Агрегатное состояние

Дизель с четырьмя турбинами, первый в мире мотор с электрическим нагнетателем и революционный агрегат, способный вдохнуть в ДВС новую жизнь: «Мотор» представляет обзор силовых установок с самыми нестандартными решениями, показанными за последние несколько месяцев.

С начала 2016 года нам показали впечатляющие своей конструкцией дизели для флагманской модели BMW и «заряженной» версии Audi Q7, малолитражный, но очень «умный» бензиновый мотор Volkswagen, «восьмерку» для новой «Панамеры» и необычный продукт совместной работы Koenigsegg и китайцев из фирмы Qoros.

Что общего у «семерки» BMW и суперкара Bugatti Veyron? Количество турбин в моторе! Этой весной баварский флагман получил новый дизельный агрегат: три литра рабочего объема, шесть цилиндров и четыре нагнетателя. Четыре! Это не только первый в истории серийный двигатель «на тяжелом топливе» с таким количеством турбин, но и мощнейшая дизельная «шестерка» в мире.

Двигатель развивает 400 лошадиных сил 760 Нм крутящего момента — на 19 сил и 20 Нм больше прежнего агрегата с тремя компрессорами. Мотор, работающий в паре с восьмиступенчатым «автоматом», позволяет «семерке» ускоряться с места до ста километров в час за 4,6 секунды (длиннобазный седан проделывает то же самое упражнение за 4,7 секунды) — на 0,3 секунды быстрее предшественника. Но наверняка в конструкцию этого мотора заложен куда больший потенциал.

Система многоступенчатого наддува этого мотора состоит из двух малоинерционных нагнетателей высокого давления, установленных в едином блоке, а также двух компактных компрессоров низкого давления. Все турбины включаются в работу последовательно, причем второй компрессор высокого давления задействуется только при резком ускорении и только на оборотах коленвала выше 2500 в минуту.

Новый агрегат получился чуть легче и тяговитее: первые 450 Нм крутящего момента доступны уже с 1000 оборотов в минуту, а на полку в 760 Нм мотор выходит в диапазоне от 2000 до 3000 оборотов в минуту.

Дополнительная турбина низкого давления позволила не только увеличить отдачу мотора, но и повысить топливную экономию на 11 процентов — до 5,7-5,9 литра на сто километров пробега.

Концерн Volkswagen на симпозиуме в Вене представил новую 1,5-литровую «турбочетверку», которая заменит нынешний наддувный агрегат объемом 1,4 литра. Главное новшество этого двигателя — турбина с изменяемой геометрией крыльчатки, которая впервые в мире появится на массовых моделях с ДВС с искровым зажиганием.

Компрессоры с изменяемой геометрией компании Peugeot, Citroen, Honda и Chrysler применяли еще в конце 1980-х годов, однако сейчас эта технология используется только на спорт- и суперкарах, вроде Porsche 911 Turbo, а также на новых турбированных «четверках» моделей 718 Cayman и 718 Boxster. Ну и в дизельных агрегатах, конечно же.

Особенность такого турбонагнетателя — кольцо со специальными направляющими лепестками, которые способны менять свой угол для оптимизации мощности турбины при конкретных нагрузках. Возможность изменения сечения увеличивает отдачу, улучшает отклик мотора и снижает уровень потребления топлива. Максимальный крутящий момент достигается при меньших оборотах и доступен в более широком диапазоне по сравнению с моторами с традиционным нагнетателем.

Новый 1,5-литровый агрегат будет предлагаться в двух вариантах мощности: 131 и 150 лошадиных сил. Пиковый крутящий момент базового мотора в 200 Нм достигается уже при 1300 оборотах в минуту и доступен вплоть до 4500 оборотов.

Еще одно новшество — этот мотор будет работать по циклу Миллера, в котором впускной клапан остается открытым еще на какое-то время в начале цикла сжатия и закрывается чуть позже, чем на стандартных двигателях. В результате геометрическая степень сжатия увеличилась с 10,5:1 у прежнего двигателя до 12,5:1.

Помимо этого, новая «четверка» получила систему деактивации цилиндров, которая отключает два из них при малых нагрузках, усовершенствованную систему впрыска топлива с повышенным до 350 бар давлением, полностью новую головку блока цилиндров и электронноуправляемую систему охлаждения.

«Дизельгейт» еще не успел отгреметь, а у Audi появилась новая 435-сильная четырехлитровая «восьмерка» с тройным наддувом, которая дебютировала на «заряженном» внедорожнике SQ7. Две традиционные турбины тут работают в паре с компрессором с электрическим приводом. Подобную схему применили на серийном автомобиле впервые.

Компрессор раскручивается 7-киловаттным (9,5 лошадиные силы) электрическим мотором, который разгоняет ротор до 70 тысяч оборотов всего за четверть секунды, позволяя избежать турбоямы. Электродвигатель запитан от отдельной электрической системы с напряжением 48 вольт и блоком литий-ионных аккумуляторов, расположенных под багажником «заряженного» кроссовера.

