Моторы Aurus: почему отказались от V6, сколько V12 сожгли на стендах, и куда исчез единый «горшок»?

Для начала поговорим об ОТТС. Эти четыре буквы, упомянутые в нашем предыдущем материале, вызывали нездоровый ажиотаж в комментариях. Оказалось, далеко не все читатели знакомы с этой аббревиатурой, что затрудняет понимание всей важности отсутствия ОТТС у автомобиля Aurus Senat в исполнении «лимузин». Именно на этом автомобиле, напомним, провезли Владимира Путина в рамках его очередной инаугурации по дорогам общего пользования.

Автомобиль или «неавтомобиль»?

Итак. Одобрение типа транспортного средства (ОТТС) – это сертификат, который подтверждает соответствие машины установленному уровню безопасности и прочим параметрам, принятым для транспортных средств РФ. Получение ОТТС предполагает прохождение автомобилем серии испытаний, в том числе и на пассивную безопасность. Желающие ознакомиться с перечнем требований, сформированным в рамках Женевского соглашения 1958 года, к которому в своё время присоединился СССР, а, также с дополнениями к этому документу – «Добавлениями», «Пересмотрами» и «Поправками», могут воспользоваться ссылкой. Для остальных сообщаем: основным контрольным испытанием, сопутствующим получению ОТТС, – то есть сертификационного документа, считается фронтальный удар автомобиля о деформируемый барьер на скорости 56 км/ч. Проще говоря, наличие ОТТС говорит о том, что машину можно считать безопасной.

Так вот, инаугурация была весной, а в последней декаде декабря 2018 года Министр промышленности и торговли Денис Мантуров сообщал прессе, что седан и лимузин Senat Aurus ещё только находятся в стадии получения ОТТС. Этот документ выдаёт Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии – Росстандарт. На сайте ведомства, в том разделе, где публикуют все без исключения выданные сертификаты соответствия, действительно нет ни одного документа на Aurus или Кортеж. Это означает, что собранный в России Aurus по закону не может считаться автомобилем. При этом, мы не исключаем, что инаугурационный «неавтомобиль» прошёл некоторые испытания перед тем как принять на борт первое лицо государства.

Для красного словца

Слухи о том, что «у царя лимузин не настоящий», лишь усилились после презентации машины на ММАС-2018, где не то что не разрешали открыть капот – даже лючок бензобака был под запретом! Между тем как раз подкапотное пространство таит меньше всего тайн, в каком-то смысле даже наоборот. Вы, конечно, скажете, что только в общих чертах слышали о двигателях и коробках для «Кортежа»? Верно, но это лишь потому, что вы не читаете научных журналов.

Во всём мире научные журналы выполняют функцию открытых площадок: учёные делятся с коллегами своими самыми важными открытиями и гипотезами. В нашей стране они нужны в первую очередь для того, чтобы к защите кандидатской или докторской диссертации соискатель выполнил норматив по научным публикациям. Но как не ошибиться с изданием и опубликовать статью так, чтобы она совершенно точно была идентифицирована как «научная публикация»? На это есть перечень изданий, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией для научных публикаций. К примеру, нашего издания в этом перечне нет, и все наши материалы не могут считаться «научными», а вот, скажем, «Журнал автомобильных инженеров» в этот перечень входит. Статья, опубликованная в нём и других изданиях упомянутого перечня ВАКа, вовсе не обязана содержать непонятные простым смертным теории. Она может рассказывать и о конструкции автомобиля, но уже быть «научной».

В прошлом году в этом издании было опубликовано сразу несколько материалов по «Кортежу» — авторами стали инженеры НАМИ. Они, видимо, успешно защитят свои диссертации, а Министр промышленности и торговли Денис Мантуров, который курирует разработку, доложит президенту, что высокотехнологичная машина потянула сразу на несколько докторских.

Сами разработчики, впрочем, вполне трезво оценивают свои достижения и честно признают, что одной из главных задач при создании линейки моторов проекта «Кортеж» стала реализация «трансфера передовых зарубежных технологий в отечественную промышленность». Увы, мы так давно не проектировали новых моторов и не доводили их до конвейера, что, действительно, остаётся по привычке смотреть на зарубежные аналоги и привлекать зарубежных специалистов — например, из Porsche Engineering. К слову, и они оказались не всесильны. Мы помним, что первым мотором (и, кстати, базовым) должен был стать агрегат V12, однако немцы спасовали перед техническим заданием и, по нашим сведениям, сожгли несколько образцов при стендовых испытаниях. В итоге было решено начать с V8.

