В СССР зарождение автомобильной промышленности шло тяжело. Оно и понятно – когда вся страна в разрухе, а забугорные дельцы не желают делится технологиями за просто так. Нужно платить звонкой монетой. А с ней как раз и напряг. Денег было мало и нужно было распорядится этими средствами эффективно. Собственно к началу тридцатых, в СССР, уже было кое-какое автомобильное производство – в Нижнем Новгороде и в Москве сходили с конвейера полуторки ГАЗ-АА и трехтонки ЗИС-5. В Ярославле пытались делать машины по более, но все уперлось в мотор. Для тех машин моторов не было и приходилось покупать их, растрачивая средства не эффективно. Кроме того мотор ГАЗ-АА имел низкую эксплуатационную надежность. Лицензионный мотор Форда, доставшийся в 30-х годах советским машинам, был далёк от совершенства не только с позиций сегодняшнего дня, но уже и в предвоенные годы. Коленчатый вал этого четырёхцилиндрового агрегата устанавливался всего на трёх опорных подшипниках, и не имел противовесов для снижения уровня вибрации. А потому, ставка делалась на массивный маховик, который дополнительно нагружался сцеплением, не мог, разумеется, не передавать повышенную динамическую нагрузку на задний опорный подшипник коленчатого вала. А коренные и шатунные подшипники не имели, как сейчас, тонкостенных сменных вкладышей для повышения ремонтопригодности моторов, а заливались баббитом, а потом требовали обработки по месту под размер шеек конкретного вала.
Источник: https://trucksreview.ru/gaz/gaz-aa-tehnicheskie-harakteristiki.html
С двигателем автомобиля ЗИС-5 газовский мотор сравнивать даже не корректно. Нижнеклапанный двигатель фирмы Hercules, производимый для АМО-3, был дефорсирован, но за счёт одновременного увеличения рабочего объёма с 4880 до 5550 см³ мощность выросла с 66 л.с. при 2400 об./мин. до 73 л.с. при 2300 об./мин. Следует добавить дефорсирование мотора делали не от избытка идей и свободного времени у конструкторов – в стране не было нормального бензина. Вот и адаптировали моторчик к местным условиям жизни. С этим двигателем трехтонка «ела» 34 л топлива на 100 км пути. Что было основным недостатком мотора. Все остальное всех устраивало – и ремонтопригодность, и конструкция, и технология производства, и надежность, и тяговитость. Да и тяжелый он был – весил 434 кг. Для сравнения двигатель грузовика ГАЗ-51 весил 255 кг. Но видимо тогда это считалось нормой.
Проблему получения более мощного двигателя для грузовиков, весь мир решал по разному. И одно из решений – так называемый U-образный мотор, или параллельная спарка. U-образный двигатель – условное обозначение силовой установки, представляющей собой два рядных двигателя, коленчатые валы которых механически связаны при помощи цепи или шестерней.
Поперечный разрез мотора выполненного по схеме «U»
Один из наиболее известных двигателей сделанных по этой схеме – это авиационный двигатель Этторе Бугатти «U-16», в котором пара моделей Bugatti inline-8 была соединена в одном картере. Этот двигатель первоначально предназначался для установки на самолеты еще в Первую мировую войну.
Bugatti U-16 собственной персоной
Материалы взяты с ресурса: https://simanaitissays.com/2015/01/16/bugatti-u-16-engine/amp/
В 1929 году Бугатти установил этот мотор на гоночный автомобиль. Это событие бурно обсуждалось в околоморной прессе и не могло пройти незамеченным в СССР. Оно конечно не все так просто. Заводы Бугатти и завод АМО-ЗИС не стоит сравнивать – очень большая разница в технических и конструкторских возможностях. Однако такие моторы делал не только этот мэтр мирового автопрома. В Интернете полно сообщений, что «такую переделку серийных моторов выполняли мелкие фирмочки». Значит не так он и сложен в исполнении этот U-образный мотор. Поэтому я и предположил, что на АМО-ЗИС вполне могли сделать что то подобное. В качестве «временной» замены, до отработки более подходящего мотора.
