Как строит двигатели «КАМАЗ-мастер»: 1150 лошадиных сил из обычного мотора
На мировых ралли-марафонах гоночная команда «КАМАЗ-мастер» непобедима уже несколько десятков лет. Залог триумфа — невероятный труд всего состава команды: от рядовых механиков до пилотов-чемпионов. Однако не стоит забывать и про технику, которую создают отечественные инженеры и благодаря которой российские грузовики КАМАЗ знает весь мир. Корреспондент журнала «Движок» побывал в цехах самой титулованной гоночной команды России и своими глазами увидел, как создаются непобедимые грузовые болиды.
Гоночные соревнования мирового уровня — это не только накал спортивной борьбы, но еще и изрядная доля всевозможных закулисных интриг, внутренних организационных нюансов и финансовых перипетий. Мировые ралли-марафоны тут, увы, не исключение. За время проведения разных соревнований неоднократно всплывали всевозможные истории о том, что организаторы, как сейчас модно говорить, «хайли лайкли» — не всегда объективны и беспристрастны по отношению к разным участникам и командам.
Как ни крути, но «КАМАЗ-мастер» с этой точки зрения давно в перекрестии прицела, причиной чего являются, конечно, безостановочные победы. Ни организаторам гонок, ни другим участникам не особо интересно, когда победитель на 90% известен заранее, а оставшиеся 10% приходится списывать фактически только на отвернувшуюся от россиян удачу.
Гоночные чиновники с завидной регулярностью ужесточают технический регламент и с особой скрупулезностью занимаются проверками — конечно же, в первую очередь тех, кто претендует на победу. Официальное объяснение такого подхода — борьба за равные условия участия, нормы безопасности и, в последнее время, экологические тренды. Реальное положение дел часто намекает на то, что технические требования — возможность выбить из борьбы «не тех» лидеров.
В прямом разговоре камазовцы «теорию заговора» отвергают, однако, не скрывая, говорят о том, что судьи международных соревнований нередко применяют максимальные наказания к «КАМАЗ-мастер» за то, за что другим участникам гонки порой просто прощают.
Именно по этой причине быть начеку приходится не только «боевым» экипажам, но и инженерам, которые создают гоночный грузовик. Малейшее отступление от техрегламента может дорогого стоить.
Собственно, одним из камней преткновения всегда был двигатель. «КАМАЗ-мастер» прекрасно сражался с отечественными моторами — до 2010 года на гоночных грузовиках стоял 18,5-литровый агрегат V8 ЯМЗ, а после команда перешла на простой и надежный мотор ТМЗ мощностью 850 л. с. Кстати, его же первоначально использовали как основу для гибридного газодизельного грузовика Сергея Куприянова.
Однако в 2013 году FIA ограничила объем моторов 16,5 литрами, и «КАМАЗ-мастеру» пришлось оперативно искать замену. Найденный Liebherr D9508 достаточно долго доводился нашими инженерами до ума, а когда вновь оказался непобедим, организаторы гонок выставили новое условие — ограничить объем двигателя 13 литрами. Так команде вновь пришлось отправиться на поиски подходящего агрегата.
Часто обыватель задается вопросом, почему такой гигант, как КАМАЗ, не может сам сделать двигатель? Главная причина заключается в том, что по правилам гонок двигатель должен быть серийным. То есть сделать мотор мало — его еще нужно запустить в массовое производство для гражданских грузовиков, что стоит колоссальных затрат и усилий. А с учетом того, что требования организаторов соревнований за 10 лет поменялись четыре раза (!), данная затея становится бессмысленной
Итак, новым мотором стал серийный Cummins ISZ-13, выпускаемый по лицензии в Китае компанией Dongfeng. Это рядный шестицилиндровый двигатель объемом 13 литров и мощностью 450 л. с. Агрегат оказался по габаритам выше и короче прошлых V-образных «восьмерок», а потому с учетом новых габаритов машину фактически пришлось проектировать заново.
Двигатель в первую очередь устраивал команду по надежности, а вот его серийные характеристики по мощности и тяге нужно было увеличивать минимум вдвое, доводя до гоночных показателей.
Первым делом двигатель разбирается, после чего каждая деталь подвергается ревизии. Блок, цилиндры, клапаны, распредвалы, система впрыска и выпуска, охлаждения и турбонаддува — все это проходит проверку на возможность улучшения характеристик мотора. Более того, улучшенные, а чаще всего полностью замененные детали должны еще надежно работать друг с другом, что требует целой серии испытаний. На стеллажах производства «КАМАЗ-мастер» лежат десятки различных видов компонентов, которые подбираются к новому мотору, а иногда создаются под заказ.
