Двигатели ММЗ стандарта Евро-5

Все российские производители дизельных двигателей готовятся к введению в России перспективных для нас норм ­Евро-5 – работают над доводкой своих моторов. Проще всего Ярославскому моторному заводу с его рядными дизелями, в которых изначально был заложен потенциал перехода с Евро-3 на Евро-4, и потом, при желании – на Евро-5. Напомним, в основе ЯМЗ-650 лежит лицензионный Renault dCi11, а семейство ЯМЗ-530 разработано ярославскими инженерами при активном участии австрийской инжиниринговой компании AVL List GMBH. Камский автозавод отлаживает моторы V8 нового семейства КАМАЗ-750, у которого одно из наиболее «видных» отличий от нынешних КАМАЗ-740 Евро-4 с Common Rail – единые чугунные головки для каждого ряда цилиндров. Кроме того, в создании современных рядных «шестерок» объемом 12-13 литров «КАМАЗу» помогает его новый партнер – швейцарская компания Liebherr-International AG, с которой в апреле 2014 года заключен договор на разработку новых дизельных и газовых двигателей, а также на закупку, монтаж и пуск в эксплуатацию производственного оборудования для их выпуска. Понятно, что не будет проблем с переходом с ­Евро-4 на Евро-5 и у моторного завода «Камминс КАМА» из Набережных Челнов. На этом фоне просто долгожитель на всем постсоветском пространстве, если не сказать, один из самых древних дизелей – рядная «четверка» Минского моторного завода. Но и ее тоже готовят к новым нормам.
Помнится, лет 12 назад, при массовом переходе в России с «нуля» на Евро-2, многие перевозчики, да и автомобильные журналисты тоже, говорили, что отечественные дизели невозможно адаптировать под нормы Евро-3. Основополагающим был тезис: «в Европе под эти нормы разрабатывают совершенно новые моторы». Однако уже ближайшее время показало, что это не так. К примеру, немцы из MAN не только создали абсолютно новый мотор D20, но и параллельно довели до Евро-4 «ветерана» D2866. Схожая ситуация была и у других европейских производителей. Причем наиболее болезненным и затратным оказался именно переход с Евро-3 на ­Евро-4 – тогда практически все компании начали внедрять электронноуправляемые топливные системы, в частности, Common Rail. По пути аналогичной модернизации пошли и отечественные производители дизелей. Двигатели ММЗ Д-245 любого экологического уровня – сравнительно недорогие, понятной нашим перевозчикам конструкции и потому элементарно простые в ремонте, с налаженными поставками запчастей. Многие российские транспортники отдают предпочтение моторам ММЗ именно по этим причинам. Они готовы поступиться несколько меньшей, чем на дизелях-иномарках, мощностью и увеличенной массой. Конечно, ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр эффективнее, чем с двумя, но хорошо настроенная турбина выравнивает эту разницу. Естественно, дизель с двумя верхними распредвалами, с регулировкой фаз газораспределения, моторным компрессионным тормозом тоже лучше, чем двигатель с распредвалом в блоке и обычными штангами, но на оборотах чуть выше 2000 – для недорогого грузовика это вроде и не столь существенно.
Но в Минске отлично понимают, что нужен новый мотор, и он есть – ММЗ Д-249. С прежним семейством его роднит только размерность 110х125. Он легче и компактнее старины Д-245, мощность – 190 л. с., момент – 670 Н.м., но его никак не запустят в производство: сначала планировали в 2010-м, потом – в 2012 году. Наверное, не стоит говорить о причинах, все и так понятно.
Двигатели ММЗ Д-245 применяют на среднетоннажных МАЗ-4370 и МАЗ-4371 «Корнет». Ставили на различные модели ЗИЛов, автобусы ПАЗ. На классический «газон» ГАЗ-3309, на вездеход ГАЗ-3308 Д-245 встал вообще хорошо, и перевозчиков этот мотор во многом устраивает. Есть и явно неудачный пример адаптации минской «четверки» – на горьковский «Валдай» ГАЗ-3310, но там было мало места под капотом. Между тем современные моторы ММЗ, их автомобильные версии, становятся еще надежнее, экономичнее и мощнее. Специалисты ММЗ говорят, что сейчас в Нижнем Новгороде как дополнение к дизелю ЯМЗ-534 минский мотор адаптируют на новый «ГАЗон-Next» – тот, что с кабиной от «ГАЗели-Next», но «ГАЗ» этого пока не подтверждает .

