Двигатель УМЗ А274 «EvoTech 2.7» А274 предназначен для установки на легкие коммерческие автомобили Газель и Газель NEXT. Базой для данного двигателя стала модель УМЗ-4216, от которого в итоге кроме коленвала, шатунов и схемы привода ГРМ практически ничего не осталось. Существенные изменения произошли в электрооборудовании двигателя, уплотнительных соединениях, креплениях узлов, системах охлаждения, питания, зажигания и смазки. Сам производитель сегодня предлагает версию двигателя Evotech А275 с LPG работающую на пропане.
Характеристики двигателя УМЗ EvoTech 2.7
| Параметр | Значение |
| Конфигурация | L |
| Число цилиндров | 4 |
| Объем, л | 2,690 |
| Диаметр цилиндра, мм | 96,5 |
| Ход поршня, мм | 92 |
| Степень сжатия | 10 |
| Число клапанов на цилиндр | 2 (1-впуск; 1-выпуск) |
| Газораспределительный механизм | OHV |
| Порядок работы цилиндров | 1-2-4-3 |
| Номинальная мощность двигателя / при частоте вращения коленчатого вала | 78,5 кВт — (106,8 л.с.) / 4000 об/мин |
| Максимальный крутящий момент / при частоте вращения коленчатого вала | 220,5 Н•м / 2350 об/мин |
| Система питания | распределенный впрыск с микропроцессорным управлением |
| Рекомендованное минимальное октановое число бензина | 95 |
| Экологические нормы | Евро 4 |
| Вес, кг | 167…177 |
Двигатель EvoTech 2,7 является совместной разработкой «Группы ГАЗ» и одной из ведущих международных компаний по инжинирингу силовых агрегатов Tenergy (Южная Корея).
Что изменилось
- Ресурс двигателя – 400 тыс. км, гарантия – 3 года или 150 тыс. км;
- По сравнению с двигателями УМЗ предыдущего поколения расход топлива снижен на 10%;
- Крутящий момент двигателя вырос на широком диапазоне рабочих оборотов, что позволило обеспечить оптимальные для грузового автомобиля тягово-динамические характеристики;
- Снижен расход масла;
- Двигатель соответствует требованиям экологических классов «Евро-4» и «Евро-5»;
- Двигатель имеет лучшую цену и самую низкую стоимость владения в своем классе.
• По сравнению с двигателями УМЗ предыдущего поколения EvoTech 2,7 отличает уменьшенный объем (2,7 л вместо 2,9 л), новая конструкция поршневой группы, распределительного вала, камеры сгорания и блока цилиндров, новый газораспределительный механизм. • Существенные изменения произошли в электрооборудовании двигателя, уплотнительных соединениях, креплениях узлов, системах охлаждения, питания, зажигания и смазки. В то же время двигатель сохранил четырехцилиндровую 8-клапанную схему, которая обеспечивает хорошую эластичность и высокий крутящий момент на низких оборотах, что позволяет обеспечить эффективный режим эксплуатации грузового автомобиля. • За счет внедрения нового распредвала, изменения фаз газораспределения, снижения механических и тепловых потерь, удалось добиться увеличения крутящего момента и сохранения мощностных характеристик при уменьшении рабочего объема двигателя. • Высокая надежность EvoTech 2,7
обеспечена за счет повышения структурной жесткости всей конструкции, снижения динамических нагрузок и теплонапряженности, использования принципиально новых уплотнительных соединений (в том числе – металлических прокладок головки блока и газопровода) и способов крепления узлов. • Новая форма водяной рубашки и головки блока цилиндров позволили повысить эффективность системы охлаждения и термический КПД двигателя. Широкое применение пластиковых деталей обеспечило снижение веса двигателя, повышение надежности конструкции и хорошие вибро-акустические характеристики. В двигателе широко используются узлы и детали от ведущих международных производителей. • Поставщик поршневой группы, свечей зажигания, большинства шлангов и уплотнительных соединений, масляного картера – компания LG (Южная Корея), датчиков системы электронного управления – Bosch (Германия), гидрокомпенсаторов – корпорация Eaton (США). • Новые двигатели соответствуют необходимым экологическим требованиям по всем показателям: по уровню выбросов вредных веществ после запуска холодного двигателя, выбросов в режиме холостого хода, выбросов картерных газов, выбросов с отработавшими газами при низкой температуре. Главной причиной модернизации ульяновских двигателей в 2013 году стало желание конструкторов уменьшить расход топлива и повысить надежность моторов. А кроме того, не за горами и перспективные для России нормы Евро-5 – ко времени их введения необходимо иметь готовый двигатель. Поэтому его доводили с оглядкой на эти нормы. При этом важно еще и удержаться если не в прежнем ценовом диапазоне, то хотя бы не намного выскочить из него. Все это в совокупности – довольно сложная задача, да еще и времени на проведение работ остается мало. Поэтому за помощью обратились к южнокорейской инжиниринговой компании Tenergy, обладающей хорошим научно-исследовательским потенциалом. В результате мотор остается мощностью 120 л./с. при 4000 об/мин, но крутящий момент вырос до 233 Н.м при 2350 об/мин. А существенных изменений набралось столько, что тем, кто упорно продолжает называть моторы УМЗ «уазовскими», все сложнее находить нужные аргументы.
Элластичность
Кстати говоря, давно известно, что самый экономичный режим в реальной эксплуатации близок к 2/3 или 3/4 от оборотов именно максимального момента. Это в районе 1700-2100 оборотов. Понятно, что на прямой передаче, но ведь так водители ГАЗелей не ездят… Мощность мотора УМЗ-Evotech равна 120 л.с. при 4000 об/мин. Опять-таки если вспомнить ЗМЗ-402, то у него было 100 л.с. при 4500 об/мин и 182,4 Н.м при 2400-2600 оборотов. А вот с другим «газелевским» мотором – с ЗМЗ-405.22 сравнение Evotech не столь однозначное: у этого ЗМЗ от 140 до 152 л.с. при 5200 об/мин и 214 Н.м при 4000 оборотов. То есть по эластичности, крутящему моменту в выигрыше УМЗ-Evotech, но по мощности он уступает заволжскому мотору. Хотя если ЗМЗ крутить только до 4000 оборотов, то мощность будет вполне сопоставима.
