Новый 16-клапанный двигатель Volkswagen.

На сайте я уже семь лет и могу сказать, что сегодня мне он интереснее в разы. Немалую роль в этом сыграли замечательные переводчики, которые дают мне возможность прочитать западные автомобильные тесты прошлого и настоящего — LSDiff, JerryBuilder и VladEV. Низкий поклон за Ваш труд, мужчины!

Но все же, информации мне не хватает :) Не хочу наглеть и писать в личку, но я бы с удовольствием почитал и зарубежные статьи на технические темы из прессы прошлого века. Например, истории о разработке какой-либо модели. Ведь в тестах многое остается за кадром, а мне бы хотелось знать, чем руководствовались инженеры при внедрении тех или иных изменений. Приведу пример такой статьи. В школьные годы я любил ходил в библиотеку и читал там автомобильные журналы. Те, что не продавались у нас киосках. Один из самых любимых был "Автомобильная промышленность США". Выпускался он в СССР с 1961 года и в нем было масса интересной информации из зарубежных источников. Я с большим удовольствием черпал оттуда информацию, расширял кругозор и обогащал свои знания. Итак, статья, как образец того, чего не хватает на Drive2 сегодня. Недавно я перечитал ее и получил большое удовольствие:

Новый 16-клапанный двигатель Volkswagen

Компания Volkswagen подготовила к производству новый двигатель. Одним из основных факторов при конструировании этого рядного четырехцилиндрового шестнадцатиклапанного двигателя рабочим объемом 1,8 л. с двумя верхними распределительными валами для недавно показанной модели Scirocco 16V (вторая половина 1986 года), было требование вписать его в моторный отсек уже выпускаемой модели.

Но именно это ограничение возможно сыграло исключительную роль, поскольку VW удалось создать компактный многоклапанный, оригинальный по ряду технических решений двигатель, развиваемый мощность 129 л.с. при 5800 об/мин. (версия с катализатором), что на 37% больше по сравнению с уже выпускающимся двигателем 1,8 литра, мощностью 90 л.с., на базе которого он разработан. Главной особенностью двигателя 1,8-16V является малый поперечный габарит.

На виде спереди головка блока выглядит не шире, чем у 1,8 с одним верхним распредвалом.

Восьмиклапанная версия по прежнему будет предлагаться покупателям. По прогнозам VW, треть из 14000 шт. предполагаемого объема продаж Scirocco в 1987 году составит версия 16V.

Появится этот двигателях и на моделях Golf/Jetta в версиях GTi.

Для уменьшения поперечного габарита было принято решение осуществить привод зубчатым ремнем только одного распределительного вала (действующего на выпускные клапаны) в отличии от обычной практики зубчато-ременного привода обоих валов. Второй распределительный вал приводится от первого однорядной роликовой цепью, размещенной в задней части литой из легкого сплава головки блока.

Главный конструктор по двигателям компании Volkswagen of America Г. Делф утверждает, что применение только одного ведомого зубчатого шкива позволило уменьшить расстояние между осями валов в отливе головки. Устранение второго шкива и соответствующее сокращение размеров кожуха ремня позволило уменьшить поперечный габарит на 25-30 мм.

Первоначально предполагалось применить зубчатую передачу для привода второго распределительного вала, но от этой конструкции пришлось отказаться из-за высокого уровня шума при низкой частоте вращения, который не удалось снизить. Volkswagen использовали весь свой богатый опыт по доводке зубчатых передач, варьируя форму зубьев и шестерен. Было сделано все, что есть в литературе и чего в ней нет, но понизить шум до уровня, приемлемого для производства двигателя, оказалось невозможным. Инженеры Volkswagen были настолько уверены в успешном решении проблемы шума шестерен, что компания полностью провела технологическую подготовку производства варианта головки с зубчатой передачей. Это задержало доводку двигателя 16V на целый год!

Малое расстояние между осями распределительных валов позволило также уменьшить угол развала клапанов до 25 градусов, что в свою очередь дало возможность получить компактную камеру сгорания. При этом инженеры компании постарались полностью реализовать открывшиеся перед ними возможности. Выпускные клапаны с натриевым наполнением расположены вертикально, параллельно оси цилиндра, что обеспечивает максимально возможную площадь камеры сгорания, улучшая параметры рабочего процесса. В приводе клапанов двигателя 16V есть еще одна особенность. Поверхность дна стакана стакана гидравлического толкателя клапана выполнена сферической с большим радиусом кривизны. В сочетании со смещением на 2 мм оси симметрии толкателя относительно оси симметрии кулачка это обеспечивает принудительное вращение толкателя и клапана при работе двигателя.

В днищах поршней напротив впускных клапанов имеются углубления. Это предотвращает соударение поршней и клапанов при большой частоте вращения (максимальная частота вращения по границе красной зоны шкалы тахометра — 6800 об/мин., при ее превышении до 7000 об. электронная система зажигания с датчиком Холла перестает работать).

Примечание от digree: Это справедливо только для катализаторной версии данного мотора. Бескат крутится до 7200.. Степень сжатия 16V повышена до 10,0 по сравнению с 8,5 у восьмиклапанного двигателя с одним распределительным валом. Несмотря на это Volkswagen рекомендует использовать обычный бензин без антидетонационных присадок. Примечание от digree: Бензин Normal можно было употреблять только в катализаторной версии. В бескат, он же KR, разрешалось лить исключительно Super — октановое число не ниже 97. Для повышении долговечности седла клапанов изготовлены из металлокерамики. В центре неглубокой компактной камеры сгорания, имеющей поясной завихритель (squish-band) для интенсификации процесса сгорания, находится комбинированная ( с частично-поверхностным разрядом) свеча зажигания. Система зажигания электронная, цифровая, с датчиком детонации. На одном из первых опытных образцов автомобиля Scirocco 16V, опробованном редакцией, наблюдалась кратковременная детонация двигателя вслед за увеличением подачи топлива при движении на высших передачах с малой скоростью.

