Краткая история создания на Горьковском автомобильном и Заволжском моторном заводах первого поколения V-образных шестицилиндровых двигателей семейств V6×90 и V6×60, с описанием их основных конструктивных особенностей, процесса доводки и бесславного конца данного проекта, «выхлоп» от которого в конечном итоге оказался практически нулевым. Выводы - во второй части данный статьи.
Очень здорово, что мы всё больше и больше узнаём о прошлом нашей автомобильной промышленности. Но в последнее время наблюдается явно нездоровая тенденция к превозношению не пошедших в серию опытных разработок с одновременным поливанием грязью серийных, хотя своё право на серию они отстояли как раз в борьбе с конкурентами, так и оставшимися опытными.
Именно это произошло с так и не вышедшим из стадии опытно-конструкторских работ шестицилиндровым мотором для ГАЗ-24, плач о безвременно кончине которого обычно сопровождается ритуальным забрасыванием коричневой субстанцией обычного волговского мотора - как 24Д / 402, так и 406, ставшего в итоге фактической заменой V6. В двух частях этой статьи попытаюсь объяснить, почему на самом деле жалеть здесь особо не о чем, а произошло по большому счёту именно то, что и должно было произойти.
Невыдуманная история
Для начала - кратко о том, какова была настоящая история V-образных шестицилиндровых двигателей ГАЗ и ЗМЗ, а не её распространённая в Интернете версия, в процессе многократных пересказов искажённая до неузнаваемости [А. М. Минеев и др. Двигатели Заволжского моторного завода. Создание и развитие конструкций, технологии и производства, 1958 - 1998 гг. Издательство Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, 1998].
В первую очередь — V6 был не один, их прорабатывалось несколько поколений и множество различных вариантов. Сначала в НАМИ было разработано семейство V6×90, в которое входили моторы рабочим объёмом 3,77 и 4,15 литра. Они были широко унифицированы с восьмицилиндровым мотором ГАЗ-13 (можно сказать - представляло собой его "укороченный" на два цилиндра вариант, хотя и, конечно же, не в буквальном смысле), унаследовав от него развал цилиндров в 90 градусов; при это угол между кривошипами коленчатого вала составлял 120 градусов. Все они, увы, страдали существенным недостатком — неравномерностью чередования рабочих ходов, из-за чего имели очень высокий уровень шума и вибрации.
Поэтому на ГАЗе примерно в 1962 году стало разрабатываться семейство V6×60, с более целесообразным для этой компоновки развалом цилиндров в 60 градусов и иной конфигурацией коленвала (ведущий конструктор И. В. Мартемьянов). В него входили моторы 24-16 (2,63 л., 110...120 л.с.) и 24-14 (2,99 л., 125...150 л.с.) — оба с чугунными блоками цилиндров тонкостенного литья со вставными гильзами (по некоторой информации сразу прорабатывался и алюминиевый, но это не точно). Они уже не имели существенной унификации с V8, но работали по вышеупомянутым параметрам гораздо лучше. Причём по исходному заданию эти моторы должны были прорабатываться как в варианте с нижним расположением распределительного вала и штанговым приводом клапанов — для грузовиков, так и в верхневальном, с цепным либо ременным приводом ГРМ — для легковушек (реально на ГАЗе были разработаны только нижневальные моторы, но, забегая вперёд, в итоге верхневальная схема всё же победила).
Сравнительные испытания в 1963-64 годах показали, что моторы разработки ГАЗа значительно превосходят продукт творчества НАМИ. Двигатели семейства V6×60 прошли государственные приёмочные испытания и по их итогам были рекомендованы к производству. Однако, для них так и не нашлось производственной площадки: сам ГАЗ «ввиду некоторых объективных причин» производства их так и не начал, да и не располагал значительными производственными мощностями по выпуску двигателей. Впрочем, забегая вперёд — очевидно, что какая бы производственная площадка ни была избрана для этого мотора, проблемы в процессе его внедрения в производство всплыли бы примерно те же самые, с которыми впоследствии столкнулись на ЗМЗ. И да, если кто не в курсе — были моторы производства самого ГАЗа и моторы производства ЗМЗ, и это далеко не одно и то же (например, ГАЗ сам продолжал выпускать моторы семейств ГАЗ-51/52 и М-20 с чугунным блоком цилиндров - в то время, как в Заволжье с самого начала ставка была сделана на отливку корпусных деталей из алюминия).
