Двигатель

Хотя с самого начала было ясно, что полуторалитровый двигатель УЗАМ-412 недостаточно мощен для новой модели, средств на создание нового двигателя к новому автомобилю не хватало, и конструкторы ориентировались на старый мотор, а также на двигатель ВАЗ-2106. Изначально предполагалось, что "жигулевскими" моторы будет комплектоваться только ограниченная часть всех машин, поскольку ВАЗ был не в состоянии производить дополнительно до 200 тыс. двигателей в год. Поэтому на большинство "Москвичей" устанавливался модернизированный УЗАМ-412, получивший индекс УЗАМ-331.10.

Двигатель УЗАМ-412 (слева): 1-  крышка головки цилиндров; 2 - ось коромысел; 3 - крышка маслозаливной горловины; 4 - распределительный вал; 5 - патрубок отбора картерных газов; 6 - кран отопления кузова; 7 - карбюратор; 8 - впускной трубопровод; 9 - блок цилиндров; 10 - маслоизмерительный стержень; 11; 14 - подушки передней опоры двигателя; 12 - маслоприемник; 13 - поддон картера; 15 - выпускной трубопровод; 16 - головка блока

Двигатель УЗАМ-331.10 (справа): Изменениям подверглись следующие узлы:  1- Головка блока цилиндров получала впускные каналы переменного сечения с вихревым движениме горючей смеси.  2- Изменилась конфигурация впускного коллектора, он стал чуть ниже для того, чтобы опустить карбюратор и уменьшить общую высоту двигателя. 3 - Новые поршни получили камеру сгорания в днище и выемки под клапаны. 4 - Измененная опора двигателя. 5 - Измененный  масляный картер. 6 - Измененный маслоприемник с заборной трубкой.

Как видно, объем модернизации невелик, рабочий объем оставлен фактически тем же, а опущенный впускной коллектор привел даже к уменьшению мощности. Достоинства этого мотора: традиционная живучесть, возможность использования масла худшего, по сравнению с ВАЗ-2106, качества, и "спортивный" подхват после 4000 оборотов. В общем и целом - совершенно неудовлетворительный для машины такого класса агрегат. Были многочисленные попытки модернизации этого мотора путем увеличения объема, однако предложения АЗЛК упирались в реальные или мнимые технологические проблемы Уфимского завода, который к тому же находился в ведении другого, "неавтомобильного" министерства. В частности, из-за ограниченных возможностей оборудования для обработки коленчатых валов Уфа отказалась в свое время выпускать двигатель 1800см3. Увеличить рабочий объем и мощность, изменив диаметр цилиндра, также не удавалось: никто не брался поставлять поршни увеличенного диаметра и кольца к ним.[3]

АЗЛК искал и другие пути модернизации своего детища. Для спортивных целей еще в 1969 году им была спроектирована головка цилиндров с двумя верхними распределительными валами: такими головками оснастили 22 мотора. Они нашли применение на гоночных "москвичах" - машинах, подготовленных заводом для участия в ралли (в частности, "Туре Европы" 1974 г.). Оборудованный серийными впускной системой (карбюратор, воздушный фильтр) и глушителем, этот двигатель был на 17% мощнее серийного. Увы, на конвейер он так и не попал. И это еще не все. Ведущий конструктор И. Окунев плодотворно работал над двигателем с четырьмя клапанами на цилиндр. Были готовы все чертежи и по ним сделана значительная часть деталей для опытного образца, но в 1972 году эти работы свернули.[3]

И вот пришла пора рыночных отношений: более мощный мотор для "Москвича" стал проблемой номер один в условиях падения спроса. Тогда-то уфимские технологи нашли резервы у оборудования для обработки коленчатых валов, отыскали в Болгарии завод, который может поставлять кольца нужного размера, нашли, где делать поршни - дело закрутилось. Свои предложения УЗАМ сформулировал в ноябре 1993 года, и АЗЛК, как головной разработчик, их поддержал. В январе 1994 года модернизированные двигатели прошли сертификационные испытания и уже летом началось серийное производство двигателя УЗАМ-3317. В чем же заключается модернизация?[3]

