Не в силах счастье

ТЕХНИКА

/ОБОЗРЕНИЕ

НЕ В СИЛАХ СЧАСТЬЕ

ДИАПАЗОН МОЩНОСТЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ОГРОМЕН: ОТ 5 ДО 1001 л. с.

ТЕКСТ / АЛЕКСЕЙ ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ

ОНА ПРИШЛА ИЗ XVIII ВЕКА

Что же такое "лошадиная сила"? Определений можно придумать множество. Вот, например, шутливое: "лошадиную силу развивает лошадь ростом 1 метр и весом 1 кг". Ну, а если серьезно, то появлением этой единицы измерения мощности мы обязаны Джеймсу Уатту, который должен был как-то измерить параметры своей паровой машины. Определив, сколько ведер воды она смогла поднять за секунду, он попытался сопоставить совершенную работу с усилиями ломовых лошадей, таскающих калиброванный груз. Мощность, показанная усердно подгоняемым животным, и была названа лошадиной силой.

Она никак не связывалась с другими единицами измерения, что было неудобно. Поэтому 1 л.с. позднее несколько подтянули к более-менее круглым величинам. В Российской империи ближе всего оказалась величина в 15 пудов силы на фут в секунду, в Великобритании 550 фунтов силы на фут в секунду. Такая лошадиная сила и сегодня используется в Англии и США и обозначается hp. В странах материковой Европы решили привязать "лошадку" к метрической системе и ничего ближе 75 кгс.м/с не нашлось. Это и есть привычная нам 1 л. с. (1 PS). Впрочем, от привычки пора отучаться: в общепринятой (международной) системе единиц СИ мощность измеряют куда более универсальными киловаттами; они и только они участвуют в расчетах. Напомним лишь о единственном недостатке киловатта - значение мощности получается... меньше (1 л.с.=0,736 кВт, 1 hp=0,745 кВт), что иногда вредит рекламе.

В НАЧАЛЕ ШКАЛЫ

Меньше 4 кВт развивают моторы автомобильчиков-квадрициклов. Несмотря на миниатюрные размеры и массу (около 350 кг), машины стоят вполне весомые 5000 долларов и предоставляют водителю с пассажиром достойный комфорт. Тут найдется место не только кондиционеру, но и, вполне возможно, компьютеру с Интернетом. Однако главное преимущество кроется вовсе не в технике, а в статусе этих транспортных средств: ими могут управлять лица, не имеющие водительских лицензий. Лишь бы в машине было не более двух мест и она передвигалась не быстрее 45 км/ч при двигателе не мощнее 4 кВт/5,4 л.с.

Подобные автомобильчики имеют бензиновый или дизельный одно-двухцилиндровый силовой агрегат объемом 300-400 см3 с воздушным или жидкостным охлаждением. В трансмиссии, как правило, вариатор, привод передний, тормоза дисковые. Расход топлива 3-4 л/100 км, а емкость бака позволяет совершать без дозаправки 500-километровые путешествия. Все же из-за тихоходности их ареал - город и тут багажник объемом до 600 л (!) как нельзя кстати для посещения супермаркетов.

Само собой, пластмассовые кузова малюток выдерживают необходимые крэш-тесты, а на последних образцах появились надувные подушки безопасности.

МОЩНОСТЬ КУБИКАМИ НЕ ИЗМЕРИТЬ

Едва появившись, двигатели Отто стали наращивать мускулы. Поначалу экстенсивно. Больше цилиндров, больше рабочий объем - больше мощность. Капоты престижных довоенных автомобилей выросли до невероятной длины, под ними в ряд стояло до 12 здоровых "горшков" (два Р6 друг за другом). Мощности уже тогда были под стать сегодняшним: "Блитцен-Бенц" 1909 года, например, развивал 200 л.с. в своих четырех цилиндрах объемом более пяти (!) литров каждый. Удельные же показатели выглядели куда скромнее - около 10 л.с./л.

Уже в 20-х годах верный рецепт был найден: цилиндры маленького объема и высокая скорость вращения коленвала. Гоночный "Амилькар С-6", например, имел шестицилиндровый двигатель объемом... 1094 см3, который развивал до 103 (!) л.с. при 5600 об/мин. Впрочем, для автомобилей общего назначения подобные показатели еще долго оставались недосягаемы (см. таблицу) - тогдашние технологии и материалы не позволяли обеспечить приемлемый ресурс.

Сегодня благодаря повышению степени сжатия (спасибо высокооктановым бензинам), оптимизации процессов смесеобразования и сгорания, увеличению рабочих оборотов научились с литра рабочего объема снимать до 88 кВт (" Honda S2000") при типичном значении 45-50 кВт/л. В свете сказанного выше эти параметры уже не поражают воображение, зато современный двигатель может выдавать их на протяжении нескольких сотен тысяч километров пробега.

В нынешнем моторе - множество технических ухищрений. Они позволяют не столько увеличить мощность, сколько получить хорошие показатели с минимумом вредных последствий: небольшим количеством вредных выбросов, экономно расходуя топливо. Тут и изменяемые фазы газораспределения, и регулируемый подъем клапанов (которых, кстати, может быть до пяти на цилиндр), и ставший обязательным впрыск топлива, рассчитанный компьютером с математической точностью.

Что же до собственно мощности, то ее чаще всего повышают с помощью наддува. Слово "турбо" мы намеренно опустили - бывают и другие нагнетатели: механические, резонансные типа "Компрекс". Прелесть этого пути в том, что можно увеличить мощность чуть не любого уже существующего мотора. Как всякое техническое решение, наддув несет и свои проблемы: повышаются нагрузки на поршни и шатуны, ужесточается тепловой режим. На переходных режимах появляется заметный провал, так называемая "турбояма", устранить которую помогает опять же электроника. Да и сам турбокомпрессор - достаточно нежный аппарат, требующий первосортного масла. Ведь обороты его крыльчатки измеряются сотнями тысяч! Выигрыш, однако, тоже немал: "табун" в цилиндрах удается уплотнить в полтора-два раза.

