Но дело создания отечественной массовой микролитражки еще не завершено. Оказывается неподходящим двигатель воздушного охлаждения, разработанный на том же Ирбитском мотозаводе. Для серийного производства новой машины нужен новый завод. Вопрос оказывается решенным только тогда, когда для этих целей выделяется запорожский завод «Коммунар», на котором ранее производились сельскохозяйственные комбайны, а НАМИ создает новый У-образный четырехцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением, получивший впоследствии наименование МеМЗ-965.
В деле разработки конструкций новых автомобильных и тракторных двигателей институт, как и во времена Чудакова, остается лидером. Огромная заслуга в этом принадлежит Николаю Романовичу Брилингу, волею судьбы пережившему своего ученика. Он разработал теорию короткоходного высокооборотного дизельного двигателя задолго до того, как подобными двигателями стали заниматься за рубежом. На основании теоретических изысканий в НАМИ были проведены экспериментальные конструкторские разработки по созданию семейства У-образных шести-и восьмицилиндровых дизельных двигателей сначала для Ярославского автомобильного завода, а потом и для других автомобильных заводов страны, освоивших различные модели дизельных грузовых автомобилей и автобусов.
Шестидесятые годы в истории НАМИ стали временем значительного расширения научно-исследовательской и экспериментально-конструкторской базы. Были созданы новые отделы: качества эксплуатации и ремонта автомобилей; типажа, унификации, отраслевых стандартов и нормалей; технико-экономических исследований и перспектив развития отрасли; развития автомобильной техники; развития автомобильных двигателей; координации; патентов и изобретений разработки новых средств испытаний; приборов; кустовой вычислительный центр. Отделы газотурбинных двигателей, автомобилей высокой проходимости и полимеров значительно выросли.
Конец пятидесятых годов ознаменовался началом строительства под эгидой НАМИ сооружения, о котором давно мечтали все автомобилестроители страны и особенно Евгений Алексеевич Чудаков, как один из тех, кто лично ощутил преимущества подобных сооружений в своих зарубежных поездках. Невдалеке от подмосковного города Дмитрова на площади в несколько десятков гектаров стали укладываться дороги, возводиться специальные стенды и лаборатории автополигона НАМИ. В 1964 году было закончено строительство первой очереди этой испытательной базы и образован специальный отдел автополигона института.
Дмитровский автополигон стал первым в СССР и крупнейшим в Европе сооружением такого типа. На нем были воссозданы все типы дорог, имеющиеся в стране. Испытания на полигоне стали обязательными для всех новых моделей отечественных машин, послужили основой для многих усовершенствований автомобильной техники. Непосредственно с автополигоном НАМИ связана история превращения модели «Фиат-124», давно снятой с производства, в известную ныне во многих странах автомашину «Лада-Жигули-2101».
Дело началось с выбора из многочисленных моделей европейских и японских малолитражек наиболее подходящей для быстрого и массового развертывания производства в СССР подобной машины соответственно тем именно рекомендациям по типажу автотранспорта, которые составлялись при решающем участии Чудакова. Научный подход Государственной комиссии, состоявшей из специалистов НАМИ и представителей автопромышленности, обеспечил наилучший выбор. Три автомобиля «Фиат-124», спроектированные под руководством одного из всемирно известных дизайнеров Д. Джакозы, выкатились из чрева итальянского транспортного самолета на Шереметьевский аэродром в марте 1966-го. А спустя несколько месяцев один из наиболее авторитетных автомобильных журналов мира амстердамский «Ауто-визие» признал «Фиат-124» «автомобилем года», то есть не просто лучшей машиной своего класса, а наиболее совершенной моделью среди всех массовых новинок автостроения, появившихся на рынке за год.
Такая оценка западных специалистов не склонила советских автомобилистов к благодушию. «Фиаты» пошли на Дмитровский автополигон, где подверглись интенсивным всесторонним испытаниям. Для определения надежности и долговечности шасси и кузова одна из машин прошла 12 тысяч километров по специальной булыжной дороге, что соответствовало 120 тысячам километров пробега в обычных условиях эксплуатации. А испытания двигателей проводились на скоростной дороге при пробеге 50 тысяч километров со средней скоростью 125 километров в час. Причем водители-испытатели работали круглосуточно, в четыре смены, и машины проходили по 1,5–2 тысячи километров в сутки. Параллельно проводились испытания «фиатов» в лабораториях НАМИ, оснащенных к тому времени всей необходимой исследовательской аппаратурой.