Поршни B230 и B200. Расчёт конфигураций и СЖ.

В данном посте хочу рассказать о том, какие есть возможные заводские и пользовательские комбинации деталей B230.
Сразу озвучу термины:
СЖ — геометрическая степень сжатия
КС — камера сгорания
сс — кубические сантиметры
Лужа — выемка в поршне, его камера сгорания

Для автомобильного В230 двигателя было 5 вариаций заводских поршней и 3 варианта ГБЦ.

Перечислю их в зависимости от размера лужи в поршне:
1) С 0,6мм лужой. Для А/Е моторов. Ниже буду называть его просто Е поршень

2) С 2,2мм лужой. Для F/FB/FX/FS/FD/G моторов. Ниже буду называть его F поршень

3) С 3.6мм лужой. Для ЕТ мотора, кованный.

4) С 4,5мм лужой. Для FT/FK/GK/GT моторов, кованный. Ниже буду называть его FT поршень

5) С бассеином около 10мм и 3,2мм проточкой под клапаны. Для K версии мотора с 1987 года.

Теперь о ГБЦ:
1) Стандартная 530. Ставилась почти на все моторы: A/E/F/FS/FD/FT/FK/GK/GT?
2) Улучшеная 531. Ставилась с 85 года на ЕТ, затем и на атмосферные FB/FX/G.
3) Плоская 631. Только для К мотора с глубокими поршнями. Устанавливалась с 87 года.

У B200 двигателей на всех модификациях стоит 530 гбц. И всего два вида поршней:
1) С вытеснителем, под СЖ 10:1
2) С минимальной лужей, под СЖ 8,5:1

Теперь вставлю оригинальную таблицу моторов, чтоб было понятно где какая СЖ. Где какие поршни и какая ГБЦ мы уже знаем.

Это всё конечно здорово, скажите вы мне, но что это нам даст?
Давайте рассчитаем какую степень сжатия можно получить заменив один тип поршней — на другой. Или заменив одну ГБЦ на другую (что более вероятно). Когда базовые параметры будут выяснены можно будет расчитать СЖ под любой ремонтный размер и под любую конфигурацию.

Все расчёты ниже сделаны для стоковых моторов. Прокладка ГБЦ в них имеет одинаковый объём КС.

Степень сжатия — это отношение полного объёма цилиндра (рабочий ход+камера сгорания) к камере сгорания.
С рабочим ходом думаю всё понятно. Это Pi*r^2*h. Т.е. площадь горизонтального сечения цилиндра на его высоту.
У В230 это 3,14*48*48*80 = 578764,8мм3/1000 = 578,77сс — рабочий объём одного цилиндра.
Далее узнаём объём камеры сгорания у B230F, например
9,8 = (578,77сс+КС)/КС
9,8КС = 578,77сс+КС
8,8КС = 578,77сс
578,77/8,8 = КС = 65,77сс

Это объём камеры сгорания. В этот объём входят три отдельных объёма:
1) Объём камеры в самой ГБЦ
2) Объём обжатой прокладки ГБЦ
3) Объём в поршне.

Точно можно расчитать объём прокладки ГБЦ. В обжатом состоянии во всех мануалах указана толщина в 1.2мм. Прокладка имеет диаметр 97мм. Расчитываем как объём цилиндра.
3,14*48,5*48,5*1,2 = 8,86сс — согласитесь, вы не думали что у одной только прокладки ГБЦ будет почти десять кубов. Берём данный объём за константу.
Теперь мы можем узнать суммарный объём КС поршня и ГБЦ
65,77сс-8,86сс=56,91сс.

Для наглядности расчитаем ещё и объём с теми же поршнями на 531 ГБЦ — это будет B230FB/FX/G.
8,3КС = 578,77сс
578,77/8,3 = КС = 69,73сс — объём общей КС
69,73-65,77=3,96сс — на столько камера сгорания в самой 531 ГБЦ больше, чем в 530.

Имея только сумму двух неизвестных, типа a+b=56.91cc и a+b+3.96cc=60.87cc мы не узнаем ни а, ни b.
Но теперь нам достаточно узнать любой из объёмов любого поршня или любой ГБЦ, чтоб рассчитать все остальные неизвестные. И тут отправляемся в весёлое путешествие по интернету в поисках любой объективной информации.

