Как правило, базовая конструкция двигателя сменяется на производстве гораздо реже, чем базовая конструкция автомобиля, на котором он применяется. Это объясняется сложностью и дороговизной специализированных оснастки и станочного парка, необходимых для массового выпуска двигателей. Отсюда — культ неприкосновенности поточного производства, который тем основательней, чем больше капиталовложений и трудозатрат в его организацию. Тем не менее в первые послевоенные годы в силу сложившихся обстоятельств все автомобильные заводы были ориентированы на выпуск новых моделей и, естественно, новых силовых установок к ним. Таким образом, появилось полностью отличное от прежних поколение отечественных автомобильных двигателей как бензиновых, так и газовых и дизельных. В общей сложности на протяжении 1945—1955 годов выпускалось шесть их базовых конструкций.
Среди бензиновых можно выделит пять конструкций. Одна — постоянно эволюционировавший двигатель «Москвич-400» (позже — модели «401» и «402» с диапазоном мощностей 23—36 л.с.). Другая объединяла семейство четырех- и шести цилиндровых двигателей ГАЗ, унифицированных между собой и различавшихся степенью форсировки. Они имели ряд мощностей от 50 до 90 л.с. Третье семейство объединяло шестицилиндровые двигатели ЗИС-120 для грузовиков, машин повышенной проходимости ЗИС-121, ЗИС-123 и автобусов ЗИС-124. При неизменном рабочем объеме их диапазон мощностей варьировался от 90 до 110 л.с. Особняком стоял восьми цилиндровый двигатель ЗИС-110 для легкового автомобиля высшего класса. Логичным было бы унифицировать его с двигателем ЗИС-120 в качестве восьми цилиндровой модификации.
Но такой вариант оказался бы чрезмерно перетяжеленным пб сравнению с ЗИС-110, выполненным с высокой весовой культурой. Кроме того, двигатель ЗИС-110 включал ряд нетрадиционных для нашей автомобильной промышленности решений (гидравлические толкатели, привод распределительного вала пластинчатой цепью, демпфер крутильных колебаний). Они в известной степени оправдывали автономию этого двигателя в производственной программе завода. Двигатель «УралЗИС-5М» представлял собой модернизированный вариант довоенного мотора и в результате последовательных усовершенствований по своим показателям приближался к семейству силовых установок ЗИС-120.
Все двигатели имели удивительное сходство в отношении технических решений: чугунные головка и блок цилиндров, нижнеклапанный распределительный механизм, привод распределителя наклонным валиком, однокамерные карбюраторы (за исключением ГАЗ-12 и ЗИС-110), автоматическое регулирование опережения зажигания, высокоэффективные устройства для фильтрации топлива и масла. Такое сочетание не являлось случайным, а выражало определенный подход к конструированию двигателей, предназначенных для эксплуатации в СССР. Иными словами, в их технических особенностях проявлялся специфический почерк отечественной конструкторской школы.
Наличие в стране бензина с октановым числом не выше 66 (только для некоторых легковых моделей применялось высокооктановое топливо) предопределяло довольно низкий уровень степени сжатия (5,8—6,2). Нижнее расположение клапанов и связанная с ним форма камер сгорания делали невысокой удельную мощность (17—25 л.с./л), зато двигатели хорошо приспосабливались к изменению внешних нагрузок, являлись гибкими в работе. Соответственно названным конструктивным особенностям удельный часовой расход топлива лежал в пределах 260—270 г/л.с. в час, причем меньший показатель соответствовал двигателям с более высокой степенью сжатия (6,7—6,85). О быстроходности можно судить по довольно низкому диапазону частоты вращения — 2400—3600 об/мин.