Двигатель а27400 технические характеристики
| Наименование параметра | Значение |
| Тип двигателя | Бензиновый с комплексной микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажиганием, четырехтактный |
| Экологический класс | Евро-4 |
| Число цилиндров | 4 |
| Порядок работы цилиндров | 1-2-4-3 |
| Диаметр цилиндра, мм | 96,5 |
| Ход поршня, мм | 92 |
| Рабочий объем, л | 2,69 |
| Номинальная мощность нетто по ГОСТ 14846-81, кВт (л.с.) | 78,5 (106,8) |
| Номинальная частота вращения, мин-1 | 4000 |
| Максимальный крутящий момент нетто по ГОСТ 14846-81, Н · м (кгс · м) | 220,5 (22,5) |
| Частота вращения, соответствующая максимальному крутящему моменту, мин-1 | 2350±150 |
| Топливо | Бензин автомобильный марок «Регуляр-92», «Премиум Евро-95» и «Супер Евро-98», сжиженный топливный автомобильный газ марки ПБА ГОСТ Р 52087 |
| Масса незаправленного смазкой двигателя, кг | 167…177 |
Двигатель УМЗ Evotech
В Ульяновске наладили производство нового бензинового мотора для ГАЗелей, который назвали УМЗ Evotech. А на ГАЗе разработали новую коробку передач. Знакомимся с особенностями их конструкции
Говорят, у кошки пять жизней, по другим сведениям – семь. А в российском автопроме возможности реинкарнации уже почти 60 лет демонстрируют двигатели Ульяновского моторного завода. В их основе – мотор «Волги» ГАЗ М-21, которую поставили на конвейер еще в 1956 году. За это время его несколько раз модернизировали, но до сих пор неизменными остаются межцилиндровые расстояния у блока, диаметры коренных и шатунных шеек, а по большому счету – шатуны, распределительный и коленчатый валы, поддон масляного картера, да и внешне блок не спутать ни с одним другим мотором. Главной причиной модернизации ульяновских двигателей в 2013 году стало желание конструкторов уменьшить расход топлива и повысить надежность моторов. А кроме того, не за горами и перспективные для России нормы Евро-5 – ко времени их введения необходимо иметь готовый двигатель. Поэтому его доводили с оглядкой на эти нормы. При этом важно еще и удержаться если не в прежнем ценовом диапазоне, то хотя бы не намного выскочить из него. Все это в совокупности – довольно сложная задача, да еще и времени на проведение работ остается мало. Поэтому за помощью обратились к южнокорейской инжиниринговой компании Tenergy, обладающей хорошим научно-исследовательским потенциалом. В результате мотор остается мощностью 120 л. с. при 4000 об/мин, но крутящий момент вырос до 233 Н.м при 2350 об/мин. А существенных изменений набралось столько, что тем, кто упорно продолжает называть моторы УМЗ «уазовскими», все сложнее находить нужные аргументы.
Проблема выбора
Понятно, что российскому перевозчику неизбежно приходится сравнивать моторы ГАЗели с ульяновскими и заволжскими. Надо отдать должное продукции ЗМЗ – двигатели отладили здорово: и ходят хорошо, и довольно экономичны, хотя тоже не все «болячки» устранены. Казалось бы, схема «два клапана на цилиндр» давно устарела, нужен 16-клапанный четырехцилиндровый мотор, допустим, такой, как у ЗМЗ с семейством 406/405/409. Но эти заволжские моторы начали разрабатывать еще во времена существования СССР – для «Волги» и в какой-то степени для микроавтобусов РАФ. Тогда Горьковский автозавод и Заволжский моторный были еще единым целым. Где сейчас эти елгавские автобусы, где «Волга»… и «Группа «ГАЗ» давно не партнеры, а конкуренты. Каждый идет своим путем, и одной компании нет дела до проблем другой. Конечно, было бы правильнее развивать имеющуюся гамму заволжских моторов, устанавливать их и на УАЗы, и на ГАЗели, быть может, объединить оба моторных завода, но не судьба… По большому счету, для полуторатонного грузовика, тем более в России, четыре клапана на цилиндр и верхние распредвалы не особо и нужны. Конечно же, если бы такой мотор существовал у «Группы ГАЗ» – его использовали, но если приходится платить деньги конкуренту при наличии своего мотора, то появляется смысл развивать собственное моторное производство. В 2008 году вместе с модернизацией двигателя УМЗ-421 в Ульяновске шли работы по доводке конструкции и технологий для постановки на конвейер нового верхневального 16-клапанного двигателя УМЗ-249 с алюминиевым блоком и сохранением рабочего объема 2,89 литра. Его выпуск планировали начать в 2010 году, но помешал кризис. Между тем в 2008 году никто и предположить не мог, что на ГАЗели будут устанавливать сравнительно недорогой, мощный и современный дизель. Тогда американско-китайский Cummins ISF 2.8 еще не выпускался. По большому счету, теперь «Группе ГАЗ» необходим недорогой и простой Отто-мотор, то есть бензиновый двигатель, но уже для конвертации на газовое топливо. И УМЗ-Evotech как раз такой. Причем напомним, что у 16-клапанных ЗМЗ на газе часто происходили хлопки во впускной трубопровод – обычный восьмиклапанный мотор здесь предпочтительнее. На пропан-бутан УМЗ-Evotech, как и прежде, будут легко переводить и без участия завода, а вот для конвертации мотора на сжатый природный газ метан в Ульяновске готовят особую версию двигателя. На нем будет применен турбонаддув! Его задача – не существенно увеличить мощность, а сохранить ее при использовании низкокалорийного топлива на уровне бензиновой версии мотора. Главное – чтобы в Ульяновске не забыли применить для газовых моторов выпускные клапаны с натриевым охлаждением… Одно из направлений, в рамках которого действовали южнокорейские инженеры, – уменьшение рабочего объема двигателя. Это при том, что размерность 100х92 мм у УМЗ-421 обеспечивала очень хороший крутящий момент, позволяя мотору тянуть чуть ли не с оборотов холостого хода, что немудрено при объеме 2,89 литра. Корейцы не стали возвращать УМЗ в «квадратную» размерность 92х92 мм, но диаметр уменьшили до 96,5 мм, сохранив тот же коленвал. Обычно уменьшение объема двигателя при прочих равных условиях ведет к уменьшению крутящего момента, но здесь для компенсации неминуемой потери применили новый распредвал с иными фазами газораспределения. Известно, что при настройке двигателя один распредвал (его называют «острым» за форму кулачков) может увеличить максимальную мощность и обороты, но снизить момент, а другой – наоборот, повысить момент, но снизить мощность. Корейцы так подобрали фазы, что крутящий момент даже вырос с 220,5 Н.м при 2500 об/мин до 233 Н.м при 2350 об/мин. Как видите, обороты максимального момента тоже уменьшились, что ценно для грузовика. Кстати говоря, давно известно, что самый экономичный режим в реальной эксплуатации близок к 2/3 или 3/4 от оборотов именно максимального момента. Это в районе 1700-2100 оборотов. Понятно, что на прямой передаче, но ведь так водители ГАЗелей не ездят… Мощность мотора УМЗ-Evotech равна 120 л. с. при 4000 об/мин. Опять-таки если вспомнить ЗМЗ-402, то у него было 100 л. с. при 4500 об/мин и 182,4 Н.м при 2400-2600 оборотов. А вот с другим «газелевским» мотором – с ЗМЗ-405.22 сравнение Evotech не столь однозначное: у этого ЗМЗ от 140 до 152 л. с. при 5200 об/мин и 214 Н.м при 4000 оборотов. То есть по эластичности, крутящему моменту в выигрыше УМЗ-Evotech, но по мощности он уступает заволжскому мотору. Хотя если ЗМЗ крутить только до 4000 оборотов, то мощность будет вполне сопоставима. Но дождемся тест-драйва машин с новым двигателем, тогда уж посмотрим, что получилось на деле.
