В русле газификации

Нынешней осенью ОАО «Автодизель» приступил к серийному производству газовых двигателей семейства ЯМЗ‑530 CNG.

Осенью 2016 года Ярославский моторный завод (ЯМЗ), он же ОАО «Автодизель», приступил к серийному производству газовых двигателей семейства ЯМЗ‑530 CNG.

Старт проекта как раз приурочили к 100‑летию ЯМЗ, который сегодня является одним из крупнейших российских производителей двигателей. Сегодня обширная производственная программа предприятия включает среднеразмерные и тяжелые дизельные двигатели, которые дополняют сцепления и коробки передач. При этом свыше 69% силовых установок из Ярославля отправляются на заводы‑изготовители коммерческой техники в России и стран СНГ.

Газовая стезя

Как известно, в нынешнем году на «Автодизеле» организован серийный выпуск моторов ЯМЗ‑530, соответствующих уровню Евро‑5. Теперь очередь дошла и до двигателей, работающих на компримированном природном газе (compressed natural gas, CNG). Благодаря высокой унификации новые силовые установки ЯМЗ‑530 CNG появились в сжатые сроки и с минимальными денежными вложениями. Применение техники, работающей на метане, позволяет обеспечить уровень эксплуатационных затрат на 40–50% ниже по сравнению с соляркой и бензином, а также снизить уровень выбросов угарного газа в 5–6 раз.

Газовый двигатель ЯМЗ-534 CNG 

В средних рядных четырех- и шестицилиндровых двигателях семейства ЯМЗ‑530 CNG, соответствующих экологическим нормам Евро‑5, применены передовые технические решения по компоновке, управлению, работе основных систем, обеспечивающих их надежность и экономичность. Газовые моторы ЯМЗ‑534 CNG (150–170 л.с.) и ЯМЗ‑536 CNG (258–312 л.с.) разработаны при содействии ряда зарубежных компаний.

Шестицилиндровый газовый ЯМЗ-536 CNG 

В их конструкции отсутствует целый ряд деталей, которые обеспечивали подачу топлива у дизельных собратьев. К таким элементам относятся форсунки, аккумулятор, насос, трубопроводы и фильтры. Изменены также головка цилиндров, ее крышка, турбокомпрессор, поршень с кольцами, стакан инжектора, подшипники скольжения, датчики, блок управления и электропроводка. Естественно появились новые элементы, обеспечивающие подачу газового топлива: фильтр, трубопроводы, дроссельная заслонка, форсунки, свечи и блок зажигания и т.д. Газовые моторы оборудованы комплектом нужных датчиков: положения распредвала, положения коленвала, давления и температуры масла, температуры охладителя, на выпуске расположен датчик положения клапана EGR. Во впускной системе установлены турбина и интеркулер. Управляет работой двигателя электронный блок компании Westport. Кроме того, двигатели прошли процесс калибровки.

В системе подачи топлива газовых моторов нашли применение ряд элементов импортного происхождения

В системе подачи топлива нашли применение форсунки Nikki, топливный фильтр низкого давления марки Parker, регулятор давления топлива Emer, топливный фильтр высокого давления Westport. В системе зажигания находятся катушки зажигания Marshall и свечи Bosch, которая к тому же поставила все датчики и дроссельную заслонку. Турбокомпрессор несет марку Borg Warner, насос гидроусилителя и шестерни – ZF, клапаны и вкладыши – Mahle, водяной и масляный насосы – OMP, крышка ГБЦ с прокладкой – Dana, маслосъемные колпачки – Freudenberg.

Управляет работой двигателя электронный блок компании Westport

Моторы ЯМЗ‑530 CNG легко интегрируются в самую разнообразную грузовую, пассажирскую, строительно‑дорожную и сельскохозяйственную технику. Двигатели обладают высоким экспортным потенциалом. Параметры газовых двигателей ЯМЗ‑530 соответствуют техническому уровню лучших мировых аналогов. Опытные образцы прошли комплексные испытания в специализированных испытательных боксах «Автодизеля», а затем подтвердили свою надежность во время испытаний на грузовых автомобилях ГАЗ, «Урал», автобусах ПАЗ, ЛИАЗ и других моделей техники. Ресурс двигателя в зависимости от модификации составляет до 1 млн км.

