Двигатель ЯАЗ-204: технические характеристики, устройство, производитель
Завод ЯАЗ (Ярославский автозавод) возник в 1916 году. После революции завод несколько лет занимался восстановительным ремонтом различной техники, а затем был перепрофилирован на выпуск тяжелых грузовых автомобилей. Постепенно производство автомобилей было передано на другие заводы, а с 1958 года ЯАЗ полностью перешел на выпуск двигателей. Тогда же он был переименован в Ярославский Моторный Завод (ЯМЗ). Продукция его стала играть большую роль в экономике страны.
Предпосылки появления ЯАЗ-204
В годы войны ЯАЗ занимался выпуском военной продукции, в том числе и гусеничных тягачей Я-12. В качестве силового агрегата эти тягачи оснащались ленд-лизовским дизелем GMC-471. В рамках реорганизации производства завод получил из США оборудование и оснастку для производства лицензионной версии этого мотора.
Переналадка производства, начатая в 1944 году, заняла несколько лет. Первые дизели отечественной сборки появились только в 1947 году под обозначением ЯАЗ-204. Они сразу стали востребованными. После переименования завода в Ярославский моторный завод название мотора изменилось на ЯМЗ-204. Первой машиной с новым двигателем стал грузовой ЯАЗ-200.
Конструкция и устройство ЯАЗ-204 было достаточно сложным, требовавшим высокой культуры производства и обслуживания. Однако именно благодаря ему начался переход грузового транспорта СССР от бензиновых к дизельным силовым агрегатам.
Варианты ЯАЗ
Существовало несколько версий двигателя ЯАЗ-204, отличающихся в основном насосами-форсунками, мощностью от 100 до 140 сил. Кроме того завод выпускал шестицилиндровый вариант мотора под обозначением ЯАЗ-206.
Блок цилиндров и гильзы
Блок цилиндров ЯАЗ-204 выполнен вместе с верхней частью картера в виде единой отливки из легированного чугуна. Для обеспечения жесткости конструкции плоскость прилегания поддона расположена ниже оси коленчатого вала. Чугунные гильзы «сухого» типа, прошедшие цикл термической обработки. В самих гильзах имеются круглые продувочные отверстия, расположенные в один ряд. В блоке напротив этих отверстий имеются окна. Для лучшей заполняемости цилиндра окна в гильзе расположены под углом. Такое расположение окон способствует винтовому потоку воздуха при продувке.
Изначально гильзы оснащались двумя рядами продувочных окон диаметром 8 мм (по 32 окна в ряду). Такое решение значительно ослабляло тонкостенную гильзу, вызывая ее коробление. Поэтому с 1953 года стали применять один ряд из 17 окон диаметром 16 мм.
В теле блока пролиты каналы для охлаждающей жидкости и размещены распределительный и балансировочный валы. Сбоку напротив каждого цилиндра имеется съёмный люк, открывающий доступ в воздушную полость вокруг цилиндров. Через этот люк можно контролировать состояние поршневых колец и поршней (через окна в гильзе), а также производить очистку продувочных окон.
Коленчатый вал и маховик
Коленчатый вал ЯАЗ-204 имел пять опор, изготовлялся штамповкой из стали с последующей механической обработкой. Вал оснащен дополнительными противовесами. Концы вала уплотняются сальниками, по два с каждой стороны. Шестерня распределительного вала установлена на заднем конце вала. Чугунный маховик крепится к нему болтами. На внешнюю часть маховика напрессован зубчатый венец для пуска двигателя электростартером.
Шатуны, подшипники и поршни
Шатуны двигателя штампованные из легированной стали. Вкладыши подшипников сменные, биметаллические. В заднем коренном подшипнике кроме вкладышей установлены фиксаторы, ограничивающие осевое перемещение коленчатого вала.
Поршни двигателя чугунные, взаимозаменяемые. В днище поршня выполнена специальная выемка, соответствующая факелу распыла топлива. Поршень имеет шесть колец – четыре компрессионных и два маслосъемных.
Вспомогательные агрегаты
Двигатель оснащается общей для всех цилиндров головкой. Клапанный механизм в головке закрывается крышкой. Для монтажа и демонтажа двигатель имеет два рыма.
На картере двигателя справа установлен компрессор типа «Рутс». В картере компрессора находятся два ротора с тремя лопастями каждый. На нагнетателе стоит впускной трубопровод с воздушными фильтрами. В зависимости от степени загрязненности окружающего воздуха применяются два типа фильтров. При обычных условиях применяют инерционно-масляный фильтр с сеткой-уловителем. При тяжелых условиях применяется центробежно-контактный фильтр.
