Двигатель КАМАЗ-750

Видимо, устав от агрессивной иронии недоброжелателей, которые почему-то не хотят замечать никаких изменений в современных камских моторах, на смену традиционному индексу дизеля КАМАЗ-740 теперь вводят индекс КАМАЗ-750. Знающим людям эти цифры напоминают о происхождении первого поколения камских моторов, которые в начале 70-х годов назывались ЯМЗ-740. Именно так – дизель для «КАМАЗа» разрабатывали в Ярославле. Это сейчас ЯМЗ и «КАМАЗ» – конкуренты, а раньше были – партнеры…Между тем существенных изменений в современных челнинских двигателях, в сравнении с образцом 1976 года, набралось столько, что действительно уже давно пора менять название. У современных двигателей КАМАЗ-740 семейств «50» и «60», в сравнении с моторами первого поколения, взаимозаменяемыми остались меньше 30% деталей. Между тем не только «камазовские» дизели умудрились сохранить свое обозначение от эпохи Евро-0 до Евро-4. Примерно та же ситуация была у Volvo с D12 или MAN с D2866… Запускать в производство абсолютно новый двигатель – затратное дело.
Именно цифры после точки говорят специалистам о техническом совершенстве современных двигателей «КАМАЗа». Моторы 740.50, 740.60 и 740.70 – длинноходные, размерности 120х130 мм, рабочим объемом 11,76 литра. Здесь радиус кривошипа коленвала увеличен всего-то на 5 мм, но применяется совсем другой блок цилиндров, головки, навесное оборудование.
По большому счету новый двигатель КАМАЗ-750.10 – это еще более глубоко модернизированный длинноходный мотор семейства «50»/«60»/«70». Главное в нем – то, что он выполняет не только нынешние нормы Евро-4, но и ориентирован уже на Евро-5, а при желании и целесообразности дальнейшей модернизации вполне может осилить и Евро-6. То есть «750-й» должен стать основой для еще более современных камских дизелей.

От нормы к норме

Еще ко времени принятия в России норм Евро-3 был создан двигатель КАМАЗ-740.64-420 мощностью 420 л. с. с электронноуправляемой топливной системой Common Rail производства Bosch. Вся дальнейшая эволюция двигателей «КАМАЗ», включая нормы Евро-5, и даже, казалось бы, далекие для России Евро-6, будет связана только с аппаратурой Common Rail, которая в состоянии обеспечить давление распыла до 2200 бар. Таким путем идут все производители современных дизелей. Но одного Common Rail и для Евро-4 недостаточно. В свое время в Европе были вынуждены применять или систему рециркуляции отработавших газов EGR, или систему селективного каталитического восстановления (SCR) с водным раствором мочевины AdBlue, или одновременно обе системы. У каждой есть достоинства и недостатки, но все дизели уровня Евро-4, производимые в Набережных Челнах, – и «камазовские» «восьмерки», и моторы Cummins, – оснащены SCR с AdBlue. Для V-образных моторов применение SCR во многом связано с более «плотной» компоновкой на раме, чем рядных моторов. При применении рециркуляции EGR сложно разместить газожидкостные теплообменники для охлаждения отработавших газов перед подачей их в цилиндры двигателя. К примеру, Scania только совсем недавно пристроила к своему 16-литровому мотору теплообменник – сбоку блока, но это уже под уровень Евро-6. А MAN на D2676 Евро-6 один из двух теплообменников рециркуляции «спрятал» вообще снизу, перед поддоном картера двигателя. Причем у рядного мотора! То есть Евро-5 для мотора КАМАЗ-750 будет вполне достижимо за счет увеличения дозировки впрыска реагента AdBlue и установки сажевого фильтра, но на уровне Евро-6 систему SCR придется обязательно дополнять рециркуляцией. Кроме того, в любом случае потребуется установить новые форсунки с другими настройками, соответствующее программное обеспечение. А вот применить еще одну хитрую «интернациональную» инновацию, тоже работающую на экологию – турбокомпаунд, на V-образный мотор инженерам «КАМАЗа» уже вряд ли удастся. Именно из-за невозможности компоновки этой дополнительной турбины с понижающим редуктором на двигателях Евро-6 и выше от своих V-образных дизелей в пользу рядных моторов отказывается Mercedes-Benz. В создании современных рядных «шестерок» объемом 12-13 литров «КАМАЗу» будет помогать его новый партнер – швейцарская компания Liebherr-International AG, с которой в апреле 2014 года заключили договор на разработку новых рядных дизельных и газовых двигателей, закупку, монтаж и пуск в эксплуатацию производственного оборудования для их выпуска. Напомним, что Liebherr помогала MAN в разработке и производстве флагманского V8 D2868 объемом 16,16 литра, в 2007 году он был мощностью 680 л. с. Но моторы КАМАЗ-Liebherr – это уже совсем другая история…