На этом история конкретно того мотора, который стоит в музее ГАЗа и про который все обычно пишут, по сути завершилась. Никаких конкретных планов по его выпуску так и не появилось; установка на «Волгу» вполне вероятно прорабатывалась (двигатель из музея имеет легковое сцепление "колокол" под 24-рктую коробку передач), но в приёмочных испытаниях участвовала только машина с «четвёркой» (с которой, кстати говоря, хватало и своих проблем) — а значит, на 1966-1967 год больше показывать заводу из готовых моторов было попросту нечего.
Видимо, работы продолжались до конца 1960-х или даже начала 1970-х - например, двигатель Музея ГАЗ уже имеет во впускном коллекторе отверстия под форсунки системы аналогового электронного впрыска топлива АВТЭ (разработка 1965-1968, в серийном производства с 1971 года на Ленкарзе). Однако думать, что к началу выпуска ГАЗ-24 на заводе уже был отработанный, готовый к производству V6, который просто не пустили в серию какие-то злобные бюрократы — немножко так наивно. Имелся сырой прототип с целым рядом проблем, который мог в итоге добраться до серии — а мог и не добраться. Причём не факт, что он был предназначен в первую очередь именно для "Волги", а не грузовиков.
Сам ГАЗ на вопросы журналистов о V6 ещё в начале семидесятых отвечал, что, мол, да, есть в работе такой мотор, но «говорить о нём преждевременно», под него требуется «создание нового филиала — моторного завода» (речь здесь идет о полностью новом производстве, помимо ЗМЗ, который не входил в состав ПО АвтоГАЗ), а сейчас главная задача — «построить корпуса для резкого увеличения производства грузовиков, не решив её, мы не можем браться за другое строительство» [«За рулём», №6 за 1973]. В общем, приоритет этого проекта для завода был к тому времени крайне невысоким; почему — поговорим во второй части.
Но работы над темой V6 на этом отнюдь не прекратились. Далее пошли попытки автомобилестроительного министерства пропихнуть эти двигатели в производство на ЗМЗ.
Получив с ГАЗа всю необходимую конструкторскую документацию, начали заволжские моторостроители с адаптации двигателей к уже освоенной на заводе технологии литья корпусных деталей из алюминиевого сплава, что потребовало полной переделки конструкции блока цилиндров — а это потянуло за собой и практически полное перепроектирование всего остального. Таким образом на свет появились моторы V6 семейств ЗМЗ-401.10 (для легковых автомобилей) и ЗМЗ-402.10 (для грузовых; со всей очевидностью не имеет никакого отношения к серийному ЗМЗ-402.10 1980-х — 1990-х годов).
Легковые моторы в зависимости от варианта могли иметь как один распредвал в развале блока со штанговым приводом клапанов, так и два распредвала на головках цилиндров, имеющих цепной привод; мощность составляла от 125,5 до 140 л.с. Грузовые двигатели имели нижнее расположение распределительного вала и привод клапанов через штанги, мощность составляла 117,5...121,7 л.с.
Конструкторская документация на эти моторы была разработана в январе 1972 года, опытные экземпляры построены в 4-м квартале 1972 года и испытаны в стендовых условиях в 1973. ЗМЗ-402 №3 был также испытан пробегом на автомобиле ГАЗ-53. Испытаний на безотказность оба мотора не выдержали и были отправлены на доработку. Впоследствии работы велись только над верхневальными легковыми моторами семейства ЗМЗ-401: видимо, особой необходимости в грузовой версии V6 после выхода производства полноценных грузовых V8 на плановые показатели уже не было. Впрочем, актуальность легкового варианта после 1973 года тоже резко снизилась; по какой причине — во второй части.
