Как на АвтоВАЗе собирают двигатели? Для ответа на этот вопрос Илья Хлебушкин отправился в Тольятти

В России всего три автопроизводителя открыли свои моторные производства в рамках второго этапа правительственной программы промсборки — по условиям которой, напомним, со следующего года не менее 30% машин должны иметь локализованные двигатели. Но если компаниям Volkswagen и Ford пришлось отстраиваться в Калуге и Алабуге с чистого листа, то альянс Renault-Nissan-АвтоВАЗ неплохо сэкономил, воспользовавшись своим имеющимся в Тольятти механосборочным производством.

Огромный цех под номером 15/3 на окраине завода, где когда-то выпускались двигатели для автомобилей ВАЗ-1111 Ока, блестит чистыми полами и новеньким оборудованием. Его привели в порядок и обновили к 2013 году, когда здесь наладили производство немолодого французского мотора 1.6 с индексом К4М490 для всех российских автомобилей на платформе В0, включая Ладу Ларгус. А с 2015-го в гамму добавился более современный ниссановский агрегат H4М — помимо автомобилей Renault, его непродолжительное время ставили и на Ладу XRAY.

Вазовское производство рассчитано на выпуск 300 тысяч моторов К4 и Н4 в год, однако пока загружено только наполовину: в 2016 году при самом оптимистичном раскладе здесь соберут 160 тысяч двигателей. Для сравнения, мощность АвтоВАЗа по выпуску агрегатов собственной разработки составляет около 1 млн в год, но загружена еще меньше — только на треть. Кстати, Volkswagen в Калуге может делать до 150 тысяч двигателей в год, а расчетная производительность фордовского завода — 105 тысяч моторов.

Однако если заводы Форда и Фольксвагена практически полностью автоматизированы, то в Тольятти роботы только возят детали с расположенного рядом с конвейером импровизированного склада: автоматические платформы деловито снуют по своим дорожкам, а если встать у них на пути, сердито пищат и останавливаются.

Но вся сборка моторов — исключительно вручную. Система контроля качества «наблюдательная»: за процессом и сменой из 74 рабочих присматривают мастера и начальник цеха. Зато на выходе тестирование каждого двигателя не только «холодной» прокруткой (когда проверяются компрессия, давление масла, работа всех систем и датчиков), но и на стенде. Откровенный брак, уверяют, дело исключительное. Уверен, еще и потому, что оба мотора не особо сложные и грамотно сконструированные — собрать их неправильно не так уж и просто.

А общее у обрусевших тольяттинцев с двигателями Volkswagen и Ford то, что набор основных деталей, включающий блоки цилиндров, головки блоков и коленвалы, отечественный. И если Volkswagen получает от поставщиков готовые детали, а Ford — заготовки, то на АвтоВАЗе загрузили собственную литейку, освоив отливку и блоков с головками из алюминия заводов Русал, ВЗАС из Волгограда и даже дальневосточного Комалко. Правда, речь идет только о «свежем» моторе Н4 — ветеран К4, очевидно, уйдет на покой вслед за автомобилями Лада Ларгус и Nissan Almera, поэтому вкладываться в его локализацию смысла нет.

У французских механических коробок передач серии JR, которые собирают под одной крышей с двигателями, все комплектующие импортные. За исключением разве что картера сцепления у версии, предназначенной Ладе Весте с тольяттинским мотором 21129. Кстати, именно такой силовой агрегат приводит в движение редакционную Весту, проходящую сейчас ускоренные ресурсные испытания, — и вопросов после пятнадцати тысяч километров пока не вызывает.

АВТОВАЗ раскрыл все плюсы и минусы нового мотора 1.6 л

Напомним, что прежний силовой агрегат развивал 87 л. с. мощности. Как рассказали порталу «АвтоВзгляд» инженеры АВТОВАЗа, форсировать атмосферную «четверку» именно до 90 л. с. было решено из экономических соображений. Оказывается, с каждого автомобиля, мощность которого превышает 90 «коней», производитель обязан платить государству акциз.

