Как делают суперэкономичные газовые моторы ЯМЗ-530 CNG E-5

Как делают суперэкономичные газовые моторы ЯМЗ-530 CNG E-5

От деревянных бараков начала 20 века завод разросся до нескольких производственных площадок. На основной, где находится музей легендарного предприятия и расположены большинство мощностей, выпускаются V-образные двигатели ЯМЗ. Это 300-сильный V6, 400-сильный V8 и 800-сильный V12. Последний, ЯМЗ-84 001 — один из самых мощных агрегатов для тягачей-тяжеловозов КЗКТ. В Тутаеве с 2007 года обосновалась площадка тяжелых рядных установок ЯМЗ-650 и дизельно-генераторных установок. Также имеется производство топливоподающих систем и компонентов «ЯЗДА».

Завод площадью 57 тысяч кв. м считается одной из самых современных площадок двигателестроения в Европе. Производство соответствует требованиям международной системы ISO/TS 16 949.

Первое, что удивляет, когда попадаешь на сборочную линию — почти полное отсутствие людей — уровень автоматизации достигает 90%, а обработка коленчатых валов автоматизирована на 100%! Большинство работников находятся в специальных «аквариумах», где следят за производством с экранов мониторов.

Также поражают идеально чистые полы. Без всяких привычных подтеков масла. И на конвейере, и в местах складирования готовой продукции. Нет привычной металлической стружки — обработка металла автоматизирована настолько, что по номеру двигателя можно узнать степень крепления головки блока, регулировку клапанов и затянутость болтов.

Вся производственная линия построена на универсализме. Еще 10 лет назад в проекте завода основной задачей стояла создание универсального двигателя, способного удовлетворить запросы всего отечественного грузового автопрома. Поэтому не мудрено, что в производство было инвестировано около 11 миллиардов рублей. В результате оно получилось гибким и унифицированным. На одной линии собираются и четырех, и шестицилиндровые двигатели. В том же помещение отдельной линией идет совместное с компанией Daimler производство дизелей Daimler OM 646 для среднетонажника Mercedes Sprinter.

Volkswagen схлопотал по «шнобелю»

Как в СССР пытались экономить бензин

Отдельный момент — импортозамещение, о котором здесь задумались задолго до всевозможных санкций. Вплоть до того, что в топливной системе Bosch исрользуются российские насосы. Хотя поначалу моторы серии ЯМЗ-530 почти полностью состояли из импортных компонентов. Блоки и головки цилиндров раньше поступали из Германии, а теперь их отливают на ГАЗе. Немецкие коленвалы заменены на камазовские. Распредвалы делают на соседнем заводе ЯЗДА. Там же собираются производить высокоточные топливные насосы высокого давления, которые впервые в России будут выдавать не 1000−1500 бар, а 2000. Немецкие турбокомпрессоры Schwitzer заменены на отечественные от «Турботехники». А немецкие же поршни заместили костромскими. Кстати, для двигателей Mercedes Sprinter три основные детали — блок цилиндра, головка блока и распредвал — выпускаются также на ГАЗе. Мало того, экспортируются в Германию в качестве запчастей.

В 2015 году процент российских составляющих держался на уровне 68 процентов, в 2016 — 75-и, а в 2018 их будет уже 80%. При этом конструкторы здраво признают, что 100-процентная комплектация российскими деталями — не их цель. Здесь все решает рынок, и некоторые детали проще закупать за границей, а не ждать, когда их производство наладится в России. При этом специалисты завода отнюдь не чураются «иноземщины». Конструкторы и технологи прошли стажировку в ведущих европейских компаниях Grob Werke, АVL List, Сomau Engineering, ThyssenKrupp Krause, Heller.

