Одним из значительных упущений российской автомобильной промышленности является отсутствие массового легкового дизеля. Ввиду этого местным производителям приходится использовать иностранные аналоги. Разработки таких моторов начались лишь во второй половине прошедшего века, и массовый вариант все еще не появился. Далее рассмотрены дизели на автомобилях ВАЗ.
Предпосылки
Первые экспериментальные дизельные легковые автомобили появились в Европе в 30-х гг. прошедшего века. В СССР это произошло значительно позже по нескольким причинам.
Во-первых, такие силовые агрегаты сложнее в производстве в сравнении с бензиновыми аналогами.
Во-вторых, дизели того времени значительно отставали от них по производительности.
В-третьих, моторы на солярке имели ярко выраженные негативные эксплуатационные качества: высокий уровень шума, проблемы холодного запуска, низкая экологичность.
В-четвертых, в те времена бензин был очень дешевым, поэтому даже некоторая тяжелая техника была оснащена бензиновыми моторами. По данным причинам дизели в основном использовали на тяжелых машинах, где они были более актуальны, чем бензиновые двигатели, благодаря тяговитости.
Одним из первых советских легковых автомобилей, получивших дизельный мотор, стал ГАЗ-21, и то его экспортный аналог: в 60-х гг. в Бельгии машину оснащали несколькими вариантами атмосферных двигателей иностранного производства.
В 70-е гг. началось активное распространение дизелей на машинах малого и среднего классов. Основной причиной этого стал энергетический кризис 1973 г. Легковые моторы на солярке к тому времени значительно развились. Они превосходили бензиновые аналоги по экономичности и долговечности в 1,5-2 раза, благодаря большей прочности деталей. Производительность также повысили путем использования турбин.
Первый вазовский дизель
На Волжском автомобильном заводе разработку дизелей для легковых моделей начали в 80-е гг. Конструкторами было решено строить мотор с использованием производимых по бензиновой технологии деталей, опробованных на проекте 2108. Перед ними возникла проблема отсутствия топливной аппаратуры для легковых дизелей.
В результате на основе блока 2103 создали атмосферный силовой агрегат ВАЗ-341 объемом 1,45 л и мощностью 55 л. с. Он отличается предкамерной конструкцией, подразумевающей смесеобразование не в зоне поршня, а в отдельной камере. Электроника отсутствовала. Распределение топлива по цилиндрам осуществлялось топливным насосом высокого давления. По конструкции дизель ВАЗ похож на моторы Ford и Volkswagen начала 80-х гг. Упоминается, что двигатель последнего и был взят за образец при разработке.
По результатам испытаний подтвердилось, что недопустимо использовать стандартные «бензиновые» запчасти. Дизель ВАЗ, как и прочие моторы такого типа, характеризуется повышенными нагрузками из-за большей степени сжатия. Ввиду этого многим элементам недоставало прочности, особенно кривошипно-шатунному механизму и поршневой группе. Ситуацию усугубляла низкая точность изготовления.
На основе этого в 1984 г. было решено создать дизель объемом 1,7 л на основе ВАЗ-2106 с использованием элементов 21083.
В 1986 г. создали турбированный вариант 3411 производительностью 65 л. с. и 114 Нм и выпустили две оснащенных им "Нивы" с индексом 21215. Однако вскоре они вышли из строя.
И все же, ВАЗ-2105 с 341-м двигателем, получившим индекс 21055, прошел государственные испытания в 1986-1988 г. Однако, несмотря на унификацию мотора с бензиновым, машину не запустили в производство. Это было обусловлено многими причинами. Одна из основных — отсутствие государственной финансовой поддержки.
Серия дизелей
В следующий раз за разработку дизельных моторов ВАЗ взялся в 1996 г. совместно с "БарнаулТрансМашем". Условия сотрудничества предполагали, что второе предприятие будет производить силовые агрегаты разработки ВАЗ. Было создано семейство из трех двигателей.
Начальным стал 341-й мотор, увеличенный до 1,52 л объема. Более производительный двигатель 343 имел объем 1,8 л. Самый мощный вариант — это тот же дизель ВАЗ, оснащенный турбиной IHI, с индексом 3431. Моторы получили топливную аппаратуру Bosch.
В соответствии с этим разработали гамму дизельных модификаций стандартных моделей. Такие двигатели планировали использовать на утилитарных машинах. Так, универсалы 21045 и 21048 планировали оснастить безнаддувными вариантами 341 и 343 соответственно. На "Нивы" 21215-50 и 21215-70 предполагалось установить 1,8 л атмосферный и турбированный моторы соответственно, на ВАЗ-21315 — только 3431.
К 2000 г. барнаульский завод освоил выпуск данных дизельных двигателей, и в рамках опытно-промышленного производства началась установка дизеля на ВАЗ-2104 и 2105. Такие автомобили выпускали небольшими партиями.