Если сравнить два мотора равного объема, но с разницей в возрасте лет в двадцать, можно сделать вывод: сложнейшие технические решения "уложили" нынешний мотор в рамки Евро III, а то и Евро IV, значительно улучшили его эластичность, плавность хода и бесшумность работы, в общем, сделали езду на автомобиле гораздо более приятной. А мощность... Ее уже давно хватает. Максимальную скорость искусственно ограничивают - 250 км/ч, разгон до "сотни" за 4 с - почти предел, установленный законами физики.

РЕКЛАМА СОЗДАЕТ ДВИГАТЕЛЬ

К выражению "реклама - двигатель торговли" все уже привыкли. Ради рекламы цены на многие товары не дотягивают до ближайшей круглой суммы какой-нибудь копейки. Другое дело - мощность: покупатели считают, что чем больше "табун" под капотом, тем лучше. Вот и решили на "Фольксвагене" установить на "Бугатти-Вейрон 16-4" мотор в... тысячу и одну лошадиную силу. (Как все-таки хорошо, что эта единица почти в полтора раза мельче киловатта!)

Однако снять 736 кВт с автомобильного двигателя, в общем-то, привычного габарита (710х771 мм) очень непросто. Конструкторы применили уже обкатанную W-схему (ЗР, 2001, № 6), соединив два восьмицилиндровых V-образных блока с развалом 90°. Рабочий объем 7993 смз набран за счет числа цилиндров вполне стандартных размеров (диаметр и ход поршня по 86 мм). Впрыск - самый современный, непосредственный. Откуда же "лошадки"? В основном, это заслуга четырех турбокомпрессоров, без устали закачивающих в цилиндры охлажденный в двух интеркулерах воздух. Это позволяет пропорционально увеличить количество топлива. Удивительно, но алюминиевый блок выдерживает возникающие нагрузки, а радиатор справляется с охлаждением. "Не выдержал" лишь управляющий компьютер - пришлось поставить целых три: по одному на блок и один связующий.

Под стать рекордной мощи крутящий момент: 1250 Н.м уже при 2200 об/мин! Представить себе эту силищу, поступающую ко всем четырем колесам, просто невозможно. Тем не менее, не стоит ожидать от нового "Вейрона" невероятных динамики и максимальной скорости. Первая ограничена сцепными возможностями шин, вторая - психофизиологическими возможностями водителя. Впрочем, пока фирма держит оба этих показателя в тайне, зато известен срок начала производства тысячесильных монстров - 2003 год.

КТО БОЛЬШЕ?

Глядя на конкурента, создавшего моторы в 12, 16 и 18 цилиндров, "Даймлер-Крайслер" приступил к разработке... 24-цилиндрового двигателя для будущего флагмана "Майбах". Под огромным капотом более чем шестиметрового автомобиля как раз должно хватить места для такого агрегата. А задуман он в общем-то "просто": взяли и соединили тандемом два известных двигателя V12. На самом деле технических проблем предостаточно. Прежде всего, это жесткость всей конструкции, ее крепление. Мощность решено отбирать от места сочленения, как на 18-цилиндровом 555-сильном "Бугатти" (ЗР, 1998, № 12).

Будь проект "Мерседеса" воплощен в металле (пока публике показали образец с 12-цилиндровым агрегатом, совершенно затерявшимся в моторном отсеке), нам не пришлось бы объяснять, что такое лошадиная сила: это стало бы уже рассказом о тысяче и одном киловатте и, возможно, о двух тысячах ньютон-метров! Куда девать такую гигантскую мощность? Во-первых, "Майбах" сразу разрабатывается и в бронированном варианте массой около четырех тонн. Во-вторых, его снабдят всеми мыслимыми, а, возможно, и немыслимыми сегодня электронными системами навигации, связи, управления и т.п. Одних только антенн в кузове заложено... 20! К тому же салон надо обогревать зимой и охлаждать летом. Все это, конечно, потребует немалых затрат энергии. Ну, и на разгон кое-что останется. Кстати, уже запланирована и цена - "всего-то" 250 000 долларов. Сумма, в отличие от технических параметров, не поражающая воображение и дающая нам шанс увидеть "Майбах" на московских улицах.

***

Предоставим, однако, редким обладателям описанных выше эксклюзивов возможность кичиться своими "табунами". В массовых автомобилях можно ожидать, скорее, тенденции к некоторому снижению мощности с одновременным уменьшением массы. Потому что постепенно приходит понимание: главное - не отравлять воздух городов, как можно экономнее расходовать невосполнимые топливные ресурсы. И в этом соревновании главный приз достанется тому производителю, который сумеет обойтись меньшим "поголовьем", не ущемляя водителя в динамике и комфорте.

Квадрицикл уютно расположился в самом начале шкалы мощностей.

С виду ничего особенного, но большей литровой мощности нет пока ни у кого (двигатель "Хонды-S2000").

Переменные фазы газораспределения (а),

регулируемый подъем клапанов (б),

впускной коллектор изменяемой длины (в)

не увеличили мощность, но уменьшили аппетит.

Турбонаддув (синий цвет) - единственный

"наворот", реально повышающий мощность двигателя в 1,5-2 раза.

Ответом на 18 цилиндров "Бугатти" стал проект 24-цилиндрового 2хV12 для перспективного (?) купе "Майбах"...

1001 сила "Бугатти-Вейрон 16-4" разместилась за водительским сиденьем в компактном алюминиевом блоке.

...но пока обкатку проходит наполовину более скромная версия.