Почему выбран мотор именно ЗИС-5? При анализе устройства двигателя ЗИС-5 бросается в глаза стремление сделать все агрегаты компактными и простыми, не нуждающимися в регулировках или другом уходе. Двигатель ЗИС-5 был оборудован (в отличие от ГАЗ-АА) масляным фильтром с войлочными сменными элементами. Поэтому замену смазки в картере нужно было делать реже, чем на ГАЗ-АА: не через каждые 500 км пробега, а через 1200! Надо сказать, что с самого начала клапаны ЗИС-5 оснащались регулировочным устройством, но, как и на ГАЗ-АА, опережение момента зажигания устанавливалось вручную, поворотом рычажка на ступице рулевого колеса. При степени сжатия всего 4,7, двигатель ЗИС-5 работал на бензине с октановым числом 55-60, а в жаркую погоду даже на керосине. Его удельная мощность была невысокой – всего 13 л. с./л. Но мотор зарекомендовал себя очень гибким в работе. Если максимальную мощность он развивал при 2200-2300 об/мин, то максимальный крутящий момент приходился на 1200 об/мин. Поэтому он не требовал частого переключения передач, позволял долгое время двигаться на первой передаче со скоростью всего 4-5 км/ч, за что водители порой сравнивали ЗИС-5 с трактором. Двигатели ЗИС-5 применялись также на грузовиках ЯГ-4 и ЯГ-6 Ярославского автомобильного завода. Ставили его и на автобусы.
Правда, просто срастить два движка ЗИС-5 мне показалось слишком банально. Поэтому предложил целую линейку моторов – из них U-образных всего два.
Итак, для «сращивания» двух блоков мотора ЗИС-5 потребуется изготовление зеркального блока – может другие моторы и можно срастить без переделки. Но вот мотор ЗИС-5 имеет нижнеклапанную схему с определенным расположением распредвала. И наверное эти распредвалы должны быть с наружной стороны спарки – а иначе и монтаж и регулировки будут затруднены. Изготовление «зеркального» блока конечно заставит потрудиться, но думаю сложностей не будет. Так же потребуется разработать общий картер, к которому и будем крепить оба блока. Блоки так же придется доработать с лобовой и коренной сторон. И там и там устанавливаем сопрягающий шестеренчатый узел. В коренной части с выходом силового вала в корзину сцепления, а в лобовой с выходом на хвостовик общего вала со шкивами и храповиком для «кривого стартера». Наверное, можно было оставить такой сопрягающий узел только в коренной части, но мне не известно, как делалось в действительности – информации не нашел. И для исключения изгибающих деформаций коленчатого вала, я и предложил сделать сопрягающие узлы с двух сторон мотора. Кроме того переделке следует подвергнуть систему смазки. Вернее схему расположения её элементов. Ведь между блоками фильтра бок-обок не поместятся. Поэтому потребуется перенести из вдоль блока. Потребуется перенос трамблеров. Возможно, удастся вынести их так же как фильтра – между блоками. Хочется, что бы поместились хотя бы так. Ведь переделки не хочется множить. А их и так достаточно будет. Помпы (две штуки – по одной на каждый блок) придется перенести на внешнюю сторону. Думаю, ременная передача крутящего момента это позволит. Но вот подводящий патрубок для воды придется переносить.
Кстати, возможно и масляные фильтры, и трамблеры так же можно вынести на внешнюю сторону блоков. И это возможно будет даже легче сделать чем то что я предложил.