Обращаясь к схеме четыре клапана на цилиндр, инженеры Volkswagen учитывали, что основной ее негативной стороной является недостаточный крутящий момент при низкой и средней частоте вращения. Несмотря на это, кривая крутящего момента у Scirocco 16V впечатляюще пологая для двигателя рабочим объемом 1,8 литра, что позволяет автомобилю даже при частоте вращения 2000 об/мин. ускоряться на четвертой и пятой передаче со скорости 80 км/ч (передаточные отношения соответственно соответственно 1,13 и 0,91). Утверждается, что этого удалось достичь благодаря конструкции выпускной системы. Пологая характеристика крутящего момента обеспечена на 95% за счет подбора конфигурации, длины и диаметра патрубков впускного коллектора. Доводочные работы в этом направлении были весьма обширными и потребовали наибольших затрат времени.

Максимальный крутящий момент развиваемый двигателем составляет 168 Нм при 4250 об/мин. (145 Нм при 3300 у восьмиклапанного варианта). По утверждению Делфа, в длинном впускном трубопроводе при 1800 об/мин. проявляется эффект динамического наддува, наиболее ярко проявляющийся при 2800 об/мин. Volkswagen провела испытания электронного изменения геометрии впускного тракта фирмы Toyota (система T-VIS), но отказалась от нее ввиду чрезмерной сложности. Примечание от digree: В ней используется два отдельных канала на цилиндр. Один из которых оснащен своей собственной дроссельной заслонкой, которая может либо открывать канал либо закрывать его. Клапана, открывающие каналы подключены к общему валу, который вращается при помощи вакуумного привода расположенного за пределами впускного коллектора. Система T-VIS не может управлять клапанами по отдельности. Блок управления двигателем управляет соленоидом, который на низких оборотах образует вакуум в приводе, что приводит к закрытию клапанов. При высоких оборотах, в районе 4200 оборотах в минуту питание на соленоид не поступает, вакуум исчезает и пружина, установленная внутри привода толкает его обратно, тем самым открывая клапана. Суть системы состоит в том, что в нижней зоне оборотов двигателя скорость воздуха будет увеличена, так как сечение канала для каждого цилиндра будет уменьшено. А при увеличении оборотов второй канал будет открыт, скорость потока воздуха уменьшится с одновременным увеличением объема воздушного потока, что как раз необходимо на высоких оборотах.

Патрубки впускного коллектора двигателя Scirocco 16V имеют переменное сечение, а диаметр впускных каналов составляет 40 мм (на 10 мм меньше, чем у двигателя с двумя клапанами на цилиндр), что способствует увеличению скорости проходящего через них потока.

Компания отработала параметры впускного тракта самостоятельно, не прибегая к консультациям специалистов других фирм, таких, как Ricardo или Cosworth.

Конструкция головки 16V представляет собой сочетание как уже зарекомендовавших себя решений, так и новых разработок. Смесеобразованием управляет электромеханическая система впрыска топлива КЕ-Jetronic фирмы Bosch:

Делф отметил, что VW проводит совместные работы с этой компании по разработке полностью электронной системы впрыска, которая заменит КЕ.

Диаметр цилиндра и ход поршня такие же, как у двигателя с одним верхним распредвалом. Блок цилиндров литой из чугуна, поршни облегчены и имеют укороченные юбки, шатуны же имеют увеличенную длину. Внутренние поверхности поршней охлаждаются маслом, подаваемый насосом высокой производительности (заимствованным от дизеля VW с турбонаддувом) через форсунки, установленные в блоке цилиндров. Выпускная система полностью изготовлена из нержавеющей стали.

Сам автомобиль также подвергся существенным изменениям, вызванным установкой двигателя 16V. Прежде всего это касается усиленного сцепления и коробки передач (передаточные отношения высших передач теперь сближены по сравнению с восьмиклапанной версией GTi; компания считает, что число покупателей желающих иметь более длинную пятую передачу, и тех, кто этого не хочет, примерно одинаково). Примечание от digree: Честно говоря, я не понял к чему это замечание. Более короткие высшие высокоборотистому двигателя просто необходимы.. Диски и суппорта передних тормозов увеличены в размерах, а задние барабанные тормоза заменены дисковыми без вентиляции. Пружины передней подвески укорочены на 10 мм, жесткость пружин и характеристики клапанов амортизаторов всех стоек подвески также изменены. Дополнительно введены связи между нижними рычагами подвески и массивным задним стабилизатором поперечной устойчивости. Примечание от digree: Под связью переводчик имел ввиду распорку между рычагами. Ну и задний стаб увеличенного диаметра.

По заявлению компании Scirocco 16V массой 1037 кг разгоняется с места до 60 миль/час за 8,1 сек. и развивает максимальную скорость 196 км/ч. Примечание от digree: Данные для катализаторной версии американского рынка.

Делф также отметил, что ведется разработка двух четырехцилиндровых двигателей с увеличенным рабочим объемом (один из них с уравновешивающим валом) и турбокомпрессора для 16V.

Л.Брук, журнал "Automotive Industries AI"

Источник перевода: "Автомобильная промышленность", 1986 год, №6

P.S. Подробнее о том, как ведет себя "герой" статьи — легендарный KR в движении можно прочитать ЗДЕСЬ