Двигатель 2110 и работа по впрыску

Двигатель 2110 и работа по впрыску

В этой главе будет рассказано об этапном для завода событии – переходе от карбюраторных двигателей к двигателям, оборудованным системой впрыска топлива.

Случилось это в ходе разработки двигателя для семейства 2110, так что эти две истории тесно переплелись. Рассказывая о двигателе, не обойтись без упоминания о впрыске, и наоборот.

Замена одного вида смесеобразования другим была не просто данью техническому прогрессу, а явлением крайне принципиальным.

Весь мир уже давно убедился, что архаичный карбюратор просто не способен на длительное время обеспечить стабильность необходимых характеристик топливной смеси.

Слишком много у карбюратора движущихся частей, меняются характеристики, время от времени требуется регулировка.

А по западным нормам уже в то время никакое вмешательство не допускалось в течение 80 000 км.

И хотя карбюратор на той же Самаре был достаточно современным, никакой перспективы у него не было.

Требования по токсичности выхлопных газов ужесточались с каждым годом. И стабильность смесеобразования вышла на первый план и стала просто жизненно важной необходимостью.

Надлежащими качествами в этом плане обладают только системы впрыска. А поскольку управляет этим процессом исключительно электроника, то рассказ пойдёт и о ней (тут будет часто встречаться термин ЭСУД – электронная система управления двигателем).

Г. Мирзоев.

Одним из важных отличий десятого семейства от восьмого является двигатель.

Имеющиеся мощности производства двигателя восьмого автомобиля были рассчитаны на программу 220 000 автомобилей, и для десятого семейства было необходимо создавать свою конструкцию.

Усугублялось это тем, что к началу производства 2110 восьмому двигателю было бы уже более 10 лет, и полностью повторять конструкцию было нецелесообразно.

Энергетический кризис конца 70-х гг., сильно ударивший по нашей классике, показал, что расход топлива надо снижать. Изменились и требования по экологии.

Было два пути. Или увеличить количество клапанов на цилиндр с двух до четырёх, или ставить наддув, который тоже решал задачи и повышения мощности, и экономичности. Взвесив затраты и преимущества, выбрали первый путь.

Время показало правильность этого выбора. Сделанный вместе с Porsche 16-клапанный двигатель имеет гораздо б?льшую мощность, чем 8-клапанник того же рабочего объёма.

Можно было, конечно, получить в этом плане ещё более высокие показатели, но мы не стали этого делать, а использовали эти возможности для улучшения топливной экономичности.

Насколько это получилось, можно судить по тому, что десятый автомобиль по данному параметру до сих пор находится на вполне современном уровне (тут, конечно, заслуга не только двигателя – большое внимание было уделено аэродинамике).

Необходимо было получить и нужный уровень по токсичности (нормы Евро-2 и Евро-3). При этом по европейским требованиям никакое вмешательство в работу систем двигателя не допускается в течение 80 – 100 тысяч км.

Выполнить эти требования, используя даже самые современные карбюраторы, было нереально. Необходимо было внедрять впрыск.

При этом переводить на впрыск надо было все автомобили. Ведь в те времена экспорт вазовских автомобилей достигал 40% от выпуска, а Европа собиралась внедрять новые, ужесточённые нормы токсичности уже с начала 90-х гг.

Итак, для создания автомобиля 2110 необходимо было решить три главные задачи:

– 16-клапанный двигатель;

– впрыск вместо карбюратора с системами нейтрализации отработавших газов;

– снижение аэродинамического сопротивления автомобиля до необходимой величины.

Ни опыта, ни оборудования, ни массового производства для достижения этих целей в Союзе в то время не было.

Конечно, мало кто поверит, что в стране не было аэродинамических труб. Скажут – а как же авиация?

Да, авиационные трубы были, и было их достаточно много, но они совершенно не были приспособлены для работы с автомобилями.

Попытка их использования в этом качестве была предпринята ещё при разработке восьмёрки, но недостаточная чувствительность аэродинамических весов, рассчитанных на гораздо б?льшие нагрузки, не позволяла вести точную доводку автомобиля.

Знакомство с системами впрыска, применяемыми в авиации, тоже не добавило энтузиазма. Эра поршневой авиации вообще-то прошла. Выпускаемые системы впрыска были механическими, громоздкими, тяжёлыми и ненадёжными, а поэтому – сдублированными.

Даже если поставить туда электронику, то дублирующий контур всё равно остался бы механическим, электронике тогда не очень доверяли.

Памятуя успешную совместную работу с Porsche, решили использовать их опыт и знания.

В 1987 году с ними был подписан контракт на доводку автомобиля 2110 по аэродинамике (к тому времени на фирме Porsche была построена полноразмерная автомобильная аэродинамическая труба), а также по совместной разработке 16-клапанного двигателя с рабочим объёмом 1,5 л с многоточечным впрыском.

Контракт был успешно завершён к 1991 году. В результате проведённых работ коэффициент аэродинамического сопротивления Сх был получен равным 0,3. Да и 16-клапанный двигатель мощностью 94 л.с. был готов к производству.

Оставался открытым только вопрос: где взять впрыск? А к нему и всю систему токсичности, обеспечивающую выполнение вводимых в Европе норм уже с 1993 года.

