12 minute read
Дизель проекта «Тибет». Сегодня и завтра Произв одство автокомпонентов
«Тибет»: технический портрет
Advertisement
«Тибет» – название проекта камского дизеля следующего поколения, предназначенного для осваиваемых в серийном производстве магистральника КАМАЗ-54901 (он же КАМАЗ К5), а также других перспективных тяжелых грузовых автомобилей Камского автозавода. Рядная «шестерка» рабочим объемом 12 л предназначена для замены не столько V-образного 8-цилиндрового КАМАЗ-740, выпускаемого более сорока лет, – они все же в разных мощностных категориях, – сколько зарубежных дизелей высокой мощности, к установке которых в настоящий момент Камскому автозаводу приходится прибегать за неимением собственного аналога. Реализуется проект «Тибет» с некоторой задержкой: вначале опытно-промышленную партию из двух сотен этих двигателей рассчитывали произвести в 2017 году, но по факту их первые полторы Первым серийным грузовиком завода с новым дизелем стал магистральник КАМАЗ-54901: сотни изготовили двумя гоего оснастили версией КАМАЗ-910.12 мощностью 450 л.с. дами позже, в 2019-м, когда, согласно первоначальным планам, как раз должен был Тем не менее «Тибет» остаетиз самых многообещающих. тельной перспективой выхода начаться полнокровный сеся одним из наиболее активно Работы над ним стартовали на Евро-6. рийный выпуск. развивающихся проектов рослетом 2014 года. Чтобы макТак что же представляют сосийского автопрома. И одним симально ускорить процесс, бой двигатели проекта «Тибет» к делу подключили специалис технической точки зрения? стов компании Liebherr, двигаКак уже было сказано, рабочий тель которой взяли за основу объем их шести расположендля будущего камского дизеля. ных в ряд цилиндров составИм оказался довольно новый ляет 12 л. Диаметр цилиндра на ту пору Liebherr D946 с чуи ход поршня – 130х150 мм, то гунным блоком, раздельными есть дизель так называемый головками цилиндров, мокрыдлинноходный. По сравнению ми гильзами и системой впрыс короткоходными дизелями ска Common Rail. Но о его у него при прочих равных усполном копировании говорить ловиях выше крутящий моне совсем верно, поскольку мент и более полное сгорание российский образец создавали топлива, что выгоднее с точки с учетом применения преимузрения достижения экологищественно не на специальной, ческих характеристик. Базоа на автомобильной технике, вых моделей, подготовленных для чего его потребовалось к производству, на сегодня в Дизель КАМАЗ-740 – ровесник введенного в строй в 1976 году Камского автозавода. В экспериментальном цехе управления главного конструктора КАМАЗа первый такой двигатель собрали в мае 1974 года, а по временной сделать компактнее и легче, а также с прицелом на высокий уровень локализации и на соответствие экологическим семействе две: КАМАЗ-910 и КАМАЗ-920. По конструкции они фактически идентичны, разве что КАМАЗ-920 предтехнологии на заводе двигателей – в декабре 1975-го стандартам Евро-5 с обязаназначен для комплектации
пробег до него (300 000 км) приводится как вспомогательное значение. В экологических характеристиках – никаких упоминаний о стандартах «Евро»: они определяются по ГОСТ 17.2.2.01 и ОСТ 37.001.234.
Для автомобильной техники, осваиваемой в серии Камским автозаводом, предназначена линейка дизелей КАМАЗ-910. Вот они полностью удовлетворяют действующим в стране требованиям по экологии. Различающихся по максимальной мощности модификаций пять: 380, 400, 450, 500 и 550 л.с. Если взять 550-сильную, то по таким параметрам, как максимальная удельная мощность (33,75 кВт/л), максимальный крутящий момент (2550 Нм/1000–1400 мин -1 ), минимальный удельный расход топлива (183 г/кВт·ч), средний уровень шума (93–95 дБА) и ресурс (1,5 млн км), она находится на одном уровне с совретоп-версия КАМАЗ-910 превосходит самый мощный серийный КАМАЗ-740 (440 л.с.) на четверть, а топ-версия КАМАЗ-920 – более чем на две трети! При этом новые дизели отличаются от камазовских моторов предшествующего поколения в лучшую сторону по такому важному показателю, как удельный расход топлива, причем превосходство автомобильных модификаций почти полуторакратное! Во многом это обусловлено достижением значений максимального крутящего момента при более низких оборотах. Таким образом, по выходным характеристикам дизели КАМАЗ-910 на голову превосходят дизели КАМАЗ-740. Единственное, как уже было отмечено, они заметно тяжелее, а также, имея габариты 1375х930х1160 мм, несколько крупнее: на 115 мм длиннее и на столько же выше.