Проверенные технологии

Для модернизации до уровня Евро-5 в первую очередь готовят наиболее массовые минские двигатели – четырехцилиндровые Д-245, но скорее всего затем доведут и «шестерки».
Еще в 2009 году в заводских лабораториях ММЗ начинали доводку своих двигателей до Евро-4. При этом использовали оборудование, закупленное у австрийской инжиниринговой фирмы AVL. На основе этих исследований применили технологию EGR – с рециркуляцией отработавших газов. Причем для охлаждения отработавших газов применен жидкостный теплообменник, и уменьшена доза ОГ, подмешиваемых к свежему воздушному заряду. Из-за этого в дополнение к такой версии EGR на автомобиль необходима установка еще и сажевого фильтра. В серийное производство двигатели Евро-4 запустили в декабре 2012 года.
При создании моторов Евро-4 за основу были взяты дизели ­Евро-3 с Common Rail. Но применили «общую магистраль» нового поколения, тоже производства Bosch, с увеличенным до 1600 бар давлением впрыска. Увеличение давления приводит к улучшению распыла топлива и снижению выброса с отработавшими газами твердых частиц, то есть сажи. С августа 2013 года двигатели Д-245.7Е4, поставляемые для грузовых автомобилей ГАЗ, комплектуются топливным насосом высокого давления Bosch модели СВ28 вместо насоса Bosch СР3.3. Это позволило убрать переходной редуктор, повышающий обороты насоса. Кроме того, внедрен электронный блок управлении нового поколения, он тоже производства Bosch. Для достижения уровня ­Евро-5 давление впрыска увеличили до 1800 бар, хотя ТНВД остался тот же, что и у двигателей Евро-4, – Bosch CB 28. На моторах уровня Евро-4, для оптимизации процесса сгорания, используются топливные форсунки Common Rail с другими распылителями – с измененными углами отверстий. На моторах Евро-5 будут установлены другие форсунки – Bosch CRIN 3. Кроме того, поменяют и блок управления Bosch EDC 17, смонтируют новую рампу Bosch HFRN18. Внедрена система бортовой диагностики (EOBD), контролирующая компоненты двигателя, которые отвечают за обеспечение норм токсичности Евро-4 (рециркуляция ОГ, сажевый фильтр, инжекторы, датчики частоты вращения, датчик давления и температуры воздуха, температурный датчик до смешивания с РОГ, дифференциальный датчик давления). В случае появления сбоя компонента, отвечающего за обеспечение норм токсичности ­Евро-4, на панели приборов загорается индикатор – лампа MIL. Код сбоя можно прочитать диагностическим тестером.
Еще при переходе на Евро-4 потребовалось изменить многие детали и узлы двигателя. На Д-245.7Е4 и Д-245.9Е4 для повышения надежности работы датчика давления масла в блоке цилиндров изменили место его установки. На впускном коллекторе введена бобышка для подвода отработавших газов после охладителя и изменено положение датчика наддувочного воздуха. В механизме газораспределения применены клапанные пружины увеличенной жесткости, распределительный вал с измененным профилем кулачков, т. е. с новыми фазами газораспределения, шестерни ГРМ – с измененным углом наклона зубьев, что привело к уменьшению шума при работе двигателя. Внедрен поршень новой конструкции с оптимизированной камерой сгорания, измененными канавками под новое второе компрессионное, а также под новое маслосъемное кольцо. Второе компрессионное кольцо теперь выполнено в виде односторонней трапеции, что в эксплуатации двигателя препятствует вероятному залеганию. Маслосъемное кольцо уменьшенной высоты позволяет снизить расход масла на угар. Все эти изменения востребованы и на двигателях Евро-5.
Еще более глубоко модернизирован 177-сильный двигатель Д-245.35Е4, который должен стать флагманским мотором среди «четверок» ММЗ. Этот дизель, в первую очередь, предназначен для автомобилей и автобусов МАЗ, хотя, видимо, впоследствии его станут применять и другие автопроизводители.