Сравнение характеристик двигателей УЗАМ-331.10 и УЗАМ-3317

Диаметр цилиндра увеличен с 82 до 85 мм, и, как следствие, при неизменной толщине стенок гильзы выросли по диаметрам ее наружные размеры. Соответственно больше стал и диаметр отверстий, расточенных в блоке цилиндров под гильзы. А это означает, что прежние блоки и гильзы невзаимозаменяемы с новыми. Ход поршня в моторе УЗАМ-3317 увеличен с 70 до 74,9 мм. Размеры коренных подшипников остались прежними, шатуны сохранены от УЗАМ-331.10. Чтобы не трогать шатун, пришлось изменить конструкцию поршня. Его палец смещен вверх на 4,9 мм, изменены диаметр, конфигурация днища. Как следствие, в головке цилиндров стала иной камера сгорания - в ней теперь должна размещаться головка поршня увеличенного диаметра.[3]

В свою очередь, изменение формы камеры сгорания, пусть небольшое, повлияло на рабочий процесс в цилиндре. Чтобы сделать его оптимальным, увеличили на 1,5 мм диаметр тарелки впускного клапана, скорректировали форму впускных каналов (они более не придают потоку смеси вихревого движения, как на 331.10), несколько изменили форму внутренней полости впускного коллектора. Соответствующие поправки внесли в характеристики распределителя зажигания и карбюратора. Увеличение рабочего объема, изменение форм камеры сгорания и днища поршня привело к понижению степени сжатия на целую единицу. Теоретически это означает некоторое снижение термической эффективности, но практически не отражается на экономичности, зато делает мотор менее чувствительным к детонации. Вспомним, как охотно детонировал двигатель УЗАМ-331.10 на определенных режимах работы.[3]

Весь этот объем переделок, небольших на первый взгляд, но довольно существенных, если принять во внимание консерватизм технологии, принес следующие результаты. Рабочий объем двигателя возрос на 221куб.см., или на 15%; увеличились максимальные мощность (на 18%) и крутящий момент (на 23%), практически не ухудшилась экономичность. С модернизированным двигателем заметно улучшилась приемистость автомобиля "Москвич-21412-136" (такой у него теперь индекс). Более того, стало возможным чаще пользоваться пятой передачей, при троганье нет нужды выводить двигатель на высокие обороты, улучшились тяговые свойства на промежуточных передачах. Попутно заметим, что теперь, с освоением двигателя УЗАМ-3317 стало целесообразно оснащать все "москвичи-2141" главной передачей с передаточным числом 4,22.[3]

Сравнительные показатели автомобилей "Москвич-2141", оснащенных двигателями УЗАМ-331.10 (выделены синим цветом) и УЗАМ-3317 (выделены красным), приведены в таблице, по которой каждый автомобилист сможет сам сделать выводы.

Среди истинных фанатов "Москвича" именно "родной", УЗАМовский двигатель считается лучшим. Хотя качество его изготовления нестабильно, он хорошо поддается форсировке, в том числе с помощью увеличения диаметра цилиндров. Например, двигатель объемом 1.5 литра вполне можно было расточить до двухлитрового.

Тем же, кто не хочет заниматься расточкой мотора, остается приобрести версию с двигателем ВАЗ. В начальный период производства ВАЗ поставлял специальную версию "шестого" мотора - ВАЗ-2106-70, отличающуюся от базового расположеним точек крепления, а также формой масляного картера и размещением маслоприемника. В последующем от переделок мотора отказались.

Силовой агрегат "Москвича", двигатель ВАЗ 2106-70

Сейчас "Москвич" комплектуется обычным мотором ВАЗ-2106, под который несколько переделан подрамник. Такая машина получила индекс 2141-00. Из-за формы и размеров масляного картера на "Москвич" теперь не ставится нижний пластиковый обтекатель, который хоть и отрывался частенько на старых моделях при движении задним ходом, зато существенно улучшал аэродинамику, предотвращая излишнее завихрение воздуха под днищем автомобиля.