Несмотря на низкую производительность, мотор подошел машинам. При скромных показателях бензинового силового агрегата снижение динамики было не особо значимо для таких моделей, но экономичность заметно возросла. При этом мотор имел те же проблемы, что и первый 341-й дизель ВАЗ: вследствие низкой механической прочности поршневой группы он оказался очень недолговечным. Ресурс двигателя составлял 30-40 тыс. км. По достижении такого пробега требовался капитальный ремонт дизеля ВАЗ, состоявший в замене блока цилиндров вместе с поршневой группой.
Со временем многие технологические проблемы были решены, вследствие чего долговечность двигателей возросла. Однако в 2003 г. ВАЗ-21045 сняли с производства. Оставшиеся 500 двигателей ВАЗ-341 установили на седаны, получившие индекс 21055. Всего за 3 года выпустили около 6000 дизельных машин.
Причины провала
Массовое производство дизельных легковых машин не удалось наладить по нескольким причинам. Основная из них — нерентабельность выпуска таких моторов ввиду значительно устаревшей конструкции. Двигатели имели ту же предкамерную схему, что и первый 341-й прототип, и существенно отставали от современных аналогов по производительности и экологичности. Для достижения приемлемых показателей необходимо было создавать мотор другой конструкции. Самостоятельную разработку сочли нерентабельной, а технических партнеров для этого не нашлось. К тому же продукция ВАЗ хорошо продавалась и без дизеля.
Заимствованные двигатели
Так как отсутствовал собственный легковой массовый дизель, ВАЗ неоднократно заимствовал сторонние моторы.
Так, в 1981 г. рассматривалась возможность конвертации бензинового двигателя ВАЗ-2121 в дизельный при участии Porche.
С 1987 по 1990 г. производитель совместно с немецким импортером Deutsche Lada разработал план создания экспортной версии Нивы с силовым агрегатом Volkswagen. Однако данная фирма отказалась адаптировать свой 1,9 л двигатель к платформе Нивы.
В 1993 г. удалось наладить сотрудничество по той же схеме с Peugeot. По заказу французского импортера Жана Пока производитель адаптировал 1,9 л мотор XUD-9L под установку на ВАЗ-2121. Изготовлением машин занималась "Лада-Экспорт". Туда поставляли обычные "Нивы", и стандартный мотор заменяли на французский. Всего произвели около 6000 таких автомобилей для Франции, Испании, Италии и прочих европейских рынков.
Кроме того, в Италии "Марторелли" оснащал "Нивы" двигателями VM и FNM.
Однако с введением экологических норм Евро-2 мелкосерийный выпуск дизельных "Нив" завершили.
В 1998 г. совместно с Peugeot и "Марторелли" ВАЗ пытался наладить производство "Нив" с мотором Peugeot XUD-9SD. Однако работы также пришлось прекратить из-за введения норм Евро-3.
Кроме того, с 1995 по 1997 г. двигателем PSA TDU5 от Peugeot 106 и Citroen Saxo с сторонним навесным оборудованием и оригинальным креплением оснащали Самары для рынков Франции и стран Бенилюкс.
Последние эксперименты
В 2007 г. на Chevrolet Niva по индивидуальным заказам "Тема Плюс" устанавливала мотор FNM.
В 2014 г. на Lada 4x4 экспериментировали с 1,3 л 75 л. с. двигателем Fiat Multijet. При этом он не был совместим ни с трансмиссией из-за ограничения по крутящему моменту, ни с аналоговой схемой электропроводки из-за CAN-шины.
Супер-авто исследовал возможности установки на "Ладу" 4х4 1,5 л дизеля от Renault Duster к 2015 г. Кроме того, был создан экспериментальный автомобиль с 100-сильным 1,8 л мотором.
Конструкция дизелей
Начальный силовой агрегат серии создали, модернизировав первый 341-й двигатель ВАЗ: дизель получил увеличенный на 4 мм ход поршня (84 мм). Благодаря этому объем возрос с 1,45 до 1,52 л. ГБЦ изготовлена из алюминия, направляющие втулки, седла клапанов - из легированного чугуна, вставки камер сгорания - из жаропрочного сплава. Газораспределительный механизм заимствовали у ВАЗ-2108. Рабочую поверхность клапанов усилили методом электропереплава. Коленвал - от 2103 с повышенной жесткостью допусков на разброс ходов. Увеличили жесткость конструкции отливки 2103. Установили калильные свечи. Мотор оснастили стартером мощностью 1,7 кВт (1,9 у ВАЗ-21055). Для этого потребовался аккумулятор повышенной емкости (60 или 65 А. ч). Кроме того, установлен топливный насос Bosch и вакуумный насос для создания разрежения в усилителе тормозов.
Существовала дефорсированная модификация 3413, предназначенная для малогабаритного трактора и привода электрогенератора. От обычного 341-го мотора он отличается ограничением максимальных оборотов на 3000 вместо 4800.
1,8 л двигатели создали, увеличив диаметр цилиндра с 76 до 82 мм.