По итогам доработки в 1974 году была собрана партия из 17 таких двигателей. Они показали на стенде мощность 140...142 л.с. при 5000 об/мин. По итогам испытаний моторы снова были отправлены на доработку — наблюдались задиры поршней и гильз цилиндров, поломки и задиры верхних поршневых колец, износ направляющих клапанов с разбиванием торца клапана, задиры вкладышей, износ шестерён привода распределителя зажигания, высокое попадание масла в камеры сгорания через втулки клапанов, что приводило к большому нагарообразованию, и тому подобные дефекты.
Много потрудились на заводе над подбором сечения масляных каналов, ведущих к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, схемой смазки распредвалов, приводов зажигания и масляного насоса, конструкцией самого масляного насоса и системы фильтрации масла, и так далее. Параллельно в НАМИ работали над определением оптимальных фаз газораспределения (одних только вариантов распределительных валов перебрали 14 штук, пока не нашли оптимальную конфигурацию кулачков), а на Ленкарзе разработали специальный карбюратор К-126В, отличавшийся от обычного «синхронника» 126-го семейства сечением диффузоров и пропускной способностью жиклёров. Заводом электротехники АТЭ-2 также был разработан «трамблёр» Р-135.
Полученный в результате двигатель был испытан на автомобиле ГАЗ-24, при этом были получены максимальная скорость 167 км/ч и время разгона с места до 100 км/ч 17 секунд. Контрольный расход топлива составил 12,5 л/100 км, а масла — 150 грамм на 100 км. Напомню, что серийная машина с «четвёркой» имела «максималку» в 147 км/ч, разгонялась до «сотни» за 21 секунду, а контрольный расход бензина составлял 10,5 л/100 км.
Характеристики получившегося мотора всё равно не удовлетворяли имевшемуся у завода техническому заданию, в частности — мощность не дотягивала до требовавшихся 150 л.с. Поэтому в 1975 году был разработан форсированный вариант с двумя карбюраторами К-126Г (с изменённой тарировкой жиклёров), установленными непосредственно на головках блока, без впускного коллектора. Эти моторы испытывались в 1975-76 годах. Увы, но у форсированного варианта появились свои, новые проблемы, которые потребовали очередных работ по доводке. Например, компрессионные кольца пришлось заменить на импортные Goetze, полностью поменяли настройки автоматов опережения зажигания, и так далее.
В конечном итоге мотор удалось довести до мощности в 150...153 л.с. Тем не менее, проведённых в 1976 году испытаний на безотказность двухкарбюраторные моторы снова не выдержали. Собственно говоря, уже то, что на мотор поставили капризную в обслуживании «спарку» карбюраторов, немного так намекало на то, что работы над ним находились в состоянии, близком к агонии: в серию ничего подобного точно не пошло бы, во всяком случае — в количествах, существенно превышающих штучные объёмы выпуска «Чайки» ГАЗ-14 (двухкарбюраторная система питания которой как раз принесла немало проблем в эксплуатации).
На 1977 год было запланировано изготовление ещё пяти двигателей ЗМЗ-401 для повторных испытаний и проведения государственной приёмки. Для этих моторов были разработаны усиленный коленчатый вал и блок цилиндров с более жёсткой постелью коленвала.
Между тем — надо думать, что на ЗМЗ так задолбались с этими моторами, что по факту в 1977 и 1978 году ничего по этой теме не делалось, кроме эксплуатационных испытаний движков из опытной партии, установленных на «Волгах». К тому же, все силы заволжских конструкторов-двигателистов в этот период были по требованию ГАЗа брошены на новый и, как тогда казалось, более перспективный, проект — форкамерный двигатель для будущей «Волги» ГАЗ-3102.
