ТехникаВ четвертом номере журнала за этот год главный конструктор ГАЗа по легковым автомобилям С. Батьянов рассказал о начальном этапе модернизации "Волги". Почему в разряд первоочередных попали изменения, практически незаметные внешне? Их сущность определяется новым "сердцем" автомобиля. Шутка ли, по сравнению с привычным его мощность возросла в полтора раза! О двигателях нового, "406-го" семейства мы писали еще три года назад (ЗР, 1993, № 4). Но то был, по сути, выставочный образец. Сегодня мотор на конвейере - Заволжский моторный завод (ЗМЗ) разворачивает мощности для производства 75 тысяч этих двигателей в год. Пора познакомиться и поближе! Такую возможность предоставили нам главный конструктор ЗМЗ Виктор ПИЧУГИН и начальник отдела перспективных бензиновых двигателей Лев ПОЛЯКОВ. топлива не более 185 г/л. с.-ч) обусловили выбор механизма газораспределения с двумя верхними валами и четырьмя клапанами на цилиндр. Распространенная сегодня четырехклапанная схема в сочетании с системой распределенного впрыска топлива позволила обеспечить нужный уровень форсировки. К слову, ЗМЗ-406 стал первым отечественным мотором для массового производства с таким набором современных технических решений (рис. 1). За базу был принят диаметр цилин-МОЩНЕЕ В ПОЛТОРА РАЗАдра 92 мм как традиционный для ЗМЗ это обеспечивает унификацию комплектующих поршневой группы. Довольно большой (92 мм) ход поршня нынешнего серийного двигателя обусловливает значительные силы инерции, а значит, ограничивает возможность форсировки по оборотам. Пришлось уменьшить ход до 86 мм, что повлекло уменьшение рабочего объема с 2445 до 2286 см 3 , но позволило поднять обороты максимальной мощности до 5200-5500 в минуту. Применив камеру сгорания с центральным расположением свечи зажигания, мы смогли значительно - до 9,5 вместо 8,2 на серийных двигателях повысить степень сжатия. В сочетании с уменьшенным рабочим объемом и системой впрыска это позволяет не только достичь высоких мощностных показателей, но также обеспечить умеренный эксплуатационный расход топлива и малую токсичность. Распределительные валы приводятся двухрядной втулочной цепью с шагом 9,525 мм. Двухступенчатость привода (рис. 2) вызвана необходимостью снизить высоту двигателя в передней части - ранее говорилось, что первоначально его планировали устанавливать на переднеприводный автомобиль продольно. Предпочтение цепи зубчатому ремню объясняется ее более высокими надежностью и долговечностью. Гидравлические толкатели клапанов (рис. 3) избавляют от необходимости регулировать зазоры. Также не требуют обслуживания автоматические гидравлические натяжители цепи в приводе распредвалов. Блок цилиндров выполнен из чугуна в виде моноблока как с протоками между цилиндрами при диаметре последних 92 мм, так и без них - при диаметре 95,5 мм (для модификаций, о которых речь пойдет ниже).В начале 80-х годов на ГАЗе занялись разработкой нового легкового автомобиля. Было очевидно никакая модернизация серийных 2,4-литровых моторов уже не обеспечит мощности, топливной экономичности и токсичности, отвечавших требованиям к перспективной машине. В 1982 году началась работа над совершенно новым двигателем. С тех пор разработано, изготовлено и испытано несколько серий двигателей различной конструкции. Блоки цилиндров делали из чугуна и алюминия; пробовали механизмы газораспределения с приводом цепью и ремнем, с одним и двумя распредвалами в головке блока, наконец, системы питания с карбюратором и впрыском топлива. На основе проведенных исследований ис 32 ЗА РЛМ 69 УЕ /6учет ом требований ГАЗа в 1986 году были выбраны основные конструктивные решения и утверждено техническое задание на новый двигатель. В то время шла работа над "Волгой" ГАЗ-3105 и двигателем для нее. Более массовыми должны были стать модели -3103 с приводом на переднюю ось и -3104 (4x4). Для них и предназначался наш новый мотор. По разным причинам эти автомобили на ГАЗе не появились, и мы сориентировались на его применение в серийных "волгах" ГАЗ-3102,-31029 и-24-10. Высокие требования к мощности (не менее 150 л. с.) и экономичности (расход ТехникаЧугунный блок придает более высокую жесткость конструкции в целом - соответственно, более стабильны зазоры в парах трения, что важно при эксплуатации в различных климатических зонах. Кроме того, облегчается создание высокофорсированных модификаций (с наддувом), а также дизеля. Особое внимание уделено системам питания и зажигания. В качестве базовой была принята комплексная система управления впрыском бензина и зажиганием, позволяющая достичь высоких мощностных параметров, а также соответствия современным и перспективным требованиям по токсичности и топливной экономичности. На первых этапах разработки система управления двигателем была полностью отечественной, включая блок управления, все датчики и исполнительные устройства. К сожалению, ход испытаний показал, что эта аппаратура не обеспечена надежными компонентами, а потому ее доводка сдерживает работу над двигателем. В дальнейшем система управления базировалась на датчиках и исполнительных устройствах фирмы "Бош" (Германия), а ее мозг - блок управления - разрабатывали российские инженеры. К 1992 году мы предложили три варианта блока управления, с которыми двигатель прошел приемочные испытания на автомобиле и был рекомендован к производству. Существовал также вариант с блоком управления впрыском фирмы "Бош" и отдельным блоком для управления зажиганием. В 1995 году принято решение о создании единого (унифицированного) блока управления с широким набором функций, в том числе с обратными связями по детонации и содержанию кислорода в отработавших газах. В этой работе принимают участие несколько российских фирм. Уже есть образцы, прошедшие испытания, ведется подгот овка их серийногопроизводства . Именно отечественные фирмы, в частности конверсионные, должны будут конкурировать со знаменитым "Бошем". Всесторонние испытания нового двигателя, проведенные на ЗМЗ, ГАЗе и центральном автополигоне НАМИ, подтвердили, что требования технического задания выполнены. Двигатель и системы управления (три варианта) рекомендованы к производству. В 1993 году на Заволжском моторном заводе в специально созданном цехе малых серий начато производство двигателя ЗМЗ-4062.10 для автомобилей "Волга" ГАЗ-3102, -31029, -24-10. В том же году их было выпущено 400 штук, годом позже - 600. В 1995 году объем выпуска достиг 2000 штук. Цех малых серий предназначен для отработки конструкции, технологий, набора статистики по отказам, уточнения вопросов обслуживания в эксплуатации. Эти задачи он выполнил. Сейчас идет освоение массового производства в основных цехах Заволжского моторного с расчетом выйти в 1997 году на выпуск 75 тысяч двигателей. Современный двигатель, как правило, п роектируютсперспективой дальнейшего развития - создания на его базе целого семейства. В данном случае на этапе компоновки заложили нескольковариантовс различными диаметрами цилиндров и ходами поршня. Диаметр цилиндра можно увеличивать до 96 мм (с блоком без водяных проток, но с пропилом в верхней части между цилиндрами). Картерная часть блока позволяет разместить коленчатый вал, обеспечивающий ход поршня до 94 мм. Таким образом, из унифицированных деталей получаем гамму двигателей рабочим объемом от 2000 до 2700 см 3 (см. таблицу). Это дает возм ожностьточнеереагировать на спрос, учесть различия в уровне сервиса, удовлетворить специфике различных транспортных средств - от легковых автомобилей до джипов, микроавтобусов, грузовиков. Схема развития семейства учитывает конструктивные особенности двигателя ЗМЗ-406.10, прежде всего, привода распределительных валов и головки цилиндров. Для всех моторов принята единая (унифицированная) конструкция головки цилиндров и деталей привода распредвалов, а в цилиндро-поршневой группе - единый шатун. Тем самым получена максимальная унификация внутри семейства . При этом различные варианты степени сжатия достигаются конструкцией поршней, различающихся высотой головки и наличием выступа или впадины на днище. Все семейство "набирается" из одной головки цилиндров; двух блоковЗА РУЛЕМ 6/96Рис. 1. Поперечный разрез двигателя ЗМЗ-406: 1 - масляный картер; 2 - масляный насос; 3, 4 - валы привода масляного насоса; 5 - блок цилиндров; 6 - впускной коллектор; 7 - крышка головки цилиндров; 8 - указатель уровня масла (щуп); 9 - головка цилиндров; 10 - выпускной коллектор; 11 - поршень; 12 шатун; 13 - коленчатый вал.33 ТехникаРис. 