А ты кто такой?
Поводом для этой статьи послужили дискуссии в интернете – бесконечные и беспощадные, иногда интересные, иногда нудные. Люди спорят: какие автомобильные двигатели были созданы в СССР, а какие заимствованы у капиталистов? Тот или иной мотор – отечественная разработка или плагиат, куплен по лицензии или нагло украден?
Как сказал герой одной замечательной книги, «Кто из вас без греха…» – продолжение фразы вы знаете. Так что не спешите бросаться камнями, у каждого двигателя своя история. Есть она и у ярославских моторов ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206. О ней и поговорим.
Американский дядюшка
В 1938 году инженеры подразделения Detroit Diesel Engine Division компании General Motors, создали линейку рядных двухтактных дизелей с водяным охлаждением. Назвали ее Series 71.
Индекс 71 означал объем цилиндра в 71 куб. дюйм или 1,16 л. Число цилиндров в серии могло меняться, а объем цилиндра – нет. Это открывало широчайшие возможности унификации, а с ней и удешевление производства. В итоге линейка 71 была унифицирована по поршням и поршневым кольцам, шатунам, подшипникам (вкладышам и втулкам), клапанам и седлам, форсункам, топливным насосам, фильтрам, водяным насосам и многим другим деталям.
Двигатель GMC 6-71 был адаптирован для танков Valentine. Выпускался под индексом GMC 6004
Двигатель GMC 6004 трудился в Красной Армии во время войны, о чем свидетельствует специальная литература того времени
В линейке было пять типоразмеров двигателей от одноцилиндрового GMC 1-71 до «шестерки» GM 6-71. Эти моторы использовались в генераторных и прочих стационарных установках, на автомобилях и гусеничных машинах, на водном и железнодорожном транспорте.
Что интересно, моторы эти выпускались в разных вариантах: с возможностью размещения трансмиссий на передней или задней панели блока, с левым или правым вращением коленчатого вала и т.д. Бери и присоединяй исполнительные механизмы как тебе удобно.
А дальше события развивались так…
Как он стал советским
Еще в конце 1930-х годов советский автопром остро нуждался в мощном двигателе для грузовых автомобилей. Имеющиеся бензиновые моторы не дотягивали до нужных показателей. В наркоматах посовещались с инженерами и решили: нужен дизель..
Его разработку поручили нескольким КБ. Наиболее удачным оказался дизель «КОДЖУ», созданный под руководством профессора Н.Р. Брилинга. Но поставить его на производство не удалось – слишком сложными оказались некоторые узлы и детали, слишком высокими были требования к точности изготовления.
Судьба отечественного дизеля решилась в 1943 году на заседании Наркомата среднего машиностроения. За основу решили взять американскую концепцию GMC Series 71. Аргументы были весомыми: универсальность применения на автомобилях, военной технике, судах и в стационарных установках. А еще – опыт эксплуатации на фронтах Великой Отечественной войны на тягачах Я-12.
Артиллерийский тягач Я-12, установленный на постаменте у ворот Ярославского моторного завода
Дизель GMC 4-71, применявшийся на тягачах Я-12
В качестве базовых моделей взяли четырехцилиндровый дизель GMC 4-71 и шестицилиндровый GMC 6-71. В том же 1943 году в США выехала закупочная комиссия для изучения американского опыта и заказа оборудования для организации производства дизелей в СССР.
Конструкторы и технологи пересчитали все размеры из дюймовой системы в метрическую, сделали анализ химического состава конструкционных материалов, классов чистоты поверхностей деталей и провели исследования основных режимов работы двигателя.
Для оптимизации работ советские конструкторы отказались от ряда решений американского прототипа. В частности, упразднили возможность снимать мощность с передней и задней части двигателя (на заводе это называли симметричным расположением привода), левое и правое вращение коленчатого вала и ряд других опций.