Вот некие попытки разобраться в этом вопросе 20 летней давности:
www.brickboard.com/RWD/in….htm?id=354696&show_all=1
www.turbobricks.com/specs/sohc_heads.php
К ним вернёмся когда будем пытаться считать объём фрезерованой ГБЦ.

Огромное спасибо этому человеку, который пролил камеры в 530 и 531 ГБЦ, а так же поршни F и FT
Благодаря этим данным мы сможем проверить и наш математический метод, и расчитать всё остальное (кроме К поршней на 631 голове).

"A 530 head has a chamber of 48cc, the last four 531 heads I've rebuilt have a combustion chamber size of 52~cc depending on what was shaved off. I've literally just cc'd two 530 heads I have, and one has had work done, and is 47.5cc, the other is dead stock never been off before and it's at 48cc. The last 531 one I rebuilt was at 51.5cc.

The piston dish in a b230ft piston from a 1988 block is 16.0cc, a stock elring head gasket squish is 0.47' which is ~1.2mm, so given the 80x96 stroke to bore sizing, the compression calculator comes up with 8.5 with 51.5 cc and 8.8 with 48cc of the 530 head.

Further, I've measured a 94 b230f piston I have spare and that is at 6cc dish. Which with a 530 gives you 10.0 c.r or 9.6 c.r."

Выясняем что объём 530 ГБЦ 48сс. Тут же он утверждает что у 531 объём ~52cc. 48+3.96 = 51.96cc — всё сходится. Далее он говорит что после ремонта у одной 530й объём стал 47,5сс, а у 531й — 51,5сс. Автор не указывает сколько было снято с плоскостей гбц.
Очень круто что так же он пролил КС в поршнях. Это 16сс для FT поршня с лужой 4,5мм и 6сс для F/FB/FS/FX/G поршня с 2.2мм лужой.

Давайте попробуем суммировать эти показатели, получится ли у нас расчётная КС?
48+8,86+6 = 62,86сс для B230F
Но ведь расчётная КС 65,77сс. Разница ~3сс. Это очень большая погрешность, она способна изменить степень сжатия на данном моторе на 0,3-0,4. Куда делся недостающий объём? Может тот парень, что делал замеры, ошибся?
Ладно, попытаемся ещё поискать инфы. Этот же тип на своих скринах из онлайн калькулятора СЖ указывает недоход поршня до ВМТ то одну десятку, то одну сотку — херня какая-то. Называется это явление Engine Deck Clearance, а по нашему — вылет/выступ поршня. Листаю мануалы — там о нём ни слова. Ладно, пытаюсь найти инфу по фактическим замерам этого параметра у кого-то в бортовиках. Опять вспоминаю что что-то подобное было у Volvovan'а тут и тут.

Данная информация только усугубила ситуацию. Т.е. теперь я знаю что блок на новых оригинальных комплектующих имеет КС ещё на 3,14*48*48*0,17/1000 = 1,23сс меньше расчётной.
У него ФТ поршни и 531 ГБЦ, но для расчёта будем использовать стоковую для FT/FK моторов 530-ю.
8,86-1,23+16+48=71,63сс — согласно всем замерам
578,77/7,7 = 75,16сс — согласно расчётам по стоковым данным.
Разница 3.53сс, а если бы не расчитали вытеснение поршнем — то было бы 2,3сс.
И тогда СЖ вместо 8,7 для ФТ мотора получилась бы
578,77/(71,63+1,23)+1 = 8,94 — без учёта вытеснения (если бы поршни имели нулевой вылет) и
578,77/71,63+1 = 9,08 — с учётом вылета поршня +0,17мм
Херня какая-то. Разница слишком большой получатся. Продолжаем гуглить по поводу вылета поршня.
Натыкаемся на такую тему. Тоже фото со стрелочным индикатором, так же есть фото других участников.

"Having prepped the block deck and 530 head surfaces to mate with a Cometic .036" gasket, I wanted to confirm the piston height above deck. According to reliable TB sources, this piston height is expected to be +.003~.006" in factory (stock) engines.

