КАМАЗ-54901 — седельные тягачи нового поколения

Прирост мощности

Не менее значимым событием в жизни Камского автозавода,
чем запуск производства «даймлеровских» кабин для КАМАЗ‑54901 К5, является разработка и организация выпуска нового рядного шестицилиндрового двигателя КАМАЗ‑910. Если не брать в расчет рядные «шестерки» Daimler ОМ 457, а также Cummins ISB 6,7л и Cummins ISL объемом 8,9 литра, которые изготавливают в Челнах на СП «Камминз КАМА», то КАМАЗ‑910 является первым в истории автозавода своим рядным дизелем для челнинских грузовиков. Причем ​отечественным мотором, практически сразу же получившим важнейшие детали и узлы, сделанные в России. Новый двигатель разрабатывался совместно с компанией Liebherr, с использованием опыта конструирования и производства 12 литрового дизеля Liebherr D 946, который стоит на конвейере германо-швейцарской компании с 2012 года.
Если два челнинских Cummins, ISB и ISL, закрывают потребность в моторах с диапазоном мощности от 210 до 400 л.с. моментом от 800 до 1700 Н.м, то КАМАЗ‑910 развивает от 380 до 550 л.с. и крутящий момент – ​от 1700 до 2540 Н.м. На основе КАМАЗ‑910 создан и весьма перспективный мотор КАМАЗ‑920, который при том же объеме выдает мощность вообще 700-750 л.с. Такой прирост мощности обеспечивает оснащение двухступенчатым турбонаддувом, традиционный интеркулер дополнен жидкостным теплообменником, конечно же, внесены и определенные изменения в топливную систему. Такой мотор может быть использован в автоспорте на супергонках серии «Дакар» или как промышленный двигатель. Да и вообще, ​был бы мотор, а как его использовать… Кроме того, как показывает мировой опыт двигателестроения, на подобном моторе вполне реально увеличить ход поршня на 10 мм за счет измененной перешлифовки коленвала, применить новые поршни на 2-3 мм больше номинального диаметра и в результате получить рабочий объем под 13 литров. Тем самым для транспортного двигателя можно снять около 600 сил, но это потом, ​«не сегодня». Понятно, что КАМАЗ‑910 есть куда развивать. А пока и для 12-литрового мотора характеристики очень хорошие, тем более что наиболее востребованные настройки мощности для современного седельного тягача – ​от 420 до 460 л.с.
Конструктивно моторы КАМАЗ‑910 и Liebherr D 946 схожи со многими рядными дизелями других производителей: чугунный блок, мокрые гильзы, распредвал находится в блоке, привод клапанов – ​штангами, шестерни ГРМ и насосов – ​со стороны маховика. Точный рабочий объем ​11,95 литра, размерность ​130х150 мм, то есть ПАО «КАМАЗ» отходит от привычного диаметра поршня в 120 миллиметров. При разработке техзадания на будущий КАМАЗ‑910 его сравнивали с современными моторами крупнейших производителей. У них следующая размерность: Volvo D 13 – 131×158; Scania DC 13 – 130×160; MAN D 2676 – 126×166; новейший Mercedes-Benz OM471, он же Detroit Diesel DD 13 – 136×156, IVECO Cursor 13 – 135×150 миллиметров. Почему так подробно говорим о размерности? Потому что часто приходится слышать мнения: современный 11-13 литровый дизель должен быть короткоходным… На самом деле легковые дизели, даже среди «квадратных» моторов, а тем более с «коротким ходом» – ​по пальцам пересчитать. У больших дизелей для повышения механического КПД тем более выгодно уменьшать обороты максимальной мощности – ​короткоходность не нужна. У КАМАЗ‑910.10.550 получается очень хороший показатель удельной литровой мощности – ​33,75 кВт/литр, и что важно, удельный эффективный расход топлива ​183 г/кВт.ч. Здесь применяется самая современная топливная аппаратура – ​электронноуправляемая Common Rail, но разработки Liebherr. В зависимости от «природоохранительных» норм давление впрыска будет достигать 1500 бар и выше. Двигателисты «КАМАЗа», в соответствии с рекомендациями Bosch и на основе опыта Daimler, давно отдали предпочтение впрыску в ОГ водного раствора мочевины – ​системе SCR. Но это только не выше уровня Евро‑5, а для Евро‑6 уже приходится дополнять рециркуляцией отработавших газов, то есть системой EGR и скорее всего ​еще и сажевым фильтром.