Напомним, что на первичных обсуждениях технических предложений рассматривались три конфигурации: V6, V8 и V12. Версию V6 «завернули» именно эксперты Porsche Engineering. С учётом высокой снаряженной массы — рамный автомобиль тянет более чем на три тонны — даже при высокой форсировке такому двигателю не хватило бы литража. При этом для менее увесистых автомобилей Aurus сгодятся и передутые маленькие «четвёрки». Интересно, что уже тогда предполагалось создать как минимум два исполнения каждой конфигурации – базовую и форсированную, и обе, заметим, с турбонаддувом. При этом моторы планировалось унифицировать по шатунно-поршневой группе, клапанам, подшипникам, профилю кулачков и элементам обслуживающих систем.

Что же, прекрасная идея – ведущие мировые производители уже успели перейти не только на единый «горшок», но и по возможности унифицировали технологию производства. Скажем, Daimler проводит механическую обработку блоков 6- и 4-цилиндровых моторов на одной линии, для чего вернулся к рядным «шестёркам». Что касается «Кортежа», то вся эта унификация вылилась в так называемую «Концепцию 5С».

В данном случае это название и отражает набор унифицированных элементов и расшифровывается как «cylinder block», «cylinder head», «crankshaft», «camshaft», «conrod-piston group», однако придумано исключительно для красного словца. Вот скажите, кто и где сейчас употребляет термин «головка цилиндра»? А как унифицировать коленчатые валы? Можно унифицировать его элементы, но не сам вал. Не говоря уже о том, что при переходе на кириллицу вся эта «Концепция 5С» распадается.

Скрепа «Кортежа»

Перед тем как перейти к деталям, уточним основное. На сегодняшний день разработаны (большей частью — на бумаге) три конфигурации двигателя: V12, V8 и L4 (рядная "четвёрка"), и для каждой – три исполнения по мощности, имеющие конструктивные отличия: базовое (безнаддувное), промежуточное и форсированное (оба с турбонаддувом). Интересно, что маркировка НАМИ говорит о том, что базовой считается промежуточная версия, которая обозначается литерой «В», при этом безнаддувное исполнение фигурирует как «В-1», а форсированное – как «В+1». Судя по техническим характеристикам, пары исполнений «В-1» (безнаддувное) и «В» (с турбиной) находятся в более тесной родственной связи, хотя логично было бы ожидать, что именно версии «В» и «В+1» будут наиболее близки.

У всех без исключения исполнений имеются общие, то есть «сквозные» позиции, набор которых можно называть главной «скрепой Кортежа»: диаметр шатунной и коренных шеек – 53 мм и 70 мм соответственно, длина шатуна – 155 мм, диаметр стержня клапана – 5 мм, диаметры впускного и выпускного клапанов – 33,8 мм и 28 мм соответственно. И всё! Остальное – разное, даже непосредственный впрыск на безнаддувной «В-1» делать не стали, здесь впрыск распределённый. В турбомоторах топливо подаётся в камеру сгорания через форсунку высокого давления, расположенную по центру. Для рядного двигателя предназначена одна турбина, для V8 – две, а для V12 – целых четыре. Максимальная частота вращения крыльчатки, по крайней мере на двигателе V8, составляет 180 000 об/мин. Корпус турбины выполнен из жаропрочной никелевой стали заодно с выпускным коллектором, что даёт температуру отработавших газов на входе в турбину до 950 градусов по Цельсию.

Интересно, что наши инженеры, усиленные «поршевцами», отказались от первоначальной идеи унификации «горшка». Так, диаметр цилиндра у всех версий «В-1» составляет 86 мм, у всех версий «В» — 88 мм, у всех версий «В+1» — 90 мм. Ход поршня тоже разный: у «В-1» и «В» — 90 мм, у «В+1» — 92 мм. По этой причине, как нетрудно догадаться, «плавает» и номинальный рабочий объём: по мотору V12 он составляет 6,4 л для «В-1», 6,6 л для «В» и 7,0 л для «В+1». По мотору V8: 4,2 л, 4,4 л, 4,7 л, по рядной «четвёрке» — 2,1 л, 2,2 л и 2,35 л. На стадии проектного обсуждения рассматривали развал блока и в 60 и в 90 градусов, в итоге блок V12 "развалили" на 60 градусов, V8 – на 90.

Причина такого разнобоя по "горшкам" лежит, видимо, в следующем: нужно было непременно обеспечить «красивый» удельный показатель по крутящему моменту (см. таблицу), который, вероятно, стал жёсткой позицией в техническом задании на линейку моторов. НАМИ — это же не Daimler, зачем экономить копейки на механической обработке блоков, мы выше этого! Однако версия L4 (В) всё-таки подпортила мозаику – у неё не 200 Нм/л, а только 173. В эту же таблицу мы собрали выходные параметры агрегатов. Обратите внимание, что исполнения «В+1» не сильно выделяются на фоне исполнений «В». При указанной конструктивной разнице это наводит на простую мысль: до «В+1» дело вряд ли дойдёт в обозримом будущем, а вот исполнения «В-1», скорее всего, быстро встанут в производство. Вероятно, разработчики и менеджеры проекта рассчитывают с их помощью максимально опустить ценовую планку автомобилей Aurus.

