Рассказ о том, почему «Урал» жигулёвский бензин пожирал

– А «Урал» на каком бензине работает?– А ни на каком. Он работает на смеси.Когда-то этот ответ меня, курсанта автошколы ДОСААФ, поставил в тупик.И лишь спустя многие годы я понял его суть: «Урал-375Д», приписанный к автошколе и предназначенный для обучения курсантов навыкам вождения, действительно работал на смеси бензинов А-76 и АИ-93, потому что его водитель-инструктор по прозвищу Шкворень сливал выделяемый бензин АИ-93 и продавал его частникам-жигулистам. А его недостаток с лихвой компенсировал заливкой в бак более дешёвого А-76, который Шкворень покупал за символическую цену у остальных инструкторов по вождению достославной и давно почившей в бозе Краснопресненской автошколы ДОСААФ СССР. Ибо этот огромный грузовик мог работать не только на смеси бензинов с разным итоговым октановым числом, но и на обычном А-76, как и остальные грузовики, обучавшие курсантов автошколы навыкам вождения.А как же так вышло, что «Урал» вдруг выбился из славной когорты советских грузовиков и, заявив о собственной исключительности, потребовал себе на пропитание дорогой «легковой» АИ-93, в то время как остальные армейские грузовики скромно довольствовались бензином А-76?Вокруг этого вопроса издавна витает множество легенд и преданий. В частности, народная молва донесла до нас отдаленные слухи, что якобы этот автомобиль разрабатывался с учётом перспективы его эксплуатации в странах Западной Европы, с которыми СССР рано или поздно планировал непременно развязать войну. И воюя, грузовик бы смог использовать местные сорта высокооктановых бензинов, ибо (якобы) в Европе в те годы бензин с октановыми числами ниже 93 не производились.Другая легенда более «мирная»: якобы СССР вовсе не намеревался воевать в Европе, а просто планировал использовать будущий армейский грузовик исключительно в составе контингента Советской армии, размещенного в находящихся в Европе странах социалистического лагеря, где, опять-таки (согласно легенде), низкооктановый бензин А-76 днем с огнем не сыщешь. Вопрос о том, где найдут себе пропитание эксплуатирующиеся в Европе остальные советские армейские автомобили, использующие А-72 и А-76, обе легенды обходят полным молчанием. Видимо, предполагалось, что они будут работать на привозном отечественном. Или на местном бензине, для чего потребуется предварительно увеличить угол опережения зажигания (минутное дело). А точнее – вообще не увеличивать, поскольку в Европе в начале 50-х (и даже в 70-х) еще имелся низкооктановый бензин.Также обходится молчанием и другой любопытный вопрос: в одни годы с «Уралом» разрабатывались и другие армейские грузовики: ГАЗ-66 и ЗИЛ-131. Отчего же их моторы не спроектировали под АИ-93? Или в Европу планировалось отправлять только одни «Уралы», а остальные машины должны были отсиживаться дома?

Разработка автомобиля

Чтобы докопаться до истины, требуется вспомнить, что в начале 50-х годов прошлого века Министерство обороны СССР утвердилось во мнении, что было бы неплохо заменить военные грузовые автомобили повышенной проходимости, выпускаемые с 1946 года – ГАЗ-63 и ЗИС-151 новой, более современной техникой. Это важное государственное задание было поручено Горьковскому автозаводу имени Молотова и Московскому автозаводу имени Сталина (ЗИС).А прототип будущего «Урал-375» доверили разрабатывать флагману отечественной автомобильной науки – Государственному научно-исследовательскому автомобильному и автомоторному институту НАМИ. Работы по проектированию возглавил Николай Иванович Коротоношко, их начали в 1953 году. Автомобиль разрабатывался в качестве базового, являвшегося основой для создания нового семейства советских грузовых автомобилей с колесными формулами 4х4, 6х6, 6х4 и 8х8. Но вот что любопытно: двигатель для этого грузовика в 1954 году почему-то было поручено спроектировать и воплотить в металле конструкторам ЗИС. Таким образом, можно сделать весьма достоверное предположение, что технические требования на двигатель в 1953 году уже были переданы на ЗИС и, если заказчик (Минобороны) изначально выставил требование, чтобы двигатель работал на бензине АИ-93, то оно должно было войти в вышеуказанном году в техническое задание.А как это проверить, не имея возможности выудить ТЗ из недр архивов?Очень просто: нужно проследить, какой бензин производили в СССР, начиная с 1950 года. Автомобиль-то разрабатывался с целью его дальнейшей эксплуатации в основном в СССР, следовательно, его двигатель должен был работать на какой-то марке товарного бензина, производимого в СССР.В начале 50-х годов, согласно ГОСТ 2084-51 в СССР выпускали бензин 3-х марок: А-66; А-70 и А-74. В 1956 году было решено наладить производство еще двух: А-72 и А-76. Что позволяет сделать весьма достоверный вывод: заказчик никоим образом не мог выдвинуть требование, чтобы двигатель разрабатываемого грузовика проектировался «под АИ-93», так как бензин этой марки в СССР в 50-е годы еще не вырабатывался и даже не был в проекте. АИ-93 решили производить в нашей стране лишь в 1967 году (ГОСТ 2084-67), когда «Урал» уже 6 лет стоял на производстве. Решить-то решили, но его массовый выпуск наладили только в начале 70-х.Согласно сведениям бывшего «штатного» историка НАМИ А. Карасева, двигателям автомобилей-прототипов будущего «Урала», проходящих под индексами НАМИ 020 и 21, изначально «предписывалось» работать на бензине А-70. Жизненный путь этого двигателя был долог, тернист и наполнен необычайными приключениями (только об этом можно написать небольшой роман).