По словам президента «Группы ГАЗ» Вадима Сорокина, новые разработки стали отправной вехой в развитии всего российского автомобилестроения. Ярославскими двигателями оснащается более 300 моделей транспортных средств. В числе потенциальных потребителей более 20 предприятий, как входящих в «Группу ГАЗ», так и внешних заказчиков: производители автомобильной, тракторной и с/х техники, строительно-дорожной техники в РФ и странах СНГ. С этого года ЯМЗ выпускает моторы, соответствующие экологическому стандарту «Евро-5», и ведет разработки моторов «Евро-6». С 2019 года начнется производство двигателей «Евро-6» ЯМЗ-534 и 536 и их газовых собратьев ЯМЗ-534 CNG и ЯМЗ-536 CNG. А с 2020 года — ЯМЗ-770.

На газовых разработках, рядных «четверках» и «шестерках» серии ЯМЗ-530 стоит остановиться подробнее — это ноу-хау ярославцев. Они разрабатывались при участии австрийской компании AVL. Их главная особенность в том, что в отличии от битопливных, газодизельных моторов, при переходе исключительно на сжиженный газ — метан — они не теряют в мощности ни одной «лошадки». «Четверка» развивает до 170 л.с., «шестерка» — до 312 л.с. Иначе говоря, технические характеристики газовых двигателей максимально близки к дизельным. В создание этих моторов было вложено 500 миллионов рублей, но продажи обещают быстро покрыть убытки. Двигатели уже сертифицированы в Таможенном союзе в соответствии с нормами «Евро-5». Самое удивительное, что по цене они не дороже, чем их предшественники «Евро-4». При этом в мотор заложена возможность достижения нормы «Евро — 6». В чем же их отличительная черта?

ЯМЗ 534

Характеристики ЯМЗ-534

Надежность, проблемы и ремонт ЯМЗ-534

Серия двигателей ЯМЗ-530 начала выпускаться в 2012 году и состояла из 6-ти цилиндрового ЯМЗ-536 и 4-х цилиндрового ЯМЗ-534, о последнем здесь и поговорим. Это полная копия 536-го, но без 2-х цилиндров. Здесь стоит чугунный рядный блок цилиндров с маслофорсунками и с чугунными мокрыми гильзами. Коленвал с шейками 88 мм и с шатунными шейками 76 мм имеет ход поршня 128 мм. На 534-м стоят шатуны из стали и поршни 105 мм. В итоге мы имеем рабочий объем 4.4 литра.

Накрыт мотор головкой с 4-мя клапанами на каждый цилиндр. Размер клапанов (впуск/выпуск): 36/34 мм. Это нижневальный мотор и распредвал стоит в блоке.
Регулировать клапаны нужно по необходимости, проверять эту необходимость нужно каждые 30 тыс. км. Зазоры клапанов (впуск/выпуск): 0.3-0.4/0.4-0.5 мм.

Здесь применен впрыск Common rail и ТНВД Bosch СР3.3 NH, а давление впрыска 1800 бар.
Версии под Евро-5 оснащаются насосом ЯЗДА 531, давление увеличено до 2000 бар, а турбина заменена на Holset HE200VG.
Давление масла на прогретом движке находится в пределах 4.1-5.6 кгс/см 2 .
Этот турбодизель оснащается турбиной ТКР 60.02.02 (BorgWarner S200G) или ТКР 50.09.14 (BorgWarner S100G).

Управляет мотором ЭБУ Bosch EDC7 UC31, а модификации под Евро-5 получили блоки Bosch EDC17 CV44 и Абит М240.

Модификации ЯМЗ 534 и их отличия

1. ЯМЗ-5340 — первая модель на 190 л.с. при 2300 об/мин, момент 710 Нм при 1200-1600 об/мин. Эта версия отвечает нормам Евро-4 и оснащается турбиной ТКР 60.02.02.
— ЯМЗ-53402 — модель под нормы 96-02 для ЗЗГТ-3344.
— ЯМЗ-53403 — модель под Евро-5 для ЛиАЗ-4292 и КАВЗ-4270. Мощность увеличена до 210 л.с. при 2300 об/мин, крутящий момент 780 Нм при 1200-1600 об/мин. Двигатель оснащается EOBD, турбиной Holset HE200VG, насосом ЯЗДА 531, имеет увеличенное давление впрыска (2000 бар), ЭБУ М240.
— ЯМЗ-53405 — комбайновый мотор на 200 л.с.
— ЯМЗ-53406 — дизель для различной строительной техники на 190 л.с.
2. ЯМЗ-5341 — тот же 5340, но прошит на 170 л.с. при 2300 об/мин, крутящий момент 670 Нм при 1200-1600 об/мин. Стоит на ПАЗ-3204.
— ЯМЗ-53411 — аналог 5341 с OBD вместо EOBD. Устанавливается на Вектор 8.8 и ПАЗ-3204.
— ЯМЗ-53412 — модификация под 96-02 для катеров КС-131М и 110-52.
— ЯМЗ-53414 — CNG-версия 5341 для КАВЗ-4235 и ПАЗ-3204.
— ЯМЗ-53415 — тракторная версия на 190 л.с. для К-708.4 под нормы 96-02.
— ЯМЗ-53416 — дизель на 180 л.с. для строительной техники RM-Terex TG 140 и TX 210. Экологический класс 4 (96-02).
— ЯМЗ-53418 — еще одна версия под 96-02 для погрузчиков на 137 л.с. при 2100 об/мин, момент 710 Нм при 1300-1600 об/мин.
3. ЯМЗ-5342 — версия 5340 с турбиной ТКР 50.09.14. Эта силовая установка развивает 150 л.с. при 2300 об/мин, крутящий момент 590 Нм при 1300-1600 об/мин. Ставят его на ПАЗ-4234, 3337.
— ЯМЗ-53421 — тот же 5342 где EOBD заменен на OBD.
— ЯМЗ-53423 — аналог 53403 с турбокомпрессором ТКР 50.09.16, который позволяет развить 170 л.с. при 2300 об/мин, момент 664 Нм при 1200-1600 об/мин. Устанавливают двс на ПАЗ-3204, 3205, 4234.
— ЯМЗ-53424 — версия, работающая на газе. Стоит в автомобилях ПАЗ-3204, 3205, 4234.
— ЯМЗ-53425 — комбайновая модель под экологический класс 4 (нормы 96-02), мощность 180 л.с. при 2200 об/мин, момент 690 Нм при 1300-1600 об/мин. Стоит на Nova S300.
4. ЯМЗ-5344 — аналог 5342 с прошивкой на 136 л.с. при 2300 об/мин, крутящий момент 422 Нм при 1200-2100 об/мин. Встречается на ПАЗ-3205 и ГАЗ-3309.
— ЯМЗ-53441 — версия на 150 л.с. для ГАЗон Next под Евро-4.
— ЯМЗ-53442 — аналог 5344 под нормы 96-02 для ГАЗ Садко.
— ЯМЗ-53443 — такой же 53423, но со сниженной до 150 л.с. мощностью. Стоит под капотом ГАЗон Next, Вектор Next и Садко Next.
— ЯМЗ-53444 — газовый мотор на базе 5344 для ГАЗон Next.
5. ЯМЗ-5345 — дизель на базе ЯМЗ-5340, но без EGR, с турбиной ТКР 80-04 и со своей прошивкой. Это позволило получить 240 л.с. при 2600 об/мин и момент 784 Нм при 1400-1700 об/мин. Такие моторы отвечают 4-му экологическому классу (правила 96-02). Устанавливается на МЗКТ-5002 и Аэроход А25.
— ЯМЗ-53452 — аналог 5345 с мощностью 215 л.с. при 2600 об/мин и с моментом 735 Нм при 1400-1700 об/мин. Встречается на МЗКТ-5002.
— ЯМЗ-53455 — комбайновая версия на 160 л.с. для Nova S300.
6. ЯМЗ-5346 — версия 5340 для КАВЗ-4235. Мотор развивает 170 л.с. при 2300 об/мин, крутящий момент 590 Нм при 1300-1600 об/мин.
7. ЯМЗ-5348 — версия для дизель-генераторов.