Отдельный цикл работ ведется по подбору характеристик турбокомпрессора и оптимизации программы управления двигателем. Далее мастера вручную собирают мотор, подбирают смазочные материалы и на финальном этапе отправляют получившийся агрегат на испытательный стенд, где двигатель работает по специальной программе фактически на предельных нагрузках.
В результате от серийного мотора Cummins ISZ-13, по сути, родным остается только корпус и шорт-блок, а характеристики достигают впечатляющих показателей: 1150 л. с. и 5000 Нм крутящего момента. С такими данными гоночный КАМАЗ разменивает первую «сотню» за 6 секунд.
Само собой, на моторе испытания не заканчиваются. Все остальные агрегаты также подвергаются существенным изменениям. Так, например, форсированный двигатель повысил температуру выхлопа с 800 до 900 °C, что потребовало применения дорогих более жаростойких материалов. И так практически по каждой системе.
Применение иностранных комплектующих в отечественных гоночных машинах — мировая практика. Глобализация чисто экономически не позволяет каждому производителю быть полностью автономными в постройке машин. Куда больше смущает ситуация в российском производстве: в цехах КАМАЗ-мастер, как и много где, отечественного оборудования почти не найти. Особенно «прекрасно» выглядит рабочее место на пильном станке, оператор которого, создавая детали для гордости российского автоспорта, всю смену смотрит. на американский флаг. Увы, производство средств производства в России было почти полностью уничтожено в ходе перестроечных реформ.
Каков итог?
Камазовцы открыто говорят о том, что гоночный КАМАЗ построен с массовым применением импортных комплектующих. Многие детали освоены на российском производстве и дают рабочие места в нашей стране — та же кабина К5 локализована на 100% и скоро появится на гоночных грузовиках.
А самое главное, закупка импортных агрегатов при отсутствии затрат на разработку оставляет огромный потенциал для развития нашей инженерии при минимальных вложениях. Тот же двигатель Cummins ISZ-13 от грузовика Dongfeng и от гоночного КАМАЗа 43509 — по факту два разных мотора. В последний вложено столько отечественных идей, что агрегат можно смело называть российским.
Собственно, и правда: подобным путем отечественный автопром шел с момента своего основания, когда еще в царской России в 1908 году было освоено производство бельгийских автомобилей Fondu. А после уже советская власть локализовала у нас модельный ряд Ford, превратившийся в «эмки» и «полуторки», на которых была выиграна война. Про итальянские «Жигули» тоже знают все. Вопрос исключительно в конечном результате. А в случае с «КАМАЗ-мастер» он остается неизменным: какие бы условия ни выставлял технический регламент FIA, на каком бы континенте ни проходил очередной «Дакар» и какие бы агрегаты ни использовал отечественный автогигант, золото соревнований остается в России.
Двигатели гоночных КАМАЗов
На ралли-марафонах ДАКАР команда «КАМАЗ-мастер» непобедима уже несколько десятков лет. За годы выступлений на ралли-рейдах команда использовала силовые установки самых разных компаний — КАМАЗ, ЯМЗ, ТМЗ, Liebherr, Cummins.
Сейчас по требованию организаторов машины перевели на американские рядные 13-литровые моторы Dongfeng Cummins QSZ13, 980 л.с., собираемые по лицензии в Китае. Закупаются двигатели специальной комплектации, производитель оказывает помощь запасными частями и технической информацией, при этом все доводки, все испытания ведутся силами команды. В результате от серийного мотора Cummins ISZ-13, по сути, родным остается только корпус и шорт-блок, а характеристики достигают впечатляющих показателей: 1150 л. с. и 5000 Нм крутящего момента. С такими данными гоночный КАМАЗ разменивает первую «сотню» за 6 секунд.
Агрегат оказался по габаритам выше и короче прошлых V-образных «восьмерок», а потому с учетом новых габаритов машину фактически пришлось проектировать заново.
Это не первый опыт использования двигателей Cummins, их использовали в 90-е годы, потом в 2007-2008 году использовали 15-литровый двигатель Cummins, с двойным турбонаддувом.