Да, это сделало двигатель не столь универсальным – представляете, сколько компоновочных решений для силовых установок потеряли! Но зато ускорили выполнение основной задачи – создать дизель именно для грузовиков. Кстати, в процессе работы впервые в отечественной практике был создан жидкостный подогреватель, обеспечивающий запуск дизеля при низких температурах.
Так на свет появились отечественные дизели – четырехцилиндровый ЯАЗ-204 и шестицилиндровый ЯАЗ-206. По основным характеристикам – мощности, экономичности, габаритам и весовым параметрам они не отличались от американских прототипов. Позже эти двигатели модернизировали, присвоив им названия ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206 соответственно (см. таблицу в конце статьи).
В 1945 году двигатель ЯАЗ-204 установили на опытные грузовики и стали смотреть – что получится? Получилось неплохо. Поэтому уже через год на Ярославском автозаводе наладили выпуск бортовых грузовиков ЯАЗ-200 и самосвалов ЯАЗ-205 с данным мотором. В 1947 производство передали в Минск, и эти автомобили стали называться МАЗ-200 и МАЗ-205.
Применение двигателя ЯАЗ-204 (ЯАЗ-М204). Первый советский тяжелый грузовик ЯАЗ-200 (слева вверху). После передачи производства из Ярославля в Минск автомобиль получил название МАЗ-200 (справа вверху). Самосвал МАЗ-205 (слева внизу) и азотно-кислородная станция на шасси МАЗ-200, музейный экспонат (справа внизу).
В конце 1940-х годов на Ярославском автозаводе разработали семейство тяжелых трехосных грузовиков. Бортовым машинам, тягачам, самосвалам, а также полноприводным вездеходам требовался двигатель более мощный, чем ЯАЗ-204. Таким мотором стал шестицилиндровый дизель ЯАЗ-206 (ЯАЗ-М206). Эти двигатели устанавливались не только на трехосных грузовиках Ярославского завода, но и на автомобилях КрАЗ до середины 1960-х годов.
Применение двигателя ЯАЗ-206 (ЯАЗ-М206). Бортовой грузовик ЯАЗ-М210 (слева вверху) и самосвал ЯАЗ-М210Е (справа вверху). Тягач ЯАЗ-210Г (слева внизу). Топливозаправщик, единственный сохранившийся экземпляр из всех ЯАЗ-210. Музейный экспонат (справа внизу)
О двух тактах, вибрации, «разносе» и аварийной остановке
Давайте обратимся к «анатомии» и особенностям работы двухтактных дизелей. Если вы всё знаете или вам интересны только исторические подробности, просто пропустите несколько абзацев.
Главным отличием двухтактных дизелей от четырехтактных собратьев является отсутствие впускных клапанов в газораспределительных механизмах. Их функции выполняют так называемые продувочные окна, расположенные в средней части гильз. И цилиндры в начале такта сжатия запираются непосредственно поршнями. А вот пары выпускных клапанов есть в каждом цилиндре.
В соответствии с названием, у двухтактных дизелей за один ход поршня совершаются два такта: при движении поршня вверх продувка и сжатие, а при движении поршня вниз – рабочий ход и выпуск вместе с началом продувки.
Топливо подается в цилиндры насос-форсунками, которые управляются кулачками распределительного вала, установленного в головке блока цилиндров. Привод распределительного вала осуществляется системой цилиндрических шестерен. Угол опережения впрыска топлива в эксплуатации не регулируется.
Еще одна особенность заключается в следующем. Двухтактные дизель имеет пару валов – распределительный и уравновешивающий. Они вращаются синхронно вместе с противовесами в головках блока. Благодаря этому 800-килограммовые двигатели ЯАЗ-М204 имеют меньший уровень вибрации, чем моторы многих отечественных легковушек.
Распределительный и уравновешивающий валы двухтактного дизеля
Почему это важно? Дело в том, что кабины грузовиков ЯАЗ и МАЗ в 1940–1950-х годах имели деревянные каркасы, собранные на деревянных шипах, винтах-саморезах с угольниками-подкосами и редко – на резьбовых стяжных болтах. И сколько-нибудь продолжительных и повышенных вибраций они просто не выдерживали.