Неисправности ЯМЗ-534

Это полное подобие ЯМЗ-536 и их проблемы одинаковые. Вот здесь можно узнать больше о проблемах серии ЯМЗ-530.

Номер двигателя ЯМЗ-534

Ищите номер мотора на блоке рядом с генератором.

Тюнинг двигателей ЯМЗ-534

Чип-тюнинг

Для этого мотора есть прошивки, отключающие EGR и сажевый фильтр, с понижением экологического класса до Евро-3. Вместе с прошивкой удаляют сам клапан ЕГР и сажевый фильтр. Попутно можно добавить немного мощности, если необходимо (20-30 л.с.)

А у нас в моторе газ: чем интересен новый двигатель ЯМЗ-530 CNG

Совсем недавно в Ярославле стартовало производство новых моторов ЯМЗ-530 CNG. Попробуем разобраться, что это за моторы, в чём их особенность, и почему придётся периодически открывать клапанную крышку.

Три нерусские буквы

Р ядные четырёх- и шестицилиндровые дизельные моторы семейства ЯМЗ-530 уже давно известны знатокам отечественной грузовой и коммерческой техники. В разных модификациях этот мотор стоит на автобусах ПАЗ, КАвЗ и ЛиАЗ, среднетоннажных грузовых автомобилях ГАЗ и МАЗ. А чем отличается мотор CNG?

CNG – это compressed natural gas, что в переводе с языка Шекспира на язык Пушкина означает «сжатый природный газ». У нас его ещё иногда называют компримированным. Желание сделать мотор, работающий на этом топливе, возникало неоднократно. Но обычно всё заканчивалось на желании, так как процессы в бензиновом моторе сильно отличаются от таковых же в газовом. Чуть более подходит на роль донора дизель, но и там не всё просто. Хотя бы с зажиганием: свечей зажигания-то нет, как поджечь газ? И всё же газовый мотор был создан, причём в качестве базы выбрали именно дизельный ЯМЗ-530. Подетальная унификация газового мотора с дизелем составляет 90%, но тем не менее, эти агрегаты сильно отличаются. И в первую очередь, конечно, системой впуска.

Через запорный клапан газ попадает в фильтр высокого давления. Оттуда он идёт в газовый редуктор с датчиком давления, где давление снижается с 200 до 6 атм. Затем через фильтр низкого давления газ поступает в рампу. Тут тоже есть два датчика: давления и температуры. Следом идёт форсунка, и тут уже пора бы подойти воздуху.

Он тоже проходит не самый простой путь: из дросселя воздух поступает во впускной нагреватель и – тоже через датчики давления и температуры – попадает в камеру сгорания. И тут возникает вопрос: как поджигать смесь? Степень сжатия – 12,5 – совсем не дизельная. Пришлось ставить свечу, но чтобы не слишком сильно менять блок, свеча стоит прямо в клапанной коробке. То есть для замены свечей крышку придётся снимать – такая вот особенность.

В самом моторе тоже есть весь необходимый набор датчиков: положения распредвала, положения коленвала, давления и температуры масла, температуры охладителя, ну а на выпуске – датчик положения клапана EGR. И уж коли мотор турбонаддувный, то есть во впускной системе и турбина, и интеркулер – тут всё так, как у обычных моторов. Управляет работой канадский блок Westport. Кстати, эта же компания и стала партнёром ЯМЗ в деле разработки газового мотора. И уж если на то пошло, то иностранных компонентов в этом агрегате достаточно.

