Новые турбодизели КАМАЗа: перспективный ряд

Это обычная для КАМАЗа практика – дать зарубежному партнеру техзадание и совместно с ним разрабатывать новый узел или агрегат.

Что-то подобное было в начале 70‑х годов прошлого века – в период строительства Камского автозавода, когда дизель для челнинских грузовиков разрабатывал Ярославский моторный завод.

Сейчас работают над КАМАЗом нового поколения, и очень важно получить современный дизель, удовлетворяющий требованиям норм Евро‑5, а в перспективе – и Евро‑6.

По габаритам мотор D946 сопоставим с европейскими дизелями объемом 12–13 литров, а здесь многое зависит от размерности и межцентрового расстояния.

Но ведь в Челнах готовят к производству свои двигатели уровня Евро‑5 – традиционные V‑образные «восьмерки» КАМАЗ‑740.735-400 и КАМАЗ‑750.10-400. Зачем же тратить лишние деньги и время, разрабатывать рядный шестицилиндровый мотор – только ради того, чтобы он был?

Дело в том, что давние приверженцы V‑образных дизелей для грузовиков Mercedes-Benz и Scania тоже неспроста планируют сворачивать их производство в пользу рядных «шестерок». Это связано в первую очередь с особенностями компоновки двигателей уровня Евро‑6 и выше. Для нейтрализации отработавших газов, для оптимизации настроек электронно-управляемых топливных систем дизелей будет недостаточно сочетания рециркуляции отработавших газов (EGR), впрыска водного раствора мочевины (SCR) и регенерируемого сажевого фильтра. Специалисты сходятся во мнении, что эти системы придется дополнять турбокомпаундом. То есть установкой еще одной турбины, которая через вязкостную муфту и понижающий редуктор дополнительно, причем без затрат топлива, подкручивает коленвал. Дармовая мощность позволяет без особых проблем придушить двигатель в угоду экологии.

Если понадобится, можно поставить и двухступенчатый турбонаддув.

Шведы и немцы из фирмы Daimler говорят, что очень сложно скомпоновать дополнительную громоздкую турбину с редуктором на блоке V‑образного мотора, не увеличив ширину и высоту двигателя. А на рядной «шестерке» турбокомпаунд легко монтируется сбоку блока, рядом с маховиком.

Именно необходимость иметь свой перспективный рядный шестицилиндровый дизель заставила ОАО «КамАЗ» тратить деньги на разработку нового мотора. При выборе партнера в первую очередь обратились к фирме AVL List, но австрийцы просили на работу пять лет. А Liebherr обещал управиться за три года. Видимо, сошлись и в цене.

На турбине есть заслонка – простейший моторный тормоз.

НОВАЯ РАЗМЕРНОСТЬ

Компания Liebherr знаменита не только холодильниками и подъемными кранами: с 1984 года она выпускает и дизели, которые стали устанавливать на краны, экскаваторы и бульдозеры марки Liebherr. К тому времени в Челнах уже восемь лет как выпускали V‑образную «восьмерку» КАМАЗ‑740…

Новый мотор КАМАЗа будут строить на основе 12‑литрового дизеля Liebherr D946, который стоит на конвейере всего два года и используется только на строительной технике, но не на автомобилях. И одна из главных составляющих адаптации этих моторов к челнинским грузовикам – уменьшение массы и габаритов.

Конструктивно Liebherr D946 схож со многими рядными дизелями: у него чугунный блок, мокрые гильзы (это традиционно для любых дизелей Liebherr), распредвал находится в блоке, привод клапанов – штангами, шестерни ГРМ и насосов – со стороны маховика. Точный рабочий объем 11,95 литра, размерность 130×150 мм, то есть КАМАЗ отходит от привычного диаметра поршня 120 мм.

Головки у этого дизеля – чугунные, раздельные, четырехклапанные.

Часто говорят, что современный 11–13-литровый дизель должен быть короткоходным. На самом деле и среди легковых дизелей можно по пальцам пересчитать даже «квадратные» моторы, а уж тем более с «коротким ходом».

У больших дизелей для повышения механического КПД тем более выгодно уменьшать обороты максимальной мощности – короткоходность не нужна.

У дизеля КАМАЗ‑910.10.550 должен быть очень хороший показатель удельной литровой мощности – 33,75 кВт/л и, что важно, удельный эффективный расход топлива – 183 г/кВт·ч.

Во впускном коллекторе есть спираль для подогрева воздуха.

