Как сделан мотор V12 для Кортежа и зачем его порежут на «горшки»?

Как сделан мотор V12 для Кортежа и зачем его порежут на «горшки»?
Сектор обзора | АР №18 2016
Фото: Сергей Знаемский | компания НАМИ

Сначала появляются «бревна». Это стальные цилиндрические болванки, из которых вырежут коленчатые валы. Затем их уложат в постель алюминиевого остова, зажмут клещами шатунов — и четыре турбокомпрессора превратят все это в царь-двигатель V12. Я отправился в НАМИ, чтобы выяснить, кто и как разработал первый российский бензиновый 12-цилиндровый мотор, из чего он сделан и зачем его хотят «порезать» на маленькие двух- и трехцилиндровые двигатели.

В фойе Московского автомобильного и автомоторного института гос­тей встречает парадная шеренга самых экзотических оте­чественных моторов: аксиальные пяти- и семицилиндровые двигатели AR-5 и AR-7, траверсно-балансирный дизель ­ТБ-48... За сто лет в НАМИ опробовали, кажется, все возможные конструкции ДВС, но легковых бензиновых моторов V12, в отличие от авиационных или дизельных, среди них еще не было. Таких двигателей ни в СССР, ни в России до сих пор не выпускали.

— Опыта создания дизелей V12 в России значительно больше, — объясняет руководитель Центра «Энергоустановки» НАМИ Алексей Теренченко. — К тому же в советское время не было необходимости и возможности для создания подобных бензиновых моторов, это танки требовали большой мощности, а среди автомобилей даже бронированные ЗИЛы обходились 315-сильными двигателями V8, тем более что именно по такой схеме выпускались моторы и на ГАЗе, и на ЗИЛе.

В обновленном литейном цехе НАМИ — новенькие литейные машины с технологией «антигравитационного» литья, когда расплавленный металл подается в форму снизу под небольшим давлением

Почему теперь возникла потребность в двенадцатицилиндровом двигателе, ни для кого уже не секрет: это мотор для флагманского лимузина проекта Кортеж, и он должен быть самым мощным, самым прогрессивным и самым прес­тижным. Паспортные данные впечатляют: рабочий объем — 6,6 л, непосредственный впрыск, система изменения фаз газораспределения, четыре турбокомпрессора с давлением 2,3 бара, максимальная мощность — 830 л.с. (при 5500 об/мин), а максимальный крутящий момент — 1320 Нм в диапазоне от 2200 до 4500 ­об/­мин.­

Но официально проект называется ЕМП (Единая модульная платформа), и кроме «автомобиля высшего класса», как в НАМИ называют флагманский лимузин, программа включает еще и бизнес-седаны, кроссоверы и минивэны, поэтому с самого начала Кортеж преду­с­матривал также моторы V8 и рядные «четверки».

Интересно, что в первоначальных набросках проекта Кортеж для лимузинов рассматривалась возможность использовать двигатели на основе дизеля RED A03 V12, который в Германии разработала фирма гоночного моториста и нашего бывшего соотечественника Владимира Райхлина. Однако этот изначально авиационный двигатель с развалом блока 72º осложнял компоновку моторного отсека. От идеи такого донорства отказались, и примерно два года назад мотористы ­НАМИ начали работу почти с чистого листа.

В 2013 году был объявлен конкурс эскизных проектов на двигатель V12, в котором участ­вовали компании FEV, AVL, Ricardo и Porsche Engineering. Но в итоге фирме Porsche Engineering отдали только проект разработки мотора V8 — самого массового в линейке. А остальные двигатели в НАМИ взялись проектировать самостоятельно.

В условиях опытного производства изготовление одного коленвала занимает две недели

Конструктор Игорь Анохин работает в НАМИ с 1987 года, он участвовал в создании многих моторов, включая как раз те самые аксиальные ­AR-5 и AR-7, а теперь руководит разработкой двигателя V12. C базовой «восьмеркой» флагманский мотор роднит общий рабочий процесс — то есть цилиндро-поршневая группа, газораспределительный механизм, форсунки и свечи. Такой модуль будет использован для всех двигателей проекта ЕМП.

В этом моторы НАМИ похожи на большинство современных модульных двигателей с унифицированной геометрией цилиндра. Но если BMW, VW AG, Daimler, Volvo и Jaguar Land Rover приняли за основу цилиндр объемом 500 см³, то в НАМИ выбрали чуть более крупный модуль: с диаметром цилиндра 88 мм, ходом поршня 90 мм, рабочим объемом 547,4 см³ и степенью сжатия 9,5:1. Литраж — «с хвостиком»: 6,6 л на двенадцать цилиндров, 4,4 л — на восемь, 2,2 л — на четыре.