Наряду с теми же доработками, что и у двигателей Д-245.7Е4/Д-245.9Е4 и их версий Евро-5, у Д-245.35 дополнительно изменен коленчатый вал. На Д-245.35Е4 у стального коленвала для усиления прочности и жесткости увеличены коренные и шатунные шейки. Если раньше номинальный диаметр коренных шеек был 75,25 мм, то теперь – 85,25 мм, у шатунных шеек 73,0 мм вместо 68,25 мм. То есть коренные увеличены на 10 мм, а шатунные – меньше чем на 5 миллиметров, тем самым увеличилось перекрытие шеек – на стыке шатунных и коренных шеек стало больше металла. Вал явно будет прочнее. С увеличением диаметра уменьшается и нагрузка на вкладыши, а кроме того, теперь они могут быть не только стале-алюминевыми, но и более долговечными для дизеля – с антифрикционным слоем из свинцовистой бронзы. Раньше коленвал с увеличенными шейками успешно применялся на рядной минской «шестерке» Д-260 объемом 7,12 литра – размеры взяли с нее. Под новый коленвал пришлось менять и отливку блока цилиндров – в нем увеличен диаметр коренных опор. Изменена конструкция шатуна – увеличен диаметр нижней головки. На этот мотор устанавливают импортные гильзы цилиндров производства чешской фирмы «Ичин», расположенной в одноименном городе. Металлическая прокладка головки блока цилиндров – тоже чешская, фирмы «Темак». У чехов хорошее качество комплектующих, но при этом вполне демократичные цены – ММЗ давно сотрудничает с чешскими предприятиями. Кроме того, применена закрытая система вентиляции картера двигателя английской фирмы Parker с инерционной системой очистки картерных газов. Это уменьшит вероятность потения маслом на разъемах мотора.
Для оптимизации работы системы смазки и системы охлаждения, для увеличения производительности масляного и водяного насосов изменена их конструкция. В системе охлаждения применен вентилятор с вязкостной муфтой модели S710 известнейшей фирмы Borg Warner. Вентилятор увеличенного размера – диаметром 600 мм, раньше «пропеллер» был диаметром 470 миллиметров. Вместо применяемого ранее шестеренного насоса гидроусилителя руля теперь устанавливается насос ГУР лопастного типа. С учетом возможной работы автомобиля в составе автопоезда установлен пневмокомпрессор повышенной производительности производства российской компании «Кнорр-Бремзе РУС» из Нижнего Новгорода.
В зависимости от мощности моторов и требований автозаводов к ним, для достижения норм Евро-5, применяются две хорошо известные по моторам иномарок технологии. Для двигателей Д-245.7Е5 (130 л. с.) и Д-245.9Е5 (136 л. с.) применяется система рециркуляции отработавших газов (EGR) в сочетании с обязательным использованием сажевого фильтра. Дизель Д-245.35Е5 (177 л. с.) оснащается системой SCR – селективного каталитического восстановления, с впрыском водного раствора мочевины AdBlue в глушитель, оснащенный нейтрализатором. Наверное, с таким подходом в Минске одолеют и Евро-6 для Д-245, но тогда вся экологическая навеска будет стоить значительно дороже самого двигателя.

Информация

• Характеристики «четверки» ММЗ Д-245.35 в исполнении Евро-4 и ­Евро-5 сопоставимы с атмосферным V-6 ЯМЗ-236. Мощность составляет 177 л. с. при 2300 об/мин, крутящий момент – 650 Н.м Поэтому на МАЗ-4370 с этим мотором уже ставят не привычную «зиловскую пятиступку» производства смоленского завода СААЗ, а китайскую коробку Fast Gear 6J70T, лицензионную Eaton. Она шестиступенчатая, с диапазоном чисел от 7,31 до 0,84, рассчитана на 700 Н.м.
• Минский моторный завод является одним из ведущих в СНГ разработчиков и производителей современных дизельных двигателей различного назначения. Завод выпускает трех-, четырех- и шестицилиндровые двигатели, а также восьмицилиндровые V8 в кооперации с Тутаевским моторным заводом. Диапазон мощности автомобильных моторов – от 110 до 460 л. с., двигателей для внедорожной техники – от 35 до 300 л. с., двигателей промышленного назначения – от 35 до 510 л. с. В 2013 году было изготовлено и отгружено потребителям свыше 90 тыс. двигателей более чем 40 моделей и модификаций. Автомобильные двигатели сертифицированы по нормам Евро-2, Евро-3 и Евро-4, для внедорожной техники – Stage 3A, Stage 3B и Stage 4. Для выполнения все более ужесточающихся экологических требований, повышения надежности и экономичности на ММЗ постоянно происходит изменение конструкции выпускаемых двигателей и модернизация производства.