Основными производителями систем впрыска в конце 80-х – начале 90-х гг. были GM, Bosch и Siemens. С этими фирмами и начались переговоры, которые закончились в июне 1990 года подписанием контрактов с General Motors.

Выбор в пользу компании GM объясняется тем, что по сравнению с конкурентами она смогла предложить более полный комплекс услуг. К тому же, опыта в действительно массовых поставках у этой компании было побольше, на её заводах уже тогда выпускалось 10 млн. впрысковых автомобилей в год.

Немаловажным было и то, что была найдена нестандартная схема финансирования проекта.

Контрактом предусматривались:

– разработка систем впрыска и их адаптация к автомобилям ВАЗ под нормы токсичности Евро-1 и США-93 (восемь проектов), а также обучение вазовских специалистов;

– поставка 540 тыс. комплектов систем для автомобилей ВАЗ, предназначенных для экспорта;

– продажа лицензий и участие в освоении производства ряда компонентов системы впрыска на наших отечественных заводах.

Параллельно с этим была начата работа по изучению возможности разработки и организации производства комплектующих изделий, входящих в комплект впрыска и системы токсичности, на заводах оборонной промышленности и заводах автотракторного электрооборудования.

И к началу поставок комплектов от GM часть изделий была исключена, поскольку их производство было освоено в России.

Поставки систем впрыска от GM начались с 1993 года. Это были комплекты с центральным впрыском под нормы токсичности Евро-1 для Нивы и классики, а также с многоточечным впрыском для Самары. Позднее начались поставки и для десятки.

Однако изменение ситуации в нашей стране не могло не повлиять на наши обязательства по закупкам у GM систем впрыска. В связи с перестройкой экономики экспорт наших автомобилей стал резко сокращаться. С 1993 по 1999 гг. из намеченных 540 тыс. комплектов было закуплено только 115 тысяч.

Конечно, в этой ситуации GM не торопился с организацией производства компонентов в России.

Анализ возможности организации производства компонентов ЭСУД показал, что для производства ряда высокотехнологичных изделий необходима организация супермассового производства, которое будет обеспечивать нужное качество и стоимость. Таких изделий оказалось 5 из 25, составляющих комплект ЭСУД.

И в начале 1993 года было принято решение по этим изделиям создать совместные предприятия с зарубежными партнёрами. Выбор у нас был небольшой – Delphi (GM) и Bosch с условием поагрегатной унификации с системой GM.

В 1995 году был подписан контракт с фирмой Bosch о создании совместного предприятия по изготовлению элементов ЭСУД в России между АО СЭПО, АО Авангард, ОАО АВТОВАЗ и Bosch.

В 1997 году начался выпуск автомобилей ВАЗ с российской ЭСУД.

Ю. Пашин, конструктор.

С системой впрыска я познакомился ещё в 1958 году, в бытность студентом МАМИ. Помню, что на Шевроле Корвет, суперспортивной и супердорогой модели, стоял первый в мире электромеханический впрыск топлива ф. Рочестер.

А будучи уже на ВАЗе, я попал в 1990 году как раз на эту фирму!

Хотелось бы упомянуть и ещё об одном стечении обстоятельств. В начале 30-х гг., во времена строительства ГАЗа совместно с ф. Ford, мой отец М. Пашин находился в длительной командировке в Детройте.

Вот и я через много-много лет, работая от ВАЗа по контракту с GM, оказался там же. По моей просьбе американцы даже отыскали домик, в котором жил отец.

Когда пришлось выбирать впрыск, мы с Мирзоевым, Вершигорой и специалистами из Автолады посетили всех известных производителей аппаратуры. И Magnetti-Marelli, и Siemens, и Lucas, и Bosch, и GM.

Но нам нужен был производитель, который бы выпускал не менее миллиона комплектов в год.

Таким и оказался концерн General Motors, выпускавший десять миллионов автомобилей, которые все были оснащены той или иной системой впрыска.

Надо сказать, что в системе впрыска около 25 компонентов. Полный их набор, а также увязку могла предоставить только компания GM.

Это техническая сторона, а была ещё и финансовая. Короче, мы начали работу с GM.

В сентябре 1990 года я находился с семьёй в Сочи на отдыхе, когда меня телеграммой вдруг вызвали на завод.

Каданников и Сахаров поставили мне задачу: до конца года собрать автомобили, подобрать людей и вылететь в Штаты, где нужно было оказаться до наступления рождественских каникул.

И организовать там всё – и проживание, и транспорт, и обучение, и прочее (на этот счёт даже было специальное контрольное поручение генерального директора).

Первая группа (вылет 29 ноября): В. Закиев, Н. Эксакустос, Г. Сергеев, В. Морозов, Г. Подлипнов, Ю. Земсков и переводчик Ф. Садыков. Срок пребывания – 3 недели. Это инженеры по испытаниям и электронике, в задачу которых входило обучение.

Вторая группа (вылет 12 декабря): Ю. Пашин, А. Симульман, Ю. Ямолов, Ю. Миронов, Ю. Туровский и переводчик А. Соболев – непосредственное проведение работ по адаптации. Всех оформили пока на полгода (с возможностью продления), а меня как руководителя – сразу на год.

Этот год в итоге превратился в четыре долгих года пребывания в Америке (с семьёй, правда).

В общей сложности у нас было сначала восемь проектов.