2. Привод распределительных валов: 1 - звездочка коленчатого вала; 2 башмак гидронатяжителя нижней цепи; 3 - нижний гидронатяжитель; 4 - нижняя цепь; 5 - ведомая звездочка промежуточного вала; 6 - ведущая звездочка промежуточного вала; 7 башмак гидронатяжителя верхней цепи; 8 - верхний гидронатяжитель; 9 - шумоизолирующая резиновая шайба; 10 - верхняя цепь; 11 - установочная метка на звездочке; 12 - звездочка распредвала впускных клапанов; 13 - установочные штифты; 14 - верхний успокоитель цепи; 15 - звездочка распредвала выпускных клапанов; 16 - верхняя плоскость головки цилиндров; 17 - средний успокоитель цепи; 18 - нижний успокоитель цепи; М1 и М2 - установочные метки на блоке. Базовая модель уже занимает свое место в основном производстве, а тем временем в цехе малых серий осваивают новые модификации. Особого внимания заслуживает дизельный двигатель. В его конструкции сохранены основные решения бензинового (жесткий чугунный блок, четырехклапанная схема газораспределенияс двумя распредвалами и гидротолкателями в головке цилиндров, цепной привод распредвалов, турбонаддув). Но сохранив по возможности технологическую преемственность, мы внесли те изменения, которые позволили реализовать дизельный процесс. В прошлом году изготовлены первые опытные образцы для доводочных работ. Освоение на Заволжском моторном заводе двигателей нового поколения позволит поднять потребительские качества автомобилей, сделает их более конкурентоспособными.Рис. 3. Привод клапанов: 1 - впускной клапан; 2 - головка цилиндров; 3 - распределительный вал впускных клапанов; 4 - тарелка пружины клапана; 5 - маслоотражательный колпачок; 6 - наружная пружина клапана; 7 - распределительный вал выпускных клапанов; 8 - гидротолкатель; 9 - сухарь клапана; 10 - выпускной клапан; 11 -внутренняя пружина клапана; 12-опорная шайба пружины клапана.(диаметры цилиндров 92 и 95,5 мм); одного шатуна; трех коленчатых валов (R=37,5 мм, R=43 мм и R=47 мм) и четырех поршней. Предусмотрены различные варианты систем питания (впрыск, карбюраторная, газовая, впрыск с наддувом). Соотношение объемов выпуска будет определять спрос. Помимо ГАЗа, потребителями наших моторов могут стать РАФ, УАЗ, БАЗ и другие автозаводы. У этих автомобилей разные конструкции моторных отсеков, систем впуска и выпуска, подвесок. Для монтажа двигателей разрабатываются специальные комплекты деталей. Кроме того, изготовлены опытные образцы моторов для экранопланов, аэросаней, спортивных автомобилей.ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ 4-ЦИЛИНДРОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ АО "ЗМЗ" НОВОГО СЕМЕЙСТВА~~^———^^ Модель Параметр ~~~-—^^__ Рабочий объем, л Диаметр цилиндра х ход поршня, мм Мощность, л.с/кВт при об/мин Крутящий момент, Н м при об/мин Система питания 4062.10 4072.10 4063.10 4061.10' 4064.10" 4066.10 4086.10 4096.10 406.10 408.10 4088.10 4082.10 4092.102,392x86 150/110 5200 206 40002,095x75 125/92 5400 177 40002,392x86 125/92 5200 191 30002,392x86 110/81 5200 182 30002,392x86 200/147 5200 323 30002,392x86 150/110 5200 206 40002,595,5x86 155/114 5200 215 40002,795,5x94 160/118 5000 234 40002,392x86 150/110 5200 296 40002,595,5x86 155/114 5200 215 40002,595,5x86 155/114 5200 215 40002,595,5x86 155/114 5200 215 40002,795,5x94 160/118 5000 234 4000В"Волга" ГАЗ-31029, ГАЗ-3110В"Волга" (такси)К"Газель" ГАЗ-3302К"Газель" ГАЗ-3302ВТ"Волга" ГАЗ-31017ВВ"Газель" ГАЗ-2705 (фургон),ВВ"Волга" ГАЗ-31054, ГАЗ-3104ВВЭкраноплан "Волга-2"В"Волга" ГАЗ-3110, "Бурлак" ГАЗ-2304"ВАтаман" ГАЗ-2308, "Бурлак" ГАЗ-2304Применение на автомобилеГАЗ-3221(микроавтобус)Обозначения: В - впрыск бензина. К- карбюратор. Т - турбонаддув. 'Степень сжатия - 8,0; бензин - А-76. "Степень сжатия - 8.0; бензин - АИ-93. АИ-95. У остальных двигателей степень сжатия - 9,5; бензин - АИ-93.34ЗА РУЛЕМ 6/96