Череда изменений

Одно из видимых отличий КАМАЗ-750 – то, что у него нет раздельных для каждого цилиндра головок блока. Здесь головки единые на каждый ряд, чугунные. Конечно, очень удобны раздельные головки в ремонте, но напомним, при такой схеме головки, левая и правая, все равно обычно делаются взаимозаменяемыми. Учитываются все варианты возможной «навески» на них. Необходимость в такой замене головок возникает из-за того, что при переводе дизеля с одних норм токсичности на другие, более современные, не только меняется топливная аппаратура, но и существенно увеличивается среднее эффективное давление в цилиндрах. А из-за раздельных головок, в сравнении с общей для всех цилиндров, уменьшается жесткость блока, «плывет» геометрия. К примеру, MAN еще на уровне Евро-4 перешел на единые головки, также поступил и наш ЯМЗ с V6 иV8, Mercedes – и то не дотянул до Евро-6. Сейчас приверженцем раздельных головок остается только Scania, но у ее DC13 чугунный блок остался без изменений, поскольку силовой каркас изначально был рассчитан на давление в камере сгорания до 200 бар. Один из способов придания дополнительной жесткости блоку – выполненный в единой отливке корпус крышек коренных подшипников. Такое конструктивное решение еще называют «лестничной рамой», но пока на КАМАЗ-750 «рамы» не видно.
Интересно, что другая важнейшая деталь двигателя, воспринимающая сумасшедшие нагрузки, коленвал, остается с шейками тех же размеров, что и все моторы прежних поколений, но их диаметра вполне достаточно. А поверхность шеек будет подвергаться двойному упрочнению ТВЧ и традиционному для «КАМАЗа» азотированию. Если понадобится еще большее увеличение ресурса и прочности – наверное, уже можно отказаться от центробежных грязе­уловителей в шатунных шейках. Вкладыши из свинцовистой бронзы с дополнительным антифрикционным слоем, который наносят ионно-вакуумным напылением.
Единые головки позволяют избавиться от извечной «камазовской» проблемы – водяных уплотнений резиновыми «бочатами». Прокладка под новой головкой — наборная металлическая, с полимерными уплотнениями водяных и масляных каналов. Но с такими головками заводу придется тщательнее обеспечивать высоту выступания гильз над поверхностью блока, а также изменить схему крепления головок. Из-за этого придется модернизировать и сам блок цилиндров.
Важный момент: новые головки сделаны по схеме четыре клапана на цилиндр. По большому счету, при двух клапанах и мощной турбине вполне можно обеспечить хорошее наполнение цилиндров свежим зарядом воздуха и, соответственно, обеспечить нужную мощность. Однако четыре клапана все равно лучше справятся с этой задачей. Планируется несколько настроек мощности: по одной информации от 320 л. с., потом – 360 и 400, по другой – от 400 л. с. А дальше – недосягаемые прежде 440 и 500 лошадиных сил максимальным крутящим моментом до 2400 Н.м. Еще более лучшие мощностные характеристики можно было бы получить с 13-литрового мотора, но судя по всему такую версию КАМАЗ-750 пока делать не собираются. Турбокомпрессор один, а не пара, как раньше, причем с электроннорегулируемой геометрией направляющего аппарата. Такой ТКР нужен не только для пологой кривой крутящего момента, но и для выполнения перспективных норм токсичности. Выпуск этих турбин планируют освоить на «КАМАЗе», а альтернативным производителем будет германский Schwitzer. Форсунки будут установлены по оси цилиндра, то есть применена другая, более оптимизированная камера сгорания. А это связано с доводкой всего рабочего процесса. Понятно, что такие изменения направлены не только на рост мощности, но и на повышение экономичности. Во всяком случае, у КАМАЗ-750 еще и необычно высокая для турбодизеля степень сжатия – 18!
В перспективе единые головки позволят добиться еще одного преимущества в сравнении с раздельными – появится возможность оснастить двигатель эффективным моторным компрессионным тормозом. В сочетании с трансмиссионным замедлителем ZF Intarder, монтируемым на коробки передач ZF Ecosplit, которые изготавливают на СП «ЦФ-КАМА», и дисковыми тормозами получится современный тягач, способный не только быстро разгоняться, но и при этом отлично тормозить!
Как говорят инженеры Научно-технического центра «КАМАЗа», двигатели семейства 750.10 максимально унифицированы по габаритам и присоединительным размерам с дизелями КАМАЗ-740.70 уровня Евро-4, что позволит адаптировать их к серийно выпускаемым автомобилям без серьезных доработок. Сейчас проводятся испытания опытных образцов двигателей и подготовка их к проведению приемочных и сертификационных испытаний, параллельно ведутся работы по технологической подготовке производства. Изготовление опытно-промышленной партии двигателей запланировано на 2015 год.