Тем не менее, на выходе получился почти дизель! Благодаря снижению механических потерь, крутящий момент подрос до 143 Нм (+3). И 80% момента доступны при 1000 оборотах в минуту — это гарантирует дизельную тягу.

Однако возросшие мощность и момент — отнюдь не единственное достоинство новичка. Он вдобавок отличается пониженной шумностью (в среднем на 2,4дБа), меньшим расходом масла, плюс большим ресурсом — по официальных данным, движок должен отработать до капремонта 200 тысяч километров против прежних 160 тысяч.

Кроме того, свежая версия двигателя гарантирует снижение затрат на обслуживание, поскольку из списка работ исключена регулировка клапанов вплоть до 90 000 пробега. А каждые 20 000 владелец будет экономить примерно по 5 000 рублей: 3 000 — на топливае и 2 000 — на техобслуживании, поскольку не требуется регулировка клапанов на первом, третьем и пятом ТО.

А теперь информация для тех, кто способен отличить карбюратор от генератора. В головке блока цилиндров были оптимизированы впускные и выпускные каналы, водяная рубашка и камера сгорания — последнее принесло повышентие степени сжатия до 10,5 (было 10,3). Все это улучшило мощностные показатели и оптимизировало температурный режим.

У шкива коленчатого вала была увеличена опорная поверхность под демпфер, что улучшило фиксацию демпфера. Также мотористы перешли на свечи зажигания меньшего диаметра М12 (было М14). Казалось бы, мелочь, но благодарей ней был налажен оптимальный температурный режим свечи, а к камере сгорания улушился подвод антифриза.

Новый мотор ВАЗ 1,8 литра: на какие модели Lada он пойдёт и сколько из него можно «выжать»

В первой части материала о двигателе ВАЗ-21179 мы рассказали о блоке двигателя, головке блока и о новом для моторов Lada узле – фазовращателе. Продолжаем «транслировать» нашим читателям сведения, почерпнутые в беседе с руководителем проекта Владимиром Евграфовичем Золотухиным и начальником отдела испытания силовых агрегатов Евгением Петровичем Байбориным – сегодня речь пойдёт о поставщиках, возможностях форсировки и модельном ряде.

Но сначала пробежимся по некоторым деталям, узлам и механизмам, до которых мы не добрались в прошлый раз. И напомним, что мотор ВАЗ-21179 «вырос» из мотора ВАЗ-21127 (1,6 литра, 106 л. с.), поэтому словосочетание «базовый двигатель» в данной статье означает именно «сто двадцать седьмой».

Крышка головки цилиндров

Серийная, уже существующая на 1,6-литровых двигателях крышка головки цилиндров была модифицирована в зоне установки фазовращателя: изменился маслоотделитель (или т.н. «сепаратор») в районе заливной горловины. Это изменение пришлось сделать, чтобы «разойтись» с задающим диском системы VVT (фазовращателем, о котором мы подробно рассказывали в прошлом материале). После модернизации крышка прошла так называемую «обратную» унификацию с двигателем 1,6 литра.

Корпус подшипников

Он, как и всё в новом двигателе, сильно похож на уже существующий, но, как мы говорили в первой части, передняя шейка впускного распредвала увеличена по диаметру и, соответственно, изменился также корпус подшипников в этом месте, а кроме того, в нем добавилось отверстие под датчик фаз.

С датчиком фаз работает задающий диск системы VVT, крепящийся на заднем торце впускного распредвала с помощью центровочной втулки и болта. В каждый момент времени датчик фаз считывает мгновенное положение распредвала и подаёт сигнал на контроллер двигателя, который через соленоид управляет «фазером».