Два из них предусматривали центральный (моно) впрыск в коллектор: Нива21214, а также классика21073 и 21044 (все машины с двигателем 1,7 л под нормы токсичности США-83 (Евро-1).

Остальные шесть, с двигателями следующего поколения, были с распределённым впрыском.

Четыре из них разрабатывались также под нормы США-83 (Евро-1): Самара (21099) и 21102 с 8-клапанным двигателем 1,5 л, а также Самара (21093) и 21103 с 16-клапанным двигателем 1,5 л.

Ещё два автомобиля 21103 с 16-клапанным 1,5-литровым двигателем и распределённым впрыском разрабатывались: один – под нормы токсичности СССР (Евро-0, без нейтрализатора), другой – под перспективные и очень жёсткие нормы США-93 (для рынка Канады).

Потом к этим восьми проектам добавился ещё и девятый – автомобиль 21081 с 1,1-литровым 8-клапанным двигателем.

Последний вариант был явно ошибочным и развития не получил. Сейчас мы все ездим на двигателях 1,6 л.

А вообще-то мы начали заниматься впрыском ещё в начале 70-х гг., когда было увлечение форкамерными двигателями.

Но их беда была в том, что главную проблему – токсичности – они не решали, к ним надо было что-то приделывать типа нейтрализатора.

Опять же для них (как и для дизелей, и для РПД) нужно было строить новое производство.

А токсичность надо было уменьшать не на проценты, а в разы! Это можно было сделать только с каталитическим нейтрализатором.

А поскольку я был членом секции ГКНТ по охране окружающей среды, то мне главный конструктор В. Соловьёв и поручил этим заняться.

Начали мы делать нейтрализатор. Попутно работали со впрыском с питерским ЦНИИТА. Директором там был энтузиаст Ю. Свиридов, который был не только администратором, но и технарём.

Съездили и в Горький (первая команда УГК была почти вся оттуда). Там уже делали впрысковую аппаратуру для Чаек.

Но как только мы поставили такой комплект на наш вазовский двигатель 1,2 л, ухудшились все его показатели. Он стал плохо заводиться, расходовал много топлива, токсичность вообще была неприемлемой.

Точность аппаратуры оказалась недостаточной (на больших двигателях это ощущалось меньше), узлы были тяжёлыми и массивными.

Но мы шли по следам родного завода ГАЗ, работая в этом же направлении. Совместно с НАМИ сделали отличный расчёт впускного тракта – огромную работу.

Потом подоспел двигатель 1,5 л. На него тоже поставили аппаратуру впрыска. Это были полностью отечественные разработки (ЦНИИТА).

Комплект, правда, для массового производства не годился, требовал постоянного ухода. Был гигантский насос, который шумел, нужно было его изолировать. И ещё много проблем.

Были и другие попытки внедрения впрыска, Башинджагян в бытность замминистра это дело активно проталкивал.

Первое электронное регулирование рабочего процесса было сделано на нашем заводе, где-то в 1980 году. Это экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ), удостоенный золотой медали ВДНХ.

Эта система частично решала проблемы токсичности, могла работать в паре с нейтрализатором и была полностью совместимой с основным производством. На двигателе практически изменений не было, а на карбюраторе мы смогли уложиться в действующее оборудование с небольшими доработками.

Но наступил момент, когда карбюраторная технология с классическим зажиганием себя изжила. Стало ясно, что без впрыска не обойтись. Это было в середине 80-х гг. А реальные контракты по этой теме мы заключили только в 1989 году.

Считаю что имела место стратегическая недоработка – нельзя было десятку запускать с карбюратором. Конечно, потребителю по большому счёту всё равно, какая там система. Например, в Америке он знает в лучшем случае, сколько у него в моторе цилиндров. А больше ему и знать ничего не надо.

Просто, когда мы переходили в ходе производства с карбюратора на впрыск, стоимость автомобиля увеличилась.

И очень трудно было объяснить потребителю, почему вдруг так выросла цена. Ему-то без разницы, что там внутри. Реальные показатели-то остались теми же. Салон тот же, колёса те же. Тогда за что с меня берут лишние деньги?

Потом, когда дело наладилось (без проблем в начале не обошлось, конечно), все стали предпочитать впрыск. Там ничего не надо крутить, регулировать.

Chevrolet Corvette – первый в мире серийный автомобиль, оборудованный системой впрыска топлива ф. Rochester (1957 г.).

Ю. Пашин и генеральный директор ф. Rochester Я. Таннехилл (справа) обсуждают проблемы установки системы впрыска на автомобили ВАЗ (Флинт, 1990 г.).

Директор проекта GM-BA3 Р.Джонсон (слева) и Ю. Пашин согласовывают размещение элементов ЭСУД на макете моторного отсека (Флинт, 1991 г.).

Космонавт Г.Гречко знакомится с новой вазовской разработкой (США, 1992 г.).

Главное – водителю стало намного удобнее. Вспомните старые телевизоры, где для переключения каналов или какой-нибудь регулировки нужно было встать с дивана и подойти вплотную. Сейчас – дистанционный пульт.

То же и со впрыском. У водителя один ключ. Он сел в машину, завёл и поехал. Всё просто, больше ничего делать не надо.