К сожалению, устаревшие моторы ВАЗ и УЗАМ - это практически все, на что мог рассчитывать покупатель "Москвича" вплоть до 1997 года. А ведь еще в конце 80-х на заводе был полностью подготовлена документация на новый двигатель объемом 1.8л, производство которого планировалось начать в 1991 году. Потом запуск производства отложили до 1993 года, а потом и вовсе "забыли" об этом проекте. А перспективы были, как всегда, самые радужные.

Уже в начале производства "сорок первого" Минавтопром организовал конкурс на конструкцию мотора для нового семейства "москвичей". Два коллектива специалистов - ВАЗа и АЗЛК - взялись за работу. Ее результаты в марте 1987 года рассмотрел технический совет министерства, отметив а своем постановлении, что представленные на конкурс базовые модели двигателей по своим экономическим и энергетическим показателям соответствуют требованиям технического задания. Совет обратил внимание на более глубокую технологическую проработку предложений специалистов Волжского автомобильного завода, которые перенесли на опытный образец часть инженерных решений с серийно выпускаемых двигателей ВАЗа. В то же время конструкция АЗЛК привлекла меньшими массой и количеством деталей, а также большими возможностями для дальнейшего совершенствования рабочего процесса и обеднения топливно-воздушной массы. Иными словами, в двигателе АЗЛК больше потенциал улучшения экономичности.[4]

Несколько разных по рабочему объему и мощности образцов двигателей для нового "Москвича", как бензиновых, так и дизельных, не только были построены, но и прошли интенсивные испытания. "Что за мотор, с чего скопирован, когда будет выпускаться, как устроен" - эти и другие вопросы сыпались со всех сторон, когда в Москве на ВДНХ в экспозиции достижений нашего машиностроения за 70 лет Советской власти было представлено два с иголочки "москвичовских" двигателя - бензиновый, модели "21414" и дизель, модели "21423". На некоторые из вопросов можно было получить ответ, "ощупав" придирчивым взглядом двигатели, вчитавшись в пояснительные таблички к ним.[4]

Двигатели 21414 (слева) и 21423 (справа). Сведения относятся к бензиновому двигателю, в скобках - отличающиеся данные дизельной модификации) Количество цилиндров - 4. Диаметр цилиндра - 82 мм. Ход поршня - 85 (89,5) мм. Рабочий объем - 1,8 (1,9) л. Степень сжатия - 10,0 (23,0). Горючее - бензин АИ-93 (дизельное топливо). Мощность - 95 (65) л. с./70 (48) кВт при 5200-5800 (3900-4500) об/мин. Наибольший крутящий момент - 15 (12) кгс  м/147 (117) Н. м при 2500-3100 (1800-2500) об/мин. Удельный расход топлива-190(180) г/л. с. - ч, или 258 (245) г/кВт - ч. Масса двигателя - 104 (115) кг. Габарит: 500Х690 (610)Х600 мм.

Прежде всего отметим отсутствие сходства с каким-либо зарубежным аналогом. Четыре цилиндра в ряд в чугунном блоке, плотно посаженные один относительно другого. Тонкостенная отливка, очень жесткая. Алюминиевая головка цилиндров с расположенным в ней распределительным валом, приводимым зубчатым ремнем. Сравнивая дизельную и бензиновую модификации (здесь мы отвлечемся от различия в топливной аппаратуре), замечаешь, по крайней мере при внешнем осмотре, лишь незначительную разницу в головках цилиндров. Обе модификации широко унифицированы. Выигрыш: удешевление производства и упрощение снабжения запасными частями. Сопоставляя характеристики бензинового мотора с "жигулевским" мотором, можно заключить, что новый двигатель почти на 10% легче, чем мотор ВАЗ-2106-70, к тому же компактней и экономичней.[4]

К сожалению, сейчас об этом моторе знают только специалисты, и вряд ли этот проект будет реанимирован. О причинах отказа от собственного мотора можно только догадываться: неудачная конструкция, сложность изготовления, отсутствие средств... Автор будет рад, если вы поделитесь информацией о судьбе этого мотора.