На самом компрессоре смонтирован регулятор давления, насос охлаждающей жидкости и топливный насос. Рядом с компрессором находится масляный фильтр и масляный радиатор. На этой же стороне находится стартер.
Слева картера установлен выпускной трубопровод и фильтр тонкой очистки масла, термостат, подогреватель мотора и генератор. Привод генератора осуществляется ремнем от шкива коленчатого вала. От него же в действие приводится вентилятор охлаждения радиатора.
Рабочий процесс
Двигатель ЯАЗ-204 работает по двухтактному циклу. То есть за один оборот вала двигателя совершается один полный рабочий цикл в цилиндре. Благодаря такому циклу обеспечиваются высокие технические характеристики ЯАЗ-204 при сравнительно небольшом рабочем объёме цилиндров.
Подача воздуха в цилиндры осуществляется компрессором с механическим приводом. Воздух, сжатый до избыточного давления в 0,5 кг/кв.см, поступает в специальную полость вокруг гильз цилиндров. При движении поршня вниз открываются продувочные окна, и сжатый воздух поступает в цилиндр. Поршень, двигаясь от нижней мертвой точки, перекрывает эти окна и начинает сжимать воздух в цилиндре. В конце хода сжатия давление воздуха в цилиндре доходит до 50 кг/кв.см при температуре около 650…700 градусов. За 19…14 градусов до верхней мертвой точки (угол зависит от типа форсунки) происходит впрыск топлива. Благодаря вихревой камере сгорания топливо равномерно распределяется по всей камере и сгорает в полном объёме.
Образовавшиеся газы поднимают давление в цилиндре до 70…100 кг/кв.см и поршень движется вниз. При 88 градусах до нижней мертвой точки открывается выпускной клапан в головке и через него происходит выпуск газов в выхлопной коллектор. При 46 градусах до нижней точки открываются продувочные окна (выпускной клапан открыт) и сжатый воздух продувает полость цилиндра, окончательно вытесняя продукты сгорания. Часть сжатого воздуха при этом выбрасывается в выпускной коллектор. Через 58 градусов поворота вала после нижней точки окна закрываются, и цикл повторяется вновь.
ЯАЗ-204 в наши дни
Дизельные двигатели ЯАЗ-204 сняты с производства в конце 1980-х годов. После прекращения выпуска грузовиков на ЯАЗ, 204 двигатель использовался на передвижных электростанциях, для привода компрессоров, в качестве двигателя для маломерных судов. Часть запчастей поставляется из задела времен СССР или из комплектов ЗИП, которыми комплектовали законсервированную технику. И теперь продолжается производство некоторых новых запчастей ЯАЗ-204.
Дизеля ЯАЗ-204 будут еще долго оставаться в строю, благодаря не только наличию запасных частей, но и их выносливости и неприхотливости (по сравнению с современными конструкциями).
Двигатель яаз 204 схема
В конце 30-х годов в Совестком Союзе возобладало решение оснащать перспективные грузовые автомобили дизельными двигателями. Задача состояла в том, чтобы наладить серийное производство отечественных дизелей, или как тогда говорили — двигателей с воспламенением от сжатия.
Ещё в 1932 году особое конструкторское бюро ОГПУ, которым руководил профессор Н.Р. Брилинг, спроектировало четырёхтактный шестицилиндровый автомобильный дизель мощностью 87 л.с. под символическим названием «Коджу» (Коба Джугашвили). Его изготовление и сборка осуществлялись в 1933 году на Ярославском государственном автомобильном заводе (ЯГАЗ) №3 под руководством главного инженера А.С. Литвинова. Двигатель неплохо зарекомендовал себя на испытаниях, но по ряду причин, и в первую очередь, из-за невозможности серийного изготовления сложных узлов и деталей с высокой точностью, «Коджу» тогда не удалось поставить на производство.
Тем не менее, работа над совершенствованием двигателя продолжилась в НАТИ. К 1938 году наиболее отработанной моделью являлся дизель НАТИ-МД-23 («НАТИ-Коджу») мощностью 105…110 л.с. На Ярославском автозаводе под него был спроектирован 7-тонный грузовик ЯГ-8, который предполагалось сделать базовым для нового семейства дизельных автомобилей. Серийный выпуск МД-23 планировали наладить на возводимом Уфимском моторостроительном заводе, но это предприятие было передано в НКАП и в Уфе стали выпускать более необходимые для обороны авиационные моторы.