Интенсивная терапия
Важный момент в жизни любого негильзованного двигателя – возможность расточки блока. Если раньше на УМЗ-421 было всего два ремонтных размера, с увеличенным поршнем на 0,5 мм, до 101 мм, то теперь на УМЗ-Evotech три размера. Поршни на Evotech – с нанесенным на юбку полимерным слоем, насыщенным дисульфидом молибдена. Это давно известное, очень эффективное антифрикционное покрытие. Поршневые кольца – импортные, стальные, узкие. Должны обеспечить минимальный расход масла на угар. Одно из достоинств коленвала УМЗ-421 – шесть ремонтов, через 0,25 мм, при окончательном уменьшении диаметров до 1,5 миллиметра. Сравните с двигателями иномарок – у них такой возможности ремонта нет. Конечно, для увеличения механического КПД двигателя было бы выгодно уменьшить диаметры коренных и шатунных шеек, хотя бы как это сделали на ЗМЗ: 62 и 56 мм. На ульяновских моторах шейки остались те же, что и у «Волги» ГАЗ-М21: 64 и 58 мм, но напомним, УМЗ на коленвал поставил нормальные сальники. Набивку давно не используют. Отметим, что на всех российских моторах (УМЗ – не исключение) есть центробежные грязеуловители в шатунных шейках, которые стоят надежным (дополнительным!) заслоном от проникновения твердых частиц к вкладышам. Сомневаетесь? При случае выкрутите пробку на шейке – посмотрите, что там внутри… У УМЗ-Evotech совсем другая головка блока цилиндров. Нет, она все же осталась восьмиклапанной, но ее очень серьезно модернизировали. В частности, изменили камеру сгорания и повысили степень сжатия до 10,5 единицы, что тоже должно улучшить экономичность мотора. Однако здесь есть сомнения – не будет ли «пережатый» двигатель «звенеть пальцами» на каждом подъеме. Детонация – страшная штука. Если бы мотор был с карбюратором и системой зажигания с трамблером, то звон был бы однозначно. Но ведь еще на УМЗ-4216 установили микропроцессорную систему зажигания с датчиком детонации, который «вкручивает» зажигание позже. На каком попало бензине уже не поездишь, но для газа эта степень сжатия даже мала. Для уменьшения вероятности перегрева мотора полностью переделали схему циркуляции охлаждающей жидкости, и в частности, по самой термически нагруженной детали двигателя – по головке. Применили свечи с длинной резьбовой частью: будут надежнее держаться в колодцах. Клапанная крышка пластмассовая и крепится к головке не на шести винтах М6, а на десяти. Так крышка лучше прилегает к головке, лучше обжимает прокладку. Эта прокладка на УМЗ-Evotech теперь совершенно другая – корейского производства. Кстати, еще 33 детали нового двигателя будут родом из Кореи и из Европы. Но вскрывать клапанную крышку так же часто, как раньше, уже не придется. Дело в том, что впервые в истории Ульяновского моторного завода (но все же вслед за ЗМЗ!) здесь применили стальную наборную прокладку головки блока с нанесением полимера, герметизирующего водяные каналы, и сверление под масляную магистраль. Подтягивать головку, даже после первой тысячи километров, незачем: требуемый момент затяжки прокладка будет держать стабильно, не обжимаясь. Кроме того, нет необходимости и в регулировке клапанов – теперь на УМЗ-Evotech вместо стаканчиков-толкателей штанг установлены гидрокомпенсаторы. Производителей бензиновых моторов со схемой ГРМ OHV осталось не так уж и много в мире – в Европе и Японии все норовят распредвал в головку поставить, да еще и регулируемыми фазами снабдить. Поэтому гидрокомпенсаторы будет поставлять известная американская компания Eaton. В США огромный опыт производства аналогичных гидрокомпенсаторов, которые устанавливались на моторы V6 и V8. Известная проблема всех ульяновских моторов – если не подтекание масла с различных уплотнений, то явное потение на них. Между тем та же беда порой наблюдается и на моторах других производителей, причем более именитых, чем УМЗ. А причина проста: нарушения в системе вентиляции картера двигателя, которые могут произойти и на моторе с пробегом 10-20 тысяч километров, в частности, из-за обмерзания зимой. Кроме видимой «сопливости» на двигателе надо помнить, что масло еще выдавливается и в камеру сгорания, через зазоры между «ногой» клапана и втулкой. Маслосъемные колпачки могут здесь и не обеспечить герметичности. Теперь на УМЗ-Evotech полностью изменили систему вентиляции – так, что в картере на определенных режимах даже образовывается разрежение. Если вспомнить, то на двигателе ГАЗ-21 применялась достаточно безпроблемная открытая система вентиляции, а на ГАЗ-24 – закрытая. Но для современных двигателей уровня Евро-4, и тем более Евро-5, уже невозможно оставлять сапун открытым. Не секрет, что «родовой травмой» всех ульяновских моторов был стальной штампованный поддон картера с четырьмя пробковыми прокладками. Поставить их удачно – надо было умудриться. Казалось бы, еще в период создания двигателя УМЗ-421, с учетом того, что пришлось делать новый блок цилиндров, появился удобный случай отказаться от древнего и капризного поддона – опустить разъем ниже оси коленвала. Это не только уменьшило бы вероятность утечек масла, но и добавило блоку жесткости. Ан нет, все осталось по-прежнему… При разработке УМЗ-Evotech с учетом того, что опять намечались серьезные изменения по блоку цилиндров, решили на пробу сделать два двигателя с разными исполнениями картера и поддона. Первый мотор – с выполненными в единой отливке чугунными коренными крышками, и благодаря этому – с ровным поддоном, уплотняемым единой прокладкой. Второй мотор – с обычными коренными крышками и под обычный поддон. Но в этом случае стальной поддон заменили пластмассовым, а место четырех прокладок – одна, из маслостойкой резины. По бокам, в сечении, прокладка плоская, а впереди и сзади – круглая. В передней и задней частях поддона сделаны канавки, в которые и укладывается новая прокладка. Что-то подобное давно есть на минских двигателях – ММЗ Д-240/Д245. Если вспомнить легковой автопром – на двухлитровом моторе Ford Sierra ( с чугунной головкой!), а из современных – на двигателях Renault, тех, что ставятся на Kangoo, Logan и Sandero. Исследования корейцев показали: на двигателе с обычной для УМЗ формой поддона жесткости блока достаточно и для уровня Евро-5. Утечек масла тоже не обнаружили. Поэтому остановились на сочетании обычных коренных крышек и нового пластмассового поддона. Еще одна современная тенденция: из пластмассы делают и верхнюю часть впускного коллектора: форма у него сложная, а отливать из алюминия обходится дороже. Напомним, в период с 2008 по 2010 годы журнал «Рейс» проводил ресурсные испытания пяти автомобилей ГАЗель с модернизированными двигателями УМЗ-4216. Одна из часто встречавшихся тогда неисправностей, причем не только у нас, но и у многих перевозчиков, – лопнувшие чугунные выпускные коллекторы. Для ГАЗели-Бизнес выпускной коллектор модернизировали, но для УМЗ-Evotech его сделали совершенно другим. Как обещают на ГАЗе, трескаться коллектор уже не будет. Топливная аппаратура – электронноуправляемые форсунки производства Delphi. Система зажигания микропроцессорная, электронная, катушка зажигания одна, аналогичная той, что применяется на ГАЗели-Бизнес, сухая, четырехвыводная. Между тем на «газелевские» катушки московской много нареканий от перевозчиков, иной раз за 30-40 тысяч километров пробега меняют по три-четыре штуки. Будем надеяться, что на УМЗ-Evotech эту проблему решат. Хотя во многом ресурс любой катушки зависит от зазоров свечей и состояния их проводов. Кстати, мировая тенденция – применение индивидуальных катушек зажигания для каждого цилиндра, отсутствие высоковольтного распределителя-«бегунка» и крышки – идет на пользу газовому двигателю. При степени сжатия 10-11 единиц, а то и выше, растет давление в камере сгорания и температура воспламенения смеси, увеличивается сопротивление искрового промежутка. У раздельных катушек меньше потери, выше мощность искры. Но говоря о специфике российской эксплуатации, судя по Lada Priora, где стоят подобные, раздельные катушки, они оказываются все же дорогие и не менее капризные, чем двухвыводные или четырехвыводные, «газелевские». Первые моторы пойдут так называемым лояльным перевозчикам и автопредприятиям в подконтрольную эксплуатацию, в пределах досягаемости для специалистов ГАЗа. В свое время так поступали с ГАЗелями, оснащенными двигателями Cummins ISF 2.8, набирали объективную информацию. Началось производство двигателя УМЗ-Evotech весной 2014 года, но моторы УМЗ-4216 не стали снимать сразу с конвейера – какое-то время они выпускались параллельно. Постепенно доля новых моторов увеличивалась, а старых – сокращалась.