Indicator data taken from a stocker 94 B230FT with around 125K miles; no sign of this engine ever having been removed/rebuilt AFAIK. 0.010" above deck is almost twice what I was expecting. Curious if other folks have found similar piston heights on these late B230FT squirters? This throws a bit of a wrench into my using an .036" Cometic gasket for tight squish (quench)…according to StealthFTi, his sources in Sweden recommend .004" per 1K of RPM for rod stretch, plus a hair (.004") for breathing room. Following this "conservative" guide, for a 6K reving engine I would need .028", less than I'm going to have."

Автор поста утверждает, что у него есть информация из надёжных источников, что вылет поршней должен составлять не больше 0,003-0,006 дюймов для фабричных (новых) моторов. Это 0.076-0.152мм. Очень близко к Вольвованоским 0,17мм. Будем считать это истиной. У автора же вылет на моторе с пробегом 125К миль, т.е. около 200'000 km составил 0,25мм.
При вылете +0,14мм вытесненый с КС объём будет составлять 1сс. Давайте возьмём это за константу для нового мотора.

Выясненая информация очень полезная, но не помогает нам приблизиться к номинальным значениям СЖ, а наоборот, лишь отдаляет от них. Значит что-то не так либо с выясненым объёмом КС в ГБЦ, либо в поршне.

С одной стороны, накосячить с замером маленького объёма поршня сложнее. С другой — разница объёмов ГБЦ совпала с расчётной. Давай расчитаем разницу стоковых КС между FT и F моторами, т.к. они отличаются только поршнями, объём которых мы знаем. Оба мотора уже считались выше.
65,77сс для B230F и 75,16cc для B230FT.
75.16-65.77 = 9.39cc — близко к тем самым 16-6=10сс согласно замерам. Сука!
Подумал может быть в вытесненом объёме свечи может быть дело, но ведь как без свечи камеру пролить? А никак. Да и на фотках пониже видно что в ГБЦ вкручены свечи. Так что отметаем этот вариант.

65,77сс — расчёт
48-1+8,86+6 = 61,86сс — факт
579/61,86+1 = 10,36СЖ вместо 9,8 для B230F.

Ещё немного погуглив нашел тут упоминание, что у FT поршня объём лужи 18сс (а не 16сс, как намерял Vee_Que). На фото на сайте не обращайте внимания, они там у всех поршней одинаковое и не от нашего мотора. Запомним эту информацию.

Ну и раз нихрена не получается — пробуем подобрать такие значения, чтоб получалась паспортная СЖ.
Потому что я с этого поля побеждённым не хочу уходить. Пользоваться буду этим онлайн калькулятором СЖ.
Главная цель данного поста — выяснить разницу между СТОКОВЫМИ деталями. Отталкиваться буду от собственных расчётов.
Разницу между 530 и 531 в 3,96сс и между F и FT поршнями в 9,39сс я уже знаю. Теперь расчитаю остальные дельты.
Для B230A/E мотора
579/9,3 = 62,26сс
65,77-62,26 = 3,51сс — на столько КС Е поршня меньше чем у F.
Теперь осталось узнать разницу с ЕТ. B230FB мотор на 531 голове у нас уже расчитан — 69,73сс.
579/8,0 = 72,38сс
72,38 — 69,73 = 2,65сс — на столько ЕТ поршень больше чем F.
Получаем такую картину:
FT > ET > F > E
x+9.4 > x+2.65 > x > x-3.5

Вылет поршня буду игнорировать, раз он не указан в мануалах. Т.е. в расчётах поршень в ВМТ находится на одном уровне с блоком цилиндров.
Объём обжатой прокладки я уже расчитывал выше, на всех моторах он равен 8,86сс.