Тем временем, отказавшись от идеи создать собственный новый мотор, заводчане обратились к зарубежным фирмам. Сначала это был Ford, у которого было закуплено, по неофициальным сведениям, около 20 тыс. дизелей XLD418 объемом 1.8л для комплектации экспортных версий автомобилей. В начале 90-х экспорт "Москвичей", и так невысокий, резко сократился. Фордовский мотор был попыткой дать западному потребителю дешевый, экономичный и вместительный автомобиль. Этот мотор не придавал "Москвичу" молодецкой прыти, но обещал спокойную и экономичную езду.

На автомобильной выставке 1990 года в Берлине "Дойче Лада" выставила "Алеко-141" (нам он больше знаком как АЗЛК-2141) с дизелем, спроектированным для "Форда" немецкой моторостроительной фирмой "Клекнер-Хумбольдт-Дойц" (КХД). Этот мотор устанавливался на модели "Фиеста", "Эскорт" и "Сьерра" с сентября 1983 года.[5]

Дизель Ford-XLD418: число цилиндров - 4; рабочий объем-1753 см2; степень сжатия-21,5; мощность - 60л. с./44кВт при 4800об/мин; наибольший крутящий момент 110Н-м при 2500об/мин. 1 - топливный насос распределительного типа (Bosch); 2 -топливопроводы низкого давления; 3; 8 - топливопроводы высокого давления; 4 - чугунный блок цилиндров; 5 - шатун; 6 - пусковая свеча накаливания; 7 - чугунная головка цилиндров с предкамерами; 9 - топливоподкачивающий насос; 10 - форсунка; 11 - трубопроводы сброса топлива; 12 - распределительный вал; 13 - гидравлический толкатель клапана; 14 - впускной коллектор; 15 - поршень с камерой сгорания в днище; 16 - водяной насос; 17 - шкив и ремень привода распредвала; 18 - шкив и ремень привода топливного насоса; 19 - генератор

Бросается в глаза один факт - очень низкие обороты, на которых достигается максимум крутящего момента. Они намного ниже, чем у двигателей УЗАМ-331.10 и ВАЗ-2106, устанавливаемых на "москвичах". Это хорошо - двигатель гибкий. В то же время наибольшую мощность "Форд-КХД" развивает при 4800 об/мин, а у наших моторов ее пик приходится на 5500-5400 об/мин.[5]

Чтобы с дизелем можно было получить максимальную скорость около 140 км/ч и не проиграть в экономичности и динамике разгона, из выпускаемых пар шестерен скомбинировали такое сочетание передаточных чисел пятой и главной передач: 0,732 и 4,1. Дизельный "Москвич" с такой трансмиссией при скорости 90 км/ч расходовал около 5,7/100 км, а при 120 км/ч - около 7,0 л/100км. Разгон до 100 км/ч, как показали проведенные "Дойче Лада" испытания, занимал 25с.[5]

"Фордовский" этап "Москвича" остался далеко позади: сейчас заводу не до экспорта, а в России бензиновые двигатели более популярны, к тому же они доставляют меньше хлопот в холодное время года и при эксплуатации на отечественном топливе. Поэтому для улучшения имижда на россиском рынке "Москвичу" был необходим мощный бензиновый двигатель. Осенью 1995 года в поисках более динамичного двигателя заводчане обратились к зарубежным коллегам, и за полгода установили под капоты "сорок первых" и испытали добрый десяток разных моторов.[6]

Например, 1,6-литровый силовой агрегат от Renault 12 получили из Аргентины - он обеспечивал Москвичу неплохую разгонную динамику благодаря своей коробке передач с хорошо подобранными передаточными числами, но не влезал ни в какие нормы по токсичности из-за допотопного однокамерного карбюратора. Пробовали ставить мотор от автомобиля Tofas 131 (это лицензионный турецкий Fiat), английские и турецкие двигатели Ford (рабочим объемом 1,6 и 2 литра), 1,8-литровый 130-сильный корейский шестнадцатиклапанник Hyundai (он оказался самым "чумовым"), 1,6-литровый мотор Toyota.[6]