Важный момент
«Группа ГАЗ», в отличие от КАМАЗа, не собирается сворачивать производство коробок, а новые модели грузовиков требуют новых агрегатов трансмиссии. Поэтому с октября 2013 года на конвейер поставляют новую пятиступенчатую коробку передач, рассчитанную на крутящий момент двигателя до 330 Н.м. Если объяснять понятнее – то эта КП может выдерживать на 10% больший крутящий момент, чем был у двигателей V8 автомобилей ГАЗ-53/3307. При этом коробка очень компактная и легкая – она сделана на основе «газелевской» последнего поколения. Картер элементарно узнаваем, он тоже алюминиевый, с вертикальным разъемом, но из различий в первую очередь в глаза бросается отсутствие удлинителя для скользящего шлицевого хвостовика карданного вала. Здесь применен обычный фланец, под четыре крепежных болта. Причем может применяться размер как под «волговскую» крестовину, так и под «газоновскую», что важно для дизельных версий грузовиков. Как говорят специалисты автозавода, одна из причин отказа от удлинителя вторичного вала – тем двум сальникам, что установлены в удлинителе, было сложно обеспечить нормальное уплотнение хвостовика скользящей вилки. Здесь постоянно или потело маслом, или даже подкапывало. Еще одна из причин – раньше коробка была во многом «универсальная»: применялась и на «Волге», и на ГАЗели/«Соболе». Сейчас «Волги» нет, и, получается, нет причин сохранять конструкцию, применяемую с 1970 года. Тем более что дизельные ГАЗели, и в первую очередь ГАЗель-Next, имеют хорошие перспективы для экспорта зарубеж. А там более придирчивы к масляным пятнам под автомобилем. Кроме того, применение обычного фланца вместо скользящей вилки кардана позволит проще стыковать КП с раздаточной коробкой на полноприводных версиях горьковских грузовичков. Раздатка тоже будет новая, «газовского» производства. Не секрет, что еще при запуске в производство ГАЗели-Бизнес коробку модернизировали, в частности, начали устанавливать импортные синхронизаторы, сальники и подшипники, применили легированные стали. Для адаптации КП к дизелю Cummins картер маховика сделали по стандарту SAE 3, для сцепления Sachs изменили первичный вал, картер коробки с более толстыми стенками, с дополнительными ребрами жесткости. На новой коробке, в дополнение к уже проведенным мероприятиям, специалисты ГАЗа пошли по известному пути, в частности, применяемому ZF. С ростом крутящего момента двигателя они не увеличивают модуль, что делает зуб толще, и главное – ведет к увеличению межцентрового расстояния между валами, а увеличивают ширину зубчатого зацепления. Тем самым уменьшают и контактные напряжения в зацеплении. Но самое главное – сохраняют имеющиеся на заводе дорогостоящие зуборезные станки и оснастку. Увеличивая ширину шестерен, неизбежно приходится сталкиваться с увеличением длины картера и валов, а длинные валы легче прогибаются под нагрузкой. Эту проблему специалистам «Группы ГАЗ» удалось решить изящно: в вертикальный разъем картера они поставили толстую проставку, в которой разместили дополнительную, третью подшипниковую опору вторичного вала. Эта зона, где размещены шестерни первой и второй передач, а также шестерня заднего хода, наиболее нагружена крутящим моментом. Еще одна перспективная новинка в трансмиссии – введение джойстика и тросов в управлении коробкой вместо привычной «кочерги», но это все для ГАЗели-Next. Однако и на Next тросы нужны далеко не каждому перевозчику – кто-то не откажется от обычного рычага. Наверное, эту инновацию надо предлагать как опцию. Недоумение вызвало отсутствие на новой КП лючка для коробки отбора мощности. Машине нужны гидронасосы: для компактных вышек, эвакуаторов, для маленьких самосвалов и мусоровозов. ГАЗель давно переросла те элементарные надстройки, с которых 20 лет назад начинался проект.
Информация
Привлечение сторонних специалистов в доводке существующего или вновь разработанного мотора – совершенно нормальная практика в истории мирового двигателестроения. У хорошей инжиниринговой компании имеющаяся экспериментальная база позволяет проводить исследования по отдельным параметрам работы двигателя и оптимизировать рабочие процессы еще на стадии проектирования. Известно, что проектированием моторов занимаются на старших курсах российских автомобильных ВУЗов в качестве курсовых работ, но не факт, что начерченный двигатель будет работать как надо… Между тем с использованием «чужих голов» отлаживают не только конструкцию, но и технологии – так, чтобы мотор можно было реально поставить на конвейер и чтобы он не был очень дорог в производстве. Понятное дело, стараются сохранить имеющийся станочный парк производства: если и приобретать новое оборудование, то самое необходимое, высокопроизводительное и перспективное. В качестве примеров – альянс International и MAN, Scania и Cummins, а еще полезно помнить, что Волжскому автозаводу помогал отлаживать двигатель ВАЗ-2108 не кто иной, как Porsche. В частности, именно немцы настояли там на схеме регулировки клапанов шайбами. Ярославский моторный завод в последнее время сотрудничает с австрийской инжиниринговой компанией AVL List, с которой работают практически все европейские производители двигателей. Здесь результат – «литровые» двигатели ЯМЗ-534 и ЯМЗ-536. Напомним, в 2007 году в доводке двигателя УМЗ-421 инженерам УМЗ помогали эксперты английской компании Ultra Motive.
Источник
Двигатель УМЗ-А274.1000402-30 EvoTech /для ГАЗель-БИЗНЕС ГАЗель-NEXT/
Двигатель УМЗ Evotech
В Ульяновске наладили производство нового бензинового мотора для ГАЗелей, который назвали УМЗ Evotech. А на ГАЗе разработали новую коробку передач. Знакомимся с особенностями их конструкции
Говорят, у кошки пять жизней, по другим сведениям – семь. А в российском автопроме возможности реинкарнации уже почти 60 лет демонстрируют двигатели Ульяновского моторного завода. В их основе – мотор «Волги» ГАЗ М-21, которую поставили на конвейер еще в 1956 году. За это время его несколько раз модернизировали, но до сих пор неизменными остаются межцилиндровые расстояния у блока, диаметры коренных и шатунных шеек, а по большому счету – шатуны, распределительный и коленчатый валы, поддон масляного картера, да и внешне блок не спутать ни с одним другим мотором. Главной причиной модернизации ульяновских двигателей в 2013 году стало желание конструкторов уменьшить расход топлива и повысить надежность моторов. А кроме того, не за горами и перспективные для России нормы Евро-5 – ко времени их введения необходимо иметь готовый двигатель. Поэтому его доводили с оглядкой на эти нормы. При этом важно еще и удержаться если не в прежнем ценовом диапазоне, то хотя бы не намного выскочить из него. Все это в совокупности – довольно сложная задача, да еще и времени на проведение работ остается мало. Поэтому за помощью обратились к южнокорейской инжиниринговой компании Tenergy, обладающей хорошим научно-исследовательским потенциалом. В результате мотор остается мощностью 120 л. с. при 4000 об/мин, но крутящий момент вырос до 233 Н.м при 2350 об/мин. А существенных изменений набралось столько, что тем, кто упорно продолжает называть моторы УМЗ «уазовскими», все сложнее находить нужные аргументы.