Да и работа двигателя стала более оптимальной. Центробежный регулятор, к примеру, имеет одну характеристику на все случаи жизни. А с электроникой мы получаем возможность на каждую точку характеристики иметь свой угол. Можем управлять этими процессами.

Сотрудничество с GM включало в себя два взаимосвязанных контракта. Первый – на разработку и обучение. Нужно было к готовому автомобилю подобрать готовое изделие, его адаптировать. Дальше нужно было подготовить производство необходимых изделий.

Второй контракт – на поставку. По нему мы начали получать комплектные системы и ставить их на автомобиль.

Эта работа занимает очень много времени. Один проект требует около 24 месяцев. Тут и летние, и зимние испытания, и прочее. И стоит это всё очень дорого.

Лицензионный контракт подразумевал сначала адаптацию, а потом местное освоение. Причём собственное производство – это ведь не обязательно на территории России, никто в мире так не делает. Изделие осваивается там, где это наиболее экономически выгодно (включая и транспортные расходы, разумеется).

Но получилась такая ситуация. Первую часть (адаптацию) мы выполнили. Нужно было закупить стенды для обкатки двигателей в МСП, произвести обучение. Разработать руководство по ТО (это огромная книга, совсем непростая задача).

В общем, с GM мы не стали производить местного освоения – по ряду причин (стоимость, финансовые возможности завода и т.п.).

Правда, попытки освоения делались, и неоднократно. К примеру, тогда оборонному комплексу поручали делать изделия ширпотреба (в космическом двигателестроении будем делать холодильники!).

И нам сказали: да, такую технику мы сделать можем, но она будет стоить дорого. У массового и мелкосерийного производства совершенно разные подходы и разные деньги.

Поэтому, к примеру, освоение форсунки так и закончилось ничем. Тут ведь надо иметь мощное производство на уровне полутора миллионов в год, иначе оно будет нерентабельным.

Кроме того, необходимо иметь мощную научно-исследовательскую базу. Если у предприятия её нет, оно не развивается и рано или поздно погибнет.

Работу в Штатах мы закончили в 1994 году.

Не все проекты получили воплощение. Уже говорилось, что не пошёл двигатель 1,1 л. Не стали также ставить 16-клапанник на 21093 (хотя и была проведена доработка его моторного отсека с целью унификации).

Для постановки на производство всего остального нужно было выпустить большой приказ. В этом большая заслуга Б. Терентьева и Г. Мирзоева.

Если бы не они, мы бы или вообще никогда не поставили наши наработки на производство, либо поставили с большим опозданием и большими ошибками.

Нужно отдать должное настойчивости, с которой они пробивали этот документ. Везде ходить, всем объяснять, всех убеждать. Кропотливая и неблагодарная работа. И Терентьев вместе с Мирзоевым довели-таки это до конца. Сейчас все вазовские автомобили идут с электронным впрыском, включая классику и Ниву.

Крупных производителей систем впрыска в мире всего три – Bosch, GM и Siemens.

Форсунки и датчики массового расхода – только импортные. Электронные блоки – частично свои, частично Bosch. Производители не стоят на месте, программная и элементная базы постоянно обновляются. К примеру, форсунки становятся меньше, дешевле, точнее. А способы и даже принципы управления меняются чуть ли не каждый год.

Всё становится дешевле. Контроллер, к примеру, стоит всего 50 – 70 €. Система должна обеспечивать 80 000 км, выдерживая все параметры без регулировки.

Сильно влияет качество бензина. Все проблемы с электробензонасосами – отсюда. На импорте, к примеру, свечи ходят не менее 10 000 км. А у нас бывали случаи, что они отказывали через 2 000 – 4 000 км. В основном из-за присадок – не тех, что нужно.

Элементы впрыска на всех вазовских моделях одни и те же, системы различаются лишь калибровками и жгутами.

В нашей работе в Штатах мы общались в основном с коммерческими представителями, а не с конструкторами. Любую документацию можно получить лишь после того, как ты заплатил деньги.

В свои Инженерные центры никто никого никогда не пускает. Разве что каким-то делегациям что-то покажут, да и то чуть-чуть. Тайн своих никто не раскрывает. Такого проходного двора, как у нас, нет больше нигде. Работа конструктора – это деньги, которые зарабатывает фирма на этом деле.

Автомобили, находящиеся на эксплуатационных испытаниях, обслуживаются на обыкновенных СТО, у фирмы совсем другие задачи.

Я не был в Италии в первые годы, поскольку пришёл из авиации. Как только были сняты ограничения, полетел в Швецию вместе с Е. Шатровым по вопросам, связанным с экологией и токсичностью.

Посетили Центр ядерных исследований, где были лаборатории по токсичности, нужно было ознакомиться с канцерогенами. Потом побывали на Volvo, увидели, как они решают эти вопросы.

В Италию я всё-таки попал – на ф. Magnetti-Marelli смотрели впрыск. Видели и изготовление форсунок на военной базе Бари на побережье – туда не пустили никого, только меня и Вершигору. Завод полностью автоматизированный, полтора миллиона комплектов в год.

В. Жмиевский, конструктор.

Когда появилась задача создания нового двигателя для 2110, мы этим и занялись, начиная с 1985 года. Постепенно я стал ведущим конструктором этой темы.