Рассматриваемые двигатели комплектуются двумя типами воздушных фильтров – в зависимости от того, в каких условиях придется работать. Инерционно-масляные очистители применяются при малой запыленности окружающего воздуха, а центробежно-контактные фильтры – при большой. Двигатель ЯАЗ-М204 оснащается двумя фильтрами, а шестицилиндровый дизель ЯАЗ-М206 – тремя.
Дизели ЯАЗ имеют нагнетатели воздуха, состоящие из пары роторов с тремя спиральными лопастями каждый. Благодаря этому обеспечивается непрерывная подача воздуха в распределительную камеру двигателя. Привод нагнетателя шестеренчатый.
Во впускных коллекторах между воздушными фильтрами и нагнетателями установлены воздушные заслонки аварийной остановки двигателей. По терминологии того времени – «аварийного останова».
Аварийная остановка требуется в случаях, когда двигатель «идет вразнос», неуправляемо увеличивая обороты коленчатого вала, вплоть до запредельных. «Разнос» может происходить из-за попадания в цилиндры избыточного количества топлива (при неисправностях насос-форсунок) или моторного масла при износе поршневых колец. А водители тех лет отмечали, что ярославские дизели потребляли изрядное количество масла! Поэтому аварийную остановку не всегда можно осуществить простым прекращением подачи горючего. А вот без доступа воздуха горение невозможно – отсюда и воздушные заслонки.
А возможна ли аварийная остановка двигателя с помощью включенной передачи в КПП и тормозов? Как правило, она была бесполезной, слишком мощные крутящий момент развивал «взбесившийся» дизель. Хотя попытки заглушить двигатель торможением автомобиля все же применялись – например, при обрыве привода аварийного останова. Такие случаи истории известны.
Ярославские дизели на автобусах
Интересен опыт применения дизеля ЯАЗ-М204 на автобусе ЗИС-154 с электромеханической трансмиссией. Фактически эта схема представляет простейший последовательный гибрид: дизель крутит генератор, а тот выдает энергию для тягового электродвигателя.
Прототипом советского автобуса стала лицензионная американская модель Yellow Coach GM TDH-3610. Правда, этот американский автобус имел гидромеханическую трансмиссию, о чем говорит буква H (hydromechanical transmission). Поэтому электромеханику взяли с другой модели – Yellow Coach TDE-4001. Как вы догадались, буква E здесь означает электрическую трансмиссию.
Кстати, автобус TDH-3610 известен как символ борьбы с апартеидом. В декабре 1955 года темнокожая афроамериканка Роза Паркс отказалась уступать место в салоне белому пассажиру и была арестована. Этот акт гражданского неповиновения привел к волнениям и в итоге к расширению прав темнокожего населения Америки. А тот самый автобус занял почетное место в Музее американских инноваций Генри Форда в Детройте.
Тот самый автобус TDH-3610 под номером 2857, в котором темнокожая американка Роза Паркс осмелилась занять место для белых пассажиров. Сегодня он стоит в музее Генри Форда. Двигатель – дизель GMC 6-71. Трансмиссия – гидромеханика. Наш ЗИС-154 поразительно на него похож
Но вернемся в технике, а именно к нашему ЗИС-154. Первый экземпляр был выпущен в 1946 году. Сначала ЗИС-154 оснащались двигателями GMC 6-71, а затем их сменил ЯАЗ-204.
Обороты тягового электродвигателя зависели от генератора, а его отдача определялась оборотами дизеля, которые задавал водитель. Правда, плавность разгона сопровождалась повышенной шумностью силовой установки, что отмечали пассажиры тех лет.