Проблема выбора
Понятно, что российскому перевозчику неизбежно приходится сравнивать моторы ГАЗели с ульяновскими и заволжскими. Надо отдать должное продукции ЗМЗ – двигатели отладили здорово: и ходят хорошо, и довольно экономичны, хотя тоже не все «болячки» устранены. Казалось бы, схема «два клапана на цилиндр» давно устарела, нужен 16-клапанный четырехцилиндровый мотор, допустим, такой, как у ЗМЗ с семейством 406/405/409. Но эти заволжские моторы начали разрабатывать еще во времена существования СССР – для «Волги» и в какой-то степени для микроавтобусов РАФ. Тогда Горьковский автозавод и Заволжский моторный были еще единым целым. Где сейчас эти елгавские автобусы, где «Волга»… и «Группа «ГАЗ» давно не партнеры, а конкуренты. Каждый идет своим путем, и одной компании нет дела до проблем другой. Конечно, было бы правильнее развивать имеющуюся гамму заволжских моторов, устанавливать их и на УАЗы, и на ГАЗели, быть может, объединить оба моторных завода, но не судьба… По большому счету, для полуторатонного грузовика, тем более в России, четыре клапана на цилиндр и верхние распредвалы не особо и нужны. Конечно же, если бы такой мотор существовал у «Группы ГАЗ» – его использовали, но если приходится платить деньги конкуренту при наличии своего мотора, то появляется смысл развивать собственное моторное производство. В 2008 году вместе с модернизацией двигателя УМЗ-421 в Ульяновске шли работы по доводке конструкции и технологий для постановки на конвейер нового верхневального 16-клапанного двигателя УМЗ-249 с алюминиевым блоком и сохранением рабочего объема 2,89 литра. Его выпуск планировали начать в 2010 году, но помешал кризис. Между тем в 2008 году никто и предположить не мог, что на ГАЗели будут устанавливать сравнительно недорогой, мощный и современный дизель. Тогда американско-китайский Cummins ISF 2.8 еще не выпускался. По большому счету, теперь «Группе ГАЗ» необходим недорогой и простой Отто-мотор, то есть бензиновый двигатель, но уже для конвертации на газовое топливо. И УМЗ-Evotech как раз такой. Причем напомним, что у 16-клапанных ЗМЗ на газе часто происходили хлопки во впускной трубопровод – обычный восьмиклапанный мотор здесь предпочтительнее. На пропан-бутан УМЗ-Evotech, как и прежде, будут легко переводить и без участия завода, а вот для конвертации мотора на сжатый природный газ метан в Ульяновске готовят особую версию двигателя. На нем будет применен турбонаддув! Его задача – не существенно увеличить мощность, а сохранить ее при использовании низкокалорийного топлива на уровне бензиновой версии мотора. Главное – чтобы в Ульяновске не забыли применить для газовых моторов выпускные клапаны с натриевым охлаждением… Одно из направлений, в рамках которого действовали южнокорейские инженеры, – уменьшение рабочего объема двигателя. Это при том, что размерность 100х92 мм у УМЗ-421 обеспечивала очень хороший крутящий момент, позволяя мотору тянуть чуть ли не с оборотов холостого хода, что немудрено при объеме 2,89 литра. Корейцы не стали возвращать УМЗ в «квадратную» размерность 92х92 мм, но диаметр уменьшили до 96,5 мм, сохранив тот же коленвал. Обычно уменьшение объема двигателя при прочих равных условиях ведет к уменьшению крутящего момента, но здесь для компенсации неминуемой потери применили новый распредвал с иными фазами газораспределения. Известно, что при настройке двигателя один распредвал (его называют «острым» за форму кулачков) может увеличить максимальную мощность и обороты, но снизить момент, а другой – наоборот, повысить момент, но снизить мощность. Корейцы так подобрали фазы, что крутящий момент даже вырос с 220,5 Н.м при 2500 об/мин до 233 Н.м при 2350 об/мин. Как видите, обороты максимального момента тоже уменьшились, что ценно для грузовика. Кстати говоря, давно известно, что самый экономичный режим в реальной эксплуатации близок к 2/3 или 3/4 от оборотов именно максимального момента. Это в районе 1700-2100 оборотов. Понятно, что на прямой передаче, но ведь так водители ГАЗелей не ездят… Мощность мотора УМЗ-Evotech равна 120 л. с. при 4000 об/мин. Опять-таки если вспомнить ЗМЗ-402, то у него было 100 л. с. при 4500 об/мин и 182,4 Н.м при 2400-2600 оборотов. А вот с другим «газелевским» мотором – с ЗМЗ-405.22 сравнение Evotech не столь однозначное: у этого ЗМЗ от 140 до 152 л. с. при 5200 об/мин и 214 Н.м при 4000 оборотов. То есть по эластичности, крутящему моменту в выигрыше УМЗ-Evotech, но по мощности он уступает заволжскому мотору. Хотя если ЗМЗ крутить только до 4000 оборотов, то мощность будет вполне сопоставима. Но дождемся тест-драйва машин с новым двигателем, тогда уж посмотрим, что получилось на деле.
Интенсивная терапия
Важный момент в жизни любого негильзованного двигателя – возможность расточки блока. Если раньше на УМЗ-421 было всего два ремонтных размера, с увеличенным поршнем на 0,5 мм, до 101 мм, то теперь на УМЗ-Evotech три размера. Поршни на Evotech – с нанесенным на юбку полимерным слоем, насыщенным дисульфидом молибдена. Это давно известное, очень эффективное антифрикционное покрытие. Поршневые кольца – импортные, стальные, узкие. Должны обеспечить минимальный расход масла на угар. Одно из достоинств коленвала УМЗ-421 – шесть ремонтов, через 0,25 мм, при окончательном уменьшении диаметров до 1,5 миллиметра. Сравните с двигателями иномарок – у них такой возможности ремонта нет. Конечно, для увеличения механического КПД двигателя было бы выгодно уменьшить диаметры коренных и шатунных шеек, хотя бы как это сделали на ЗМЗ: 62 и 56 мм. На ульяновских моторах шейки остались те же, что и у «Волги» ГАЗ-М21: 64 и 58 мм, но напомним, УМЗ на коленвал поставил нормальные сальники. Набивку давно не используют. Отметим, что на всех российских моторах (УМЗ – не исключение) есть центробежные грязеуловители в шатунных шейках, которые стоят надежным (дополнительным!) заслоном от проникновения твердых частиц к вкладышам. Сомневаетесь? При случае выкрутите пробку на шейке – посмотрите, что там внутри… У УМЗ-Evotech совсем другая головка блока цилиндров. Нет, она все же осталась восьмиклапанной, но ее очень серьезно модернизировали. В частности, изменили камеру сгорания и повысили степень сжатия до 10,5 единицы, что тоже должно улучшить экономичность мотора. Однако здесь есть сомнения – не будет ли «пережатый» двигатель «звенеть пальцами» на каждом подъеме. Детонация – страшная штука. Если бы мотор был с карбюратором и системой зажигания с трамблером, то звон был бы однозначно. Но ведь еще на УМЗ-4216 установили микропроцессорную систему зажигания с датчиком детонации, который «вкручивает» зажигание позже. На каком