Газораспределительный механизм (ГРМ)

Диаметр тарелок выпускных клапанов стал больше на 2 мм и впускных на 2,6 мм по сравнению с клапанами базового двигателя. При этом сама конструкция клапана – облегчённая. Диаметр стержня – всего 5 мм (у базового двигателя – 7 мм). Необходимо было снизить массы, совершающие возвратно-поступательные движения – клапан, толкатель, пружина, тарелка – ведь снижение масс даёт дополнительные возможности для увеличения фронта ускорения (не говоря о том, что уменьшение массы даёт снижение потерь на трение) и позволяет спрофилировать кулачок распредвала таким образом, чтобы загнать в двигатель побольше воздуха.

Массы удалось снизить – и профиль кулачка был модифицирован. Поставщик клапанов – компания Mahle (Германия), сухари поставляет TRW, пружины клапана – MUBEA. Тарелки, маслоотражательные колпачки – российские предприятия Белзан и Вэлконт соответственно. А вот гидротолкатели остались прежними, как и их производитель – ОАО «Стар» из Перми.

Распредвалы – корейского производства. Они прогрессивной конструкции, сборные – с приварными наконечниками на стальной трубе, на которую «насажены» кулачки. Это удобно тем, что можно заказывать разные варианты и наконечников и, конечно, кулачков, тем самым ориентируя ГРМ под разные задачи.

Ещё один момент, который может быть интересен и сервисменам, и простым автомобилистам: в моторе ВАЗ-21179 реализована так называемая «деликатная» схема установки привода ГРМ. Дело в том, что шкивы не имеют традиционного шпоночного паза, а в валах нет шпонки для ориентации при сборке.

Существует специальная оснастка, которая позволяет при сборке двигателя правильно сориентировать распредвалы (по специальным пазам на торцах, при сборке они должны быть строго вертикальными), установить их, потом натянуть ремень с помощью штатного полуавтомата натяжения и зафиксировать с окончательным моментом затяжки все точки крепления.

Те небольшие ошибки, которые могут возникнуть при сборке, компенсируется системой управления двигателем – она через датчик фаз мгновенно оценивает положение впускного распредвала и по заложенному в неё алгоритму делает коррекцию. Таким образом, начальное «парковое» положение «фазера» будет скомпенсировано на ту величину ошибки, которую датчик фаз отмерит в первый момент работы двигателя. Соответственно, фаза будет выставлена точно – и любые другие рабочие величины фаз будут отсчитываться от точного «паркового» положения.

Кривошипно-шатунный механизм (поршни, шатуны, коленвал)

Шатунно-поршневую группу (ШПГ) считают основой надёжности двигателя, поэтому при проектировании нового двигателя ей было уделено очень много внимания – проведено бесконечное количество испытаний, сожжены огромные объёмы бензина. Поршень, как вы можете догадаться, очень похож на поршень 1,6-литрового мотора. Но отличается тем, что компрессионная высота здесь больше на 1,3 мм. Это изменение было связано с термонапряжённостью в этой области – инженеры боролись за снижение температуры в зоне верхнего компрессионного кольца и поэтому немного увеличили высоту «жарового пояса», тем самым кольцо сместили вниз.

Концепция юбки поршня тоже изменилась. В частности, на ней появились окошки для замера базового диаметра (он меряется как раз по юбке), чтобы исключить толщину графитового покрытия. Первое и второе компрессионные кольца – серийные, применяются на базовом моторе, а вот маслосъёмное кольцо – новое, хромированное. Есть планы внедрить его и на моторы 1,6 литра.

В новой ШПГ применена осевая фиксация шатуна по торцам шатунной шейки, в отличие от прежних моторов, где фиксация осуществлялась по бобышкам поршня. Такой метод фиксации ввели в связи с опасностью появления стука – конструкция базового мотора была очень чувствительна к точности изготовления деталей. Конструкция нового «сто семьдесят девятого» движка более адаптирована к реалиям производства – соответственно, и проблем будет меньше.