Информация

• Еще в середине 80-х годов было понятно, что традиционные для «КАМАЗа» дизели серии «740» придется не один раз модернизировать, создавать новые модификации, развивать новую компонентную базу. Мало кто знает, что в то время на основе «восьмерки» были созданы еще два двигателя – V6 и V10. То есть фактически формировалась гамма моторов, схожая с ярославскими (V6,V8 и V12) или «мерседесовскими» V-образными дизелями. Мотор-«шестерку» даже запустили в мелкую серию – для семейства сельскохозяйственных грузовиков «Колхида» КАЗ-4540, которые для Кутаисского автозавода разработал НАМИ. А из дюжины выпущенных на опытном производстве десятицилиндровых три или четыре мотора попали на спортивные грузовики тогда еще никому не известной команды «КАМАЗ-Мастер». В 1990 году три автомобиля с этими моторами впервые отправились на ралли-рейд Париж-Дакар. Кстати, в 1991 году со спортивной версии «восьмерки» снимали 430 л. с., и это на фоне серийного «атмосферного» мотора объемом 10,85 литра, в 210 «лошадей». Эти спортивные моторы стали основой для «конвейерных» двигателей с турбонаддувом 240-260 л. с., которые выпускались вплоть до 2000 года. Не обошлось без автоспорта и при создании семейства длинноходных моторов объемом 11,76 литра размерностью 120х130 мм. Они также впервые появились именно на грузовиках «КАМАЗ-Мастер» и в 1992 году развивали 380 л. с., но до конвейера и, соответственно, до перевозчиков дошли только в середине ­2000-х под индексом 740.50 и 740.60. Самые первые версии седельных тягачей КАМАЗ-5460 начала 2000-х годов оснащались двигателем КАМАЗ-740.50-360
  мощностью 360 л. с.
  Уже на рубеже 2000-х годов на наших моторостроительных заводах заметили, что конкурировать с двигателями иномарок приходится не только по мощности или ресурсу, но и по экологическим показателям. И если в России переход от Евро-0 к Евро-2 (с применением интеркулера и турбонаддува, новых механических ТНВД) был достаточно безболезненным, то с Евро-3, с повышением давления распыла до 1000-1200 бар, намучились все – и производители, и перевозчики. И у «КАМАЗа», и у ЯМЗ из-за большой цикличности нагрузок, из-за возросших крутильных колебаний ломались детали привода ТНВД. Еще в 2006 году выпустили модернизированный тягач КАМАЗ-5460, он же «Стайер», с 400-сильным дизелем КАМАЗ-740.37-400, топливной аппаратурой Bosch, соответствующий стандарту ­Евро-2, в том числе и с рядным механическим ТНВД Bosch P7100 с электронным регулятором RE-30. Они обеспечивают увеличенное давление распыла, в форсунках применены многодырчатые распылители, устранена жесткая механическая связь между педалью акселератора и рейкой насоса, заодно инженеры изменили его привод. Позже, к принятию в России норм ­Евро-3, тягач КАМАЗ-5460 в исполнении Евро-3 проходил сертификационные испытания уже с 420-сильным двигателем КАМАЗ-740.64-420 с топливной системой Common Rail. Мощность мотора составляет 420 л. с. при 1900 об/мин, максимальный крутящий момент 1860 Н.м при 1300 об/мин. Переводом дизелей «КАМАЗ» на топливную систему Common Rail устранили недавно возникшую проблему с обрывом вала привода механических ТНВД.
  
• Кроме дизельного двигателя на основе КАМАЗ-750 будет и газовый мотор. Напомним, в 80-х годах «КАМАЗ», опередив многие западные моторостроительные компании, серийно выпускал двигатели, которые работали по газодизельному циклу. Нынешний газовый камский двигатель – большой, 12-литровый Отто-мотор, то есть «бензиновый», работающий по циклу Отто. На нем применена электронная подача газа в цилиндры – через особые форсунки, есть свечи и индивидуальные для каждого цилиндра катушки зажигания, даже установлена дроссельная заслонка, тоже с электронным управлением. Максимальная мощность этого мотора – 400 лошадиных сил. Пока все же есть сомнения, что этот мотор станет таким же массовым, как его дизельный собрат – из-за ограниченности применения.
  На городские автобусы НЕФАЗ и коммунальные автомобили ради экологии городов и экономии бюджетных средств, наверное, лучше подошел бы более компактный газовый Cummins 6ISBe, пусть и меньшей мощности.