попало бензине уже не поездишь, но для газа эта степень сжатия даже мала. Для уменьшения вероятности перегрева мотора полностью переделали схему циркуляции охлаждающей жидкости, и в частности, по самой термически нагруженной детали двигателя – по головке. Применили свечи с длинной резьбовой частью: будут надежнее держаться в колодцах. Клапанная крышка пластмассовая и крепится к головке не на шести винтах М6, а на десяти. Так крышка лучше прилегает к головке, лучше обжимает прокладку. Эта прокладка на УМЗ-Evotech теперь совершенно другая – корейского производства. Кстати, еще 33 детали нового двигателя будут родом из Кореи и из Европы. Но вскрывать клапанную крышку так же часто, как раньше, уже не придется. Дело в том, что впервые в истории Ульяновского моторного завода (но все же вслед за ЗМЗ!) здесь применили стальную наборную прокладку головки блока с нанесением полимера, герметизирующего водяные каналы, и сверление под масляную магистраль. Подтягивать головку, даже после первой тысячи километров, незачем: требуемый момент затяжки прокладка будет держать стабильно, не обжимаясь. Кроме того, нет необходимости и в регулировке клапанов – теперь на УМЗ-Evotech вместо стаканчиков-толкателей штанг установлены гидрокомпенсаторы. Производителей бензиновых моторов со схемой ГРМ OHV осталось не так уж и много в мире – в Европе и Японии все норовят распредвал в головку поставить, да еще и регулируемыми фазами снабдить. Поэтому гидрокомпенсаторы будет поставлять известная американская компания Eaton. В США огромный опыт производства аналогичных гидрокомпенсаторов, которые устанавливались на моторы V6 и V8. Известная проблема всех ульяновских моторов – если не подтекание масла с различных уплотнений, то явное потение на них. Между тем та же беда порой наблюдается и на моторах других производителей, причем более именитых, чем УМЗ. А причина проста: нарушения в системе вентиляции картера двигателя, которые могут произойти и на моторе с пробегом 10-20 тысяч километров, в частности, из-за обмерзания зимой. Кроме видимой «сопливости» на двигателе надо помнить, что масло еще выдавливается и в камеру сгорания, через зазоры между «ногой» клапана и втулкой. Маслосъемные колпачки могут здесь и не обеспечить герметичности. Теперь на УМЗ-Evotech полностью изменили систему вентиляции – так, что в картере на определенных режимах даже образовывается разрежение. Если вспомнить, то на двигателе ГАЗ-21 применялась достаточно безпроблемная открытая система вентиляции, а на ГАЗ-24 – закрытая. Но для современных двигателей уровня Евро-4, и тем более Евро-5, уже невозможно оставлять сапун открытым. Не секрет, что «родовой травмой» всех ульяновских моторов был стальной штампованный поддон картера с четырьмя пробковыми прокладками. Поставить их удачно – надо было умудриться. Казалось бы, еще в период создания двигателя УМЗ-421, с учетом того, что пришлось делать новый блок цилиндров, появился удобный случай отказаться от древнего и капризного поддона – опустить разъем ниже оси коленвала. Это не только уменьшило бы вероятность утечек масла, но и добавило блоку жесткости. Ан нет, все осталось по-прежнему… При разработке УМЗ-Evotech с учетом того, что опять намечались серьезные изменения по блоку цилиндров, решили на пробу сделать два двигателя с разными исполнениями картера и поддона. Первый мотор – с выполненными в единой отливке чугунными коренными крышками, и благодаря этому – с ровным поддоном, уплотняемым единой прокладкой. Второй мотор – с обычными коренными крышками и под обычный поддон. Но в этом случае стальной поддон заменили пластмассовым, а место четырех прокладок – одна, из маслостойкой резины. По бокам, в сечении, прокладка плоская, а впереди и сзади – круглая. В передней и задней частях поддона сделаны канавки, в которые и укладывается новая прокладка. Что-то подобное давно есть на минских двигателях – ММЗ Д-240/Д245. Если вспомнить легковой автопром – на двухлитровом моторе Ford Sierra ( с чугунной головкой!), а из современных – на двигателях Renault, тех, что ставятся на Kangoo, Logan и Sandero. Исследования корейцев показали: на двигателе с обычной для УМЗ формой поддона жесткости блока достаточно и для уровня Евро-5. Утечек масла тоже не обнаружили. Поэтому остановились на сочетании обычных коренных крышек и нового пластмассового поддона. Еще одна современная тенденция: из пластмассы делают и верхнюю часть впускного коллектора: форма у него сложная, а отливать из алюминия обходится дороже. Напомним, в период с 2008 по 2010 годы журнал «Рейс» проводил ресурсные испытания пяти автомобилей ГАЗель с модернизированными двигателями УМЗ-4216. Одна из часто встречавшихся тогда неисправностей, причем не только у нас, но и у многих перевозчиков, – лопнувшие чугунные выпускные коллекторы. Для ГАЗели-Бизнес выпускной коллектор модернизировали, но для УМЗ-Evotech его сделали совершенно другим. Как обещают на ГАЗе, трескаться коллектор уже не будет. Топливная аппаратура – электронноуправляемые форсунки производства Delphi. Система зажигания микропроцессорная, электронная, катушка зажигания одна, аналогичная той, что применяется на ГАЗели-Бизнес, сухая, четырехвыводная. Между тем на «газелевские» катушки московской много нареканий от перевозчиков, иной раз за 30-40 тысяч километров пробега меняют по три-четыре штуки. Будем надеяться, что на УМЗ-Evotech эту проблему решат. Хотя во многом ресурс любой катушки зависит от зазоров свечей и состояния их проводов. Кстати, мировая тенденция – применение индивидуальных катушек зажигания для каждого цилиндра, отсутствие высоковольтного распределителя-«бегунка» и крышки – идет на пользу газовому двигателю. При степени сжатия 10-11 единиц, а то и выше, растет давление в камере сгорания и температура воспламенения смеси, увеличивается сопротивление искрового промежутка. У раздельных катушек меньше потери, выше мощность искры. Но говоря о специфике российской эксплуатации, судя по Lada Priora, где стоят подобные, раздельные катушки, они оказываются все же дорогие и не менее капризные, чем двухвыводные или четырехвыводные, «газелевские». Первые моторы пойдут так называемым лояльным перевозчикам и автопредприятиям в подконтрольную эксплуатацию, в пределах досягаемости для специалистов ГАЗа. В свое время так поступали с ГАЗелями, оснащенными двигателями Cummins ISF 2.8, набирали объективную информацию. Началось производство двигателя УМЗ-Evotech весной 2014 года, но моторы УМЗ-4216 не стали снимать сразу с конвейера – какое-то время они выпускались параллельно. Постепенно доля новых моторов увеличивалась, а старых – сокращалась.