Основным мотором для команды до 2018 года был швейцарско-немецкий тракторный силовой агрегат Liebherr V8 объёмом 16 литров, мощность 920 л.с., крутящий момент 4000 Нм. Причём его доводку до гоночных кондиций осуществляли непосредственно в Набережных Челнах
Долгие годы «КАМАЗ-мастер» использовал двигатель большого объема, 18,5 литра. Мы даже как-то пробовали ярославский 24-литровый 12-тицилиндровый мотор. Но от него быстро отказались, потому что он всё ломает. Избыточная мощность. Так что вернулись к 18,5-литровому, ярославскому.
в 2012-м на грузовиках КАМАЗ-Мастера использовался двигатель V8 ТМЗ-7Э846.10 Тутаевского моторного завода, рабочим объёмом 18,5 литров, мощностью 850 л.с. и с крутящим моментом 2700 Нм. Двигатель считался надёжным, хоть и устаревшим, его использовали на машине экипажа Сергея Куприянова в рейдах Africa EcoRace и Шёлковый путь в газо-дизельном варианте.
История двигателей КАМАЗ-Мастер
| Модель грузовика | Годы | Двигатель | Конфигурация | Объём | Мощность | Крутящий момент |
|---|---|---|---|---|---|---|
| КАМАЗ 4310 С | 1988-1995 | КАМАЗ-7403 | Дизель, турбо, V8 | 10,85 л | 305 л.с. | 1050 Нм |
| КАМАЗ 49251 | 1994-1995 | Cummins N14-500E | Дизель, турбо, L6 | 14,01 л | 520 л.с. | 1700 Нм |
| КАМАЗ 49252 | 1994-2003 | ЯМЗ 7Э846 | Дизель, турбо, V8 | 17,24 л | 750 л.с. | 2700 Нм |
| КАМАЗ 49255 | 1997-1998 | ЯМЗ 3Э847 | Дизель, турбо, V12 | 25,86 л | 1050 л.с. | 3724 Нм |
| КАМАЗ 49256 | 2001-2002 | ЯМЗ 7Э846.10 | Дизель, турбо, V8 | 17,24 л | 830 л.с. | 2700 Нм |
| КАМАЗ 4911 | 2002-2007 | ЯМЗ 7Э846.10 | Дизель, турбо, V8 | 17,24 л | 850 л.с. | 2700 Нм |
| КАМАЗ 4326 | 2007-2013 | ЯМЗ/ТМЗ 7Э846.1007 | Дизель, турбо, V8 | 18,47 л | 850 л.с. | 2700 Нм |
| КАМАЗ 4326/2013 | 2013-наст.вр. | Liebherr D9508 | Дизель, турбо, V8 | 16,16 л | 920 л.с. | 4200 Нм |
| ГКП* | 2015-2016 | Caterpillar C13 (Buggyra) | Дизель, турбо, L6 | 12,5 л | 980 л.с. | 4000 Нм |
| КАМАЗ 4326/2017 | 2017-наст.вр. | Cummins ISZ-13 | Дизель, турбо, L6 | 13 л | 980 л.с. | 4300 Нм |
Как устроен гоночный «КАМАЗ»?
Технический регламент ралли «Дакар» часто меняется, но «КАМАЗ-мастер» постоянно ищут и находят лучшие решения. Например, постоянно уменьшают рабочий объём двигателя, что вынуждает менять партнёра или поставщиков.
Недавно Камский автозавод представил новую версию своего знаменитого раллийного грузовика КамАЗ 43509
В трансмиссии используется 6-ступенчатый автомат Allison и мосты финской фирмы Sisu. В подвеске используются двойные амортизаторы известной фирмы Rieger. На их продукции ездит подавляющее большинство автомобилей в ралли-рейдах.
Перешли гоночные «КАМАЗы» и на другие шины — теперь их поставляет Goodyear. К слову, все команды должны использовать полностью серийные покрышки, которые можно купить в магазине — никаких «специально сваренных» колёс. На 43509 используются Goodyear Offroad ORD размерности 375/90 R22.5. Главные соперники на Iveco используют аналогичные шины Goodyear.
Гоночный КАМАЗ-43509 почти целиком состоит из импортных компонентов! Но есть одно «но». Взять такие компоненты может любой, а «Дакар» выигрывает только КАМАЗ.