Семейство дизелей КАМАЗ-910 разработано специально для автомобильной техники. Они соответствуют экологическим нормативам Евро-5 Технологии локализации спецмашин, а потому форсиромеркам масса этого двигателя в конструкцию дизелей се«Тибет» Камскому автозавован и развивает, в зависимости (1045 кг) вписывается в средмейства «Тибет» заложен заду пришлось решать сразу две от настроек, 600, 650, 700 или ний показатель, хотя в сравнепас прочности для выхода весьма непростых задачи. Это 750 л.с. Ресурс до первого кании с камазовским V8 он прина куда более значительные проектирование семейства премонта у него указан в часах близительно на 200 кг тяжелее. характеристики. Например, перспективных двигателей и (6000 ч), а регламентированный Что, впрочем, неудивительно – по максимальной мощности последующая организация их
В ходе реализации проекта менными зарубежными аналоСемейство форсированных дизелей КАМАЗ-920 разработано для специальной техники гами схожего литража. По их и отличается повышенными выходными характеристиками
шлось создавать по сути новое моторное производство.
Первым делом, готовя перспективный двигатель к серии, весной 2017 года на прессоворамном заводе КАМАЗа для него спроектировали и изготовили штамповую оснастку. «Основной загвоздкой стала глубина картера, она составляет 334 мм, – рассказал заместитель главного технолога по подготовке производства Дмитрий Постников. – Прежний картер попроще и меньше по высоте примерно на 100 мм. Но мы справились». За четыре месяца было сделано пять штампов по 15–19 тонн каждый, состоящих из аккуратно смонтированных и обработанных деталей специального литья. Стоимость одной заготовки – несколько миллионов рублей. Имеющий
Завершился 2017 год официальной сдачей конвейера для сборки новых двигателей. На нем блок цилиндров комплектуют гильзами, коленчатым валом и форсунками, затем устанавливают маховик, головку блока, масляный поддон и другие детали. Две сканирующие системы в принципе исключают возможность схода с конвейера бракованных изделий, в том числе – с неверными моментами затяжки резьбовых соединений. Системы впрыска топлива Common Rail на сборочный конвейер будет поставлять Алтайский Блок цилиндров рядной «шестерки» (справа) крупнее и значительно тяжелее блока завод прецизионных изделий, цилиндров V-образного КАМАЗ-740 (слева) который наладил их выпуск в серийного выпуска. И если с ский поддон, не подошел ни по втулок, заглушек и других впрыска пойдут на комплектапервой из названных задач разпараметрам детали, ни по усикомплектующих, а также двух цию как серийных V-образных, работчики на сегодня в общем лию. Пришлось разработать станций проверки на герметак и перспективных рядных и целом справились, то как технологию с использованием тичность. Перед отправкой на дизелей. Стоимость проекта – обстоят дела со второй? Тем отдельных прессов: на трех конвейер финальной сборки 600 млн руб. КАМАЗ рассчиболее что производство новых поочередно выдавливается двигателей контролеры притывает, что сможет получать дизелей требовалось организонужная глубина, на четвертом нимают детали по результаалтайские Common Rail привать с максимально возможной выполняется калибровка, на там измерений, сделанных мерно на 30% дешевле, чем от степенью локализации, котопятом – обрезка. в течение всего цикла изгозарубежных поставщиков. Для рая в итоге должна составить Осенью 2017-го завершилтовления, – необходимая для двигателей двух поколений, не менее 80%. Данная задача ся монтаж оборудования на этого информация выводится старого и нового, предназначеусложнена еще и тем, что рядлинии обработки и сборки на монитор. На первом этапе на и запущенная в мае 2018 года ные «шестерки» никак не униголовки блока цилиндров достигнута годовая мощность современная линия окраски. фицированы с V-образными перспективного дизеля. Она 72 тыс. головок блока циНа сегодняшний день смон«восьмерками», значительная состоит из шести обрабатывалиндров для 12 тыс. дизелей. тировано и отлажено новое часть элементов их конструкющих центров, двух моечных Позднее, при выходе завода оборудование для изготовления ции должна изготавливаться по машин, двух роботизировандвигателей на выпуск в 30 тыс. блоков и головок блоков цилинболее современным технологиных комплексов по запресв год, линия сможет производров перспективного дизеля, а ям, из-за чего на КАМАЗе присовке седел, направляющих дить 180 тыс. головок. также линия для производства
2018 году. Причем эти системы ся на заводе пресс, на котором Конвейер для финальной сборки двигателей нового поколения подготовили к работе штампуют серийный камазовв конце 2017 года
его коленчатых валов, которую ввели в строй в первой половине 2019 года. В числе другого закупленного в прошлом году в рамках проекта «Тибет» оборудования – три токарных обрабатывающих станка EMAG и зубофрезерный станок Liebherr для изготовления и обработки шести наименований шестерен, вертикальный обрабатывающий центр и моечная машина для обработки картера маховика, а также установка для поверхностной закалки зубьев обода и запрессовки его на маховик.