Шатуны сделаны «в один класс» по весу, то есть они взаимозаменяемые, не нуждаются в весовой подгонке. Поршневой палец – плавающий: с переходом на фиксацию шатуна по поршню возникла проблема износа пальца, и вопрос был в том, что если в течение рабочего хода на шатунной шейке возникает осцилляция (колебание) нижней головки шатуна, она может повлиять на износ поршневого пальца. Осевая фиксация шатуна по шейке коленвала этот вопрос сняла. Поставщик деталей ШПГ – компания Federal Mogul, которая в 2015 году называлась в числе пяти лучших иностранных поставщиков АВТОВАЗа.

Вкладыши коленвала

Верхний коренной вкладыш коленвала нового движка интересен тем, что его канавка теперь переменного сечения; глубина её сходит на нет в области сопряжения половинок вкладышей. Это сделано для того, чтобы уменьшить расход масла в этой зоне. Важно было поднять давление масла перед «фазером», поэтому и применили такую конструкцию.

Шатунный вкладыш имеет «лимонную» форму – у него переменное внутреннее сечение, ведь когда шатун претерпевает осевую нагрузку, геометрия его нижней головки меняется, но вкладыш компенсирует эту деформацию. Коренные и шатунные вкладыши имеют цветовую маркировку по размерным классам – по первой части нашего рассказа мы помним, что таких классов теперь три. Поставщик коренных и шатунных вкладышей – «Дайдо Металл Русь» (г. Заволжье).

Водяной насос

Из всех узлов, приводимых зубчатым ремнём ГРМ, самым слабым местом в базовом моторе был водяной насос (он же помпа), поэтому в новом моторе от традиционного поставщика этого узла отказались и перешли на помпу от GMB из Южной Кореи. По производительности она такая же, но за счёт снижения сопротивления в рубашке охлаждения (см. первую часть рассказа о новом моторе) прокачка жидкости через двигатель увеличена. Особенность нового водяного насоса в том, что в нём применён более надёжный подшипник, а также сальник прогрессивной конструкции, который гарантирует, что охлаждающая жидкость ни при каких условиях не будет вымывать смазку из подшипника.

По результатам испытаний на АВТОВАЗе выяснилось, что корейский насос обладает гораздо более высокой надёжностью, нежели отечественный. ВАЗовцы говорят, что эти помпы должны гарантированно выдерживать пробег порядка 200 000 километров, что как минимум в два раза больше, чем ходимость прежних водяных насосов. Производство помп GMB будет локализовано в Тольятти, причем этот процесс уже начался.

Масляный насос

Масляный насос нового двигателя – повышенной производительности, потому что «фазер» требует очень быстрой, практически мгновенной реакции на изменение. Время этого отзыва исчисляется миллисекундами, ибо когда водитель нажимает на педаль газа, он явно не хочет ждать, пока сработают все механизмы. Введение «фазера» в конструкцию мотора потребовало хорошего запаса по давлению масла, чтобы камеры «А» и «Б» в фазовращателе наполнялись вовремя и, соответственно, «фазер» поворачивался относительно распредвала. Производительность масляного насоса базового двигателя составляла 33,4 л/мин, у нового насоса – 54 л/мин. Таким образом был обеспечен запас по давлению масла и решены проблемы по управлению «фазером».

Чтобы обеспечить нормальное питание этого насоса, диаметр трубки маслозаборника был увеличен с 15 до 20 мм. У масляного картера особая геометрическая форма, и теперь в затяжных быстрых поворотах система смазки менее склонна к отливам масла от маслозаборника, его «оголению», изъятию неотстоявшегося вспененного масла – это тоже повышает надёжность работы всех механизмов, которые используют масло под давлением.

Масляный поддон обеспечивает больший запас масла: у базового мотора объём составлял 3,2 л, у нового – 4,4 л. Таким образом, уменьшилась частота прокачки масла через двигатель, масло успевает лучше «отдохнуть», охладиться, и, соответственно, дольше сохраняет свойства, т.к. скорость срабатывания в нём присадок уменьшилась.