Технические характеристики КАМАЗ-43509
- Полная масса а/м — 10,2 т
- Модель — DCEC ISZ-13
- Тип — дизельный с турбонаддувом и промежуточным охлаждением
- Максимальная мощность / при оборотах — 720 (980) кВт (л.с.) / 2400 мин-1
- Расположение и число цилиндров:Рядный, 6
- Рабочий объем, л: 13
- sАКПП / МКПП
Покупайте запчасти у нас :
| Комплектуем заявки любой сложности, конкурентные цены, система скидок от объема. |
| Мы даем понятную гарантию качества запчастей от производителей |
| Оперативная доставка по России |
| Звоните по телефону (900) 323-41-41, или напишите на zap-kam16@yandex.ru Потребуется информация: модель авто, год выпуска, модель агрегата, класс Евро. |
Автомобиль КАМАЗ-43509
Использован рядный шестицилиндровый двигатель объемом 12,9 литров, мощностью 1050 л.с.
Вес автомобиля составляет 8530 кг.
Уже в 2019 году автомобиль принес победу экипажу Эдуарда Николаева на ралли «Дакар».
В честь 30-летия команды «КАМАЗ-мастер» автомобиль заиграл новыми цветами ливреи, призванной подчеркнуть технологичность спортивной линейки «КАМАЗ» и обозначить развитие команды в тренде эры цифровых технологий.
Технические характеристики 43509
| Весовые параметры: | |
| Полная масса а/м, кг: | 10200 |
| Двигатель: | |
| Модель: | DCEC ISZ-13 |
| Тип: | дизельный с турбонаддувом и промежуточным охлаждением |
| Максимальная мощность, кВт (л.с.) / при оборотах, мин-1: | 770 (1050) / 2400 |
| Расположение и число цилиндров: | Рядный, 6 |
| Рабочий объем, л: | 13 |
1000+ л. с. с 13 л объема – секрет раллийного КАМАЗа
В 2018 году гоночная команда «КАМАЗ-Мастер» подготовила четыре «боевые» машины с Cummins ISZ13, и уже в январе 19-го взяла первое и второе места на «Дакаре». В июле заняла весь пьедестал на ралли «Шелковый путь». В 2020 году – опять два первых места на «Дакаре». Триумф на «Дакаре‑2021» – весь призовой подиум. И все эти победы – с Cummins ISZ13!
Гоночные болиды «КАМАЗ-Мастер» всегда отличались от серийных, транспортных грузовиков, выпускаемых «КАМАЗом». Иногда незначительно, а иногда кардинально. Эти машины всегда создавали сами гонщики, хотя и при огромной помощи автозавода. Нередко технические решения, впервые появившиеся на спортивных автомобилях, потом успешно применялись на конвейере завода.
Новые технические требования
Ралли-рейд «Дакар‑2018» стал последним, в котором на грузовиках можно было использовать моторы объемом более 13 литров. Двигатель на замену «восьмерке» Liebherr начали искать еще в 2016 году и остановились на Cummins ISZ13. Заметьте, мотор только год назад поставили на конвейер совместного предприятия Dongfeng Cummins Engine Company! Но инженеры «КАМАЗ-Мастер» разглядели хороший потенциал двигателя, и приступили к доводке и форсировке. В мае 2018 года рядный Cummins ISZ13 полностью адаптировали к новому автомобилю КАМАЗ‑43509. Как результат – 1100 лошадиных сил при 2400 об/мин и 4500 Н·м крутящего момента. Есть несколько иные цифры, в частности на сайте Dongfeng Cummins – 1060 л. с. и 4500 Н·м, или 1150 л. с. и 5000 Н·м.
В автоспорте никто и никогда досрочно не раскрывает «козыри» по форсировке моторов. Весь процесс овеян легендами и тщательно завуалирован. «КАМАЗ-Мастер» и раньше снимал тысячу «лошадей» с двигателей ЯМЗ, но вокруг этого всегда было много «тумана». Однако одно дело получить тысячу сил с 19 литров, и совсем другая ситуация с 13-литровым мотором. В любом случае, у стандартного Cummins ISZ13 есть 560 л. с. при 1900-2000 об/мин и момент 2640 Н·м при 1200 об/мин, а на спортивной версии характеристики практически в два раза выше! А если взять за точку отсчета мощность абстрактного атмосферного дизеля на 12-13 литров, то спортивный ISZ13 мощнее в четыре раза. И все это для того, чтобы гоночный КАМАЗ разгонялся до «сотни» за 6 секунд!