Кроме того, под выпуск рядных 6-цилиндровых дизелей модернизируется литейный завод КАМАЗа. Для них здесь будут делать полсотни разных отливок. Еще в июле 2016 года была отлита самая сложная из них – блок цилиндров. Он весит почти 400 кг – в полтора раза больше, чем блок V-образного дизеля. Только для серийного изготовления нового блока цилиндров на литейном заводе потребовалось модернизировать формовочное, стержневое и термообрубное оборудование.
Наконец, в рамках проекта «Тибет» был построен современный склад площадью 5 тыс. м 2 для хранения силовых агрегатов, комплектующих и мелкосерийной продукции. В 2019 году на сборочных производствах начато внедрение системы управления производственными процессами MES, позволяющей в несколько раз
На заводе двигателей ПАО «КАМАЗ» запущено новое оборудование для изготовления и обработки шести наименований шестерен, применяемых в новом дизеле
увеличить операционную эффективность, исключить бумажный документооборот и ошибки, связанные с человеческим фактором. Зону логистики увеличили с 5 до 8 тыс. м 2 , идет внедрение полностью автоматизированной системы управления складами. А чтобы выпускаемые заводом двигатели не имели со стороны потребителей претензий к качеству, весной 2020 года завод ввел в работу новые испытательные стенды. Два из них предназначены для приемо-сдаточных испытаний дизелей, один – для их периодических испытаний на безотказность и еще один – для приемо-сдаточных испытаний газовых модификаций. Интересно, что вся обвязка тестируемых двигателей происходит вне бокса. Важный момент: запущенный двигатель работает в режиме генератора, вырабатывая электроэнергию, которая поступает на заводские трансформаторные подстанции.
Таким образом, на КАМАЗе фактически появилось новое моторное производство. Созданные в его рамках мощности по выпуску двигателей проекта «Тибет» позволяют изготавливать их в количестве 12 тыс. ежегодно. Но это – результат так называемого первого этапа освоения перспективных двигателей. В декабре 2019 года руководство завода приняло решение приступить ко второму этапу, реализация которого позволит постепенно выйти на ежегодный выпуск до 30 тыс. дизелей нового образца.
Перспективы и достижения
Второй этап подразумевает не только само по себе наращивание мощностей для производства двигателя нового поколения, но и освоение в серии его различных модификаций. В рамках первого этапа завод отрапортовал о постановке на производство лишь КАМАЗ-910, то есть дизелей в исполнении для классических тяжелых грузовиков. Как теперь известно, эти двигатели пропишутся в моторных отсеках не только флагманских магистральников КАМАЗ-54901, которые получат их в 450-сильном варианте, но и нескольких модификаций строительных автомобилей и карьерных самосвалов с «дневной», то есть меньшей по габаритам, кабиной поколения К5. Как уже говорилось ранее, по итогам 2019 года таких дизелей изготовлено полторы сотни. План на 2020 год – не менее тысячи. Но и, скорее всего, не более. Потому что, несмотря на готовые мощности, уже сейчас позволяющие ежегодно выпускать их в количестве до 12 тыс., новым грузовикам еще только предстоит отвоевать свое место на рынке. А процесс этот, судя по опыту КАМАЗ-5490, не быстрый и занимает как минимум несколько лет.
Повысить объемы выпуска перспективной рядной «шестерки» позволит как расширение спектра техники, на которой она применяется, так и увеличение количества ее модификаций. Как было сказано в официальном релизе, опубликованном в середине апреля, рост производства двигателей проекта «Тибет» будет достигнут в том числе расширением модельного ряда за счет освоения пяти новых модификаций: газовой, газодизельной, с повышенной энергоэффективностью, рабочим объемом 13 л и, в дальнейшем, экологического класса Евро-6. Их постановка на производство намечена на 2022–2023 годы.