Как отметил президент «Группы ГАЗ» Вадим Сорокин, оснащение транспорта газовыми двигателями позволит значительно повысить экономичность и экологическую безопасность пассажирских и грузоперевозок. Двигатели ЯМЗ‑530 CNG соответствуют лучшим мировым образцам по удельной мощности, крутящему моменту, вибро‑акустическим характеристикам и расходу топлива. А благодаря работе по локализации компонентов для линейки дизельных и газовых двигателей ЯМЗ‑530, которую Группа ГАЗ ведет на протяжении последних двух лет, удалось сохранить оптимальную себестоимость двигателей, что позволит обеспечить доступные цены для потребителей газового транспорта с двигателями ЯМЗ по сравнению с импортными аналогами.

На «Автодизеле» ведется работа по созданию газовых моторов, соответствующих стандарту Евро‑6. Их мощность составит 210 л.с. у ЯМЗ‑534 CNG и 350 л.с. у ЯМЗ‑536 CNG. Такие двигатели, по всей видимости, появятся к 2019 году. К этому времени уровню Евро‑6 будут удовлетворять и дизельные двигатели семейства ЯМЗ‑530. Это обстоятельство откроет для «Автодизеля» рынки стран Евросоюза.

Перспективным моторам – передовое производство

Выпуск новых газовых двигателей ведется в едином технологическом потоке с дизельными двигателями ЯМЗ‑530 на производстве, которое является одной из самых современных площадок двигателестроения в Европе. Завод общей площадью 57 тыс. м², оснащенный современным технологическим и инженерным оборудованием, начал работу в 2012 году.

Выпуск новых газовых двигателей ведется в едином технологическом потоке с дизельными двигателями ЯМЗ-530 на самом передовом производстве

Производство сертифицировано в соответствии с требованиями международной системы ISO/TS 16949. Уровень автоматизации технологического комплекса достигает 90%. Инженерная инфраструктура обеспечивает выполнение самых жестких требований к производственной среде по чистоте, температуре, давлению, освещенности, уровню шума и вибраций. Мощность производства газовых и дизельных двигателей ЯМЗ‑530 составляет 20 тыс. в год, с возможностью расширения до 40–50 тыс. единиц. В рамках реализации проекта сформирована команда сотрудников со значительным потенциалом для развития, высоким образовательным и квалификационным уровнем (высшее образование – 72%, владение навыками и методами международной системы ISO/TS 16949–100% персонала). Общая сумма инвестиций в строительство завода и освоение линейки дизельных и газовых двигателей семейства ЯМЗ‑530 составила около 11 млрд рублей.

В рамках проекта по организации производства дизельных и газовых двигателей семейства ЯМЗ‑530 ведется локализация комплектующих, в том числе высокотехнологичных, с размещением производств на российских предприятиях. На сегодняшний день на предприятиях «Группы ГАЗ» и других российских заводах локализован ряд комплектующих, ранее выпускавшихся в Европе, включая отливку блока цилиндров, поковку коленчатого вала, турбокомпрессор, распределительный вал и др.

Вот и получается, что если в начале 2016 года соотношение импортных и отечественных комплектующих в среднеразмерных двигателях составляло соответственно, 30% к 70%, то концу года российские компоненты займут уже 85%. Можно смело утверждать, что это один из наиболее эффективных проектов импортозамещения в отечественном машиностроении. Как результат – скорое уменьшение себестоимости выпуска двигателей на 25–30%. Локализация комплектующих для двигателей ЯМЗ‑530 не только позволяет обеспечить конкурентоспособную стоимость продукции с сохранением качества на уровне мировых аналогов, но и сократить зависимость экономики предприятия от колебаний валютного курса и одновременно увеличить объемы производства на предприятиях российских поставщиков.

В рамках производства дизельных и газовых двигателей семейства ЯМЗ-530 ведется локализация комплектующих

Рубежи тяжелого класса

Рассказывая о деятельности «Автодизеля» нельзя не сказать о моторах тяжелого класса. Продолжается совершенствование дизелей ЯМЗ‑650. Эти рядные 6‑цилиндровые двигатели с размерностью DxS=123х156 мм выпускаются по лицензии французской компании Renault Trucks. При рабочем объеме 11,12 л. мощность составляет 311, 361 и 412 л.с., а максимальный крутящий момент – от 1215 до 1870 Н·м при 1100–1400 мин^–1.

Модифицированные турбодизели ЯМЗ‑651 и ЯМЗ‑652 уровня Евро‑4, являющиеся детищем специалистов «Автодизеля» и инжиниринговой фирмы Ricardo (Великобритания), стали дальнейшим развитием базовой модели ЯМЗ‑650. Силовые установки получили систему EGR с сажевым фильтром, глушитель‑нейтрализатор в выпускной системе типа PM‑CAT, модернизированную систему топливоподачи Common Rail, измененную систему охлаждения и наддува, доработанную цилиндро‑поршневую группу. В зависимости от мощности минимальный удельный расход топлива – 190–194,5 г/кВт·ч.