В 1938 году на рынке США (или, как тогда говорили, САСШ, т.е. Северо-американские соединённые штаты) появилось семейство новых быстроходных двухтактных 3-, 4- и 6-цилиндровых дизельных двигателей с роторными нагнетателями ( с прямоточной клапанно-щелевой продувкой), предлагаемых концерном General Motors (GMC, «Джиэмси»). Двигатели серий «3-71» (84 л.с.), «4-71» (112 л.с.) и «6-71» (168 л.с.) имели солидную для того времени удельную литровую мощность, и были универсальными, т.е. предназначенными для установки на технику различных классов.
Остов двигателя представляет собой единый блок-картер, в расточки которого вставлены втулки цилиндров. Коленчатый вал подвешен к блок-картеру снизу при помощи крышек коренных подшипников. Блок-картер закрыт снизу легким поддоном, в который сливается масло с деталей двигателя, забирается шестерённым масляным насосом, приводимым в действие от переднего конца промежуточного вала, и нагнетается вновь через фильтры в смазочную систему двигателя. Цилиндры двигателя закрыты общей чугунной головкой, в которой расположены по два клапана и одна насос-форсунка для каждого цилиндра. Клапаны в головке цилиндров служат только для выпуска отработавших газов. Насос-форсунка представляет собой комбинированный агрегат из топливного насоса и форсунки для впрыска топлива в цилиндр. Выпускные клапаны и насос-форсунка приводятся в действие системой рычагов и штанг от кулачков на распределительном валу, который вращается со скоростью коленчатого вала при помощи зубчатой передачи. Толкатели коромысел — роликовые (ролик работает по кулачку распределительного вала). Топливо подаётся в цилиндры под давлением 1400 кг/см².
К блок-картеру с правой стороны крепятся два нагнетателя, состоящих из трёхлопастных спиральных роторов. Каждый нагнетатель («продувочный насос типа Roots» или «коловратный компрессор»), приводящийся в действие от коленчатого вала двигателя имеет свой воздушный фильтр с масляной ванной. В средней части сменной «сухой» гильзы каждого цилиндра в два ряда в шахматном порядке просверлены 64 продувочных окна диаметром 8 мм. Эти окна закрываются и открываются стенками движущегося в цилиндре поршня. Нагнетаемый продувочным насосом воздух поступает в ресивер в полости блок-картера, а затем, когда поршень открывает при нисходящем ходе продувочные окна, воздух вытесняет продукты сгорания из цилиндра через открытые в это время выпускные клапаны. Через те же продувочные окна поступает воздух для вентиляции картера. На левой стороне двигателя расположены четыре смотровых люка, закрываемых крышками. Смотровые люки служат для осмотра поршневых колец через продувочные окна. Цилиндры и крышки охлаждаются водой; поршень двигателя охлаждается маслом, вытекающим струей из верхней головки шатуна на днище поршня. В систему смазки двигателя включён масляный радиатор с водяным охлаждением. Водяной насос системы охлаждения двигателя установлен отдельно от вентилятора. Двигатель снабжается электрофакельным пусковым подогревателем в воздушной камере блока цилиндров.
Для уравновешивания вращающихся масс применены противовесы на щеках колен, а для моментов сил первого порядка — вращающиеся противовесы, размещенные на концах распределительного и специального уравновешивающего валов. При этом для четырех- и шестицилиндровых двигателей применены необычные расположения колен с неуравновешенными моментами сил первого порядка, но с уравновешенными силами и моментами второго порядка. Уравновешиванием моментов сил первого порядка противовесами, достигается полная сбалансированность двигателя.
Образцы модели «71», доставленные из США, были тщательно исследованы в НАТИ и на ЗиСе с привлечением специалистов из Ярославля. В 1939 году было принято решение о закупке лицензии на производство в СССР новейших дизельных двигателей. Начались переговоры с американскими фирмами об оснащении станками будущего моторного производства ЯГАЗ. Однако, вскоре после начала войны СССР с Финляндией американское правительство объявило торговое эмбарго…
10 марта 1940 года принимается постановление СНК СССР о реконструкции ЯГАЗа, которую предстояло завершить к 1942 году. С этого времени, завод должен был выпускать в год по 10 тысяч грузовых автомобилей с дизель-моторами собственного производства, являвшихся метризованными копиями двигателей GMC «71» и которые предстояло создать своими силами. Планы нарушила начавшаяся Великая Отечественная война…
С августа 1943 года на Ярославском автомобильном заводе (ЯАЗ, так с начала 1942 года стал называться ЯГАЗ) началась сборка гусеничных артиллерийский тягачей Я-12, которые комплектовались полученными по ленд-лизу комплектами силовых агрегатов GMC (дизель «4-71», главный фрикцион «Лонг-32», 5-ступенчатая КПП «Спайсер-5553» с шестернями постоянного зацеления). Создались благоприятные условия для копирования двигателя.