Автобус ЗИС-154 с дизелем ЯАЗ-204 и электромеханической трансмиссией. Двигатель, расположенный в задней части кузова показан на первом фото
Автобусы ЗИС-154 выпускались до середины 1951 года. Всего было изготовлено 1165 единиц. Из них столица получила 368 экземпляров, последний из которых был списан в 1956 году. А по дорогам бывшего Союза эти машины ходили до первой половины 1960‑х годов.
Высокая стоимость комплектующих в сравнении с бензиновым автобусом на «механике», повышенный расход топлива (до 47 л на 100 км пути) и сложность в обслуживании не позволили развивать этот интересный проект. Был сделан поспешный и ошибочный вывод о неприемлемости дизелей для городских автобусов.
На фотографиях представлен автобус ЗИС-154 с заводским номером 46, выпущенный в 1947 году. Это действующий музейный экспонат, восстановленный до оригинального состояния из дачного сарая.
И завершает нашу «автобусную экскурсию» красавец ЗИЛ-127. В феврале 2024 года на ВДНХ состоялась презентация отреставрированного экземпляра этого автобуса.
Автобус ЗИЛ-127. Двигатель ЯАЗ-М206 «на корме». Поднял заднюю панель, откинул правую боковую – и двигатель доступен для обслуживания
Напомним, что ЗИЛ-127 (ЗИС-127) – первый советский междугородный автобус. Выпускался в 1955-1961 годах. Всего произвели 851 экземпляр этой харизматичной машины. И вот один из них восстановили, поставили «на ход» и показали широкой публике. На автобусе установлен уже знакомый нам дизель ЯАЗ-М206.
Вчера и сегодня
Дизели, о которых мы рассказываем, работали не только на автомобилях. Ими оснащали специальную технику, в том числе и армейскую, малые речные и морские суда, а также электростанции. Сколько «лампочек Ильича» питалось от дизель-генераторов, трудно даже представить.
Почему мы говорим о дизелях ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206 не только в прошлом, но и в настоящем времени? Ведь автомобили с этими двигателями давно сняты с производства. Однако их активно используют реставраторы. Взять хотя бы автобусы ЗИС-154 и ЗИЛ-127, которые фигурируют в нашей статье. И это не единственные примеры действующих ярославских двухтактников. Кроме того, в интернете до сих пор публикуются объявления о продаже таких дизелей – причем совершенно новых. А значит, уходить в историю им еще рано.
И все же – «американец» или наш?
Изначально, конечно, «американец». Честно приобретенный по лицензии. А дальше самое главное.
Если кто-то считает, что скопировать чужое изделие просто, то сильно ошибается. Во-первых, все размеры и допуски на чертежах – в дюймах. Пересчитать их в метрическую систему не такое простое дело, как кажется со стороны. Просто помножить линейные размеры на 25,4 не получится – набежит такая ошибка, что сборка станет невозможной.
Во-вторых, все конструкционные материалы американские. Рецептуры чугуна, стали и цветных сплавов, состав резинотехнических изделий и прочее требуют подбора отечественных аналогов. А то и новых разработок. Иначе придется забыть о качестве.
В-третьих, оборудование, станки, технологические режимы. Их тоже надо отладить под принципиально новое изделие. Иначе серийного производства не получится.
И для решения всех перечисленных задач требуется слаженный коллектив конструкторов, технологов, металлургов, химиков и других специалистов. Поэтому подчеркнем еще раз: простота копирования – она кажущаяся.
В истории автомобилестроения многие страны занимались промышленным шпионажем, копировали чертежи и патенты, переманивали конструкторов и технологов. И выдавали конечную продукцию за свою.
Но были и другие, честно покупавшие лицензии на производство тех или иных моделей. И даже приобретавшие целые заводы с оборудованием и технологиями. Выпущенные на них автомобили быстро становились (внимание!) национальными. Завод в Тольятти тому пример. Честная сделка без всякого воровства и вполне советские «Жигули».
Так и с ярославскими моторами. Американские дизели просто сменили гражданство. И стали нашими.
Фото из архива автора. Автор благодарит работников Ярославского моторного завода за помощь в подготовке материала