Важный момент
«Группа ГАЗ», в отличие от КАМАЗа, не собирается сворачивать производство коробок, а новые модели грузовиков требуют новых агрегатов трансмиссии. Поэтому с октября 2013 года на конвейер поставляют новую пятиступенчатую коробку передач, рассчитанную на крутящий момент двигателя до 330 Н.м. Если объяснять понятнее – то эта КП может выдерживать на 10% больший крутящий момент, чем был у двигателей V8 автомобилей ГАЗ-53/3307. При этом коробка очень компактная и легкая – она сделана на основе «газелевской» последнего поколения. Картер элементарно узнаваем, он тоже алюминиевый, с вертикальным разъемом, но из различий в первую очередь в глаза бросается отсутствие удлинителя для скользящего шлицевого хвостовика карданного вала. Здесь применен обычный фланец, под четыре крепежных болта. Причем может применяться размер как под «волговскую» крестовину, так и под «газоновскую», что важно для дизельных версий грузовиков. Как говорят специалисты автозавода, одна из причин отказа от удлинителя вторичного вала – тем двум сальникам, что установлены в удлинителе, было сложно обеспечить нормальное уплотнение хвостовика скользящей вилки. Здесь постоянно или потело маслом, или даже подкапывало. Еще одна из причин – раньше коробка была во многом «универсальная»: применялась и на «Волге», и на ГАЗели/«Соболе». Сейчас «Волги» нет, и, получается, нет причин сохранять конструкцию, применяемую с 1970 года. Тем более что дизельные ГАЗели, и в первую очередь ГАЗель-Next, имеют хорошие перспективы для экспорта зарубеж. А там более придирчивы к масляным пятнам под автомобилем. Кроме того, применение обычного фланца вместо скользящей вилки кардана позволит проще стыковать КП с раздаточной коробкой на полноприводных версиях горьковских грузовичков. Раздатка тоже будет новая, «газовского» производства. Не секрет, что еще при запуске в производство ГАЗели-Бизнес коробку модернизировали, в частности, начали устанавливать импортные синхронизаторы, сальники и подшипники, применили легированные стали. Для адаптации КП к дизелю Cummins картер маховика сделали по стандарту SAE 3, для сцепления Sachs изменили первичный вал, картер коробки с более толстыми стенками, с дополнительными ребрами жесткости. На новой коробке, в дополнение к уже проведенным мероприятиям, специалисты ГАЗа пошли по известному пути, в частности, применяемому ZF. С ростом крутящего момента двигателя они не увеличивают модуль, что делает зуб толще, и главное – ведет к увеличению межцентрового расстояния между валами, а увеличивают ширину зубчатого зацепления. Тем самым уменьшают и контактные напряжения в зацеплении. Но самое главное – сохраняют имеющиеся на заводе дорогостоящие зуборезные станки и оснастку. Увеличивая ширину шестерен, неизбежно приходится сталкиваться с увеличением длины картера и валов, а длинные валы легче прогибаются под нагрузкой. Эту проблему специалистам «Группы ГАЗ» удалось решить изящно: в вертикальный разъем картера они поставили толстую проставку, в которой разместили дополнительную, третью подшипниковую опору вторичного вала. Эта зона, где размещены шестерни первой и второй передач, а также шестерня заднего хода, наиболее нагружена крутящим моментом. Еще одна перспективная новинка в трансмиссии – введение джойстика и тросов в управлении коробкой вместо привычной «кочерги», но это все для ГАЗели-Next. Однако и на Next тросы нужны далеко не каждому перевозчику – кто-то не откажется от обычного рычага. Наверное, эту инновацию надо предлагать как опцию. Недоумение вызвало отсутствие на новой КП лючка для коробки отбора мощности. Машине нужны гидронасосы: для компактных вышек, эвакуаторов, для маленьких самосвалов и мусоровозов. ГАЗель давно переросла те элементарные надстройки, с которых 20 лет назад начинался проект.
Информация
Привлечение сторонних специалистов в доводке существующего или вновь разработанного мотора – совершенно нормальная практика в истории мирового двигателестроения. У хорошей инжиниринговой компании имеющаяся экспериментальная база позволяет проводить исследования по отдельным параметрам работы двигателя и оптимизировать рабочие процессы еще на стадии проектирования. Известно, что проектированием моторов занимаются на старших курсах российских автомобильных ВУЗов в качестве курсовых работ, но не факт, что начерченный двигатель будет работать как надо… Между тем с использованием «чужих голов» отлаживают не только конструкцию, но и технологии – так, чтобы мотор можно было реально поставить на конвейер и чтобы он не был очень дорог в производстве. Понятное дело, стараются сохранить имеющийся станочный парк производства: если и приобретать новое оборудование, то самое необходимое, высокопроизводительное и перспективное. В качестве примеров – альянс International и MAN, Scania и Cummins, а еще полезно помнить, что Волжскому автозаводу помогал отлаживать двигатель ВАЗ-2108 не кто иной, как Porsche. В частности, именно немцы настояли там на схеме регулировки клапанов шайбами. Ярославский моторный завод в последнее время сотрудничает с австрийской инжиниринговой компанией AVL List, с которой работают практически все европейские производители двигателей. Здесь результат – «литровые» двигатели ЯМЗ-534 и ЯМЗ-536. Напомним, в 2007 году в доводке двигателя УМЗ-421 инженерам УМЗ помогали эксперты английской компании Ultra Motive.
*Статья с сайта РЕЙС.РФ © от 24.05.2015г.