В 1943 году в Америку для решения ряда технических вопросов по силовому агрегату и приёмки оборудования направляется «ЗиСовец» Наум Самойлович Ханин, а в 1944 году — ярославцы А.А. Малышев (позднее — главный конструктор ЯАЗа и КрАЗа) и Г.И. Кожанов. В США члены советской закупочной комиссии изучали опыт автостроения и заказывали оборудование для организации производства дизелей в СССР. Официально, оборудование заказывалось для изготовления запасных частей, необходимых для капитального ремонта получаемых в страну двигателей GMC, эксплуатировавшихся в Советском Союзе. Это были высокопроизводительные автоматические и полуавтоматические станки для механической обработки блока, головки блока, гильзы, поршня, прессы усилием 600-1000 т для холодной штамповки, некоторое количество кузнечного и литейного оборудования. Вскоре станки стали поступать в Ярославль.
26 августа 1945 года ГКО принял постановление №9905 «О восстановлении и развитии автомобильной промышленности». Этим постановлением, в частности, предусматривалась реконструкция ЯАЗа, после которой завод должен был выпускать, помимо автомобилей типа ЯАЗ-200, 40000 комплектов силовых агрегатов (двигателей, КПП и сцеплений) в год.
Осенью 1945 года на Ярославском автозаводе в составе ОГК создаётся конструкторское бюро по двигателям во главе с только что вернувшимся из Америки Н.С. Ханиным. В конце 1945 — начале 1946 года на завод прибыла группа инженерно-технических работников с УльЗиСа в составе 39 человек. В основном это были эвакуированные «ЗиСовцы», которые в Ульяновске занимались проектными работами по аналогу силового агрегата GMC «3-71», предназначавшегося для грузового автомобиля УльЗиС-253.
В дизельное бюро в годы разработки и подготовки двигателей к производству входили М.С. Рыжик, В.В. Пушкин, П.И. Новиков, А.Д. Комаров, Б.И. Нитовщиков, Л.В. Лебедева, П.П. Семечков, М.В. Ершов, В.Д. Аршинов, Н.И. Сигал, В.А. Рахманов, А.А. Егоров, Б.А. Работнов, А.Н. Сахаров, позже к ним присоединились О.Л. Матвеев, Н.М. Пестриков, А.К. Тарасова, П.Б. Шумский и другие.
Под вывеской «восстановления» старых дизелей удалось заполучить почти всё необходимое для производства новых: в общей сложности с конца 1944-го по 1946 год в Ярославль поступило 350 единиц оборудования. К сожалению, не всё заказанное оборудование прибыло. В 1946 году между СССР и США началась так называемая «холодная война» и американское правительство прекратило поставку станков и двигателей в нашу страну.
Ещё в конце войны несколько групп специалистов ЯАЗа выезжали в Германию для отбора на машиностроительных предприятиях оборудования, которое должно было поступить в СССР в счёт репарации за причинённый нашему народу ущерб. Так прибыло на завод металлорежущее и другое оборудование по профилю изготовления автомобилей и двигателей.
Прибывшие станки, при соответствующем их оснащении, в ряде случаев позволили заводу решить проблему недостающего оборудования, вызванного отказом в поставке последнего Америкой. В частности, из США удалось получить только часть станков для изготовления коленчатого вала и шатуна. Недостающие станки доукомплектовали из трофейного и частично из имеющегося на заводе универсального оборудования.
Совершенно не был обеспечен специальными станками участок производства нагнетателя. Этот высокоточный агрегат пришлось полностью осваивать на универсальных станках, оснащая их сложными приспособлениями.
Привезенная из Америки Н.С. Ханиным документация (каталоги, некоторые чертежи), а также первичные наработки и расчеты отдельных узлов, выполненные «ЗиСовцами», стали той основой, с которой началось проектирование двигателя. В короткие сроки конструкторам, коллективу испытателей, технологов, металлургов и химиков требовалось наладить выпуск сложного силового агрегата, требующего высокой культуры производства, качественных материалов и квалифицированных кадров.
В процессе отработки и подготовки к производству конструкция двигателя GMC «4-71» претерпела существенные изменения. Прежде всего это диктовалось назначением двигателя, который планировалось устанавливать только на осваиваемые на заводе автомобили. В частности, отказались от ряда решений, позволяющих конвертировать двигатель, таких как симметричное расположение привода спереди и сзади, левое и правое вращение коленвала и др.
На первом этапе совместно со специалистами экспериментального цеха, центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ) под руководством В.В. Скотникова, технологами был проведен полный расчет всех деталей по размерам и конфигурации с переводом из дюймовой системы в метрическую, сделан анализ химического состава, классов чистоты обработки поверхностей, начаты исследования основных режимов работы двигателя. На основе результатов исследования выработали рекомендации по отечественным маркам стали, чугунного и цветного литья.