Автомобиль планировался более дорогой и тяжёлый, поэтому нужен был более мощный двигатель. Мы предлагали тогда увеличить рабочий объём хотя бы до 1,8 л, но поддержки это не получило. До сих пор полагаю, что это было бы вполне разумным и оптимальным решением.

Но тогда законодателем был НАМИ, где считали, что ВАЗ должен производить автомобили с двигателями до 1,5 л, АЗЛК – до 1,8 л, а ГАЗ – 2 л и более. Но сейчас мы видим, что сделанный нами двигатель 1,8 л очень востребован. И не столько из-за мощности (она возросла ненамного), сколько из-за тяговых свойств, т.е. крутящего момента.

При работе над проектом 2110 необходимо было учитывать базу и возможности МСП.

И мы фактически провели глубокую модернизацию 83-го двигателя.

Второй путь для повышения мощности, помимо литража, это увеличение количества клапанов на цилиндр с двух до четырёх. Только одно это даёт прибавку мощности и момента от 10% до 15% за счёт лучшего наполнения цилиндров.

Помнится, даже обсуждался вариант турбонаддува.

На тот момент начались контакты с ф. Porsche. После консультаций с ними было решено, что самый приемлемый по себестоимости вариант – это 16-клапанный двигатель. Они по нему работали давно и знали все его преимущества и недостатки.

Контракт был заключён в 1987 году, и уже в следующем году в Германию выехала первая делегация: В. Мочалов, Л. Новиков и ещё кто-то.

Я поехал в 1989 году. И дальше мы с Мочаловым, меняясь через 6 – 9 месяцев, стали руководить этой делегацией.

В бюро головок ведущим конструктором был А. Симульман. Он скомпоновал вариант, который мы обсуждали с нашими литейщиками. Здесь много стараний приложил А. Голосовкер. И мы разработали вариант с литыми свечными колодцами. То есть, никаких вставных деталей в головке не было.

Потом приехали немцы и привезли с собой концепцию Porsche. Головка была ажурной и более лёгкой, но была недоработанной в плане технологии литья. Наша головка в этом смысле была лучше.

И мы уже знали, как доработать поршевский вариант.

Много позже, когда мы поработали с итальянской фирмой Mazzuconi, то всё же перешли на литые свечные колодцы, как и предполагалось сделать с самого начала.

Группы наших технологов по закупке оборудования размещались в Кёльне и Эссене. Туда частенько приезжали и конструкторы из Штутгарта.

Первый вариант головки был с очень сложной прокладкой головки блока, с массой резиновых элементов.

Когда мы получили чертежи с ф. Порше, все специалисты по РТИ делать пресс-форму отказались – было непонятно, как это выполнить.

Обратились на фирму Erling. Она запросила 400 000 немецких марок и четыре месяца работы для изготовления первого прототипа.

Такой срок был для нас неприемлемым, смещались все графики работ. Я в это время был здесь, в Тольятти. И удалось за 1 500 рублей сделать эти прокладки силами участка РТИ НТЦ всего за месяц!

Надо отдать должное тогдашнему директору НТЦ В. Каданникову – всем участникам он выписал ещё и премии в размере оклада.

И дело даже не в деньгах. Просто, когда мы сделали эту прокладку, и на ф. Erling, и на Porsche все были поражены. Как это русские сделали, да ещё так быстро?

Стали резать, изучать. И в итоге признали: всё в порядке. Утёрли им нос, образно говоря. И мы что-то можем!

Потом конструкция была изменена, сейчас вообще жидкая прокладка.

С помощью ИЦ было внедрено много новых материалов.

Последняя на сегодня модификация двигателя 2112 – это 21126, 1,6 л. Там есть детали, которые мы закупаем по импорту и делаем сами. Гидротолкатели закупались, потом были освоены в Ярославле. В Балаково качество РТИ довольно низкое, но они выкручиваются как могут. Покупные польские ремни тоже бывают с браком.

Большую роль в снижении механических потерь и улучшении виброакустических свойств двигателя сыграли облегчённые поршни и шатуны фирмы Federal Mogul (FM).

Всё семейство 2110 имеет единый мотоотсек, в который устанавливаются все наши двигатели.

А уж какой автомобиль чем комплектовать – это другой вопрос.

8-клапанный двигатель с впрыском имеет индекс 2111. Он был первым впрысковым двигателем, освоенным на ВАЗе, 16-клапанник (2112) пошёл чуть

озже.

При совместной работе с западными фирмами мы всегда получаем для себя что-то новое.

Как раз начиналось компьютерное проектирование, мы смотрели и учились, впитывая в себя всё новое.

Так, правый кронштейн двигателя нам рассчитали на Порше методом конечных элементов. Но всё равно это требует проверки в реальных условиях.

Теперь об исследовательском центре ф. Порше. Многое они разрабатывают сами, часть заказывают на сторону. Вся Европа находится во взаимодействии. Все считают деньги и никогда не будут сами делать то, что лучше и дешевле сделают другие. Так, на ф. Порше никто толком не знает, как проектировать поршень. Зачем? Для этого есть специализированные фирмы.

Узкая специализация обеспечивает и качество, и эффективность, и темпы развития.

А вообще-то доводка – процесс бесконечный.

У нас говорят: она начинается с первого образца и заканчивается, когда двигатель снимается с производства. Она идёт и сейчас.

