только это будет сделано, гигантское измерительное колесо (чем больше, тем лучше!) Прикручивается к торцу оси коленчатого вала для синхронизации кулачков. Спецификации соответствуют тому, что написано в карте распредвала или в рекомендациях по выбору фаз газораспределения - от BC. Карта содержит параметры продолжительности, подъема и зазора.






Именно в этот момент построенная рядная шестерка возвращается в RAD Industries в Санта-Ана, чтобы Дэн и его команда завершили сборку. Осталось в основном установка навесного оборудования, которое устанавливается, для удобства, до того, как двигатель займет место в моторном отсеке. Такие детали, как впускной патрубок для воды от Drift Motion, который заменяет заводской водяной насос (помните, Дэн использует электрический водяной насос в задней части его Supra, поэтому нет необходимости установки OEM-детали), насос гидроусилителя от KRC, генератор и ATI Super Damper. Ни одна из этих частей сама по себе не обеспечивает мощность, но такие элементы, как впускное патрубок для воды и гаситель гармонических колебаний Super Damper, либо помогают двигателю оптимально работать, либо предотвращают потерю мощности.






Что действительно добавляет здоровую дозу мощности, так это турбо-система, которая начинается с двухканалного (twin-scroll) турбоколлектора DOC Race c местами для установки двух внешних вестгейтов. Эти так называемые «Hyper-Gate45» гейты производства Turbosmart, равно как и, предусмотренный конструкцией, блоу-офф клапан и сама улитка турбокомпрессора BorgWarner 9174 EFR, которая считается самым высокопроизводительным турбонагнетателем в семействе EFR. Дэн придумал воздушную магистраль, которая, в конечном итоге, проходит через передний интеркуллер от Treadstone Performance Engineering в корпус дроссельной заслонки Hypertune и, далее во впускной коллектор.



И вот оно. Хотите получить 1000 и более на своем 2JZ-GTE? Вот рецепт без нескольких деталей зажигания и заправки топливом, который, конечно, подкреплен опытом надежного производителя двигателей и тюнера, которые так же важны, как и наличие правильных деталей. Мы понимаем, что сезон 2018 года вот-вот начнется, и большая часть этого была из прошлогодней сборки, но, за некоторыми исключениями, мы отметили, что двигатель в этом году, в основном, такой же. Мы также должны добавить, что хотя эта силовая установка предназначена для дрифта, мы надеемся, что подобная формула применима для драг-кара или даже для уличного автомобиля. Мы искренне благодарим RAD Industries за почти полную прозрачность всего этого процесса и ответы на все наши глупые вопросы во время сборки.

Источник Superstreetonline