С большими трудностями встретились литейщики при освоении производства поршней из перлитного ковкого чугуна. В автомобильной отрасли до этого времени такого чугуна не производилось.
Позднее двигатель пришлось адаптировать к нашим суровым климатическим условиям, поскольку электрофакельная система подогрева GMC оказалась малоэффективной уже при -5°C. Впервые в отечественной практике на ЯАЗе был разработан и применен жидкостный подогреватель, обеспечивающий запуск дизеля при низких температурах. Эта система включала в себя катушку зажигания с электромагнитным прерывателем и свечу зажигания, поджигающую топливо, которое подогревало воздух, поступающий в двигатель. Подобные изменения впоследствии вносились и при проектировании 6-цилиндрового двигателя.
В 1946 году был сдан в эксплуатацию дизельный цех. Его первым начальником был назначен Т.Н. Иванов. Первые пять дизелей ЯАЗ-204 собранные ярославцами 30 января 1947 года ещё имели ряд американских узлов, в том числе насос-форсунки, но к концу года в серийном производстве уже находились полностью отечественные дизель-моторы. Причем, все детали, за исключением насосных форсунок, производство которых было передано на специализированный Ленинградский карбюраторный завод, резинотехнических и прокладочных материалов, изготавливались на ЯАЗе (первое время на двигатели устанавливались импортные вкладыши коленчатого вала, затем небольшие количества их изготавливал Рыбинский авиамоторный завод). По основным характеристикам (мощности, экономичности, весовым параметрам) советский двигатель ЯАЗ-204 не уступал американскому прототипу.
Выпуск дизелей увеличивался из месяца в месяц. Если в марте их было собрано 15, в мае — 18, то в июне — уже 25, в октябре — 32. К концу 1947 года было собрано 206 штук. Выпуск первых серийных отечественных дизелей, в том числе и шестицилиндровых ЯАЗ-206 мощностью 165 л.с., Ярославский завод освоил за три года, с 1947-го по 1949-й.
| Динамика роста выпуска двигателей (штук) | ||||||
| 1948 | 1950 | 1953 | 1956 | 1959 | 1962 | 1968 |
| 911 | 4842 | 13375 | 21636 | 30254 | 43923 | 25512 |
При создании конструкции грузовых автомобилей ЯАЗ-200 и ЯАЗ-210 с двигателями ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 была принята за базу принципиальная схема сцепления американской фирмы «Лайп». Это были первые отечественные фрикционные сухие сцепления с центральной нажимной пружиной для двигателей большой мощности.
Впервые в отечественной практике были разработаны, испытаны и освоены новые износостойкие формованные фрикционные накладки ведомых дисков сцеплений. Разработка и испытания проводились заводом совместно с отраслевой лабораторией химической промышленности. Серийное производство накладок было организовано на вновь созданном заводе асбестовых технических изделий в г. Ярославле. Массовое производство сцеплений ЯАЗ-200 с диаметром ведомого диска 352 мм и сцепления ЯАЗ-210 с диаметром ведомого диска 381 мм для передачи крутящих моментов 55 и 78 кгм, было начато на этом заводе в 1947 году. В период 1947-59 годов было выпущено около 1400000 сцеплений, которые надежно обеспечили требования выпускавшихся автомобилей всех типов и назначений с двигателями ЯАЗа.
Разработанные и испытанные коробки передач ЯАЗ-204, ЯАЗ-210 представляют собой 5-ступенчатую трансмиссию, все шестерни которой находятся в постоянном зацеплении, кроме первой передачи и заднего хода. Для лёгкого переключения передач установлены синхронизаторы. Смазка подшипников осуществляется под давлением специальным насосом. В конструкции применены новые типы подшипников, производство которых было организовано вновь на заводах страны.
Коробки передач типа ЯАЗ-204 в различных модификациях выпускались для всех типов двухосных и трёхосных автомобилей ЯАЗа и МАЗа. Осуществлялась отдельная поставка коробок передач для автомобилей-тягачей Уральского и Брянского автозаводов. В 1947-59 годах было изготовлено и поставлено 1700000 коробок передач.
Разработку сцеплений и коробок передач, освоение их в массовом производстве на ЯАЗе возглавили В.В. Осепчугов и Г.М. Кокин. Активное участие в разработке, освоении и усовершенствовании приняли участие конструкторы А.А. Малышев, Н.С. Ханин, В.Д. Аршинов, Н.И. Сигал, Б.Ф. Индейкин, В.В. Зеленов, В.А. Илларионов, В.М. Кротов, В.П. Волин, В.А. Гусев и другие.