На КАМАЗ‑910 применяются раздельные головки блока цилиндров, так же как на дизелях Scania, Mercedes-Benz, а раньше на MAN. В конце 2000-х годов утверждалось, что у двигателей с раздельными головками уже при нормах Евро‑5, из-за увеличения давления в цилиндрах, «поплывет» геометрия блока. Однако у Scania этого не произошло, и на моторах Евро‑6, поскольку силовой каркас блока изначально был рассчитан на давление в камере сгорания до 200 бар. Получается, что новый «камазовский» блок не слабее, чем у шведов. У Liebherr и у КАМАЗ‑910 головки чугунные, поэтому, в отличие от алюминиевых, здесь маловероятно возникновение термических трещин в зоне перемычки седел клапанов. Крепление головки надежное – ​шестью болтами, в каждой головке по четыре клапана. Раздельные головки удобнее в ремонте и надежнее, ведь не может сразу пробить все шесть прокладок головки блока. Да и стоит прокладка значительно меньше, чем единая под общую головку. Раздельные головки дешевле в производстве, а для ПАО «КАМАЗ» – ​лучше еще и тем, что не надо серьезно перестраивать обрабатывающие линии со своих 740-х головок на 910-е.
Еще одна особенность современных двигателей, связанная с увеличением давления в цилиндрах и с приданием дополнительной жесткости блоку, а также для уменьшения шума и вибраций: ​обычно корпус крышек коренных подшипников выполнен в единой отливке. Такое конструктивное решение еще называют «рамой», или Bedplate. К блоку «рама» крепится не только силовыми шпильками, но и более «мелкими» болтами по периметру этих двух деталей. При этом отказываются от поперечных болтов, традиционно крепящих коренные крышки у многих мощных дизелей. У КАМАЗ‑910 как раз есть подобная чугунная «рама», устанавливаемая ниже крышек коренных подшипников. Интересно, что все силовые болты на новом моторе должны затягиваться на пределе текучести и в несколько этапов, с доворачиванием по схеме «момент, момент, угол, угол». Обычно такие болты ​одноразовые, но у КАМАЗ‑910 их можно будет использовать 3-4 раза. Однако весь важнейший для ресурса двигателя крепеж выполнен с головками Torx: ​обычная шестигранная головка не подойдет. Это одна из степеней защиты «от дурака»… И все же на ремонтопригодность нового мотора уже сейчас обращают большое внимание: кроме «мокрых» гильз удобных при ремонте, будут введены и ремонтные размеры шеек коленвала. Это при том, что вал может быть и практически
«вечным» – ​азотированным, то есть с очень твердой поверхностью, но без «ремонтов», или поверхность шеек будет подвергаться двойному упрочнению ТВЧ – ​такой вал можно перешлифовывать. Вкладыши из свинцовистой бронзы будут с дополнительным антифрикционным износостойким слоем (PVD-покрытие), который нанесут ионно-вакуумным напылением. Такие хитрые технологии для подшипников скольжения освоены на новом оборудовании Димитровградского завода.