Сам четырехлитровый мотор V8 — тоже новый. Турбокомпрессоры тут расположены в развале блока цилиндров и работают по двухступенчатой схеме. На малых и средних оборотах система valvelift открывает один из двух выпускных клапанов в каждом цилиндре, раскручивая первую турбину. По мере увеличения нагрузки (2200-2700 оборотов в минуту) электроника открывает второй выпускной клапан, активизируется другой компрессор. Электрический нагнетатель работает в самом «низу».

В результате, четырехлитровый агрегат развивает 435 лошадиных сил, а максимальный крутящий момент в 900 Нм доступен в диапазоне 1000-3250 оборотов в минуту. Мотор, работающий вместе с восьмиступенчатым «автоматом», позволяет семиместному внедорожнику набирать «сотню» за 4,8 секунды. Максимальная скорость ограничена электроникой 250 километрами в час.

Новый мотор Audi в дальнейшем появится и на других моделях концерна Volkswagen, включая новую Porsche Panamera и Cayenne, а также дизельную модификацию Bentley Bentayga.

Еще один «глобальный» двигатель, который сначала дебютирует на Porsche Panamera Turbo и Cayenne Turbo следующего поколения, а впоследствии доберется и до моделей Audi, Bentley и даже Lamborghini. Это новейший четырехлитровый твин-турбо мотор V8, который придет на смену нынешней 4,8-литровой «турбо-восьмерке».

Уменьшение рабочего объема, помимо унификации с другими силовыми установками концерна Volkswagen, позволит флагманским моделям Porsche — Panamera Turbo и Cayenne Turbo — обойти повышенный налог на автомобили с моторами объемом свыше четырех литров, действующий в Китае.

В базовой версии новый двигатель будет развивать 550 лошадиных сил и 770 Нм крутящего момента, что на 30 сил и 70 Нм больше предыдущего агрегата 4.8. При этом в Porsche поговаривают, что на версиях Panamera Turbo S и Cayenne Turbo S он будет выдавать свыше 600 сил и 810 Нм.

Помимо высокой отдачи, новый мотор будет заметно эффективнее предыдущего. А значит, экономичнее. Ведь он получит систему деактивации половины цилиндров при малых нагрузках (в диапазоне от 950 до 3500 оборотов в минуту), что позволит на 30 процентов улучшить топливную экономию.

Твин-турбо «восьмерка» унифицирована с трехлитровым турбомотором V6, разработанным Audi, и создавалась с учетом ее применения как на модульной платформе MLB, так и на шасси MSB. Первая архитектура предназначена для машин с передним и полным приводом (читай, Audi A4, A5, A6 и производные, включая кроссоверы), а вторая — с приводом на задние или на все колеса (используется на больших моделях Porsche и Bentley).

Поэтому, помимо новых Panamera и Cayenne, четырехлитровый мотор пополнит линейку двигателей Audi A6, A8 и Q7 следующих поколений, а также двух моделей Bentley — Bentayga и Continental. Наконец, именно этим мотором, скорее всего, будет оснащаться и кроссовер Lamborghini Urus, который должен отнять у «Бентейги» звание «быстрейшего серийного внедорожника в мире».

Еще одна важная особенность нового мотора Porsche — он изначально адаптирован для работы в составе гибридных силовых установок и может сочетаться не только с уже привычным восьмиступенчатым «автоматом» ZF, но и с принципиально новой восьмидиапазонной роботизированной трансмиссией с двумя сцеплениями PDK II.

Шведская фирма FreeValve, находящаяся под контролем производителя суперкаров Koenigsegg, вот уже полтора десятка лет трудится над технологией, способной совершить революцию в двигателях внутреннего сгорания. И кажется, они вот-вот это сделают.

С начала 2000-х шведы работают над двигателем без распределительного вала и дроссельной заслонки, которые заменяет система электронноуправляемых актуаторов клапанов с пневмоприводом и гидравлическим запором. Технология, как выражается глава Koenigsegg Кристиан фон Кенигсегг, позволяет двигателю играть «любые мелодии» — то есть, с высочайшей точностью контролировать открытие и закрытие клапанов.

Если у инженеров все получится, то новые силовые агрегаты станут более производительными, легкими, компактными и экономичными. Кристиан фон Кенигсегг говорит, что новый двигатель произведет революцию в ДВС, которая будет «похлеще массового перехода с карбюраторов на инжекторы».

Все самые свежие наработки FreeValve на данный момент реализованы в экспериментальном моторе QamFree китайско-израильской фирмы Qoros (принадлежит консорциуму Israel Corporation и фирме Chery). Qoros всерьез намерен довести до серии этот двигатель и собирается устанавливать его на свои массовые модели. Кроме того, мотор может появиться на машинах «бюджетного» суббренда Koenigsegg, на возможность появления которого намекает сам Кенигсегг.

Новая «четверка», в основу которой заложены инженерные принципы моторов суперкаров Agera и Regera, сможет выдавать более 400 лошадиных сил. Агрегат со сложнейшей управляющей электроникой и множеством дорогостоящих компонентов пока что получается недешевым, но фон Кенигсегг уверен, что его стоимость значительно снизится в случае организации серийного производства.

Разумеется, массовый мотор без распредвала — это все еще красивая концепция. Однако идеи человека, создающего быстрейшие в мире машины, и финансовые возможности его китайско-израильских партнеров делают очередную революцию в конструкции ДВС более чем реальной.