Масса, шум, вибрация, расход, качество комплектующих, ресурс – всё это постоянно в работе.

Стало заметно, что устарела поршневая группа. Шум, вибрация, мехпотери. Применив новую, мы получили прибавку 4 – 5 кВт. Американская компания Federal Mogul скупила в Европе много заводов. У них и закупаем.

Автоматический натяжитель ремня потребовал новых профилей шкивов. Улучшен профиль распредвала, проведены калибровочные работы.

Будущее за специализацией. Будущий завод двигателей должен работать по технологии Big Six (большая шестёрка). Шесть позиций: блок, головка, коленвал, распредвал, шатун и сборка вкупе с испытаниями. Всё остальное надо закупать, это и дешевле, и качественнее.

По впрыску нельзя сказать, что кто-то вырвался вперёд, поскольку идёт консолидация. И если мы собираемся внедриться в мировую экономику, нам этого тоже не избежать.

Сейчас все оценивают прибыль. Поэтому в Штатах двигатели, как правило, устаревшие, если это чисто американская разработка. Они более тяжёлые. Но в целом эффективность автопрома в Штатах высокая, поэтому появляются мировые двигатели. Так, корпорация Форд имеет отделения в Детройте, Европе и Японии.

И все они, взаимодействуя между собой, создают один двигатель. Он уже ближе к европейским.

Японцы начинают теснить американцев даже на их родине. И те не считают зазорным у них в чём-то поучиться.

А для технарей проводятся мировые симпозиумы по двигателю, на которые мы не ездили. В прошлом году поехали впервые, Мешков даже сделал там доклад. Там идёт интенсивный обмен информацией и мнениями, поэтому у всех конструкции достаточно близки. Вопрос только в эффективности экономики.

М. Коржов, конструктор.

В семействе автомобилей 2110 было предусмотрено применение двигателей в трёх исполнениях, последовательное освоение которых позволяло производить автомобили с новыми потребительскими качествами.

Базовым являлся двигатель 2110 рабочим объёмом 1,5 л, с карбюраторным смесеобразованием и бесконтактной системой зажигания, разработанный на основе 1,5-литрового карбюраторного двигателя 21083 семейства Самара.

На его основе была разработана модификация 2111 с распределённым впрыском и электронной системой управления рабочим процессом. В этом двигателе основные нововведения касались системы впуска – впускная труба с ресивером и оригинальным воздушным фильтром, с квадратным фильтрующим элементом.

Использование основных базовых деталей в двигателе 2111, унифицированных с двигателем 2110, позволило сократить время доводочных работ и подготовки производства.

Значительный объём работ был выполнен в создании третьей модификации двигателя – 2112, с 4-мя клапанами на цилиндр[8], с оригинальными системами впуска и выпуска.

Волжский автозавод уже имел опыт экспериментальных работ по двигателю с 4-мя клапанами на цилиндр – ещё в 70-е гг. такой двигатель был спроектирован выпускником ТПИ А. Охрямкиным (на его основе впоследствии изготавливались спортивные версии).

Для разработки 4-клапанного двигателя 2112 было принято решение подключить фирму Porsche. В объём услуг партнёра входили: разработка конструкции верха двигателя (головка цилиндров, системы впуска и выпуска), механизма газораспределения и поршня.

Условием разработки было максимальное использование основных деталей базового двигателя или оборудования для их производства.

Специалисты фирмы Porsche подвергли сомнению надёжность блока цилиндров и коленчатого вала. Были проведены специальные испытания двигателя 21083 на фирме Porsche, которые сняли сомнения.

Надо иметь в виду, что в конце 80-х гг. выход на рынок автомобилей с 4-клапанными (на цилиндр) двигателями был только в начальной стадии. Поэтому модификация двигателя с рабочим объёмом 1,5 л оказалась практически уникальной – до этого подобные решения были характерны для двигателей большего рабочего объёма.

По этой причине специалисты фирмы Porsche не могли взять с полки готовое решение и предложить его Волжскому автозаводу. В общем, головку цилиндров двигателя 2112 пришлось разрабатывать с нуля.

Фирма Porsche подключила к технологической разработке отливки головки цилиндров австрийскую фирму Mandel & Berger. Поэтому в первом исполнении мы увидели изящную, непривычную для нас конструкцию детали с тонкими стенками.

Дальнейшее технологическое согласование головки цилиндров и освоение её отливки привело к партнёрству сначала с итальянской фирмой Fata, а затем с итальянской фирмой Mazzuconi.

Доводка по технологичности, как потом оказалось, привела к потере некоторых качеств, изначально заложенных разработчиками, в частности – по системе охлаждения головки, по детонационным качествам.

Конструкция ресивера системы впуска получилась не сразу. От первого варианта, отличавшегося простотой и технологичностью, где ресивер был объединён с крышкой головки цилиндров, пришлось отказаться из-за проблем по шуму.

В дальнейшем фирма Porsche нашла решение и запатентовала его, но для двигателя 2112 конструкция ресивера была переработана.

Он был отсоединён от крышки головки цилиндров.

Все детали были алюминиевыми. Впоследствии АВТОВАЗ перешёл на применение пластмассового ресивера – модуля впуска.

Фирмой Porsche была разработана и оптимизирована камера сгорания двигателя, обеспечивающая бездетонационную работу при высоких степенях сжатия.

