Если попытаться описать двигатель 21-й Волги одной фразой, то можно сказать, что это агрегат для одной машины. Мотор тщательно проектировали и дорабатывали для одной модели ГАЗ-21, и вместе с Волгой он ушел с рынка.
Кстати, это был первый опыт полноценного проектирования двигательной установки для легкового автомобиля
Нельзя сказать, что мотор ГАЗ-21 сделали на ровном месте, до него было несколько ДВС для ГАЗ-69, ГАЗ-12, ГАЗ-М20. Но это были все нижневальные и нижнеклапанные конструкции с очень небольшим удельным соотношением мощности к рабочему объему. Большей частью скопированные с прототипов. Проще говоря, все, что до этого момента ставили на легковые «Победы» и ЗИМы — это были «тракторные» версии для автомобиля. Да и, в целом, мощность существовавших тогда моторов была на уровне 55 л.с., это в лучшем случае.
Нужен был мотор не менее 60 л.с. и, главное, с перспективой будущего увеличения мощности. Первая попытка создания мотора для 21-й Волги была предпринята в 1951-1952 гг. Это был агрегат на 2,4 л и нижним расположением клапанов. Попытка разогнать мотор до более высоких оборотов заканчивалась классическим прогаром клапанов и расплавлением вкладышей коленвала. Надежность конструкции была крайне низкой.
В 1954 г появилась первая верхнеклапанная конструкция ГАЗ-21
Головка с V-образным расположением клапанов. Но были проблемы с надежностью работы распредвалов и регулировкой толкателей. Через год ее основательно доделали. Наконец-то научились делать сами клапаны и правильно упрочнять поверхность шеек распредвала. Доделали впуск и выпуск, и это сразу же добавило несколько лошадок мощности. Но все равно главная проблема – балансировка и уменьшение веса подвижных частей - решена не была. Даже на модели 1955 г.
Много проблем было с обеспечением стабильности работы цепного привода распредвала. Но модель была действительно рабочей, и именно ее начали ставить в качестве временной замены будущего мотора. В 1957 г эти двигатели ставили на первую тысячу ГАЗ-21 Волга, выпущенных Горьковским автозаводом.
Но двигатель нужно было дорабатывать. Конечно, если сравнивать с двигателем ГАЗ М-20, то это был громадный скачек вперед. По всем параметрам мотор ГАЗ-21 был на 30% выше, чем двигатель «Победы». Кроме одного - мотор ГАЗ-20 выдерживал перегрев, тогда как ГАЗ-21 не мог таким похвастаться.
А еще был алюминиевый блок, который был прогрессивным решением, но не подходил для первых автомобильных моторов
Слишком сложной была технология литья и термообработки алюминиевых сплавов. Настоящие высокопрочные блоки научились делать лишь на поздних версиях моторов, и это уже заслуга Заволжского моторного завода.
Надо сказать, что используемый временный мотор требовал срочной замены. И тут коллектив разработчиков Горьковского завода и ведущий конструктор Гарри Эварт приняли единственное правильное решение. Переделали мотор, привод ГРМ стал шестеренчатым с чугунной и текстолитовой шестернями. Камеры сгорания сделали клиновидными, а привод клапанов - со штанговыми толкателями. В общем, небольшой шаг назад, но качественный скачок вперед в плане надежности. И 70 л.с. на выходе. Плюс унифицировали некоторые детали с моторами от грузовика ГАЗ-53.
А дальше эстафету по развитию мотора перенял Заволжский завод. Мотор получил марку ЗМЗ-21, и далее его только модифицировали и накручивали. Кстати, очень сказалось отсутствие нормальной школы термической и специальной обработки металла. Интересно, что параметры двигателя позволяли поднять мощность. И на прототипах ЗМЗ21-А ее подняли до 75 л.с., а на ЗМЗ- 21Д увеличил до предела - до 80 л.с.
Последний вариант на 80 «лошадок» стал базовым, всем нравился, и его поставили даже на машины, отравляемые по экспорту в Финляндию
А потом, их пришлось возвращать, так как на высокооктановом бензине ЗМЗ-21Д выдавал больше мощность, но поршневая просто выходила из строя. Прежде всего, из-за неправильной обработки стали и алюминиевых сплавов.
В итоге всех экспериментов, а это был основной способ усовершенствования мотора, было решено оставить мощность 75 л.с. при увеличенных оборотах вращения коленвала. Потом, через четыре года, наконец-то довели до нужного уровня технологию азотирования и поверхностной закалки, термоупрочнения алюминий-кремниевых сплавов. Хотя сам процесс обходился довольно недешево. Именно эта модель ЗМЗ-21Д1 на 75 л.с. и стала базовой для всех ГАЗ-21. Вплоть до снятия с производства.
Рекомендую также подписаться на Мой Телеграм-канал, где я рассказываю о том, как сэкономить на обслуживании авто, и какие новости происходят в автомире! Уверен, что найдете для себя что-то полезное!
С уважением, Владимир Воробьёв