Оказывается Liebherr, как Scania и Mercedes-Benz, даже сейчас применяет раздельные головки блока. Раньше считалось, что уже при соответствии нормам Евро‑5 у двигателей с раздельными головками из-за увеличения давления в цилиндрах поплывет геометрия блока.

Однако у Скании этого не произошло и на моторах уровня Евро‑6, поскольку силовой каркас блока изначально был рассчитан на давление в камере сгорания до 200 бар. У дизеля Liebherr головки чугунные, а не алюминиевые, поэтому здесь маловероятно возникновение термических трещин в зоне перемычки седел клапанов. Крепление головки надежное – шестью болтами, у мотора D946 четыре клапана на цилиндр.

Главное достоинство раздельных головок: они удобнее в ремонте и надежнее – ведь нереально, чтобы сразу пробило все шесть прокладок. Да и каждая прокладка значительно дешевле, чем единая под общую головку.

Раздельные головки дешевле и в производстве – КАМАЗу не придется серьезно перестраивать обрабатывающие линии. Совокупность подобных «мелочей» неизбежно сказывается на конечной цене мотора.

Обычно корпус крышек коренных подшипников выполнен в единой отливке. Такое конструктивное решение называют «рамой», или bedplate. К блоку «рама» крепится не только силовыми шпильками, но и «мелкими» болтами по периметру этих двух деталей; при этом отказываются от поперечных болтов, традиционно крепящих коренные крышки у многих дизелей. Но у дизеля Liebherr D946 ничего подобного нет. Возможно, позже у серийного дизеля КАМАЗ‑910.10 появится и «рама» коренных подшипников, и общая для шести цилиндров головка. Возможно, единую головку блока оснастят механизмом изменения фаз газораспределения.

Кстати, большое внимание обращают на ремонтопригодность мотора: кроме мокрых гильз, удобных при ремонте, будут введены и ремонтные размеры шеек коленвала. Это при том, что вал может быть и практически вечным. Например, азотированным, то есть с очень твердой поверхностью (но без «ремонтов»). Или же поверхность шеек будет подвергаться двойному упрочнению ТВЧ – такой вал можно перешлифовывать.

Картер маховика выполнен по стандарту SAE1 – сюда можно поставить не только гидромеханическую передачу Allison Transmission, но и любую коробку ZF, вплоть до Traxon.

Вкладыши из свинцовистой бронзы будут иметь дополнительный антифрикционный износостойкий слой (PVD-покрытие), который нанесут ионно-вакуумным напылением. Причем такие подшипники скольжения изготовят на Димитровградском заводе вкладышей, который недавно приобрела компания Federal-Mogul.

На основе нового мотора КАМАЗ‑910.10 будут созданы различные модификации – мощностью 380, 400, 450, 500 и 550 л. с. при 1900 об/мин. Крутящий момент – от 1700 до 2540 Н·м, с полкой в диапазоне 1100–1400 об/мин.

В Европе, а тем более в России, наиболее востребован мощностной диапазон 440–480 л. с. – и на машинах для магистральных перевозок, и на грузовиках строительного назначения, вплоть до четырехосников.

Каждое коромысло в ГРМ управляет своей парой клапанов.

Покрытие поршневых колец – хромоалмазное, износостойкое. Ожидаемый ресурс до капремонта – около полутора миллионов километров. Периодичность замены масла – 150 000 км. Да, именно 150 000 – это не опечатка. Для современных дизельных моторов объемом 11-13 литров производители декларируют как раз такую периодичность. Но это при благоприятных условиях эксплуатации – в Европе (хотя там тоже наблюдаются огромные температурные перепады, все же территория – от Норвегии до Испании), на магистральных перевозках (не для самосвалов и не на гонках по бездорожью), на синтетических маслах премиум-класса, с нормальными фильтрами. Сейчас европейские производители грузовиков в основном устанавливают замену в 90-120 тысяч, но часто говорят именно о 150 тыс. км.

Топливная аппаратура (разработка Liebherr) – Common Rail. В зависимости от эконорм, давление впрыска будет достигать 1500 бар и выше. Есть система SCR (для версии под Евро‑5), а для достижения уровня Евро‑6 придется применить рециркуляцию отработавших газов (EGR), причем с сажевым фильтром.

Водяной насос и термостат установлены в едином блоке, с левой стороны

КОГДА?

Первая партия моторов планируется к выпуску во втором полугодии 2017 года. Сразу же будут налаживать собственные литье, ковку, мехобработку. В дальнейшем планируется практически 100‑процентная локализация двигателя КАМАЗ‑910.10 – в отличие от производимого в Набережных Челнах дизеля Cummins ISBe, который, похоже, никогда не станет полностью российским.