Базовая «восьмерка» получилась классической: с 90-градусным углом развала блока и двумя турбокомпрессорами на внешних его сторонах. Однако это полностью алюминиевый двигатель с сухими чугунными тонкостенными гильзами, в котором непосредственный впрыск топлива, управляемые фазы газораспределения и раздельная по цилиндрам система охлаждения. В Германии на сегодня собрано 15 таких предсерийных моторов, в России — еще пять, и все они уже проходят испытания.

Турбокомпрессоры подмосковной компании Турботехника — это первый российский опыт создания системы наддува для бензиновых моторов

Благодаря тому, что в базовом двигателе удалось добиться высокого среднего эффективного давления (25 бар), мотор 4.4 по удельной мощности превосходит, например, «восьмерку» Porsche 4.8 на кроссовере Cayenne Turbo S: 136 л.с./л против 119. А по максимальной отдаче агрегат сопоставим с двигателями V12 на автомобилях BMW и Mercedes: 600 л.с. и 880 Нм крутящего момента.

При этом на всех машинах семейства ЕМП моторы будут работать с гибридной трансмиссией на основе электромашины и девятиступенчатого «автомата» R932 московской компании КАТЕ, в создании которого принимал участие бывший гендиректор НАМИ Максим Нагайцев. То есть отдача комбинированной силовой установки cтанет еще выше.

Двенадцатицилиндровые лимузины тоже будут гиб­ридными. На вопрос, зачем 830-сильному монстру еще и электромотор, и конструктор Анохин, и директор Теренченко отвечают долгой паузой: это было непременным условием техзадания, которое согласовывали на самом верху. И электромеханическая трансмиссия, судя по всему, нужна Кортежу не только для экономичности и лучшей динамики, но также в роли резервной силовой установки.

Для опытных моторов кованые поршни сделаны на заказ, но для серийных двигателей их производство должно быть локализовано в России

Традиционный на первый взгляд мотор V12 соткан из технических решений, продиктованных теми, кто призван следить за покоем и безопасностью пассажиров-небожителей. Рабочий процесс тут от «восьмерки», блок цилиндров скомпонован под традиционным для такой архитектуры углом 60°, но турбокомпрессоров четыре, а приводные ремни и некоторые навесные агрегаты из конструкции исключены. Роль стартера и генератора выполняет электромашина гибридной трансмиссии, механизм газораспределения и насос гидроусилителя руля приводятся цепью, вакуумный насос — от распредвала.

Правда, в том, что касается надежности, больше всего вопросов вызывает как раз гибридная трансмиссия, ведь «автомат» КАТЕ лишен гидротрансформатора, плавность старта и переключений он обеспечивает за счет пробуксовки управляющих фрикционов. Однако такая трансмиссия имеет предел по входящему крутящему моменту: 1000 Нм. А царь-двигатель, напомню, должен развивать 1320 Нм.

Однако пока ни один мотор V12 еще не вышел на стендовые испытания с полной нагрузкой. Самые ранние экземпляры, преодолев холодные и горячие пуски, дошли только до механических испытаний на стенде и в составе автомобиля, в рамках которых двигатель работает максимум на две трети своих возможностей.

При этом все моторы V12 сделаны в НАМИ — силами значительно модернизированного опытного производства, которое позволяет изготавливать прототипные партии силовых агрегатов любой сложности. За последний год в цехах появились новые пятикоординатные токарные и фрезеровочные станки, аппараты быстрого прототипирования (3D-принтеры) и даже литейные комплексы, где можно изготавливать пилотные образцы алюминиевых головок и блоков цилиндров, а также деталей трансмиссии и подвески. Причем не обязательно для «кортежных» автомобилей.

На мониторе у конструктора Юрия Натепрова — трехмерная модель обычной рядной «четверки» 2.2: один турбокомпрессор, непосредственный впрыск, 245 л.с. и 380 Нм крутящего момента. Но это топ-версия, а на основе того же блока готовится и «народный» вариант — атмосферник с распределенным впрыском. Первую «четверку» должны собрать уже в этом году.

А в середине сентября Алексей Теренченко на конференции автомобильных инженеров в Тольятти объявил, что, помимо этого, НАМИ на основе унифицированного модуля способен разработать еще и компактные рядные агрегаты с тремя, двумя и даже одним цилиндром. Применять такие моторчики можно не только на автомобилях, но и на катерах, мотоциклах и даже на садовой и строительной технике. Турботройка объемом 1,65 л будет развивать 181 л.с., атмо­сферная «двойка» 1.1 — 76 л.с. Ну а самым скромным в линейке должен стать одноцилиндровый 550-кубовый мотор на 41 л.с.

Кроме того, в инженерном заделе НАМИ есть семейство рядных атмосферных и наддувных дизелей тех же конфигураций, от одноцилиндрового мощностью 15 л.с. до четырехцилиндрового 2.2 на 184 л.с. Правда, все двигатели меньше бензиновой «четверки» существуют пока только в виде виртуальных проектов, подготовку которых поручили студентам университета имени Баумана. Так что царь-мотоцикл и ­царь-бетономешалку придется еще немного подождать. 

Рекомендованные статьи