Сверхмощные двигатели Volvo

Мы давно привыкли считать автомобили Volvo этаким шведским «мерседесом». То есть машиной, где всё — и металл, и подвеска, и моторы с коробками, говоря простым языком, надёжны с запасом. К этому нас приучили и кроссоверы марки, многие годы следующие принципу: «сделать надёжно и безопасно, пусть и с небольшим ущербом динамике». Но всё изменилось, когда на шведском горизонте замаячила новая технология силовых агрегатов Drive-E. Помимо трансмиссий и коробок передач, под этим мало что говорящим названием скрывается целая гамма дизельных и бензиновых двигателей, не просто передовых, а по-настоящему революционных. И ладно, если бы они применялись только на компактных легковушках, но теперь и флагман марки — дредноут XC90 имеет под капотом всего два литра объёма и четыре цилиндра в ряд! Причём, самый мощный из моторов — Т6, с которого начиналась история новых супердвигателей Volvo, специально для него был форсирован с 306 до 320 сил.

У четырёхцилиндровых моторов два плюса —
компактность и экономичность

Пожалуй, это имеет смысл повторить ещё раз, чтобы вы могли почувствовать масштаб. Итак, вдумайтесь — двухлитровый четырёхцилиндровый наддувный мотор, с мощностью 320 л.с. и крутящим моментом в 400 Нм в диапазоне от 2 200 до 4 500 оборотов! Такие характеристики, наверное, привычны в мире спорткаров, где на кону секунды, а всё остальное — неважно. Но мыслимо ли это на пятиметровом, семиместном 2,5 тонном кроссовере? Инженеры марки говорят — да, вполне. Многие из приёмов, о которых пойдёт речь, перекочевали на конвейер Volvo прямиком из гоночных мастерских, и их уникальность, прежде всего, заключается в применении к серийному производству.

Первое, что удивительно в новых моторах VEA (Volvo Engine Architecture) — единая стандартная конструкция блока, с минимальными изменениями пригодная и для дизельных, и для бензиновых версий. Для того, чтобы алюминиевый блок выдерживал сверхнагрузки, в него при изготовлении залиты нижняя силовая пластина из стали и пастели коренных подшипников. Стальные поверхности до заливки напыляют алюминием, чтобы в итоге получилась единая, прочно сцепленная конструкция. Сам коленвал стальной кованный, что даёт возможность уменьшать диаметр его шеек при неизменой прочности. Шатуны отлиты под давлением, а их верхние головки под палец меньшей толщины и длины.

Катализатор бензинового мотора расположен сразу после турбины.
Иначе Евро-6 не получить

Поршни нового мотора — тоже инженерный шедевр. Отлитые из сплава алюминия и кремния, они имеют залитую в тело поршня чугунную канавку верхнего кольца, рассчитанную на увеличенные нагрузки. Внутренняя полость поршня максимально облегчена с помощью клиновидной выборки, обращённой к шатуну. Опорные поверхности поршневого пальца вплотную придвинуты к шатуну и обработаны алмазоподобным углеродом, а сам палец примерно в полтора раза короче и легче, чем обычно. Короткая, даже ажурная юбка поршня присутствует только в плоскости качания шатуна и покрыта полимером из графита — он препятствует трению и нежелательным нагрузкам при холодном пуске. Дно и зона кольцевых канавок поршня охлаждаются моторным маслом в зависимости от давления в системе смазки. Маслонасос переменной производительности, которая регулируется при помощи подвижной части корпуса. Лопатки ротора насоса при этом проходят по большей или меньшей дуге (давление в маслосистеме изменяется от 1,5 до 4,5 Атм), а управляет этим электронная система при помощи соленоида. В нерабочем состоянии насос выдаёт полную производительность, ограниченную редукционным клапаном на уровне 6 Атм.

Два балансирных вала устраняют неизбежные для 4-цилиндрового мотора вибрации

Каждый поршень — маленький инженерный шедевр

Меняя турбины и добавляя к ним нагнетатель, можно получить
четыре версии мотора мощностью от 140 до 306 л.с.