Итого нам осталось просто правильно подобрать объём для F поршня, зная что он около 6сс, которые намерял Vee_Que с сайте ozvolvo. А так же объём для 530 головы, зная что он около 48сс. С конкретно этими данными я уже пытался делать расчёты, и стоковой степени для B230F мотора равной 9,8 у меня не получилось. Вместо этого было 10,2 без вылета, и 10,36 с вылетом поршня. Это значит что объём камеры сгорания необходимо увеличить. Давайте вычислим на сколько. Для этого вычтем стоковую КС из расчитаной.
65,77 — 62,86 = 2,91сс
Для правдоподобности 2сс добавим к ГБЦ, а 0,9сс к поршню
48+2 = 50сс — объём КС в 530
6+0,9 = 6,9сс — объём КС в F поршне

FT > ET > F > E
6.9+9.4 > 6.9+2.65 > 6.9 > 6.9-3.5
16.3cc > 9.55cc > 6.9cc > 3.4cc — объёмы КС поршней по типам

50 + 3,96 = 53,96сс — объём КС 531

Вот и получили значение объёмов по 2 ГБЦ и 4 поршням. На десерт оставив В230К со своей плоской 631 ГБЦ и поршнями-бассеинами.

Ну объём у неё точно какой-то незначительный имеется как минимум вокруг сёдел и свечи. Просто пальцем в небо пускай будет 7сс.
579/(10,5-1) = 60,95сс общая КС
60,95-7-8,86 = 45,1сс — приблизительный объём поршня B230K.

Расчитать объём цилиндров при ремонте в +0,3 и +0,6 не трудно
3,14*48,15*48,15*80 = 582,5сс — первый ремонтный размер
3,14*48,3*48,3*80 = 586сс — второй ремонтный размер

А вот с ремонтом ГБЦ всё не так просто. Но тут на помощь приходят две вещи:
1) Ссылка на древнейший раздел турбобриксов с приблизительными параметрами ГБЦ
2) Упоминание Vee_Que о том, что ремонтные ГБЦ имели объём на ~0,5сс меньше стока

Из родного гринбука по моторам можно узнать, что предел уменьшения толщины ГБЦ — это 0,5мм (146,1мм-145,6мм). Кто-то сейчас может рассмеяться, т.к. ему приходилось снимать по 1.5 :) Но на самом деле Volvo просто гарантирует что при толщине в 145,6мм плоскость ГБЦ не будет уводить от перепадов температур при правильном ремонте и эксплуатации двигателя. При плановом ремонте (в случае масложора от сточеных колец, а не перегрева) обычно снимают 0,1-0,2мм, не более. В случая, когда приходится устранять последствия некачественной охлаждающей жидкости и/или перегревов, то снимают гараздо больше чем 0,5мм (в 2-3 раза).

Зная то, что при плановом ремонте ГБЦ КС уменьшается обычно на 0,5сс предположим что это значение лежит в промежутке между 0,1мм и 0,2мм. Так же зная, что кто-то когда-то предположил что в головках по ~4.4cc/mm, я пришел к выводу что давайте принибрежем отличиями между 530 и 531 на данном этапе и допустим что при при фрезеровке их объём уменьшается линейно, а их объём для первых 2х милиметров равен 5cc/mm.
Ну а для 631 ГБЦ уберём 1сс при шлифовке в -0,5мм и 2сс при -1мм. Я вообще не уверен в том что её возможно шлифонуть на 1мм, но половина расчётов у нас всё равно гипотетические, так что ничего страшного.

Теперь можно построить наглядную (но не красивую) таблицу с получеными значениями. Ура!

В апреле я понял и мне не охота делать красивее и понятнее эти таблички из экселя и пора постить запись.

Ну и надо бы расчитать тогда подобные вещи и для В200.
1986/4 = 496,5сс — объём цилиндра
Согласно всему что я нагуглил — прокладка на В200 идёт идентичная В21, и везде указана как 92мм. Только прокладка B204 идёт под 88,9 поршень (что видно по расстоянию между отверстиями для цилиндров). Накинем 1мм к диаметру, аналогично прокладке с В230 (хотя вроде как не надо и она идёт именно 92мм, а не 93).
3,14*46,5*46,5*1,2 = 8,15сс — объём прокладки на В200.

А дальше просто в экселе подбираю такой объём КС в поршне, чтоб получить СЖ = 10 на атмо моторе и СЖ = 8,5 на турбо. 631 голову поставить на В200 невозможно, т.к. клапаны упрутся в блок цилиндров.

С объёмами КС в поршнях я не согласен, по факту они явно не такие, но результаты по В200 я привёл только для полноты картины и искать в чём тут причина уже не хочу.

Вот как-то так.