Разработка двигателя

Эта история началась в начале 50-х годов с разработанной зисовскими конструкторами опытной V-образной «восьмерки» ЗИС-Э113, которую они, видимо, по давней заводской традиции, скопировали с какого-то американского двигателя. Это был автомотор объёмом – 6 л, со степенью сжатия – 7,3, диаметром цилиндра – 100 мм, ходом поршня – 95 мм, развивающий мощность 180 л. с. при 4 000 об/мин. Он предназначался для нового правительственного лимузина ЗИС-111, проектируемого в те годы.Увеличив в этом двигателе диаметр цилиндра до 105 мм и ход поршня до 108 мм, конструкторы в итоге получили 7-литровый мотор ЗИС-Э113А. Его они планировали приспособить к большому городскому автобусу собственной разработки, проходящему под индексом ЗИЛ-129. Не берусь судить, плох или хорош получился мотор, но, по всей видимости, изначально он не был склонен к детонации, ибо имел полусферическую камеру сгорания КС со свечей по центру. Данную форму КС еще в 30-х годах ХХ века придумал английский конструктор Г. Рикардо.Однако, по мнению зисовских инженеров, такая конструкция головок имела существенные недостатки: слишком большая ширина, следовательно, большая масса; удвоенное число осей коромысел из-за расположения клапанов по оси, перпендикулярной оси коленвала; размещение свечи в глубоком колодце, что ухудшает ее охлаждение.Чтобы исправить указанные недостатки, инженеры сконструировали новые головки с шатровыми КС и клапанами, оси которых располагались вдоль плоскости, параллельной оси коленвала. Это позволило сократить ширину мотора на 59 мм и снизить его массу на 20 кг. В итоге при СС=6,8 автобусный двигатель развивал мощность 176 л. с. при 3 300 об/мин и крутящий момент 47,5 кгс-м при 1 600 об/мин. Для улучшения вихревого движения смеси в цилиндре применили поршни с вытеснителями.Затем зисовцы его опять слегка модернизировали: увеличили диаметр цилиндров до 108 мм, уменьшили ход поршня до 95 мм и снизили степень сжатия до 6,5. Его проектная мощность определялась в 180 л. с. на бензине А-72, но в действительности составляла 170 л. с. В окончательном варианте двигатель получил индекс ЗИС-Э129. Два образца этого автобусного мотора и были переданы в НАМИ для установки на изготовленные в институтском Заводе опытных конструкций автомобили НАМИ-020 и НАМИ-021. Ибо других подходящих двигателей требуемой мощности у ЗИЛа в то время не было, а конструировать их было некогда.

Дальнейшие работы по проектированию автомобиля

В начале 1957 года состоялся показ опытных грузовиков руководству Минавтопрома и представителю Минобороны, а затем развернулись их пробеговые испытания.Машины заказчику очень понравились, и в итоге было принято решение об организации их производства на Уральском автозаводе под индексом «УралЗИС-НАМИ». В следующем году данное решение было окончательно закреплено Постановлением № 442 ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 17 апреля 1958 года, обязывающее завод выпустить в 1960 году первую производственную партию этих автомобилей – 300 штук.Необходимо отметить, что еще при испытаниях ранних опытных образцов НАМИ-020 и 021 было установлено, что на предписанном заказчиком бензине А-70 двигатели ЗИЛ-Э129 работали с сильной детонацией, устранить которую удавалось лишь применяя автобензин А-74 (в те годы предназначенный только для правительственных ЗИС-110) или авиационный Б-70. Но даже на этом бензине двигатель не смог развить указанную в ТЗ мощность – 180 л. с., а развивал лишь 153 л. с.

