Или мотористы в поисках идеала

В пьесе Чехова «Дядя Ваня» один из героев утверждает, что в человеке все должно быть прекрасно, и с тех пор эту фразу цитируют. К автомобилю мы выдвигаем те же требования. Покупатель хочет, чтобы цена его была низкой. Водитель – чтобы ехал быстро. «Зеленые» – чтобы природу не загрязнял… И вот в таких противоречивых условиях и вынуждены работать конструкторы. Что в итоге получается при исполнении всех этих чаяний, можно увидеть на примере Renault Arkana.

Валерий Чусов

Бензиновый двигатель мощностью 150 л.с., который сегодня устанавливается на Renault Arkana, появился немного раньше, чем сама модель. Его различающиеся по мощности версии также устанавливаются на другие модели Renault, Nissan и Mercedes-Benz. Да, это совместная разработка Альянса и концерна Daimler. Объединение усилий можно считать позитивным признаком для потребителя.

Во-первых, это означает увеличение инвестиций в новый проект – а современные разработки требуют все больше вложений. Это во времена Готлиба Даймлера и Луи Рено один человек с помощью пары помощников мог построить автомобиль целиком. Сегодня даже небольшие улучшения основываются на длительных исследованиях новых материалов и технологий.

Во-вторых, как бы ни старались компании стать лучшими во всем, у кого-то что-то получается лучше, чем у других. В данном случае Renault взялась за, так сказать, нижнюю часть двигателя – картер и блок цилиндров, коленвал, навесные узлы, а концерн Daimler занимался головкой блока и системой непосредственного впрыска.

В-третьих, требования к конструкции в разных компаниях также различаются, и, если конструкция соответствует и тем и другим, значит она проходит наиболее жесткие испытания. Если человек занимается не только спортом, но и музыкой, то он определенно получает больше возможностей.

Эффективность в деталях

На то, чтобы рекорд времени бега на стометровке сократился с 12 до 10 секунд, ушло 64 года. Нынешний рекордсмен Усэйн Болт добился результата в 9,58 секунды в 2009 году – через 49 лет после того, как Армин Хари пробежал сто метров за 10 секунд. Вот и в автомобилях сейчас конструкторы борются за каждый процент экономии топлива.

Создание двигателя TCe 150 – отличный пример того, как конструкторы «вылизывают» каждую деталь. Блок цилиндров сделан из алюминия для снижения массы. А для обеспечения прочности стенок цилиндров их, вместо того чтобы вставлять гильзы из другого сплава, покрывают тонким слоем стали – ее напыляют с использованием плазмы. Технология BSP (Bore Spray Coating – «напыление на стенки цилиндра») позаимствована у суперкара Nissan GT-R. Стенки становятся более твердыми. Это обеспечивает, с одной стороны, снижение трения поршней, а с другой – возможность более плотного прилегания к цилиндру поршневых колец без увеличения сопротивления. В результате повышается эффективность работы двигателя. Расход топлива снижается примерно на один процент.

Компактный двигатель, помимо очевидного преимущества в размерах и весе, быстрее прогревается и не расходует зря тепло на нагрев атмосферы. В TСe выпускной коллектор частично интегрирован в блок цилиндров, а каталитический нейтрализатор находится под турбонагнетателем – тепло отработавших газов не теряется.

Головка блока, разработанная и даже запатентованная Daimler, имеет треугольную форму – форсунка расположена вертикально по центру, а клапаны окружают ее. В итоге она стала выше, но тоньше и немного легче, что сделало более удобным ее обслуживание.

Непосредственный впрыск топлива в цилиндр под высоким давлением – 250 бар для бензиновых двигателей, это немало – позволяет максимально точно дозировать порции топлива в любом режиме. И не тратить его зря, когда оно не нужно.

Приводы и впускных, и выпускных клапанов имеют системы изменения фаз. Тридцать лет назад подобные системы использовались на нескольких моделях двигателей спортивных автомобилей – кстати, одним из первопроходцев был Nissan.

Еще один процент экономии дает масляный насос с изменяемой производительностью. Корпус перемещается, и при этом меняется объем рабочей полости насоса, тем самым регулируется подача масла и его давление. Таким образом расход масла варьируется в точном соответствии с потребностями двигателя, снижается потребляемая насосом мощность. Да и масло дольше сохраняет свои исходные качества и работает эффективнее.

Регулируется и производительность турбокомпрессора – перепускной клапан здесь получил электрическое управление, так что может изменять давление наддува в более широком диапазоне. Это дает возможность точнее управлять работой двигателя в целом и снижает эффект турбоямы.

Откликаясь на желания

Проблема и с людьми, и с механизмами в том, что абсолютного идеала не существует. Но стремиться к нему похвально. Экология, конечно, важная штука, но иногда хочется поехать побыстрее – и не только для удовольствия, а просто для того, чтобы обойти фуру. И современный двигатель к этому готов! Вон сколько всего там можно поменять: и момент впрыска, и количество топлива, фазы газораспределения, опережение зажигания, давление наддува, даже напор масла! И все это позволяет конструкторам оптимизировать характеристики: например, максимальную мощность он развивает при 5250 об/мин, а у максимального крутящего момента получилась «полка» в диапазоне от 1700 до 3200 об/мин. В итоге новый двигатель при сравнительно небольшом росте мощности по сравнению с представителем прежнего поколения F4R – всего на пять процентов – выдает на 28 процентов больший крутящий момент и при этом расходует топлива меньше на 21 процент!

Еще точнее подогнать характеристики двигателя к необходимым помогает вариатор. Эта разновидность автоматической трансмиссии позволяет бесступенчато, то есть абсолютно точно, подбирать необходимое именно в данный момент, при такой скорости и нагрузке, передаточное число.

На Arkana используется вариатор производства японской компании Jatco. Он относится к восьмому поколению CVT, которое имеет повышенную на 10 процентов эффективность по сравнению с прежними конструкциями. Современные вариаторы сочетают в себе не только собственно шкивы с ремнем, который и позволяет плавно менять передаточное число, но и гидротрансформатор – такой же, как в гидромеханических «автоматах» традиционной конструкции. Здесь он выполняет роль сцепления и снижает нагрузки на сам вариатор. А еще Jatco добавила к ним двухступенчатый редуктор. Он переключается автоматически и позволяет расширить диапазон передаточных чисел, уменьшив при этом рабочий диапазон самого вариатора. Так он работает эффективнее и будет более долговечным. Впрочем, главное средство обеспечения долговечности узлов и агрегатов находится за рулем: если водитель и владелец соблюдает рекомендации по эксплуатации, то это заметно продлевает срок беспроблемной работы автомобиля. Как говорят на сервисах, чаще всего вариаторы, да и другие трансмиссии, выходят из строя из-за того, что владельцы несвоевременно меняют трансмиссионную жидкость – лучше всего это делать даже чаще, чем рекомендует инструкция по эксплуатации.

Человек вообще не всегда идеален. И если вдруг обычно экономному водителю захотелось почувствовать больше драйва, у вариатора есть возможность это ему дать. При нажатии педали акселератора более чем на треть трансмиссия переходит в режим D-Step – он постепенно перебирает до семи ступеней, просто фиксируется на определенных передаточных числах. Это выглядит так же, как разгон на «автомате» традиционной конструкции, и создает ощущение большего контроля над автомобилем. Ступени можно менять и вручную – хотя автоматика делает это точнее и лучше, чем человек. Но такие уж мы несовершенные – иногда хочется сделать что-то нерациональное. А когда это пройдет, то можно вернуться к обычному спокойному движению – и экономить топливо. Главное, что выбор есть!