Существуют турбированные варианты 1,45 л 341 мотора (3411) и ВАЗ-343 (3431 с турбиной IHI)
Технические характеристики
Как было отмечено выше, из-за устаревшей конструкции ВАЗ-341 имеет низкую производительность в сравнении с аналогами тех времен. Его мощность составляет 54 л. с. при 4600 об/мин, крутящий момент — 92 Нм при 2300 об/мин. То есть даже по второму показателю он уступает бензиновому мотору (103 Нм у ВАЗ-21043). Большая тяговитость на малых оборотах обеспечена другим графиком производительности и сокращенным передаточным числом.
Версия 3413 дефорсирована до 32 л. с. при 3000 об/мин.
Естественно, более производителен 1,8 л ВАЗ дизель: технические характеристики составляют 65 л. с. при 4600 об/мин и 114 Нм при 2500 об/мин.
Турбированный вариант развивает 80 л. с. при 4600 об/мин и 147 Нм при 2500 об/мин.
Дизельные автомобили
Установка дизеля на ВАЗ-2104 осуществлялась в Управлении эксплуатации и ремонта автомобилей ВАЗ. Опытно-промышленное производство начали в 1998 г., выпустив партию из 50 машин с 341-м дизелем (21045).
Позже начали испытания машины с 343-м двигателем (21048) и его доработку (ресурс пытались повысить до 150 тыс. км). Планировалось наладить производство к 2005 г., однако это не удалось.
ВАЗ-21315 была подготовлена к выпуску в 2002 г., но также не запущена.
Особенности
Дизельный универсал отличается некоторыми конструктивными особенностями от бензинового ВАЗ-2104. Дизель ввиду большей массы потребовал установить усиленные пружины передней подвески. Главную пару заменили с 4,1 на 3,9. Чтобы компенсировать повышенный уровень шума от дизельного двигателя, в моторный отсек установили дополнительную шумоизоляцию (на крышку капота и защиту картера). Выхлопную трубу завернули петлей во избежание загрязнения сажей правого фонаря. На приборной панели появился индикатор разогрева свечей накаливания и клавиша подогрева топливного фильтра (при этом индикатор его включения отсутствует).
Отзывы
Вскоре после появления журналисты "За рулем" испытали универсал ВАЗ дизель. Отзывы свидетельствуют о более уверенном функционировании двигателя на низких оборотах. Так, даже трогаться можно с 5-й передачи, а с 30 км/ч начинается ровная тяга. При быстрой езде, наоборот, придется переключаться значительно чаще, чем на бензиновой машине, из-за укороченной главной пары. При этом в любом случае по динамике дизельный автомобиль значительно отстает. Только на малых оборотах наблюдается небольшое преимущество.
В разгоне до 100 км/ч бензиновый ВАЗ-2104 быстрее на 8 с. К тому же дизельная машина уступает по максимальной скорости на 13 км/ч. При разгоне с хода с 20 до 90 км/ч отрыв меньше (около 3 с). К тому же, по отзывам издания "Авторевю", у дизеля замедлены реакции на педаль газа.
Что касается повышенного уровня шума, которым обычно характеризуется такой мотор, дизель ВАЗ ощутимо громче на холостых оборотах (на 6-8 дБ(А)). С ростом оборотов разница снижается на 1-3 дБ(А), затем пропадает.
В результате испытаний журналисты получили 10%-ю разницу в среднем расходе топлива в смешанных условиях. Однако финансовая выгода от использования дизельного двигателя с учетом цен автомобильного топлива на момент испытаний составила 36%. Журналисты рассчитали, что большая на 1300$ стоимость машины окупалась за 180 тыс. км.
По отзывам испытывавших ВАЗ-21048, он получился значительно более сбалансированным и, благодаря большей тяговитости, позволял переключаться гораздо реже.
С тем же мотором хорошо себя проявила "Нива", особенно на бездорожье.
ВАЗ-3411 получился похожим по характеру на мотор 2121. Как и бензиновый двигатель, он лучше проявляет себя на высоких оборотах. При это на малых оборотах тяга ниже, даже чем у ВАЗ-21213, то есть ярко выражена турбояма.
Эксплуатационные качества
Вследствие более тяжелого двигателя снаряженная масса ВАЗ-21045 возросла до 1,06 т (на 40 кг по сравнению с 21043), полная — до 1,515. По данным производителя, ускорение до 100 км/ч занимает 23 с (на 6 с больше), максимальная скорость — 125 км/ч (меньше на 18 км/ч). Расход топлива составляет 5,2 л при 90 км/ч, 7,5 л при 120 км/ч и 6,2 л в городских условиях (7, 9,9, 9,8 л у 21043, соответственно).
Машина с 343-м мотором ближе по динамике к бензиновому универсалу ВАЗ. Дизель объемом 1,8 л обеспечивает ускорение до 100 км/ч за 19 с и максимальную скорость в 133 км/ч.
Разгон ВАЗ-21215-50 до 100 км/ч занимает 25 с, максимальная скорость равна 127 км/ч против 19 с и 137 км/ч у 21213.
ВАЗ-21215-70 по динамике разгона равен бензиновой "Ниве" и отстает по максимальной скорости на 7 км/ч.