Широкое использование чугуна, развитые в интересах повышения долговечности зоны подшипников коленчатого вала не способствовали снижению массы двигателей. Их масса с оборудованием и сцеплением, отнесенная к 1 л.с. мощности, держалась на довольно высоком уровне 3,7—5,5 кг/л.с. у двигателей грузовиков и 3,4—3,7 кг л.с. у более форсированных двигателей легковых машин. Для своего времени эти силовые агрегаты отличались довольно высокой долговечностью. Этому способствовали полно опорные коленчатые валы двигателей ЗИС, «сухие» гильзы цилиндров из кислотоупорного чугуна двигателей ГАЗ и «Москвич-401», закалка шеек коленчатого вала, вентиляция внутренних полостей картера.
Нельзя, однако, не признать, что конструкция двигателей рассматриваемого периода была лишена оригинальности, новаторских решений. Так, в отечественном авиамоторостроении уже в конце 30-х и 40-х годов применялись турбонаддув, два распределительных вала в головке, четыре клапана на цилиндр, гильзы цилиндров «мокрого» типа, впрыск топлива. Но весь богатый опыт авиамоторостроения оставался практически недоступным для автомобильной промышленности из-за режима секретности, который в период сталинщины стал почти самоцелью. В итоге результаты многих исследовательских и экспериментальных работ, уже не представлявших интерес для авиапромышленности, были уничтожены и таким образом вычеркнуты для любого практического использования в других отраслях. Такая судьба постигла весьма интересные бесшатунные двигатели С. С. Баландина, построенные в 1946—1949 годах.
В тех редких случаях, когда в автомобильную промышленность приходили конструкторы из других отраслей, как Г. М. Вассерман, Э. О. Лорент, И. И. Окунев, А. А. Смолин, они привносили с собой опыт и эрудицию, которые в сочетании с возможностями автомобильных заводов сразу давали ощутимые результаты. Опыт и знания Игоря Ивановича Окунева, накопленные в конструкторской работе на мотоциклетных заводах ИМЗ в Ирбите и ММЗ в Москве, практика постройки опытных двигателей для гоночных мотоциклов дали начало свежим техническим решениям, проявившимся, например, в семействе малолитражных верхнеклапанных экспериментальных двигателей «Москвич» моделей «404», «405», «406» периода 1953—1956 годов. Нельзя пройти мимо интересных экспериментальных разработок автомобильных заводов.
Это золотниковое газораспределение, штампованные блоки цилиндров, форкамерно-факельный рабочий процесс. Опытные работы по нему наша автомобильная промышленность развернула в начале 50-х годов по предложению Института физической химии Академии наук СССР, ученые которого провели фундаментальные исследования воспламенения обедненной горючей смеси факелом горящей смеси обычного состава. Применение в автомобильном двигателе сильно обедненной смеси (с коэффициентом избытка воздуха до 1,5—1,6) позволяет обеспечить хорошую полноту сгорания (отсюда меньшее содержание вредных примесей в отработавших газах) и лучшую экономичность (на 15%). Эксперименты с двигателями с двухступенчатым зажиганием смеси (так их тогда именовали) вели в начале 50-х годов. НАМИ, ЗИС и ГАЗ, причем в начале 60-х годов небольшая партия фургонов на шасси ГАЗ-51 и автобусов была направлена в Москву и Сочи для опытной эксплуатации.
Двигатель ГАЗ-51 с форкамерно-факельным зажиганием получил новую верхнеклапанную головку цилиндров с тремя клапанами на цилиндр и сдвоенный карбюратор. Несмотря на высокую экономичность, он обладал трудно устранимыми в те годы недостатками. Мощность — 80 л.с. при 3000 об/мин. Что касается двигателей ЗИС-120Ф, то они испытывались в конце 1954 года опытным пробегом протяженность 6000 км и показали себя на 31 % экономичней бензиновых двигателей ЗИС-120 традиционного типа. Серийно силовые установки с форкамерно-факельным зажиганием выпускались в ограниченных количествах. А газовые двигатели сходили с конвейера. Ими оснащались грузовые автомобили «Урал-ЗИС-21А», «УралЗИС-352″, ГАЗ-51Б, ЗИС-156, ГАЗ-51Ж и ЗИС-156А. Первые два являлись газогенераторными модификациями моделей ралЗИС-5В» и «Урал-ЗИС-5М» соответственно.