На начальном этапе опытно-конструкторские работы по двигателю велись с использованием электронной системы управления фирмы Bosch. Затем работы были продолжены с системой GM.

Работа по проекту была организована на фирме Porsche с участием специалистов Волжского автозавода. Это В. Мочалов, Н. Батенин, П. Бывшев, Г. Литвин, В. Ретнёв, Л. Новиков, В. Жмиевский, которые совместно с командой фирмы Porsche во главе с В. Топфером успешно завершили работы по данному проекту.

Самое активное участие в проекте принимали специалисты технологических служб – В. Максимов, В. Миненко, Б. Московчук и возглавлявший работы по реализации проекта В. Акоев.

Волжский автозавод первым в отечественном автопроме освоил производство современного 4-клапанного двигателя с распределённым впрыском топлива и электронной системой зажигания.

Но ужесточение законодательных требований по токсичности выхлопных газов в странах традиционного экспорта автомобилей ВАЗ потребовало их оснащения нейтрализаторами и системами электронного впрыска топлива с управлением от кислородного датчика.В отечественной промышленности массового производства компонентов подобных систем не было.

В сотрудничестве с фирмой General Motors (GM) были адаптированы варианты электронной системы управления этой фирмы к двигателям автомобилей Нивы, Самары, а также к вновь разрабатываемым восьми– и шестнадцатиклапанным двигателям для семейства автомобилей 2110.

Фирма GM оказалась весьма полезным партнёром, так как являлась не только разработчиком значительного числа компонентов системы управления, но и обладала опытом испытаний, необходимых для адаптации компонентов к двигателям и автомобилям.

АВТОВАЗ получил неоценимый опыт доводочных работ как в лабораторных условиях, так и при натурных испытаниях в широком диапазоне температур и высот над уровнем моря.

Совместно с GM было выполнено восемь проектов. К 1994 году автомобили Нива и Самара вышли на зарубежный рынок, имея современный уровень по токсичности.

Одновременно на ВАЗе сложился коллектив специалистов высокого класса, способных работать по проектам двигателей с электронным впрыском топлива.

Усилиями технического директора А. Гречухина и его заместителя В. Кокотова тогда же была организована работа по созданию отечественной системы впрыска и освоению в России необходимых компонентов.

С 1997 г. началось серийное производство некоторых отечественных компонентов – сначала для обеспечения норм России, а с 1999 года – норм Евро-1 и Евро-2.

В. Вершигора, Ю. Миронов, Г. Осипов, Ю. Пашин, А. Симульман, Б. Терентьев, Н. Чегринцев, Ю. Ямолов – лишь малая часть специалистов, создавших промышленно освоенную систему электронного впрыска топлива и контроля токсичности двигателей ВАЗ.

Появление её в промышленных масштабах позволило освоить производство двигателей качественно нового уровня. В том числе 16-клапанного двигателя 2112 с рабочим объёмом 1,5 л.

Группа вазовцев в Детройте у высотного комплекса Ренессанс, в котором располагалась штаб-квартира компании Ford (1990 г.).

Посёлок Нолл Вуд близ Флинта, где жили наши специалисты.

Передвижной моторный стенд с установленным на нём двигателем 2111 с распределённым впрыском топлива (Флинт, 1991 г.).

Автомобиль 21093 с установленным расходомером (полигон Милфорд, 1991 г.).

А. Симульман, конструктор.

В июне 1990 года с фирмой AC Rochester – подразделением концерна GM – был подписан контракт на адаптацию и калибровку восьми проектов автомобилей ВАЗ.

Контрактом также предусматривалась закупка лицензий на производство ряда компонентов системы впрыска, по которым тогда ещё не было соответствующего опыта в СССР.

Для классики и Нивы планировалась система центрального впрыска (или моновпрыска), где впрыск топлива производился не четырьмя форсунками на впускные клапаны каждого цилиндра, а одной форсункой во впускной коллектор.

Агрегат, включающий в себя топливную форсунку, дроссельную заслонку (с датчиком её положения), регулятор х.х. и регулятор давления топлива, устанавливался на впускной трубе вместо карбюратора.

Такая система к тому времени в мире была уже далеко не новой и перспектив не имела. Но она была существенно дешевле распределённого впрыска, к тому же на неё не планировалась закупка лицензии на производство.

АВТОВАЗ рассчитывал ставить такую систему только на экспортные модели для Европы под нормы токсичности Евро-1.

Более современной была система распределённого впрыска. Подача топлива во впускной канал каждого цилиндра осуществлялась индивидуальными электромагнитными форсунками, что позволяло улучшить распределение топлива по цилиндрам и их наполнение, диагностировать работу каждого цилиндра в отдельности, а при необходимости отключать подачу топлива в одном из цилиндров.

Система позволяла выполнять не только нормы токсичности Евро-1, но и перспективные европейские, которые ожидались к принятию, а также американские 1993 года, которые вводились и в Канаде.

На начало 90-х гг. АВТОВАЗ успешно продавал в Канаде автомобили семейства Самара с карбюраторной системой питания и нейтрализатором, а также планировал вывести на канадский рынок автомобиль 21103 с 16-клапанным впрысковым двигателем.