Двигатель Ford-XLD418	ДвигательRenault-F3R

Двигатели часто приходили на АЗЛК без технической документации, но для заводчан это не стало преградой. Специалисты в темпе отливали подходящий переходник к коробке передач, выбирали пригодный вариант сцепления (как правило, импортный ведомый диск плюс "родная" корзина), состыковывали детали выпускной системы, влезали в электронику системы впрыска, и когда японцы или французы приезжали только обсудить компоновку, им показывали уже готовый ходовой образец.[6]

Вариантов постепенно становилось все меньше - и по техническим, и по финансовым соображениям. В 1996 году работы по "моторному" проекту остановились - завод охватил кризис. И вот в 1997 году, когда окончательно выяснилось, что отношения с французами попадают в сферу межгосударственных кредитных линий, то вердикт был вынесен - место под капотом "заряженных" Москвичей займет двухлитровый восьмиклапанный двигатель Renault с распределенным впрыском.[6] Об испытаниях "Москвича" с двигателем Renault можно прочесть в 11 номере газеты "Авто-ревю" за 1997 год.

Первоначально модернизация ограничивалась только импортным мотором, но быстро стало понятно, что мощный двигатель требует соответствующих тормозов, шин, сцепления, нуждается в улучшении подвеска. Поэтому в 1998 году была проведена существенная модернизация машины, которая заключалась, в основном, в замене ключевых отечественных комплектующих на импортные. Кроме того, наконец-то стали устанавливать более подходящие классу машины шины размером 175/70 вместо давно устаревших 165/80 модели МИ-180. Самое значительное изменение во внешнем виде - обновленный передок с новыми, слегка раскосыми, фарами в стиле Peugeot, новым капотом и решеткой радиатора. Покрашенный краской "металлик", автомобиль стал выглядеть весьма привлекательно и завод счел, что он заслуживает нового имени. Машину образца 1998 года назвали "Святогором".

К сожалению, кризис 1998 года перечеркнул все планы. Даже до падения курса рубля находилось немного желающих приобрести отечественный автомобиль ценой выше $8000, а уж после кризиса и подавно. Таким образом, цена "Святогора" скатилась сначала до $6500, а потом и до $3000. За такую цену машину стали расхватывать, как горячие пирожки, однако завод продавал их, фактически, дешевле себестоимости. Только один двигатель Renault стоил больше, чем вся машина в сборе. Поэтому выпуск "Святогора" с двигателем Renault продлился недолго, их выпуск и продажа стали нерентабельны. Возможности выбора двигателя опять сократились до УЗАМ-3317 или ВАЗ-2106. Были созданы единичные экземляры с двигателями ВАЗ-2130 объемом 1.8л, и с 2х-литровым уфимским мотором.

Однако последняя точка в истории с подходящим силовым агрегатом для "Москвича" еще не поставлена. Смешно, но когда 15 лет назад АЗЛК просил УЗАМ о модернизации мотора, уфимцы отказались. В 2000 году УМЗ получил от АЗЛК всю документацию на двигатель серии 412 и стал официальным калькодержателем. В 2001 году УМЗ по собственной инициативе выпустил целую серию новых моторов различного объема и с разной системой питания (карбюратор или впрыск), о которых рассказал журнал "За рулем". Более того, сейчас УМЗ в состоянии производить 400 тыс. двигателей в год. Кто, интересно, будет их сейчас покупать? Ни АО "Москвич", ни Ижмаш не производят в сумме сейчас даже четверти от этого объема. Тем не менее, интересно посмотреть, что же специалисты УЗАМ смогли выжать из старого мотора.