Что существенно важнее - примерно тогда же начались и работы по проекту Э403.10 (первый предшественник будущего семейства ЗМЗ-406). Выбор между устаревшим ещё до начала своего выпуска V6 в уже не особо актуальном для завода типоразмере и вполне сравнимым с ним по характеристикам современным четырёхцилиндровым мотором должен был выглядеть довольно тривиально, и, разумеется, не в пользу V6. Тем более с учётом того, что даже в случае доведения до приемлемой надёжности его ещё предстояло адаптировать к современным на тот момент требованиям по вредным выбросам - каковой вопрос даже не поднимался на момент начала его проектирования. Особенно печально ситуация выглядела с учётом того, что в массовом производстве перспективный мотор смогли бы освоить не ранее середины восьмидесятых (с 406-м, как мы помним, и вовсе провозились до середины девяностых), и на конвейере он простоял бы ещё не менее 15…20 лет. Делать при этом ставку на заведомо архаичную конструкцию, так и оставшуюся на уровне середины шестидесятых, вряд ли кто-либо захотел бы.
В общем - если у V6 и были какие-то шансы на серию, то время, когда они могли быть реализованы, оказалось критически упущено - к концу семидесятых у нашего автопрома появились совершенно новые цели, задачи и ориентиры.
Наконец, в 1978 году многострадальный V6 отмучился уже окончательно: заводом был получен приказ министра автомобильной промышленности свернуть все работы по нему и сконцентрироваться на создании форкамерного четырёхцилиндрового двигателя. Какое-то время после этого ещё проводились эксплуатационные испытания опытных экземпляров, анализ их результатов и проработка способов устранения найденных дефектов, но это были уже скорее работы «в стол».
К разработке V6 на ЗМЗ вернулись только в 1996 году в связи с тем, что у ГАЗа появился запрос на мотор для мощных версий «Волги» и внедорожников - но, естественно, при этом не стали доставать из нафталина "старичка" родом из семидесятых, а начали всё с нуля. В конечном итоге эти работы привели к появлению на свет V6 модели ЗМЗ-301, который заслуживает самостоятельной статьи. Роль же двигателя повышенной мощности для "Волги" со временем стал играть четырёхцилиндровый ЗМЗ-406, по характеристикам довольно близко повторявший неудавшийся V6.
В качестве промежуточного итога отмечу, что многоцилиндровые V-образные моторы в принципе сложны в разработке и доводке. Газодинамические процессы, протекающие во впускном коллекторе, динамика вращающихся частей и их балансировка, карбюрация, зажигание - все эти аспекты у них едва ли не на порядок сложнее и нюанснее, чем у привычных для нашего автопрома "рядников", и требуют на столько же более высокого уровня технической культуры при проектировании и изготовлении. Компоновка V6 же является и вовсе одной из наиболее сложных и "капризных" - её даже "гранды" мирового автомобилестроения освоили сравнительно поздно.
Например, у транснационального гиганта GM на разработку без всяких оговорок удачного V6 ушли десятки лет - появившееся в шестидесятые годы семейство 90-градусных V6 Buick Fireball было изначально практически таким же "недоношенным", как и наша разработка, а окончательно довели его до ума лишь к восьмидесятым, когда такие моторы понадобились для переднеприводных автомобилей - ценой огромных даже по американским меркам вложений (что помимо прочего включало в себя разработку полностью нового коленвала и внедрение балансирных валов, без которых нормального мотора не выходило). Так что решение ГАЗ и ЗМЗ о переходе на V-образные шестёрки должно вызывать закономерный скепсис даже без непосредственного знакомства с ходом работ. Да, теоретически в результате можно было "сорвать джек-пот" и получить великолепное семейство моторов среднего литража, аналогичное тому же "бессмертному" джиэмовскому 3800 V6 - но на практике в итоге, увы, "не получилось, не фартануло".
В следующей части мы будем рассуждать на тему того, что бы было, если бы этот мотор всё же пошёл в серию. И насколько это сильно это что-либо изменило.
Для чтения:
- А. М. Минеев и др. (коллектив авторов): Двигатели Заволжского моторного завода. Создание и развитие конструкций, технологии и производства, 1958 - 1998 гг. Издательство Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, 1998 год.