На систему распределённого впрыска планировалась закупка лицензий, которая по замыслу Минавтопрома должна была покрыть потребности не только ВАЗа, но и всех автомобильных заводов Союза.

Дело было в том, что эра карбюраторных систем питания катилась к закату. Этому способствовали всё возрастающие законодательные требования по ограничению содержания вредных веществ (углеводородов, окислов азота, окиси углерода) в выхлопных газах автомобилей и ограничению испарений углеводородов из системы питания.

В Европе вводились нормы токсичности, требующие применения нейтрализатора отработавших газов с системой лямбда-регулирования.

С этими нормами карбюраторная система питания справлялась с трудом путём возросшей изощрённости конструкции карбюратора, применением электронно управляемых актюаторов.

Такая система специалистами ВАЗа в содружестве с ДААЗом была спроектирована и даже омологирована (несколько лет автомобили в такой комплектации продавались в Европе), однако надёжностью не отличалась и была впоследствии заменена электронной системой впрыска.

Заключению контракта с GM предшествовали длительные переговоры с тремя фирмами: Robert Bosch (далее в тексте просто Bosch), Siemens и General Motors.

При этом преследовались три цели:

– заключение контракта на техническую поддержку разработки экспортных автомобилей ВАЗ с системой нейтрализации отработавших газов и с системой улавливания паров бензина, обеспечивающих выполнение требований по токсичности и испарениям, действующим в странах ЕЭС (Евро-1) и в Канаде (США-93);

– заключение контракта на поставку по импорту комплектующих изделий ЭСУД (производства которых не было на территории СССР) для автомобилей ВАЗ;

– заключение лицензионного соглашения, предусматривающего покупку конструкторской и технологической документации с целью организации на территории СССР производства изделий ЭСУД. Планировалось, что потребителями изделий будут все автомобильные заводы страны.

В результате руководством ВАЗа было принято решение в пользу американской фирмы, так как она смогла предложить более полный комплекс услуг (о чём в этой главе уже говорилось).

Вдобавок при тогдашней изолированности нашей страны от Запада было очень важно, что все изделия системы впрыска разрабатывались в рамках одного контракта и были ответственностью одного партнёра.

В соответствии с условиями контракта в США была организована, как бы это сейчас назвали, группа поддержки из специалистов ВАЗа в составе шести человек.

Постоянным представителем ВАЗа был назначен Ю. Пашин, который и жил во Флинте с семьёй целых четыре года.

Другие специалисты менялись через 11 месяцев, поскольку гуманные законы советского государства не позволяли отправить специалиста за границу без семьи на больший срок, чего неукоснительно и придерживались (из соображений экономии в том числе).

Причём гуманность предусматривала вообще-то командирование только на шесть месяцев, которые могли быть в виде исключения продлены до одиннадцати.

А поскольку работу всё равно надо было кому-то делать, то понятно, что исключения у нас были всегда.

И мы стройными рядами, не дожидаясь окончания срока, на который были оформлены визы, направлялись в ближайшую службу иммиграции, расположенную в Детройте, с бумагами и платёжками на продление виз. Понять такие надуманные сложности было невозможно.

В нашей группе Ю. Ямолов отвечал за испытания двигателей, Ю. Туровский – за электрику, Ю. Миронов – за электронику, я – за конструкцию двигателя и техническую документацию.

Был ещё с нами А. Соболев, переводчик, или, как мы его уважительно звали, транслятор.

Наша группа была, наверное, первой группой специалистов, которая выехала за рубеж (да ещё куда – в Штаты!) без обязательного собеседования в парткоме. Нам дважды назначали время, но оба раза отменяли и в итоге отпустили, махнув рукой – мол, не до вас сейчас.

В самом разгаре была перестроечная работа по исключению из конституции шестой статьи о руководящей роли КПСС и по удалению партийных организаций с предприятий. Какое уж тут собеседование!

Пару недель мы жили в гостинице, а к рождеству переехали в квартиры, которые были сняты в комплексе Knollwood Village деревни Grand Blank – пригороде города Флинт (сам Флинт находится в 60 милях севернее Детройта).

Мои первые впечатление от США:

– чистый воздух, несмотря на огромное количество автомобилей, поскольку на то время они почти все были оснащены нейтрализаторами выхлопных газов;

– невообразимое для советского человека (привыкшего наблюдать на улицах всего четыре марки автомобилей – Москвич, Волга, Запорожец и Жигули) многообразие моделей легковых автомобилей, которые, казалось, даже не повторяются, если смотреть на их поток по хайвэю;

– наличие на дорогах абсолютно изъезженных и ржавых автомобилей, на которых бампер может держаться на честном слове и какой-то верёвке (у нас они никогда не прошли бы техосмотр, а в Америке его успешно заменяет ежегодная страховка);

– отсутствие банальной пыли (ботинки можно было неделями не чистить), поскольку открытой земли практически нет, она закрыта или бетоном, или асфальтом, или газоном, или щебнем, или галькой, или корой деревьев;

– пешеходные дорожки можно видеть только в городах, а в деревне, где мы жили, до продуктового магазина можно только проехать на автомобиле, но никак не дойти пешком.

Поэтому американцы просто обречены передвигаться на автомобиле.

0223 Схема полигона GM в Милфорде, пригороде Детройта.

0224-1-2 Северные испытания авт. 2110 (Канада, 1991 г.).