Газогенераторная установка была довольно тяжелой (460 кг), а двигатель, несмотря на повышенную до 7,0 степень сжатия, развивал мощность всего 45 л.с. Грузоподъемность автомобиля понизилась на полтонны. Поскольку «УралЗИС-21А» и «УралЗИС-352» эксплуатировались преимущественно на лесоразработках, специалисты НАМИ в 1952 году испытали опытный образец лесовозного газогенераторного автомобиля повышенной проходимости — ЗИС-151Г. Серийное производство его не было организовано. С освоением богатых месторождений природного газа возникла реальная возможность использовать его в качестве моторного топлива. Для работы на сжатом газе заводы в 1949 году начали выпуск газовых модификаций для наиболее распространенных моделей грузовиков: ГА3-51Б и ЗИС-156, работающих на сжатом газе, а в 1953—1954 годах модификаций ГАЗ-51 Ж и ЗИС-156А, использующих сжиженный газ.
Сама по себе установка, состоящая из баллонов с запасом топлива и газовой аппаратуры для ГАЗ-51А была очень тяжелой — 390 кг, для ГАЗ-51Ж ее масса составляла 145 кг. А это, в свою очередь, означало снижение на такую же величину грузоподъемности. Кроме того, газовая модификация двигателя развивала по сравнению с бензиновой заметно меньшую мощность: на 20—22% при использовании сжатого газа и на 10—11% при использовании сжиженного. В связи с переходом авиации на реактивные двигатели в народном хозяйстве в середине 50-х годов начало высвобождаться большое количество высокооктанового бензина. Это открыло пути для перевода автотранспорта на такое топливо, позволив повысить степени сжатия проектировавшихся новых бензиновых двигателей до 6,7—7,0. Одновременно менее актуальной стала замена бензина газовым топливом.
Применявшиеся на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах двухтактные дизели с непосредственным впрыском топлива и приводными нагнетателями оказались для отечественных условий эксплуатации не идеальными. Силовые установки ЯАЗ-204 (четыре цилиндра) и ЯАЗ-206 (шесть цилиндров) развивали мощность соответственно 110—135 л.с. и 165—205 л.с. при 2000 об/мин. Формально они обладали неплохими удельными показателями: литровая мощность — 23,5—29,5 л.с/л., часовой расход топлива — 205 г/л.с. Правда, им была присуща значительная удельная масса (5,5—7,8 кг/л.с.), они требовали высокой культуры обслуживания, обладали недостаточно высоким моторесурсом. Эти обстоятельства дали толчок к проектированию более перспективных дизелей, работающих по четырехтактному циклу.
В этой связи закономерен вопрос, почему не использовалась шести цилиндровая разновидность дизеля известного семейства В-2, тем более, что одна из них — двенадцати цилиндровый двигатель Д-12А с чугунным блоком цилиндров устанавливали на самосвалах МАЗ-525? Попытки применения шести цилиндровых (19 100 см3, 150 л.с. при 1500 об/мин) дизелей Д-6, однотипных с Д-12А, известны. Так, в 1947 году в Магаданской области под руководством инженеров С. С. Толкачева и Ю. Л. Бакуревича реконструированные ими дизели Д-6 были смонтированы на тягачах «Даймонд» взамен вышедших из строя двухтактных дизелей «Джиэмси-6-71» (аналогичных ЯАЗ-206). Несмотря на чугунный картер, дизель Д-6 был легче (850 кг против 1280 кг) и, хотя развивал меньшую (на 15 л.с.) мощность, был заметно экономичнее (190 г/л.с. в час против 205). Но высокая себестоимость этого сложного двигателя и малый мото ресурс делали его широкое внедрение нецелесообразным.