В 1948 году главный инженер ЯАЗ A.M. Лившиц (в 1950 году репрессирован, в августе 1954 года освобожден и впоследствии полностью реабилитирован), директор завода (в 1945-50 годах) И.П. Гусев, главный конструктор В.В. Осепчугов, его заместитель по двигателям Н.С. Ханин, начальник дизельного цеха Т.Н. Иванов и начальник центральной заводской лаборатории В.В. Скотников «за усовершенствование конструкции и освоение производства быстроходных автомобильных дизелей» стали лауреатами Сталинской премии III степени.
По тепловому режиму дизель ЯАЗ-204 был перенапряженным, с довольно малым моторесурсом, хотя год от года шла кропотливая работа по его увеличению. Так, до 1949 года на всех двигателях ЯАЗ-204 и на части их выпуска 1950 года маслонасос приводился цепной передачей, потом — шестеренчатой. Литой чугунный масляный картер заменили на штампованный. С мая 1952 года было внедрено предпусковое подогревательное устройство для подогрева охлаждающей жидкости в системе охлаждения и масла в картере перед пуском двигателя при низкой температуре. Тонкостенные гильзы цилиндров, ослабленные двумя рядами из 64 отверстий, коробились и выходили из строя. Несмотря на различные технологические ухищрения, исключить деформацию и повышенный износ этих «сухих» гильз не удавалось. Поэтому с 1953 года ЯАЗ стал делать продувочные окна в виде одного ряда из 17 отверстий диаметром 16 мм. Были и другие, более мелкие изменения, связанные с совершенствованием технологии изготовления двигателей.
В начале 50-х были введены в эксплуатацию мощные молоты, на которых стала производиться штамповка коленчатых валов и балок передней оси автомобиля, что позволило заводу отказаться от получения этих поковок по кооперации с Челябинского кузнечно-прессового завода.
Исходные характеристики двигателей менялись в основном только в сторону увеличения мощности (112-120-135 л.с. четырехцилиндровые, 165-205 л.с. шестицилиндровые) и экономичности за счет изменений топливной аппаратуры, в частности повышая производительность насос-форсунок, совершенствования системы продувки, ряда других узлов, снижения затрат мощности на привод нагнетателя. Так, в начале 50-х мощность ЯАЗ-204 подняли до 120 л.с. (ЯАЗ-204А), а для полноприводного автомобиля МАЗ-502 и седельного тягача МАЗ-200В мощность двигателя с насос-форсунками серии «80» и уменьшенными тепловыми зазорами между поршнем и гильзой достигала 135 л.с. (ЯАЗ-204В).
Большой опыт в понимании важнейших характеристик протекания рабочего процесса, прочности деталей и узлов был приобретен во время эксплуатации автобусной модификации дизеля ЯАЗ-204Д в составе первого послевоенного автобуса с электрической передачей ЗиС-154 (годы выпуска 1947-49). Неудачная компоновка электросхем, неблагоприятное сочетание параметров электрогенератора и характеристик двигателя, плохая вентиляция и высокая запыленность моторного отсека, отсутствие эффективных фильтров — все это приводило к повышенному износу двигателя. Однако при всём несовершенстве автобус не только частично решил проблему обеспечения столицы городским транспортом, но и стал своеобразной исследовательской лабораторией, давшей толчок к развертыванию работ по повышению надежности, совершенствованию систем очистки двигателя.
Впоследствии (в 1956 году) коллектив ЯАЗа освоил еще один автобусный двигатель ЯАЗ-206Д для междугороднего автобуса ЗиС-127, который оказался намного удачнее своего городского предшественника и выпускался до окончания автобусного производства на ЗиЛе (1960 год).
Серьезный экзамен ярославским специалистам и молодому моторному производству пришлось держать при разработке и освоении серии двигателей для военной техники по заказу Министерства обороны СССР. Здесь, кроме обеспечения требуемых надежности и мощности, предстояло внести ряд изменений в конструкцию и компоновку базовых моделей. Первой в 1948 году появляется так называемая «тракторная» модификация двигателя ЯАЗ-204Б для гусеничных артиллерийских тягачей М-2 Мытищинского машиностроительного завода (ММЗ), затем аналогичная ей комплектация «К» — ЯАЗ-204К (130 л.с), которая устанавливалась на плавающие гусеничные транспортеры К-61 Крюковского вагоностроительного завода и лёгкие артиллерийские тягачи АТ-Л Харьковского тракторного завода. От базовых они отличались в основном специальным углублённым чугунным масляным картером с нижней крышкой (так называемого «тракторного» типа), соответственно изменённым приёмником маслонасоса и системой смазки, что было важно для работы двигателя при больших кренах и дифферентах.