Возможно, имеет смысл делать сдвоенный блок сразу в одной отливке. Это мне представляется более простым решением – потому как герметизация всех сопрягаемых деталей в разделенных блоках тоже не мед. Однако технологически это несколько сложнее. Вернее это будет мотор с другой технологией – немного отличной от технологии мотора ЗИС-5. Хотя, думаю, что и здесь сложностей нет. Что меня и устраивает. Поэтому остановился на этом варианте спаривания моторов. Весь двигатель изобразить не получилось, поэтому нарисовал только блок. Естественно я не претендую на непогрешимость. Не смотря на то, что я видел и разбирал двигатель автомобиля ЗИЛ-157 – прямого потомка мотора ЗИС-5. Но вот как его можно сопрягать в U-образный представляю смутно. Поэтому и смею только предположить – что это возможно.
Блок мотора ЗИС-12
В результате этой работы получаем, унифицированный с трехтонкой, двенадцатицилиндровый мотор, мощностью 146 л. с., для 8 и 10 тонных грузовиков. Тяжелый, неудобный, с повышенными габаритами, но вполне пригодный для «временной» эксплуатации двигатель. Мотор получил индекс ЗИС-12. На заводе АМО-ЗИС изготовлена партия таких моторов, которые были переданы для монтажа на ярославский автозавод. Все моторы были установлены на грузовики ЯГ-8 и ЯГ-10. Моторы и грузовики подвергли интенсивному испытанию. После чего было принято решение «о целесообразности начала производства как «временных», до появления более подходящих моторов». Производство моторов налажено как на заводе АМО, так и в Ярославле.
Полученный двигатель не подходил для самого нужного для РККА, да и для народного хозяйства, пятитонного грузовика. Для решения этой задачи из шестицилиндрового блока мотора ЗИС-5 сделали четырехцилиндровый блок, мощностью 49 л. с.. Отработали его, и уже затем, повторив все, что сделали с двенадцатицилиндровым ЗИС-12, получили восьмицилиндровый мотор, мощностью 97 л. с.. Мотор получил индекс ЗИС-8 и проходил испытания на ярославских грузовиках ЯГ-5 и ЯГ-6. Где зарекомендовал себя очень надежным и тяговитым. Производство этих моторов так же было развернуто в Москве и в Ярославле.
Уже позже, кто-то из наркомата среднего машиностроения, обратил внимание на четырехцилиндровую версию мотора ЗИС-5. Этот мотор практически не отличался от мотора ГАЗ-АА ни по мощности, ни по габаритам. Однако был значительно надежнее и так же не сложен в производстве. Поэтому было предложено заменить на конвейере ГАЗа, ненадежный Фордовский мотор, на четырехцилиндровый двигатель завода ЗИС. Опытная партия из 10 двигателей, адаптированная под посадочные места автомобиля ГАЗ-АА, была установлена на серийные полуторки. Испытания подтвердили правильность решения – межремонтный пробег машин резко увеличился. Эксплуатационные характеристики и проходимость машин так же улучшилась – сказался «тракторный» характер прародителя. Документацию по мотору передали на ГАЗ, где мотор начали собирать в моторном кластере под индексом ГАЗ-4. Сначала сборка велась параллельно с мотором ГАЗ-АА, а затем мотор ГАЗ-4 вытеснил старый мотор полностью.
Двигатель ГАЗ-4
Итак – самый маленький, предназначенный для замены мотора полуторки ГАЗ-АА, мотор ГАЗ-4, полученный методом отсечения двух цилиндров в блоке мотора ЗИС-5. Естественно коленвал, распредвал делаем новые – и габариты не те, и газораспределение не соответствует донорской модели. Остальное оборудование оставляем как на ЗИС-5. Думаю, такую операцию могли провернуть без особых усилий. При этом унификация на лицо и эксплуатационные расходы снизятся. Замена масла потребуется не через 500-800 км (как на ГАЗ-АА), а через 1200-2500 тыс. км (как на ЗИС-5). И только это окупит затраты на разработку и освоение в производстве такого мотора.