Двигатели серии 3313, 3317, 3318, 3320 (слева) и 331, 248 (справа). Сведения относятся к карбюраторному мотору УМЗ-3318, в скобках - отличающиеся данные двигателя УМЗ-248. Количество цилиндров - 4. Система питания: карбюратор (распределенный впрыск). Диаметр цилиндра - 85 (88) мм. Ход поршня - 80 мм. Рабочий объем - 1,8 (2,0) л. Степень сжатия - 8,5 (9,0). Горючее - бензин АИ 91-93. Мощность - 90 (97) л. с. при 5300 (5500) об/мин. Максимальный крутящий момент - 140 (161) Н-м при 3200 (3000) об/мин. Масса - 115 кг. Габарит: 654x486x639 мм.

Самыми интересными на сегодняшний день являются впрысковые двигатели моделей 331 и 248. По конструкции они принципиально не отличаются (если, конечно, не считать систему питания) от выпускаемых УМЗ карбюраторных, но при доводке их были учтены предложения австрийской фирмы AVL, у которой большой опыт в доводке двигателей. По ее же рекомендациям в специальной версии двигателя УМЗ-248(AVL) заново спроектирован газовоздушный тракт и на 2 мм увеличен диаметр поршневого пальца. Новый компактный масляный насос с внутренним зацеплением (расположен на переднем носке коленчатого вала) и уменьшенная помпа сделали двигатель короче на 51,5 мм. Теперь его можно ставить поперечно, а на "Москвиче-2141" – разместить перед ним радиатор и заодно рациональнее скомпоновать подкапотное пространство. Об этом давно мечтали конструкторы АЗЛК.[20] Единственный недостаток мотора 248(AVL) - то, что ему требуется бензин АИ-95. Между прочим, французский двигатель не был так привередлив и "кушал" все, что дадут, от АИ-91 до АИ-98. Ему позволял это делать датчик детонации. Хотелось бы, чтобы уфимцы встроили датчик детонации в мотор 248(AVL), сделав его более всеядным.

В недалекой перспективе – разработка нового семейства моторов рабочими объемами 1,7–2,3 л. Концепция их уже определена. К фамильным признакам можно отнести алюминиевый блок цилиндров с "заливными" чугунными гильзами, многоклапанные (12, 16) головки, гидротолкатели клапанов и гидронатяжители цепи. Новые двигатели появятся через два-три года.[20]

Хотелось бы отметить, что алюминиевый блок с чугунными гильзами - это каменный век моторостроения. Фирма Audi уже давно отказалась от гильз, и изготавливает блоки из специального сорта силумина: алюминия, насыщенного кремнием. Таким образом, ее моторы сочетают легкость алюминиевого блока с простотой изготовления. Отсутствие гильз дополнительно облегчает мотор. Если уж такая солидная фирма, как Уфимское моторостроительное производственное объединение (УМПО), которому принадлежит завод автомобильных моторов (УМЗ), не может сделать современный "алюминиевый" мотор, почему бы не попытаться реанимировать проект АЗЛК десятилетней давности? "Новая концепция" с чугунными гильзами в алюминиевом блоке выдает УМЗ с головой - судя по всему, речь идет об очередной "расточке" всем известного мотора. Пусть о расточке заводской, скорее всего даже УМЗ сделает новый блок, но все равно по сути это будет тот же "четырестадвенадцатый".

Сравнивая удельный расход топлива двух карбюраторных двигателей: несуществующего ныне двигателя АЗЛК-21414 (190 г/л.с-ч), и выпускаемого сейчас УМЗ-3317 (220 г/л.с.-ч), можно воочию убедиться в древности ульяновского мотора. Можно также сравнить массу поршней в сборе с шатунами ульяновского двигателя и мотора Renault F3R и увидеть полуторакратную разницу, разумеется не в пользу "наших". Можно лишь предполагать, будет ли УМЗ проводить серьезную модернизацию мотора или нет. Став полноправным владельцем документации на нынешний двигатель, УМЗ должен выжать из "старичка" все, что возможно. Тем более, что показатели версии 248(AVL) выглядят довольно прилично. С другой стороны, а надо ли ему это? Ведь конкурентов в этом диапазоне (1.8 - 2.3 л) у УМЗ фактически нет.