В 1956 году осваивается модификация дизеля ЯАЗ-206Б (210-225 л.с), предназначенная для десантной самоходной установки АСУ-85 производства ММЗ. Для неё были разработаны специальная масляная система с сухим картером, масляные фильтры, мощный масляный радиатор, приспособления к аварийному запуску и инжекторной системе охлаждения, а также специальные головки цилиндров, от которых заказчик впоследствии отказался.
Однако самым перспективным направлением развития первого семейства ярославских дизелей оказалось создание в 1951 году стационарной модификации двигателя ЯАЗ-204Г. В конце 40-х годов в связи с развитием радиолокационных средств возникла потребность в передвижных источниках питания для автономных РЛС. В качестве такого энергетического источника выбрали дизель ЯАЗ-204. При подготовке стационарного ЯАЗ-204Г, кроме мероприятий по снижению мощности до 60 л.с. при 1500 об/мин, были усовершенствованы устройства подогрева и совместно с НАМИ разработан однорежимный прецизионный регулятор, обеспечивающий высокую точность частоты вращения, необходимую для нормальной работы радиоэлектронной аппаратуры радиолокационных станций. Первоначально двигатели поставлялись на Московский прожекторный завод и Курский завод передвижных агрегатов для 30-киловаттных генераторных установок с частотой 50 и 400 Гц, которые стали неотъемлемой частью системы ПВО страны.
Кроме того, различные комплектации двигателей ЯАЗ-204/206 нашли применение на всевозможных установках: передвижных электростанциях, компрессорных, насосных, перекачиваютцих станциях, электросварочных агрегатах, буровых установках, самоходных кранах, узкоколейных тепловозах, малотоннажных катерах, торфодобывающих комбайнах и многих других изделиях.
Конструкция и технико-экономические показатели моторов постоянно совершенствовались. В результате поэтапно проведенной модернизации в 1958-59 и 1962-63 годах, после чего появилась маркировка «М», мощность двигателей возросла на 15%, а удельный расход топлива был снижен на 10%, до 185 граммов на лошадиную силу в час.
Следует отметить, что среди первых четырех моделей Ярославского моторного завода, аттестованных в 1971 году на государственный «Знак качества», была и модификация ЯАЗ-М204Г.
Семейство двухтактных двигателей, с которого началась дизелизации советской автомобильной промышленности, предприятие выпускало до 1993 года. За 46 лет производства завод их выпустил 972633 штуки. Всего было создано 12 серийных модификаций и 15 комплектаций дизелей семейства ЯАЗ-204/206.
Ещё в 1954 году в НАМИ прошло совещание по усовершенствованию дизельных двигателей с участием потребителей, на котором был сделан вывод, что двухтактный принцип работы дизельного двигателя отстаёт по всем показателям от четырехтактного, двухтактные дизели неэкономичны, недолговечны, требуют высокой культуры обслуживания и будущее должно принадлежать именно четырёхтактным дизельным силовым установкам. Их проектирование началось в НАМИ и на Ярославском автозаводе.
На ЯАЗе решено было остановиться на размерности 130/140, опробованной на опытном двигателе с петлевой продувкой ЯАЗ-226. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра выбрали близким к единице (диаметр цилиндра — 130 мм, ход поршня — 140 мм) для того, чтобы иметь в составе унифицированного семейства дизелей модели не только с двухрядным, но и с однорядным расположением цилиндров, для которого большая короткоходность конструктивно нецелесообразна. С ЯАЗ-226 в новую конструкцию перенесли все лучшие достижения и находки, в том числе V-образное расположение цилиндров, угол развала 90°, принципиальные решения по коленчатому валу, шатунам, поршневым кольцам, элементам раздельной топливной аппаратуры. При проектировании был учтен и отрицательный опыт, приобретенный в ходе испытаний петлевого двигателя и позволивший в дальнейшем избежать многих неприятностей.
В 1958 году в экспериментальный цех ЯАЗа был привезен опытный образец дизеля «019», собранный на заводе опытных конструкций НАМИ. Однако уже через несколько часов стендовых испытаний у него проявились многие из тех дефектов, которые ярославцам удалось устранить еще на петлевом. После долгих консультаций и согласований с отраслевым институтом решили совместными усилиями доводить ярославский двигатель. Некоторые технические разработки перенесли из НАМИ-019, но базовая конструкция и важнейшие технические решения по общей компоновке, цилиндро-поршневой группе, другим основным узлам остались ярославские.