Когда в самом начале 1954 года в НАМИ состоялось представительное совещание по автомобильным дизелям с участием потребителей, оно сделало важный вывод: двухтактные дизели ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 по всем показателям отстают от четырехтактных и дальнейшее развитие отечественного автомобильного дизелестроения следует ориентировать на четырехтактные конструкции. К этому времени под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Н. Р. Брилинга уже шла разработка семейства четырехтактных быстроходных дизелей ДБ-43 и ДБ-64. Их конструкция предусматривала малое отношение хода поршня к диаметру цилиндра (0,85—0,88), неразделенную камеру сгорания, роликовые коренные подшипники коленчатого вала, гильзы цилиндров «сухого» типа. Эти дизели развивали высокую удельную мощность (22—23 л.с.) и были очень экономичны (удельный расход топлива — 170 г/л.с. в час).
Доводка, постройка опытных образцов ДБ и их испытания тянулись очень долго. Н. Р. Брилинг, один из горячих сторонников дизелизации автомобильного парка, с нетерпением ожидал постройки опытных образцов. По рассказам очевидцев, к тому времени он, почти полностью потерявший зрение, приезжал к началу дорожных испытаний и в буквальном смысле ощупывал каждый дизель, смонтированный на машине. Двигатели ДБ-43 и ДБ-64 во время дальнего испытательного пробега, проведенного в середине 50-х годов на машинах ЗИС-150, ЗИС-151 и «УралЗИС-5М», зарекомендовали себя весьма экономичными и надежными. Однако вопрос об их серийном производстве тогда так и не был решен, как, впрочем, и другого четырехтактного дизеля ЗИС-МД7 конструкции П. В. Сметанникова. Этот шести цилиндровый (7140 см3, 125 л.с. при 2200 об/мин) двигатель с гильзами «мокрого» типа и семи опорным коленчатым валом был вихре-камерным. Удельный расход топлива составлял около 180 г/л.с. в час.
ЯАЗ же оставался верным двухтактному циклу и вел опытно-конструкторские работы по дизелям с петлевой продувкой. Что касается НАМИ, то его специалисты (С. Б. Чистозвонов и др.) развернули работы над четырехтактными V-образными дизелями НАМИ-019, на базе которых впоследствии было создано семейство двигателей ЯМЗ-2Э6 и ЯМЗ-2Э8. Первые опытные образцы ЯМЗ-236 были собраны в декабре 1958 года. Параллельно с работами по автомобильным двигателям внутреннего сгорания в конце 40-х годов НАМИ провел эксперименты над автомобильными паровыми и электрическими двигателями. Конструкторы же НАМИ стремились создать не универсальные машины с такими силовыми установками, а автомобили ограниченной области применения для условий, где недостатки этих двигателей могли бы стать менее ощутимыми, а достоинства, наоборот, более значительными.
Проектирование паровых автомобилей для лесной промышленности было поручено специальному конструкторскому бюро НАМИ, созданному в 1947 году. В него направили ряд специалистов НАМИ, ЗИСа и МЗМА. Возглавил бюро Ю. А. Шебалин. Основой нового экспериментального автомобиля, который получил индекс НАМИ-012, стало грузовое шасси ЯАЗ-200. Кабина водителя была выдвинута в зону перед управляемыми передними колесами, а паросиловую установку разместили между кабиной и грузовой платформой. Такое решение позволило получить приемлемое распределение нагрузок по осям. НАМИ-012 в первую очередь предназначался для лесоразработок. Естественно, что техническое задание на его проектирование требовало, чтобы топливом служили дрова, а не уголь, кокс, мазут или нефть.