Из всех перечисленных новых модификаций достаточно полная официальная информация есть только о газовой. Если исходить из ранее обнародованных Камским
автозаводом данных, она называется КАМАЗ-950 и представлена в четырех разных по максимальной мощности версиях, развивающих 300, 350, 400 и 450 л.с. Экологический класс – Евро-5 с не слишком сложным и затратным достижением Евро-6 в ближайшей перспективе.
С газодизельной версией все тоже более-менее понятно: у такого двигателя, по сути остающегося дизельным, некоторая часть природного газа подмешивается в традиционное дизтопливо, благодаря чему воспламенение газодизельной смеси происходит не от искры, а от сжатия. За счет этого автомобиль может работать как с добавлением газа, так и без него, что очень удобно, если поблизости не оказалось газовых заправок.
И к дизелю стандарта Евро-6 особых вопросов нет: для достижения более высоких экологических характеристик к системе каталитического восстановления (SCR) конструкторам потребуется присовокупить систему рециркуляции отработавших газов (EGR), на сегодня это уже довольно распространенная и хорошо отработанная мировая практика.
А вот на появлении 13-литровой версии и версии с повышенной энергоэффективностью завод акцентирует внимание впервые, причем не особо вдаваясь в детали. Так что в данном случае можно только предположить, что первая предназначена для спецмашин, где повышения мощности желательно добиться при минимуме дополнительных устройств и систем (как правило, производимых за рубежом) без особой оглядки на экономические и экологические характеристики, а вторая, как указывает сам завод, должна отличаться повышенными КПД и экономичностью. За счет чего? Сегодня заводские специалисты рассматривают два десятка возможных способов, включая оптимизацию системы наддува и рабочего процесса двигателя, повышение степени сжатия и давления в ходе процесса сгорания, применение управляемых агрегатов и гибридного варианта. От
В ближайшие три года КАМАЗ подготовит к производству газовую и газодизельную модификации нового дизеля, а также модификации с повышенными литражом и выходными характеристиками, а также удовлетворяющие Евро-6
себя можно добавить, что наверняка есть мысли и о турбокомпаунде, то есть специальной турбине, преобразующей тепловую энергию отработавших газов в дополнительный крутящий момент, передаваемый на маховик двигателя, что повышает мощность на 5–10% без увеличения потребления топлива.
Другое дело, что, к сожалению, и уже освоенные, и еще разрабатываемые модификации новых рядных 6-цилиндровых двигателей проекта «Тибет» не станут полной заменой для ветерана КАМАЗ-740 – они заместят лишь наиболее мощные его модификации, а также устанавливаемые на грузовики полной массой свыше 30–40 тонн дизели Cummins серии L и Mercedes-Benz OM457. Все менее тяжелые камские грузовые автомобили – а в производственной программе завода их по-прежнему большинство, – как и выпускаемые на нефтекамском филиале автобусы, и далее будут комплектовать теми двигателями, которыми комплектуют сейчас: или V-образным 8-цилиндровым КАМАЗ-740, или рядным 6-цилиндровым Cummins серии В производства совместного предприятия «КАММИНЗ КАМА». Первый – почти полностью на отечественной компонентной базе, но предельно устаревший и давно требующий замены, второй – более современный, но локализованный лишь частично, главным образом по выпускаемым самим КАМАЗом блокам цилиндров, поршням, коленвалам, маховикам и еще ряду деталей. Видимо, значительная локализация Cummins серии B, процент которой пусть очень медленно, но все же растет, стала по крайней мере одной из причин, по которым мы до сих пор не слышим о включении в проект «Тибет» 4-цилиндровых модификаций, что на первый взгляд кажется логичным.
Тем не менее общий итог реализации проекта «Тибет» выглядит вполне достойно. За последние несколько лет Камский автозавод получил в свое распоряжение собственный современный дизель высокой мощности с хорошей степенью локализации и хорошим запасом новизны, сформировал профессиональный коллектив специалистов-моторостроителей с реальным конструкторским опытом, сумел запустить рядные 6-цилиндровые двигатели в серию, одновременно не просто модернизировав, а фактически переоснастив моторное производство, а также создал хороший задел, обеспечивающий дальнейшее совершенствование конструкции и развитие линейки модификаций двигателей нового поколения.
Сергей Стеклов