Дизель ЯМЗ-652 соответствует нормам Евро-4

Установка более совершенной топливной аппаратуры с увеличенным до 200 МПа давлением впрыска и системы SCR позволило разработать и освоить серийное производство модели ЯМЗ‑653, выполняющей требования стандарта Евро‑5. При этом, мощность увеличили до 422 л.с., а максимальный крутящий момент – до 2000 Н·м при 1100–1300 мин^–1. Ресурс достигает 1 млн км. Поскольку технические резервы мотора ограничены, версию уровня Евро‑6 создавать не планируют. Свою эстафету ЯМЗ‑650 в скором будущем передаст семейству двигателей следующего поколения ЯМЗ‑780, которое включает мощные высокооборотные дизели, предназначенные для монтажа на серийные и перспективные модели коммерческого транспорта и армейской техники. Новое семейство предназначено для установки на тракторную, сельскохозяйственную, водную и армейскую технику. Надо сказать, что эти рядные шестицилиндровые агрегаты рабочим объемом 12,42 л впитали все самое лучшее, что накоплено в отечественном и мировом дизелестроении. Самая современная система впрыска топлива Common Rail, передовая электроника управления и турбонаддув, блок цилиндров повышенной прочности и другие конструктивные решения позволят расширить границы мощности от 400 до 750 л.с., а в дальнейшем – до 1000 л.с. и более. Максимальный крутящий момент достигает 3000–3700 Н·м.

Унификация внутри семейства будет достигать 70%. Это – цилиндро‑поршневая группа, кривошипно‑шатунный механизм, крышка головки блока цилиндров, элементы топливной аппаратуры, турбонаддув и электронный блок управления двигателем (ЭБУ). В числе достоинств ЯМЗ‑780 нужно отметить соответствие нормам Евро‑5, а будущем – Евро‑6, низкий расход топлива во всем спектре рабочих условий и невысокую стоимость эксплуатации. Впрочем, и ремонтопригодность находится на высоте. Для получения объективной информации о состоянии систем и агрегатов двигателя в стандартной комплектации предусмотрены диагностические датчики и разъемы. Новинка по массогабаритным показателям близка к предшественнику ЯМЗ‑653, а посему может выпускаться на том же оборудовании. Производство нового семейства, запланированное на 2018 г., позволит удовлетворить спрос на силовые установки мощностью свыше 420 л.с., где сейчас доминируют V‑образные модели.

В 2020 году развернется серийный выпуск автомобильного варианта модели 780, получившего обозначение ЯМЗ‑770. Его мощностной диапазон находится в границах от 370 до 550 л.с.

В настоящее время наибольший объем производства приходится на V‑образные дизельные моторы размерностью DxS=130х140 мм. Семейство объединяет тяжелые 6‑, 8‑ и 12‑цилиндровые агрегаты рабочим объемом 11,15, 14,86 и 22,3 л различных экологических классов. Мощность турбированных «шестерок» ЯМЗ‑6565 (11,15 л) составляет 230–300 л.с., а «восьмерок» ЯМЗ‑6585 (14,86 л) – 330–420 л.с. В исполнении Евро‑4 двигатели оборудованы ЭБУ, системой SCR, а также топливной аппаратурой Common Rail (с использованием насоса «Компакт‑40») с увеличенным до 180 МПа максимальным давлением впрыска и многофазной подаче топлива. Помимо всего доработке подверглись блок цилиндров, головка блока, маховик и его картер, впускные коллекторы, в свою очередь система вентиляции картера выполнили замкнутой. Проделанная ранее работа позволила достаточно просто перейти на выпуск автомобильных вариантов моторов V‑6 и V‑8 экологического класса Евро‑5. Более того, у ЯМЗ‑6585 мощность подняли до 500 л.с., а крутящий момент – до 2000 Н·м. С этой целью изменили фазы газораспределения, отрегулировали систему впрыска топлива, по‑другому настроили турбонаддув, модифицировали систему смазки, улучшили эффективность охлаждения поршней измененной конструкции. В процессе дальнейшей модернизации мощность ЯМЗ‑6585 будет увеличена до 530 л.с. Удельный расход топлива у обоих моторов находится на современном уровне – 194 г/кВт·ч.

Как тут не сказать, что изготовление топливной аппаратуры для упомянутых моторов, ЭБУ, программное обеспечение, электронноуправляемые форсунки с повышенным давлением впрыска взяли на себя отечественные предприятия.