В системе топливоподачи стоят форсунки Nikki, топливный фильтр низкого давления – Parker, регулятор давления топлива – Emer, топливный фильтр высокого давления тоже сделан компанией Westport. В системе зажигания стоят катушки зажигания Marshall, а сами свечи – Bosch. Последней же фирме принадлежат и все датчики, и дроссельная заслонка. Турбокомпрессор сделал Borg Warner, насос гидроусилителя и шестерни – ZF, клапаны и вкладыши – Mahle, водяной и масляный насосы – OMP, крышку ГБЦ с прокладкой – Dana, маслосъёмные колпачки – Freudenberg.

Казалось бы, зачем столько иностранцев? Во-первых, некоторые детали экономически выгоднее покупать у поставщиков, чем осваивать их производство. Ну а выбор Westport (этой же канадской компании принадлежит и блок управления двигателем) обоснован и того больше: специалисты именно этой фирмы приложили руки к созданию газовых моторов Volvo, Cummins, Caterpillar, Kenworth и некоторых других.

Экономика

В текущем году празднуется столетие Ярославского моторного завода (ЯМЗ). Подарки к юбилею получились неожиданными. В 2013 году группа ГАЗ начала серийное производство семейства дизельных двигателей нового поколения ЯМЗ-530 для коммерческого транспорта, сельскохозяйственной, дорожно-строительной и специальной техники. А в нынешнем году появится еще и 12-литровый ЯМЗ-780.

Текст и фото Максим Сергеев

Когда попадаешь на сборочную линию двигателей ЯМЗ-530, то прежде всего поражаешься тишине и безлюдью. В огромных и чистых цехах очень мало людей. Уровень автоматизации производства достигает 90%. А есть линии, на которых и вовсе исключен человеческий фактор. Так, линия обработки коленчатых валов автоматизирована на 100%!

Более того, оказывается, что двигатели для Mercedes Sprinter выпускаются на Ярославском моторном заводе — их делают те же рабочие, в тех же производственных корпусах, где выпускаются и наши моторы.

А начиналось все десять лет назад, когда формулировалось техническое задание. С самого начала была установка на создание универсального двигателя, способного удовлетворить все потребности отечественного автопрома.

Инвестиции в проект группы ГАЗ составили около 10 млрд руб. Производство площадью свыше 50 тыс. кв. м оснащено оборудованием ведущих производителей: Grob Werke, Heller, Thyssen Krupp Krause, Liebherr, JW Froehlich, Riko, Durr Ecoclean, Carl Zeiss и других.

А больше всего поражает человека, знакомого с реальным производством, отсутствие потеков и следов масла не только на технологической линии, но и на поставляемых деталях! Следующее — это класс обработки металла. Потом узнаешь, что все ответственные операции автоматизированы настолько, что в любой момент по серийному номеру двигателя можно проверить, с каким усилием затянуты болты, крепящие головку блока, или как были отрегулированы клапаны.

Это говорит о высочайшей культуре производства. Неудивительно. Ведь три четверти людей, работающих на заводе, с высшим образованием, и в рамках организации проекта конструкторы и технологи ЯМЗ прошли стажировку в ведущих европейских компаниях.

Производство получилось очень гибким, на сборочной линии четырех- и шестицилиндровые двигатели идут вперемешку. Их конструкция полностью унифицирована, они различаются только количеством цилиндров. Но не стоит забывать о том, что круг потребителей техники очень широк и это подразумевает установку на нее самого разного навесного оборудования.

Высокую жесткость (а значит, уменьшение шума и вибраций) обеспечивает запатентованная арочная конструкция блока цилиндров. А оригинальная запатентованная система охлаждения обратного типа снижает тепловую напряженность и положительно влияет на ресурс двигателя.