Поставщики

На сегодняшний день те компании, которые производят двигатели, самостоятельно изготавливают всего четыре-семь базовых деталей: блок, головка блока, коленвал, маховик… Всё остальное заказывается у профильных фирм – это удобно технически и выгодно экономически. В СССР автозаводы являли собой подобие «натурального хозяйства», когда абсолютное большинство деталей выпускалось в пределах предприятия. АВТОВАЗ, конечно, уже отошёл от этой схемы.

Но на данный момент солидная часть поставщиков комплектующих для нового мотора – иностранные. Почему? Когда проект стартовал, никто подобного не предполагал, экономическая ситуация складывалась по-другому. Сейчас же к решениям, аналогичным принятому по водяному насосу, подталкивает сама жизнь. Многие иностранные комплектующие в будущем постараются локализовать в России. Ведь об этом сказано и в перечне поручений Президента России, на основании которых сформирована стратегия развития автопрома. А на самом АВТОВАЗе традиционно делаются: головка блока цилиндров, крышка головки, корпус подшипников, блок цилиндров, коленчатый вал и масляный картер.

Но и поставщиков из числа российских немало, вот лишь некоторые: шкив выпускного распредвала ООО ДЗПМ (г. Димитровград), гидротолкатели ОАО «Стар» (Пермь), демпфер крутильных колебаний SLON (СК «Промавто», г. Артёмовский), вкладыши коленвала «Дайдо Металл Русь» (бывший ЗМЗ, старый поставщик АВТОВАЗа), катколектор «Экоальянс» (г. Новоуральск), пластмассовый модуль впуска «Мотор-Супер» (г. Тольятти), катушки зажигания делают несколько отечественных компаний.

Мелкие детали – маслозаборник, указатель уровня масла, держатель сальника, кронштейны – также имеют российское происхождение. А шатунно-поршневая группа хоть и от Federal Mogul, но производство по большей части тоже российское: отливка делается в Набережных Челнах, мехобработка ведётся в Тольятти, и только шатун пока привозной – из Индии. Но в целом объём российских комплектующих в новом моторе – более 50%.

Возможности форсировки

Понятно, что новый мотор очень ждали спортсмены, и его гоночные модификации мы будем категорически приветствовать. По собственной информации редакции, в официальном тюнинговом ателье АВТОВАЗа Lada Sport уже начали работать в этом направлении. Но поговорим о серийной продукции: сколько можно снять с этого мотора, если готовить некую «заряженную» версию одной из моделей – скажем, Vesta Sport? Один из вариантов поднятия отдачи – уже упомянутый второй «фазер», на выпускном распредвалу – он хоть и в меньшей степени, но тоже влияет на мощностные характеристики. В основном же второй «фазер» дает экономичность, и в итоге это явно не самый простой, доступный и действенный вариант форсировки.

Есть резервы и по снижению сопротивления системы выпуска. Сейчас у газоприёмника очень короткие каналы, они хороши в плане экологии: максимум вредных выбросов из мотора идёт в первые минуты работы, и поэтому каталитический нейтрализатор важно максимально быстро прогреть. Поэтому его в ходе эволюции систем контроля токсичности стали сдвигать из-под пола автомобиля ближе к двигателю, в результате чего и появился термин «катколлектор», который соединил в себе катализатор и выпускной коллектор.

Однако короткие каналы катколлектора создают негативное влияние одного цилиндра на другой – потоки отработанных газов из разных цилиндров смешиваются, и в газоприёмнике возникают перепады давления и «турбулентность», что снижает общую скорость потока. Но можно сделать каналы более длинными (применить нечто подобное тому, что на спортивном сленге называется «паук» или «штаны»), а снизившуюся «экологию» (катализатор ведь теперь не сможет сразу нейтрализовать вредные выбросы) отыграть с помощью системы VVT. Схема реализуемая, главные вопросы – в компоновке.