Дальнейшие ОКР по двигателю

Между тем зиловцы (ранее бывшие зисовцами) в те годы тоже не сидели без дела. В ходе дальнейших поисковых работ над новым семейством двигателей они утвердились во мнении, что установка клапанов в ряд при шатровой КС существенно увеличивает гидравлическое сопротивление при входе смеси в цилиндр из-за снижения зазора между впускным клапаном и стенкой КС, что ухудшает степень наполнения цилиндра и, как следствие, снижает литровую мощность мотора. Не желая возвращаться к исходной конструкции со сферической КС, инженеры решили отказаться от придуманной ими шатровой КС и применить клиновую. Что, по их мнению, должно пойти мотору только на пользу: в такой камере клапаны могут быть расположены более свободно, двигатель будет работать более мягко, облегчится доступ к свечам зажигания и появится возможность применения поршня с плоским днищем. А также, по их мнению, такая форма КС позволит снизить требование к антидетонационным качествам топлива. Однако, как известно из исследований вышеупомянутого английского инженера Рикардо, в клиновой камере (по сравнению со сферической) из-за положения свечи, находящейся у самого края КС, существенно удлиняется путь распространения фронта пламени, следовательно, увеличивается риск возникновения детонации. И особенно неблагоприятно данный фактор проявляется в моторах с большим диаметром цилиндра. В итоге на заводе сконструировали моторы второй опытной серии с клиновыми КС, где базовым являлся ЗИЛ-1Э130, а на его основе был изготовлен ЗИЛ-Э129Б, предназначенный для городского автобуса. Он развивал мощность 183 л. с. при 3 200 об/мин и крутящий момент 48,5 кгс-м при 2 000 об/мин. Чтобы снизить риск возникновения детонации головки цилиндров были изготовлены из алюминиевого сплава, что должно было улучшить их охлаждение.После дальнейших доработок мотор, получивший индекс ЗИЛ-3Э129, имел рабочий объём – 7 л; диаметр цилиндров – 108 мм при ходе поршня – 95 мм; степень сжатия – 6,5. И, по заверениям конструкторов, развивал всё те же магические 180 л. с. при 3 200 об/мин, но на бензине с октановым числом 76.В двигателях ЗИЛ-3Э130 и ЗИЛ-3Э129 применялись одинаковые блоки цилиндров, клапанные механизмы и ряд других деталей, что позволяло заводу использовать унификацию для снижения производственных затрат. Но при одинаковой высоте КС этих двух моторов её ширина у ЗИЛ-3Э129 была больше, чем у ЗИЛ-3Э130, что делало мотор более склонным к детонации. Данный двигатель, проходивший в документации Уральского завода им. Сталина, как ЗИЛ-6Э129, был установлен на три опытных образца будущих «Урал-375», пока ещё проходящих под наименованием «УралЗИС-НАМИ-375», изготовленных по новым чертежам на УралЗИС в 1958 году в процессе доработки доставленного на завод автомобиля НАМИ-021.

В ходе пробеговых испытаний выявились многочисленные поломки двигателей: вытягивание и обрыв головок выпускных клапанов (что ранее неоднократно выявлялось и при испытаниях на ЗИЛе); задиры и частичное выплавление шатунных вкладышей; обрыв шатуна. Представитель ЗИЛ Л. С. Киселёв этот грандиозный провал порученного дела объяснил тем, что данный двигатель был инициативно изготовлен в КБ завода на базе экспериментальных образцов двигателей легковых автомобилей высокого класса ЗИЛ-111 исключительно с целью его установки на опытные городские автобусы ЗИЛ-129. В связи с выявившимися при испытании на ЗИЛе дефектами, изготовление экспериментальных образцов этих двигателей было прекращено (кстати сказать, и образцов автобусов тоже). В настоящее время завод приступил к изготовлению специально предназначенных для установки на автомобили «Урал-375» двигателей ЗИЛ-375. Что вызывает разумный вопрос: а что же помешало конструкторам приступить к изготовлению «специального» двигателя несколькими годами ранее, учитывая, что ОКР по нему начались аж в 1954 году? Одним словом, в ходе испытаний обнаружилось, что зиловские инженеры, согласно старой советской традиции, дали смежникам не то, что требовалось, а то, что имелось в наличии, да еще и не пригодилось им самим.Результаты государственных испытаний были признаны неудовлетворительными, автомобиль оказался явно не готовым к постановке на производство, требовались дополнительные обширные доводочные конструкторские работы и ходовые испытания. Но сроки поджимали, постановление правительства СССР никто отменять не собирался, и в итоге 31 декабря 1960 года заводчане всё же с горем пополам исхитрились выпустить первую «серийную» партию новых автомобилей в количестве 10 штук, собранных вручную в цехах опытного производства и названных «Урал-375». Таким образом, задание партии и правительства хоть и не в полном объеме, но тем не менее всё же было героически выполнено. А устранение многочисленных конструктивных и технологических недоработок, как это часто случалось в СССР, впоследствии затянулось на долгие годы…

«Урал» покоряет мир

Первые годы выпуска практически все грузовики направлялись в Советскую армию, да и разрабатывались по заданию военных. Поэтому машина получила ряд оригинальных конструктивных особенностей.Кабина имела легкосъемный брезентовый верх.

А закрепленные на нижних шарнирах ветровые окна в случае необходимости укладывались на капот.Соответственно и рамки боковых стекол были сделаны легкосъемными, а сами стекла – опускными.Таково было требование заказчика, имеющее целью упрощение транспортировки автомобиля самолетами и снижение его высоты для удобства маскировки на местности.На двигателе была установлена экранированная герметезированная система батарейного зажигания, что еще более увеличило его склонность к детонации. Тому виной был распределитель Р102, не имевший вакуумного регулятора угла опережения зажигания УОЗ, что исключало автоматическое уменьшения УОЗ в случае быстрого роста нагрузки на двигатель. В те годы вакуумные регуляторы уже применялись во всех отечественных автомобилях (за исключением ЗИЛ-131, имевших такой же распределитель).Двигатель на протяжении многих лет изготавливали в Москве на ЗИЛе. Двухступенчатая раздаточная коробка (с числами 1,3; 2,15) обеспечивала возможность работы силового привода при отсоединенном переднем мосте (6х4); с мостом, включенным через несимметричный дифференциал (6х6), а также в режиме блокировки главного дифференциала (при эксплуатации на тяжелом бездорожье). Автомобили оснащались штатной лебедкой, установленной в задней части рамы, с приводом от раздаточной коробки двумя карданными валами.Для облегчения условий работы шоферов были применены необычные для советских грузовиков тех лет весьма полезные устройства: гидроусилитель рулевого управления и отопитель кабины. Автомобили «Урал-375» предписывалось эксплуатировать на бензине марки А-76, который тот с удовольствием употреблял в огромных количествах. По временным нормам 1965 года эксплуатационный расход топлива автомобилем должен был укладываться в 68 л на 100 км (контрольный расход 50 л на 100 км). Для примера: норма расхода бензина грузовиками ЗИЛ-151 и ЗИЛ-157 в те годы составляла не более 40 л. В начале 70-х годов, когда в преддверии массового выпуска новых легковых автомобилей ВАЗ, требующих высокооктанового бензина, в СССР было налажено производство АИ-93, армейские «Уралы» с целью окончательной победы в войне с детонацией перевели на эту марку топлива, а «гражданские» – оставили работать на А-76. Хотя впоследствии в инструкциях завод указывал возможность использования для различных модификаций двигателя ЗИЛ-375 или А-76 или АИ-93 (на выбор), а иногда только АИ-93. На АИ-93 грузовик должен был «вписываться» все в те же 68 л на 100 км.Отсюда можно заключить, что использование бензина АИ-93 при разработке не планировалось и сложилось исторически в виде способа борьбы с детонацией.

Появление «Урал 375Д»

В конце 1964 года с главного конвейера Уральского завода начали сходить первые автомобили новой модели – «Урал-375Д», а выпуск прежней (ранее собираемой на опытном производстве) постепенно был прекращен. Именно эту модель с индексом «Д» большинство людей называет «Урал-375», что в корне неверно, потому что новый автомобиль получил несколько существенных изменений и внешне отличался от предшественника.

Кабина теперь использовалась цельнометаллическая с двумя поворотными форточками. А в модернизированной раздаточной коробке отсутствовала возможность отключения переднего моста. Таким образом, грузовик получил постоянно включенный полный привод на все ведущие мосты, и ветровые окна уже не откидывались вперед.Необходимо отметить, что несколько лет после выхода нового «Урала» в различных автоизданиях машину часто называли «Урал-375» – без «Д».Модель «375Д» стала базовой, другие модели с буквами «Т», «С», «А» и пр. являлись ее модификациями.А мотор ЗИС-Э113, упомянутый в начале этой истории, долгие годы модернизировался, видоизменялся, и в итоге дал путевку в жизнь обширному семейству советских 8-цилиндровых V-образных двигателей, из которых базовым считался ЗИЛ-130. Они устанавливались на правительственном ЗИЛ-111, на грузовике ЗИЛ-130 и его модификациях, на автомобилях ЗИЛ-131 и ЗИЛ-133, «Урал-375» и «Урал-377».А также он использовался на автобусах Львовского и Ликинского автозаводов, среди которых наиболее массовым стал ЛиАЗ-677, оснащенный практически таким же мотором, как и «Урал-375», только с «человеческим» прерывателем, имевшим вакуумный регулятор. Что, впрочем, не избавляло этот двигатель от жуткой детонации, когда в часы пик битком набитый советскими гражданами автобус величественно отчаливал от конечной станции метро, чтобы затем развести по московским окраинам трудовой народ, отправлявшийся на заслуженный отдых по окончании очередного рабочего дня.