В модельном ряду, как и прежде, остаются разновидности двигателей V‑6 и V‑8 экологического уровня Евро‑3, Евро‑2, Евро‑1 и даже Евро‑0. Модели серий ЯМЗ‑6581, ЯМЗ‑7511, ЯМЗ‑236 и ЯМЗ‑238 мощностью 150–420 л.с. поставляются как запчасти на ранее выпущенную автотехнику, используются на строительно‑дорожном оборудовании, армейских машинах и пр., где экологические требования не столь строги. При этом производство V‑образных двигателей, также как и модели ЯМЗ‑652, в принудительном порядке прекращать никто не собирается, до тех пор пока на них существует спрос. И все же доля V‑образных 6‑ и 8‑цилиндровых моторов в общем тираже будет неуклонно снижаться. Уже по итогам 2016‑го она окажется меньше половины – впервые за все время существования «Автодизеля».

В производственной программе предприятия сохраняется выпуск семейства тяжелых V‑образных 12‑цилиндровых дизельных двигателей ЯМЗ‑240 рабочим объемом 22,3 л. Агрегаты с непосредственным впрыском топлива в безнаддувной и надувной версиях мощностью 300–500 л.с. удовлетворяют нормам Евро‑0. Завершают производственную программу тяжелые V‑образные 12‑цилиндровые дизели, рабочим объемом 25,86 л и размерностью DxS=140х140 мм.

Моторы серии ЯМЗ‑840 (Евро‑0 и Евро‑1) мощностью 650–800 л.с. оборудованы непосредственным впрыском топлива, турбонаддувом с промежуточным охлаждением, головками цилиндров с четырьмя клапанами. Аналогичные по техническому исполнению двигатели серии ЯМЗ‑850, развивающие мощность 440–680 л.с., удовлетворяют стандарту Евро‑0. Силовые установки обеих групп применяются только на тяжелой мобильной и других видах специальной техники, включая военную.

В 2016 году «Автодизель» планирует выпустить 41,9 тыс. двигателей против 35,6 тыс. годом раньше. Свою лепту в общее дело внесут и газовые моторы, предприятие рассчитывает до конца декабря выпустят 500 единиц. В Ярославле надеются, что рост продолжится ив ближайшей перспективе: в 2017 году предприятие планирует изготовить 45,9 тыс., а в 2018‑м – 59,6 тыс. двигателей. Для этого мощности по выпуску ЯМЗ‑530, на некоторых производственных участках сегодня уже загруженные до предела, придется наращивать. Через пять лет они должны увеличиться с нынешних 20–25 тыс. до 50 тыс. единиц в год.

Неразлучные спутники моторов

Впечатляет и спектр выпускаемых «Автодизелем» механических коробок передач.

К пятиступенчатым агрегатам относятся базовые модели ЯМЗ‑2361, ЯМЗ‑0905 и ЯМЗ‑1105, к шестиступенчатым – ЯМЗ‑1406, к восьмиступенчатым – ЯМЗ‑2381 (совместно с Тутаевским моторным заводом), девятиступенчатым – ЯМЗ‑239, ЯМЗ‑2391, ЯМЗ‑1809 и ЯМЗ‑1909.

В процессе модернизации 5‑ и 8‑ступенчатые образцы обзавелись пневматическим усилителем переключения передач, первичным валом большего диаметра, электронным датчиком спидометра, картером сцепления, выполненным в соответствии с требованиями SAE, люком для монтажа усилителя выключения сцепления пневмогидравлического типа.

В тоже время упомянутые 6‑ и 9‑ступенчатые модели нового поколения помимо всего снабжены электропневматическим управлением различной степени автоматизации, блокировкой запуска стартера при включенной передаче, ходоуменьшителем, дополнительным отбором мощности до 100 л.с.

Разрабатывается перспективная механическая коробка передач ЯМЗ‑330 с 14‑ю ступенями. Ее несомненными козырями стали: демультипликатор планетарной конструкции с двумя диапазонами, делитель и синхронизаторы на всех передачах (за исключением первой и заднего хода). Кроме того, в конструкцию внедрены механизм, позволяющий установить дистанционный привод, электропневматическое переключение демультипликатора и делителя с возможностью автоматической блокировки включения низшего диапазона демультипликатора.

В планах «Автодизеля» – дальнейшее совершенствование коробок передач и освоение серийного выпуска новых моделей таких как: 5‑ступенчатые ЯМЗ‑1205 и ЯМЗ‑Э1205, а также ЯМЗ‑1309 с 9‑скоростями. Уже в следующем году ЯМЗ‑1205 станет принадлежностью грузовых автомобилей МАЗ и «Урал», а ЯМЗ‑1309 – в 2019 году.