Как форсировали Cummins ISZ13
Так как же в «КАМАЗ-Мастер» добиваются таких результатов с этим мотором, в чем секрет? По габаритам двигатель оказался выше и короче применяемых ранее V-образных «восьмерок», а потому для Cummins ISZ13 пришлось искать свое место на раме. По подготовке самого мотора есть два основных направления. Первое – получение требуемой мощности и крутящего момента (в данном случае – увеличение в два раза), и второе – обеспечение надежности. Всем этим занимаются инженеры, у команды есть собственная лаборатория двигателей с испытательными стендами. Обычно источники повышения мощности – подбор характеристик турбокомпрессора и повышение давления наддува, улучшение наполнения цилиндров воздухом, подбор фаз газораспределения, настройка ТНВД и всей топливной аппаратуры, оптимизация программы управления двигателем.
Увеличение давления наддува у Cummins ISZ13 потребовало снижения степени сжатия с 17 до 16 единиц, это больше относится к надежности. С ростом давления наддува, при соответствующем увеличении цикловой подачи топлива, увеличивается и среднее эффективное давление в цилиндрах. Если мотор «наддуть» очень сильно, ничего не меняя в конструкции, то в первую очередь на вытянутых болтах «поднимается» головка блока, раскроется газовый стык. Чуть позже (а может и раньше) ослабнет крепление коренных крышек коленвала. Вполне реально «вылетают» форсунки. Словно пули, «отстреливаются» гайки или болты крепления головки блока. При очень большом давлении в камерах сгорания блок цилиндров вообще может разорвать по горизонтали…
Еще и скорость нарастания давления Ре надо учитывать, она влияет на жесткость работы двигателя и на увеличение износа кривошипно-шатунного механизма, колец, вкладышей. Форсировка – это грамотное преодоление проблем с мотором, которые нарастают лавинообразно. Часто крепеж двигателя превентивно меняют на более прочный, из более легированной стали, а еще увеличивают диаметр. Например, на спортивном Cummins ISZ13 вместо резьбы крышек коренных опор М18 сделали М20, а вместо болтов стоят шпильки. Для понимания, М20 это резьба колесной шпильки ЗИЛ‑130 или стремянок задней рессоры.
Одно из важнейших направлений в череде проводимых исследовательских работ по форсировке двигателя – оптимизация теплового режима мотора при повышении температуры окружающего воздуха до 60 градусов. Это обычная температура в пустыне. Еще с ярославскими моторами было замечено, что при таких условиях крайне опасно, да и просто нельзя выводить двигатель на режим максимальной мощности. Оптимальными являются режимы, когда моторы выдают половину или чуть более. Понятно, что с каждым новым мотором «КАМАЗ-Мастер» разрабатывала и новую систему охлаждения. Увеличивали пропускную способность каналов и патрубков, производительность водяных насосов. Радиаторы со стандартного для «КАМАЗа» места (спереди под кабиной) уже давно переместили за кабину. На охлаждение работают порядка восьми мощных электровентиляторов, значит и генератор нужен особый. В системе смазки тоже есть, что довести до ума. Самое простое – увеличение каналов. Улучшают производительность масляного насоса, а это совсем не подкладывание гайки под редукционный клапан. Увеличивают теплоотдачу и емкость водомасляного теплообменника.
Собранный спортивный мотор обкатывают на стенде в различных режимах, затем разбирают, проверяют все сопряжения и собирают заново. Все детали двигателя микрометрируют для обеспечения оптимальных зазоров в сопряжениях, результаты измерений заносят в «паспорт» мотора. За каждый узел, за каждую деталь «под роспись» отвечают исполнители. Жесточайший контроль, как в авиации и в космической промышленности. И это все в дополнение к тому контролю, который мотор изначально проходит на заводе Dongfeng Cummins! О том, как готовят свои моторы к гонкам инженеры команды «КАМАЗ-Мастер», отлично знают инженеры-двигателисты НТЦ автозавода. А чем занимаются в НТЦ, хорошо известно в команде. Но при всех достоинствах, при всех заслугах Cummins ISZ13, его все же рассматривают как временный двигатель на спортивных КАМАЗах. На заводе готовят к производству 13-литровую версию шестицилиндрового рядного двигателя КАМАЗ‑910, который разрабатывали совместно с компанией Liebherr. Этот мотор со временем будут использовать и в гоночных машинах. А «дакаровские» победы только укрепят престиж ISZ13 по всему миру.
Еще по теме:
