Народження «шеснаря»: як 16-клапанні двигуни ВАЗ дожили до наших днів

Вазівські автомобілі рідко могли похвалитися особливою авангардністю конструкції, хоча і від світових трендів намагалися не відставати. Певні успіхи теж були — приміром, ВАЗ-2101 отримав верхньовальний двигун саме внаслідок наполегливості і навіть завзятості радянської сторони. А машина десятого сімейства, що народжувалася в непростий для країни період, вже на рівні розробки могла похвалитися іншим технічним нововведенням — 16-клапанним двигуном, як у «гарячих» модифікацій європейських однокласників. Сьогодні ми згадуємо історію розробки багатоклапанного мотора 2112, що став основою для багатьох інших двигунів ВАЗ — зокрема і найсучасніших.

Віяння часу

Використовуючи агрегатну базу і платформу «вісімки» для нової моделі, в Тольятті розуміли, що до моменту старту серійного виробництва ВАЗ-2110 «восьмий» мотор неминуче застаріє. Адже вже з початку вісімдесятих у світі посилювалися екологічні вимоги, та й літрова потужність постійно збільшувалася. «Заряджені» модифікації Volkswagen Golf MKII і Opel Kadett E були практично вдвічі потужнішими за базові версії (і вітчизняну Самару!), адже їхні мотори видавали 130-140 “конячок”!

До того ж стало зрозуміло, що мотор має бути не тільки потужнішим і екологічнішим, а й економічнішим за попередника.

Домогтися цього можна було кількома способами. По-перше, на ВАЗі беззастережно прийняли перехід на більш сучасне розподілене впорскування, що теоретично давало змогу виконати будь-які актуальні на той момент норми щодо чистоти вихлопу.

По-друге, потрібно було підвищувати літрову потужність, щоб підняти кількість «конячок» під капотом, залишившись у колишньому робочому об’ємі. Адже далеко не у всіх країнах світу покупці вітали «великі» двигуни через податки. Та й НАМИ жорстко визначав «літровий діапазон» радянської техніки — ВАЗи мали вкладатися в діапазон 1,2-1,6 літра.

На той момент у світі вже були обкатані на практиці два способи «підбадьоритися» — встановлення турбонаддуву або ж перехід на багатоклапанну головку блоку, де кількість впускних і випускних клапанів для кожного циліндра збільшувалася вдвічі. Зваживши всі «за» і «проти», на ВАЗі зупинилися на другому варіанті, оскільки наддув вимагав би значно більших витрат і технологічних нововведень, в той час як схема з чотирма клапанами на циліндр в іншому («знизу») не надто відрізнялася від восьмиклапанного блока, а завдяки кращій наповнюваності циліндрів показники потужності та крутного моменту за інших рівних мали збільшитися на 10-15%. Це означає, що укупі з «інжектором» з півторалітрового мотора реально було зняти щонайменше 90 к.с.

Знову Porsche

Не маючи власного досвіду в проектуванні подібних конструкцій, вазівці «за старою пам’яттю» звернулися до фахівців Porsche. До того ж радянській стороні була потрібна допомога німців з аеродинамічного доведення кузова «десятки». Підписаний 1987 року контракт передбачав як роботи з аеродинаміки, так і розробку 16-клапанного двигуна з розподіленим уприскуванням. При цьому робочий об’єм залишався колишнім — 1,5 літра.

Однак і на ВАЗі аж ніяк не сиділи склавши руки, переклавши клопоти з розробки нового двигуна на плечі та руки німецьких «спеців»! Під керівництвом А. Сімульмана було скомпоновано варіант багатоклапанної головки блоку з литими свічковими колодязями — тобто, без вставних деталей.

Конструкція 16-клапанної головки блоку народжувалася в тісній співпраці з іноземними фахівцями і при цьому вийшла повністю оригінальною…

Запропонований же Porsche варіант був менш технологічним — зокрема, він вимагав дуже складної за формою прокладки головки блоку, за виготовлення прес-форми для виробництва якої радянські фахівці з ГТВ просто не бралися. Натомість німецька фірма Elring, до якої звернулися вазівські фахівці, погодилася все зробити за чотири місяці та 400 000 німецьких марок! І перше, і друге зовсім не влаштовувало ВАЗ, тож довелося розробити конструкцію силами вазівського ж ГТВ НТЦ, для чого вистачило одного місяця і 1 500 лів.

Однак надалі до технологічної розробки і доведення відливання головки фахівцям Porsche довелося підключати маловідомі та вузькоспеціалізовані компанії з Австрії та Італії. При цьому свічкові колодязі на ранніх 16-клапанних двигунах були вставними, а починаючи зі 124-го двигуна стали литими, як від початку задумували в Тольятті.

Головка блоку циліндрів двигуна ВАЗ-2112

Шістнадцятиклапанна головка зажадала серйозної модернізації «восьмирічного» мотора, що став на прохання ВАЗа своєрідною заготовкою для «шеснаря».

Крім власне шістнадцятиклапанної конструкції з двома розподільними валами, двигун 2112 вирізнявся і наявністю гідроштовхачів з автоматичним регулюванням теплового зазору, адже тільки компактні «гідрики» дали змогу розмістити в голівці циліндрів і ще один вал, і вісім додаткових клапанів. Крім механізму газорозподілу «дванадцятий» мотор отримав також оригінальні впуск і випуск.

Незважаючи на компонувальну схожість із 8-клапанним двигуном ВАЗ-21083, «верх» нового мотора отримав два розподільчі вали, 16 клапанів і низку принципових відмінностей

Впускний колектор на 16-клапаннику рознесли з випуском. Спочатку впуск виготовляли з легкого сплаву, а на 1,6-літровому моторі він став пластиковим

Фахівці Porsche одразу засумнівалися в тому, чи підійдуть блок і колінчастий вал колишнього «восьмиклапанніка» новому мотору — адже навантаження з урахуванням збільшених потужності і моменту неминуче зростуть. Спеціальні стендові випробування двигуна ВАЗ-21083 у Німеччині підтвердили, що його конструкція і механічна міцність цілком допускають подібний «тюнінг», але згодом для перестраховки противаги на колінвалі для впорскування двигунів трохи збільшили, а блок при перетворенні мотора на 16-клапанник отримав важливе доопрацювання: в опорах корінних підшипників з’явилися додаткові оливні канали із запресованими в них форсунками, завдяки чому днища поршнів омиваються оливою під тиском.

Німецька сторона також розробила й оптимізувала форму камери згоряння, завдяки чому навіть з урахуванням високого ступеня стиснення (10,5) на бензині з ОЧ 91-95 двигун ВАЗ-2112 працював без детонації.

На ранніх етапах доведення 16-клапанного мотора застосовували звичні для фахівців Porsche компоненти розподіленого впорскування німецької фірми Bosch, проте надалі (з 1990 року) радянська сторона почала активно співпрацювати з американською компанією GM, перейшовши на «джіемівську» систему не лише для багатоклапанних моторів, а й на звичайних восьмиклапанниках як «восьмого», так і «класичного» сімейств. Іронія долі полягала в тому, що через п’ять років ВАЗ знову повернувся до «бошівських» компонентів уприскування на своїх двигунах, припинивши співпрацю з GM у цьому напрямку.

Довгі пологи, коротке життя

Вперше «десятку» з новим двигуном офіційно продемонстрували наприкінці 1992 року в Московському Манежі, а в 1994-му АвтоВАЗ «засвітив» передсерійний прототип ВАЗ-2110 і на Паризькому автосалоні.

«Десятка» з шістнадцятиклапанником стала справжньою зіркою березневого журналу “За Рулем” за 1993 рік: крім обкладинки, яскравій новинці відвели чотири перші сторінки

16 клапанів — так це буде по-російськи

Як виявилося, під великою пластиковою кришкою із «закордонним» написом «16 VALVE» ховався саме 16-клапанний двигун ВАЗ-2112, який розвивав 94 к.с. при 5 600 об/хв. При цьому мотор виявився і доволі тяговитим — 130 Нм він видавав уже за 3 600 об/хв. Таким чином, літрова потужність нового двигуна становила 62 к.с. — не найгірший показник за мірками початку дев’яностих. Принаймні, європейські та японські аналоги зі схожою конструкцією мотора розвивали приблизно 65-70 к.с. на літр робочого об’єму.

Спідометр не бреше: з 16-клапанником нова модель ВАЗу впритул підібралася до позначки 200 — особливо за спідометром. Якщо ж бути точним, то «сто третя», за даними виробника, розганялася до 185 км/год.

Двигун ВАЗ-2112 поєднувався з вентильованими передніми гальмами і посиленою трансмісією

Потужніший двигун потребував посилення і деталей трансмісії — зокрема, застосування нового вторинного вала з підвищеною жорсткістю, а також збільшення діаметра зчеплення зі 190 до 200 мм.

16-клапанний мотор у «десятку», на відміну від Самари, заклали вже на рівні проектування компонування

Випуск ВАЗ-2110 планувався з 1995 року — перші «десятки» були зібрані в ВПП АвтоВАЗу 27 червня, проте повноцінне серійне виробництво почалося лише в 1996-му. При цьому багато перших «живих» машин оснащувалися не новомодним «шеснарем», а банальним карбюраторним (!) двигуном з індексом 2110.

Прототипи і передсерійні зразки ВАЗ-2110 зовні відрізнялися від товарних машин

А «сто третя» (ВАЗ-21103) з тим самим півторалітровим 16-клапанником ВАЗ-2112 потрапила на основний конвеєр лише в 2001 році.

Теоретично 16-клапанний ВАЗ міг підігріти інтерес заіжного покупця до продукції з Тольятті. На практиці ж потужна «десятка» всерйоз зацікавила лише внутрішнього споживача

Планувалося, що 16-клапанник отримає і «зубило» — така собі запізніла відповідь АвтоВАЗу на Volkswagen Golf GTI.

Однак надалі з’ясувалося, що встановлення цього мотора під капот Самари вимагає доопрацювань кузова, несумісних із великосерійним виробництвом, тому від такої затії надалі відмовилися, а 16-клапанний двигун ВАЗ-2112 так і залишився прерогативою «десятого» сімейства.

Втім, 16-клапанні двигуни під капот Самар все ж таки «просочилися»: тольяттинське ЗАТ «Супер-Авто» випускало ВАЗ-2113 і ВАЗ-2114 у «поліпшеній комплектації», що охоплювала і 1,6-літрові мотори (21124 і 21126) з чотирма клапанами на циліндр. Майже 100 сил давали змогу «суперзубилам» не тільки на рівних змагатися з іншими вазівськими шістнадцятиклапанниками, а й вступати у світлофорні перегони з бюджетними іномарками.