• Е динственный неустраняемый недостаток двигателей Д-245 – верхний предел мощности, снимаемый с его 4,75 литра, который составляет около 170 лошадиных сил, а момент – 550-650 Н.м. До уровня многих двигателей иностранных производителей «минчанин» не дотягивает 30-40 сил при сопоставимой массе. Это связано с двухклапанной схемой газораспределительного механизма. Улучшить наполнение цилиндров может только мощный турбокомпрессор, но крайне желательно его дополнить еще головкой блока с четырьмя клапанами на цилиндр.
• Минские дизели Д-245 еще на уровне Евро-1 и Евро-2 пришлось довольно серьезно адаптировать для установки на автомобили. К примеру, модернизировали блоки цилиндров под различную навеску, кроме того, у тракторных моторов три опоры распредвала в блоке, а у автомобильной версии с наддувом – пять. Разные и сами распредвалы – другие фазы газораспределения, а также головки блока: для ГАЗ и ПАЗ в каждом впускном канале нарезают резьбу под индивидуальную для каждого цилиндра свечу накаливания, а для ЗиЛа – одна свеча. Разные поддоны картера: у тракторного стальной, у автомобильного – более тихий, алюминиевый, который еще и придает дополнительную жесткость блоку. У моторов разные комплектующие. На тракторные идут поршни, изготовленные в Минске, а на автомобили – более прочные, лучшей геометрии и с антифрикционным полимерным покрытием Molydag. Это или чешские поршни фирмы Almet, или костромские «Мотордеталь». Изменена система фильтрации масла: центрифуга осталась только на тракторных двигателях – взамен ей устанавливают полнопоточный картонный фильтр, по конструкции сходный с «жигулевским». На автомобильных двигателях устанавливают еще и водомасляные теплообменники. На тракторные двигатели ставят ТНВД ногинского завода, а на автомобильные Евро-2 – ярославские. При переводе Д-245 на уровень Евро-3 белорусские инженеры совместно со специалистами Bosch адаптировали к мотору систему Common Rail. Насос высокого давления установили на старое место, но через повышающий редуктор. Конструкция оказалась удачнее и надежней, чем с ярославским ТНВД, оснащенным электронными регуляторами. Моторы с Common Rail работают тише и мягче – нет гремящего ТНВД, и в камеру сгорания впрыскивается не одна большая порция топлива, а три – разного объема. Нарастание фронта пламени и давления происходит ровнее, что сказывается не только на экономичности и уменьшении токсичности, но и на шуме.Минские дизели Д-245 еще на уровне Евро-1 и Евро-2 пришлось довольно серьезно адаптировать для установки на автомобили. К примеру, модернизировали блоки цилиндров под различную навеску, кроме того, у тракторных моторов три опоры распредвала в блоке, а у автомобильной версии с наддувом – пять. Разные и сами распредвалы – другие фазы газораспределения, а также головки блока: для ГАЗ и ПАЗ в каждом впускном канале нарезают резьбу под индивидуальную для каждого цилиндра свечу накаливания, а для ЗиЛа – одна свеча. Разные поддоны картера: у тракторного стальной, у автомобильного – более тихий, алюминиевый, который еще и придает дополнительную жесткость блоку. У моторов разные комплектующие. На тракторные идут поршни, изготовленные в Минске, а на автомобили – более прочные, лучшей геометрии и с антифрикционным полимерным покрытием Molydag. Это или чешские поршни фирмы Almet, или костромские «Мотордеталь». Изменена система фильтрации масла: центрифуга осталась только на тракторных двигателях – взамен ей устанавливают полнопоточный картонный фильтр, по конструкции сходный с «жигулевским». На автомобильных двигателях устанавливают еще и водомасляные теплообменники. На тракторные двигатели ставят ТНВД ногинского завода, а на автомобильные Евро-2 – ярославские. При переводе Д-245 на уровень Евро-3 белорусские инженеры совместно со специалистами Bosch адаптировали к мотору систему Common Rail. Насос высокого давления установили на старое место, но через повышающий редуктор. Конструкция оказалась удачнее и надежней, чем с ярославским ТНВД, оснащенным электронными регуляторами. Моторы с Common Rail работают тише и мягче – нет гремящего ТНВД, и в камеру сгорания впрыскивается не одна большая порция топлива, а три – разного объема. Нарастание фронта пламени и давления происходит ровнее, что сказывается не только на экономичности и уменьшении токсичности, но и на шуме.