Форма гильз цилиндров выполнена с особой точностью, а их рабочая поверхность хонингуется по запатентованной технологии с определённой чистотой.

Не менее интересны поршневые кольца. Верхнее компрессионное кольцо из нержавейки, очень тонкое — 1,2 мм. Такой же толщины нижнее компрессионное кольцо из чугуна с фостфатацией. Двухсоставное маслосъёмное кольцо чуть выше компрессионных — 1,5 мм. Оно работает по гильзе конической поверхностью. Верхнее компрессионное и маслосъёмные кольца покрыты снаружи защитным металлом по технологии физического осаждения из газовой фазы. Получаемое таким образом покрытие нано-порошками (не теми, что при нано-мойке, а настоящими, в вакууме и при высокой температуре) имеет очень стабильные прогнозируемые свойства.

Примерно так же выглядят и прочие внутренности мотора. Каждый узел облегчён, снабжён покрытием, снижающим трение и выполнен с высочайшей точностью.

Версии дизельного двигателя собираются как конструктор

Присоединяя к двигателю только турбонаддув, или турбину с нагнетателем, производители моторов получают версии с различной мощностью — Т4, Т5 и Т6. Нагнетатель самого мощного Т6 типа Roots, с ременным приводом и муфтой отключения при оборотах мотора выше 3 500. Вал нагнетателя при этом вращается с частотой 23 000 об/мин, а максимальное давление наддува 0,5 бар. Управляет подключением компрессора тоже электроника. Муфта подключения нагнетателя аналогична электромагнитной муфте обычного компрессора кондиционера. Для того, чтобы избежать ударных нагрузок, подключение происходит по сложному алгоритму с лёгким начальным контактом трущихся поверхностей, постепенным (0,5 с) разгоном, и полным контактом. Сложнейшая система байпасов, клапанов и регуляторов препятствует резким скачкам давления наддува при внезапном сбросе газа на разгоне.

Лопатки электронагнетателя экспериментального 450-сильного мотора.
Справа — две его турбины

Система охлаждения моторов тоже необычна, поскольку включает электронно-управляемый термостат с подогревом термочувствительной части и электрическую помпу охлаждения. Помпу производительностью 2 литра в секунду вращает электродвигатель максимальной мощностью 400 Вт. При запуске зимой помпа не работает до прогрева мотора. После выхода на рабочую температуру (около 1 000), помпа регулирует теплопоток, вращаясь с оборотами 750-5 800 об/мин. Максимальная производительность требуется в режиме полной мощности мотора и при интенсивной работе турбины с нагнетателем. Насос может включаться для прогрева салона перед стартом от автономного отопителя, и вместе с вентилятором охлаждения, если двигатель и нагнетатели нужно охладить после остановки мотора. В аварийном режиме работы помпа самостоятельно выходит на полную мощность. Такое может случиться, например, если пропадёт сигнал связи помпы с управляющим блоком. Термостат поддерживает температуру системы охлаждения на уровне 1 050 при малых нагрузках — это положительно влияет на экономичность и сокращает вредные выхлопы. В режиме больших нагрузок температура мотора снижается до 900, чтобы избежать местных перегревов головки блока…

Впечатляет, не правда ли!? Подобные смелые решения можно встретить скорее на моделях таких марок как Ferrari или Lamborghini. Спустить супертехнологии с небес, и использовать их в нашем мире обычных, хороших и плохих дорог никто раньше не решался. На вопрос о долговечности столь мощного двигателя, специалисты Volvo готовы продемонстрировать следующую разработку — ещё более мощную 450-сильную версию того же двухлитрового рядника, но уже с электрическим турбонагнетателем. Но видимо, и это не предел, и в недалёком будущем мы станем свидетелями ещё более смелых разработок Volvo. Впрочем, главное уже сделано и никто больше не сможет назвать автомобили марки тихими семейными повозками. С такими по-настоящему спортивными технологиями их место в ряду спорткаров, пусть даже это будет привычный полноприводник XC90.