Такая задача в мировой практике паровых автомобилей ставилась впервые. Источником пара служил водотрубный котел с конденсатором пара. Рабочее давление в котле — 25 кгс/см. Розжиг холодного котла занимал 30—35 мин. Двигателем служила трех цилиндровая паровая машина однократного расширения и двустороннего действия. Она отличалась высоким инженерным уровнем проработки и являлась более совершенной по сравнению с двигателями последних паровых грузовиков начала 30-х годов. Ее мощность составляла 100 л.с. при 1000 об/мин. Исключительно выгодная тяговая характеристика паровой машины позволила обойтись без коробки передач, упростить управление величиной тягового усилия на ведущих колесах. Поскольку паросиловая установка, а также запас воды (380 кг) и дров (380 кг) превышали почти на 1000 кг массу дизеля ЯАЗ-204, его трансмиссии и топливного бака, то грузоподъемностью НАМИ-012 вынужденно оказалась меньшей: 6000 кг против 7000 кг у ЯАЗ-200.
Надо в этой связи отметить, что масса парового грузовика в снаряженном состоянии равнялась 7300 кг (у ЯАЗ-200 — 6400 кг). Габарит автомобиля: длина — 7690 мм, высота — 2600 мм, а в остальном не отличался от размеров базовой модели. Первый экземпляр НАМИ-012 построен в конце 1949 года, второй — в середине 1950 года. Они испытывались в северных районах страны, причем один прошел без неполадок 26 тыс. км. Паровой грузовик показал высокие тяговые качества и лучшую динамику разгона, чем дизельный ЯАЗ-200. Наибольшая скорость НАМИ-012 — 45 км/ч, запас хода на одной заправке — 80 км. Затем был спроектирован НАМИ-018, лесовозный полноприводный тягач на базе НАМИ-012. В его двухступенчатую раздаточную коробку были встроены муфты свободного хода, автоматически включавшие привод на передние колеса при начале буксования задних.
Этот тягач был рекомендован к серийному производству, но выпуск его не начался из-за отсутствия производственной базы. Чертежи машины были также переданы автомобилестроителям ЧССР и КНР для возможного промышленного освоения. Электромобили — другое направление исследований НАМИ. Как экологически чистые машины, они предназначались для доставки почты и малых партий грузов в больших городах, то есть для перевозок на небольшие расстояния с частыми остановками. Эти условия заставляют двигатель внутренного сгорания работать в режимах с наибольшим выбросом вредных веществ, а электромобили дают возможность при остановках под заряжать аккумуляторы. Экспериментальные электромобили НАМИ-750 и НАМИ-751 с кузовами типа фургон грузоподъемностью соответственно 500 и 1500 кг были построены в 1948 году.
Наибольший интерес представляла модель «751». Рама в виде пространственной фермы и каркас кузова — из алюминиевых профилей. Для погрузки-выгрузки служили два боковых подъемных люка (в открытом положении они вдвигались под крышу) и задняя дверь. Ведущими являлись задние колеса, причем каждое имело индивидуальный привод через редуктор от электродвигателя мощностью 4 кВт (около 8 л.с.). Источником питания служили свинцовокислотные аккумуляторы общей массой 1100 кг. Запаса накопленной в них энергии хватало для пробега 40—50 км. Снаряженная масса НАМИ-751 — 2640 кг, а наибольшая скорость — 30 км/ч.
В 1951 году Львовский автобусный завод изготовил первую партию таких электромобилей. Они эксплуатировались в Ленинграде на доставке почты с 1952 по 1958 год. Дороговизна и малый срок службы батарей заставили провести эксперименты по применению железоникелевых аккумуляторов. По массе они практически не имели преимуществ перед свинцово-кислотными, но показали себя более долговечными и выдержали до 750 циклов зарядки. Производство электромобилей на ЛАЗе дальнейшего развития не получило — осенью 1951 года там в новых корпусах был начат выпуск автокранов (сначала ЛАЗ-АК-32, затем ЛАЗ-690), в которых народное хозяйство испытывало острую нужду.