Отметим, что по состоянию на конец прошлого года наиболее проработанными были именно варианты «В»: по версиям «В-1» и «В+1» ещё не посчитана не только сухая масса, но даже габаритные размеры.

Что получилось?

По некоторым позициям инженерам в итоге пришлось пересмотреть плановые показатели – без этого финальное ТЗ было бы невыполнимо. Так, предполагалось, что избыточное давление наддува не превысит 2,0 бар даже в режиме overboost, но на деле оно достигло аж 2,7 бар. А вот впускной коллектор, интегрированный в головку, остался, что и понятно – это непременная особенность практически всех современных премиальных моторов.

Для V12 планировали сконструировать наддув по схеме «2+2»: каждый ряд цилиндров должны были обслуживать два турбокомпрессора (по одному на три цилиндра). Как мы знаем, это решение было реализовано. По предварительным расчётам, мотор V8 должен был разгонять «борт №1» с места до 100 км/ч за 6,9 с, а V12 – менее чем за 5,5 с. Цифры замеров нам пока не доступны.

Порядок работы цилиндров двигателя V12 планировали таким: 1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10. Чем обернулась задумка, мы пока сказать не можем, а вот порядок работы цилиндров мотора V8 следующий: 1-3-7-2-6-5-4-8. От чего он зависит, и почему он получился именно таким, а, скажем, не 1-5-4-2-6-3-7-8, как во многих отечественных моторах V8? При выборе порядка обычно преследуют несколько целей. Для начала нужно как можно равномернее «размазать» пики от сгорания смеси по углу поворота коленчатого вала. Далее нужно исключить вспышки в соседних цилиндрах с тем, чтобы межцилиндровые перемычки не перегревались; наконец, нужно расположить вспышки равномерно и по длине коленвала с тем, чтобы он не изгибался сверх меры.

Требования по этим и другим позициям в техническом задании задаются как прямо, так и косвенно. Само собой, выполнение одного требования позволяет сразу улучшить взаимозависимые характеристики. К примеру, оптимизация порядка работы цилиндров позволяет избежать перегрева и блока цилиндров и головки блока. Не говоря уж о том, что сам коленвал прослужит дольше.

Кстати, на носке коленчатого вала мотора «Кортежа» V8, который почему-то получил имя Beluga (прочие модификации двигателей пока безымянные), установлен демпфер крутильных колебаний в виде дополнительной массы с силиконовым наполнителем – демпфер закрыт передней крышкой, так что «невооружённым глазом» его не видно. Подобные демпферы — новинка для нас, но не для зарубежных образцов. Кстати, подобные «лишние» массы ставят и на трансмиссионные валы: например, на выходе из раздаточной коробки тяжёлых внедорожников. Собственно, мотор вполне можно было бы сконструировать и без него, просто он бы тогда больше вибрировал и шумел. При этом если на коленвале, сконструированном с учётом наличия демпфера, этот самый демпфер удалить, при определённых нагрузках коленвал просто-напросто развалится. Грубо говоря, демпфер «уводит» коленвал из зоны критических частот.

Между тем в конструкции силового агрегата на базе мотора V8 Beluga имеется демпфер крутильных колебаний в более привычном виде – какой обычно комбинируется с ведомым диском сцепления. В данном случае он размещён между массами двухмассового маховика. По идее, можно было обойтись и вовсе без маховика, несмотря на то, что в конструкции 9АКП фирмы КАТЕ гидротрансформатор не предусмотрен. Вспомним, что именно «бублик» обычно и выполняет функции маховика в силовых агрегатах с гидромеханическими «автоматами»: в этом случае гидротрансформатор крепится к приводной пластине, которая, в свою очередь, крепится к фланцу коленвала. В коробке КАТЕ его нет, зато есть электрическая машина, на ротор которой и можно было бы возложить функции маховика — однако инженеры решили всё же оставить маховик в естественном своём виде. Почему? Это может означать, что некоторые версии силовых агрегатов, причём не обязательно на базе самых простых двигателей «В-1», могут не быть гибридными.

Остаётся добавить, что по состоянию на конец 2018 года даже двигатель V8 ещё находился на доводочных испытаниях, хотя его образцы уже могли быть установлены под капоты опытных машин. Про V12 и говорить нечего — пока тишина. И это, собственно, только усиливает скепсис по отношению к инаугурационной машине Путина. Вот интересно, мотор какой зарубежной державы в итоге вёз президента к очередному сроку?