Система питания типа Common Rail, а прочность базовых компонентов, рассчитанных на давление сгорания 210-230 бар, определяет высокую надежность при форсировке до 50 кВт/л (68 л. с./л) — это рекордный показатель не только для отечественного автопрома, немногие зарубежные производители могут позволить себе гарантировать 1 млн км пробега для аналогичных двигателей, работающих на коммерческой технике. Максимальная мощность шестицилиндрового ЯМЗ-536 — 350 л. с.— снимается с рабочего объема 6,65 л! Подавляющее большинство мировых производителей снимает такую же мощность с 8-9 л рабочего объема!

Сейчас завод выпускает двигатели, соответствующие экологическому стандарту «Евро-4», но версия «Евро-5» уже есть и ждет своих заказчиков. И самое удивительное в этом проекте то, что двигатели «Евро-5» получились не дороже своих предшественников! При этом в конструкции моторов предусмотрена возможность достижения норм «Евро-6».

Линейка из двух двигателей перекрывает мощностной диапазон 136-350 л. с.

Заказать можно не только турбодизельный, но и газовый двигатель.

В перспективе появится абсолютно новый рядный шестицилиндровый двигатель ЯМЗ-780 — это 12-литровый турбодизель (450-600 л. с.). И тогда практически вся линейка коммерческих автомобилей будет обеспечена ярославскими дизелями.

Мне довелось поездить и на автомобилях с двигателем ЯМЗ-534 («ГАЗон Next») и ЯМЗ-536 («Урал Next»), и оба двигателя оставили только положительные впечатления — это тихие моторы с серьезным запасом тяги и очень неплохой экономичностью. Находясь за рулем, никогда не подумаешь, что под капотом двигатель такого скромного объема: кажется, будто едешь на машине с объемом двигателя в полтора раза больше — изумительная эластичность. Самые яркие впечатления «ГАЗон Next» (ЯМЗ-534) оставил на трассе, когда можно было обгонять соседей по потоку. Четырехцилиндровый двигатель объемом 4,43 л на «ГАЗоне Next City» выдает 150 л. с. и 490 Нм, но самое главное — это тяга на «низах», полностью груженная машина нормально выбирается из песка и уверенно передвигается по проселку. «Урал Next» с двигателем ЯМЗ-536 (300 л. с., 1200 Нм) на бездорожье и вовсе напоминает быстроходный танк — такое ощущение, что остановить его невозможно.

Революционные во всех отношениях двигатели созданы по мировым стандартам и технологиям, а это подразумевает использование широкого ассортимента продукции сторонних производителей. И среди них немало иностранных. И вот здесь можно воочию увидеть, как работает программа импортозамещения. Неожиданно? Никакого особенного секрета нет. Группа ГАЗ начала заниматься импортозамещением задолго до того, как его сделали нашим ответом на санкции. И коленвалы уже куют в Набережных Челнах, а качественное литье начинают делать в Нижнем.

Для многих будет сюрпризом и то, что сейчас на ЯМЗ-530 ставят наши топливные насосы. Топливная система Bosch, и на нее Bosch дает фирменную гарантию, а вот топливный насос в ней наш, и на гарантию это никак не повлияло.

В нынешних экономических реалиях новые ярославские моторы интересуют всех. Двигатели ЯМЗ-530 ставят на грузовики и автобусы, про «ГАЗон» и «Урал Next» я уже писал, а кроме них — на автобусы «ЛиАЗ» и «ПАЗ», белорусский «МАЗ».

Новые заказчики приезжают на завод еженедельно, и среди них производители сельскохозяйственной и дорожной техники, а также тракторостроители.

Приходят заказы и с неожиданных направлений: новыми моторами заинтересовались и судостроители — они собираются устанавливать ЯМЗ-530 на скоростные катера.

Мощность нового производства — 20 тыс. двигателей в год с возможностью расширения мощности до 40 тыс. Даже сейчас, в условиях кризиса, производство двигателей растет.

Нечасто приходится испытывать гордость за отечественное производство, но ЯМЗ сумел дать к этому повод, сохранив свою инженерно-конструкторскую школу и найдя деньги на запуск современного завода, выпускающего конкурентоспособную продукцию.