Параллельно началось проектирование восьмицилиндровой модели, максимально унифицированной с шестицилиндровой конструкцией. Важнейшие характеристики закладывались в расчете на определенные модели автомобилей и их трансмиссии. «Шестерка» предназначалась для установки на изделия Минского автозавода, а «восьмерка» — для нового семейства трехосных автомобилей ЯАЗ-219, которые готовились для передачи в Кременчуг. Дизельные двигатели второго поколения предназначались также для установки на строительные краны, компрессорные установки, электроагрегаты, экскаваторы и др.
Максимальная мощность «шестерки» достигала 180 л.с. при 2100 мин -1 , максимальный крутящий момент — 667 Н·м при 1500 мин -1 , степень сжатия — 16,5, рабочий объем 11,15 л. Блок-картер, гильзы мокрого типа, головки цилиндров (одна для трех цилиндров) выполнены из чугуна, а поршни с камерой сгорания в днище — из алюминиевого сплава.
Двигатель оснастили роликовыми толкателями клапанов, крышкой коренных подшипников с креплением на четырёх болтах, шестиплунжерным насосом высокого давления с корпусом из алюминиевого сплава, раздельными форсунками закрытого типа, у которых внутренняя поверхность между впрысками топлива разобщена от камеры сгорания специальной иглой.
В октябре 1958 года был собран первый экспериментальный образец ЯМЗ-236, а пять месяцев спустя появляется восьмицилиндровый двигатель ЯМЗ-238.
К 1960 году отработка конструкций шести- и восьмицилиндровых моделей в целом завершилась. От первых образцов они отличались даже внешне, не говоря уже о внутреннем содержании, настолько существенным изменениям подверглось большинство деталей и узлов. Естественно, остались основные компоновочные решения: блок, целиковая головка, расположение агрегатов. Важнейшие изменения: роликовые толкатели вместо плоских, крепление крышки коренных подшипников на 4-х, а не на 2-х болтах и многое, многое другое.
О глубине проработки конструкции четырехтактных двигателей могут свидетельствовать следующие факты: изготовлено и испытано 230 образцов моделей различного исполнения, наработано на испытательных стендах свыше 130000 часов.
Хотя испытания и совершенствование двигателей продолжались полным ходом, что создавало огромные трудности для технологов, отрабатывавших процессы изготовления и формировавших заказ на оборудование, была выпущена опытно-промышленная партия дизелей для проведения заводских и государственных эксплуатационных испытаний. Одновременно шла активная подготовка производства.
В октябре 1961 года на вступившей в строй первой очереди дизельного цеха №2 начался серийный выпуск двигателей ЯМЗ-236, а в июне 1962 года — двигателей ЯМЗ-238 мощностью 240 л.с. Со времени появления первого образца до выпуска двигателей в серию прошло неполных три года — таких темпов освоения мировая практика моторостроения еще не знала.
С 1962 года на заводе начинается работа над тракторными модификациями обоих двигателей с турбонаддувом с различной степенью форсировки. Наддув был еще настолько в диковинку, что при испытаниях первых турбокомпрессоров стенды, опасаясь осколков, опускали под землю…
В конце 1962 года был воплощен в металл образец двенадцатицилиндрового двигателя ЯМЗ-240. Его мощность составила 360 л.с. при 2100 об/мин. Конструкция этого двигателя во многом отличалась от других шести- и восьмицилиндровых моделей, угол развала блока цилиндров был принят 75°, коленчатый вал на подшипниках качения вместо подшипников скольжения, заднее расположение распределительных шестерен.
Так состоялось появление на свет знаменитого ярославского семейства четырехтактных дизелей, являющихся до сих пор основной продукцией завода.
Семейство 130/140 оказалось феноменально живучим и разрослось до 52 моделей и модификаций, которые устанавливались на более чем 270 различных изделий. Долголетию этого семейства способствовала и неплохая, по тем временам, топливная экономичность. Так, у МАЗ-200 он составлял 32 л/100 км при скорости 30…40 км/ч, а у МАЗ-500 — всего 22 л. Относительно умеренная форсировка обеспечивала надежную и долговечную работу агрегата в тяжелых условиях эксплуатации.
Часто о ярославских дизелях судят по самому первому семейству 130/140, причем очень часто по ранним моделям. Их ценят, особенно в глуши и глубинке, за живучесть и ремонтопригодность, но ропщут на чрезмерную массу, неэкономичность, низкий ресурс. Между тем семейство-ветеран претерпело три крупные модернизации, и его последние представители имеют значительно лучшие показатели. Так, удельный расход топлива удалось снизить с первоначальных 175 г/л.с. в час до 145, а «угар» масла — с 2% от расхода топлива до 0,2%. Удельная масса двигателей, составлявшая 4,5 кг/л.с., стала меньше примерно в полтора раза.