Разные настройки мощности могут сказываться и на многих конструктивных особенностях нового мотора. Кроме наиболее распространенных полностью алюминиевых поршней будут и составные, со стальным жаропрочным днищем и алюминиевой юбкой, а кроме того – ​и самые современные, стальные поршни с полимерным покрытием юбки. Эти поршни тоже будут делать в Челнах, на СП «Федерал Могул КАМА». Поршневые кольца с износостойким хромоалмазным покрытием. Не мудрено, что ресурс до капремонта ожидается около 1 миллиона 500 тысяч км, при этом еще и периодичность замены масла – ​через 150 тысяч километров… У мотора есть большой водомасляный теплообменник для поддержания стабильной температуры и эксплуатационных свойств моторного масла, а еще будет закрытая вентиляция картера с центробежным маслоотделителем. Этот дизель не должен пыхтеть масляным паром через сапун.
Первые прототипы двигателей Liebherr D 946/КАМАЗ‑910, увиденные в 2015 году, не были похожи на аккуратные автомобильные европейские дизели: ​слишком угловатыми выглядели немецкие блоки. Сейчас нам показали «камазовскую» версию блока, отлитую и обработанную в Набережных Челнах – ​мотор хочется назвать «красивым»! Ажурная вязь ребер жесткости, «выглаженные» переходы сопряженных поверхностей не только эффектно смотрятся, но и упрочняют литье, снимают концентрацию напряжений. Напомним, что кроме блоков для V-образных «восьмерок» на ПАО «КАМАЗ» отливают блок цилиндров и головку для СП «Камминз КАМА» по моторам Cummins ISBe, а ведь это очень сложные детали. Производство головок блока цилиндров для КАМАЗ‑910 тоже освоено. Коленвал, маховик, поддон двигателя, картер сцепления также изготовлены в Челнах. Стартер унифицирован с V8, пневмокомпрессор изготовят на нижегородском производстве Knorr-Bremse. Импортными остаются распредвал, шатуны, турбокомпрессор, топливная аппаратура и еще некоторые детали.
Линия сборки новых двигателей КАМАЗ‑910 расположена на заводе моторов, там же, где собирают традиционные «восьмерки», а еще там же, но за «ширмой», на отдельной «территории» расположено производство «Камминз КАМА». Тем самым опровергается основополагающий тезис нескольких вариаций анекдотов про российский автопром. Место здесь не «проклятое», а скорее наоборот – ​намоленное… В свое время моторное производство Камского автозавода было одним из самых современных в СССР, а теперь традиции и бесценный опыт не только сохранили, но и приумножили. Под новую компактную и, что важно, ​гибкую линию немного изменили планировку цеха. При этом используют самое современное, импортное оборудование, рекомендованное Daimler и Liebherr, которое не только облегчает саму сборку двигателя, но и поднимает уровень качества. Здесь просто не может быть недокрученных гаек, невставленных болтов или вообще пропущенной операции – ​идет постоянное считывание штрих-кодов с деталей, учитывается последовательность шагов, при малейшем сбое в технологии останавливается конвейер. Если электрогайковерт крутить вхолостую – ​операция не будет засчитана, ее все равно придется выполнить. Прослеживается и фиксируется, кто конкретно выполнял ту или иную операцию. Персональная ответственность за результат ​всегда важна. Собранный двигатель обязательно контролируют по герметичности воздухом – ​всю цилиндропоршневую группу и масляную систему. После этого мотор, к которому нет нареканий, отправляют на стенд горячей обкатки. Обкатка идет около получаса на всех режимах. Потом мотор окрашивают – ​под «Р6» запущена новая окрасочная линия – ​и сдают на склад. Планируемые объемы производства – ​около 12-15 тысяч двигателей в год. Еще в конце 2017 года линия нового конвейера работала в пуско-наладочном режиме, на ней тогда изготовили около десятка моторов. Сейчас, летом 2018 года все оборудование полностью отлажено, идет сборка двигателей КАМАЗ‑910 малыми партиями. Часть этих моторов находится в опытной эксплуатации на других моделях камских грузовиков, не обязательно на КАМАЗ‑54901 К5. Возможно, они уже попадались нам где-то на дорогах России.