Вот таким, не очень простым способом, получена унифицированная линейка моторов мощностью 49, 73, 97, 146 лошадиных сил. В 1938 году провели модернизацию всего модельного ряда этих двигателей. Вследствие увеличения степени сжатия, получили моторы мощностью 57, 85, 114, 170 л. с.. Оба типа двигателей выпускались до пятидесятых годов двадцатого столетия – так «временная мера» прожила более 20 лет.
Все это возможно не ранее 1933-34 годов. И предпочтительнее, что бы мотор (хотя бы один) был готов до пробега дизелей Москава-Тифлис-Москва. В мае 1934 года Совет народных комиссаров СССР объявил об организации международного дизельного конкурса. За этим пышным названием скрывалось намерение провести практические испытания автомобилей с новым типом двигателя – дизельным. В СССР к тому времени уже был разработан первый отечественный дизель – «Коджу». На грузовике Я-5 этот мотор испытали на маршруте от Ярославля до Москвы и получили, в общем, неплохие результаты, хотя и с рядом оговорок. Теперь предстояло сравнить его с некоторым количеством зарубежных аналогов. В пробег на Тифлис отобрали 40 машин, причём для «точки отсчёта» взяли и несколько бензиновых ЗиСов и Я-5. Из иномарок – грузовики Bussing, Krosley, MAN, Saurer и другие, всего 15 фирм. 15 фирм из 8 стран мира установили на отечественные грузовики 40 различных автодизелей: 26 – на Я-5, 13 – на АМО-3 и ЗИС-5, 1 – на ГАЗ-АА. И хотя по результатом пробега лучше всех выглядела фирма MAN, комиссия сделала предпочтение отечественному мотору «Коджу». Дизель, названный «Коджу» (аббревиатура от Коба Джугашвили — партийной клички и настоящей фамилии Сталина) создан в Особом конструкторском бюро ОГПУ. 6-цилиндровый агрегат объемом 10 л мощностью 87 л. с. спроектировала команда Н. Бриллинга. Мотор имел алюминиевый картер с мокрыми гильзами, вихревую камеру сгорания, семиопорный коленчатый вал и топливную аппаратуру «Бош». Грузовики Я-5, оснащенные моторами с алюминиевыми блоком цилиндров и поршнями, чугунной головкой блока, неплохо показали себя в этом пробеге. После дизельного пробега в НАТИ началась доводка мотора «Коджу». К 1938 году «НАТИ-Коджу» развивал мощность 105-110 л.с. при 1800 об/мин. На испытаниях грузовик ЯГ-6 с таким дизелем расходовал около 25 литров топлива на 100 км и развивал скорость около 70 км/ч. К 1939 году он был подготовлен к серийному производству.
Производство «НАТИ-Коджу» намечали развернуть на новом Уфимском моторостроительном заводе (постановление о его строительстве ВСНХ СССР принял еще 27 июля 1931 года). Однако, эти планы не были реализованы, так как данное предприятие перешло в авиационную промышленность. Поэтому, что бы не остаться с «журавлем в неопределенном месте», была сделана ставка на моторы ЗИС-8 и ЗИС-12 как на «временную меру». Именно эта «синица» и позволила развиваться автопрому в намеченном направлении. Естественно, засилье бензиновых моторов на всем автомобильном парке, заставил корректировать планы по добыче нефти и производству бензина. И бензин к началу ВОВ уже не был дефицитом.
Рассматривал так же вариант создания V-образной модели на базе мотора ЗИС-5. Увы, конструкция мотора такова, что повлечет значительные переделки. В первую очередь головку цилиндров – ведь клапанная система мотора ЗИС-5 работает через блок. То есть выпуск отработанных газов и впуск топливной смеси идет через блок цилиндров. Это делает очень простой головку цилиндров. Но вот сопряжение в V-образной мотор – сущий ад. Все это было возможно сделать с мотором ЗИС-101, но вот стоило ли?
