Особенности национального двигателестроения. Часть 1. «Немцы»-«европейцы». Брать молодыми!

Мы начинаем цикл статей, посвященных национальным особенностям двигателестроения. Как все начиналось и развивалось? Какими принципиальными отличиями баловали своих клиентов немецкие, американские, японские, корейские и китайские мотористы? Как это сказывалось на потребительских качествах и эксплуатационной надежности? В конце концов, к чему моторные школы пришли сейчас? Начнем с европейской, в частности с немецкой.

Гюйгенс, Папен, Лебон, де Риваз, Ленуар, Костович, Тринклер, Карно, Барсанти, Матечи, де Роше — без сомнения, все эти инженеры, работавшие в XVII-XIX веках, достойны быть занесены в летопись развития двигателя внутреннего сгорания. Но так уж получилось, что эти фамилии знают лишь узкие специалисты и интернет-поисковики. А тяжелые и одновременно звонкие, как удары молота в наковальню, германские имена — Отто, Даймлер, Майбах, Дизель, Бенц — известны едва ли не любому мальчугану, выросшему в папином гараже и (или) на чтении автомобильной литературы. В общем, как бесспорно то, что ДВС был изобретен в Старом Свете, так и несомненно то, что основную роль в создании его в качестве вида двигателей и развитии конструкции сыграли немецкие инженеры. По крайней мере, конструктивный вклад здесь налицо.

Первые двигатели внутреннего сгорания были стендовыми образцами. Применение на транспортных средствах, если и предусматривалось, носило теоретический характер. И только Карл Бенц приспособил свой одноцилиндровый мотор (последнее фото) к использованию на «трехколесной самоходной повозке»

Объемы, объемы, объемы!

Пожалуй, не стоит тут касаться начального этапа, самого зарождения ДВС. Все двигатели тогда, по крайней мере в Европе, были похожи — один или два цилиндра округленным объемом от 500 «кубиков» до трех литров. Что характерно, на рубеже XIX и XX веков известных сейчас американских компаний даже не существовало (не говоря уже о японских или корейских). Однако на начало минувшего столетия отрыв немецких производителей уже нельзя не заметить. Так, под брендом Mercedes выпускалась целая линейка 4-цилиндровых моторов объемом от 1,5 до 9,2 л с мощностью до 60 л.с., что по тем временам было немало. Для сравнения, другие производители — итальянские или французские,например, Renault — не имели такого разнообразия. При этом «литровым гигантизмом», как основным источником повышения мощности, тогда страдали многие фирмы. И все-таки выжимать из них «лошадки» немногим лучше умели немцы.

Mercedes-Simplex 60 PS 1902 года с 9,2-литровой 60-сильной «четверкой» имел гражданскую и гоночную (слева) двухместные версии. Модель получилась настолько удачной, что небезызвестный Эмиль Еллинек (давший «Даймлерам» сначала торговую марку, а потом и название фирмы — Mercedes) в 1903-м установил на ее шасси комфортный 8-местный кузов. Так получился Mercedes-Simplex 60 PS Reiselimousine (справа)

К многолитровым моторам Horch пришел чуть позже Mercedes. В 1905-м появилась модель 23/50 PS с 50-сильной 5,8-литровой «четверкой» (на фото). А в 1907-м — 26/65 PS с 65-сильной 7,8-литровой «шестеркой». К началу следующего десятилетия Horch тоже обладал линейкой моторов объемом от 1,6 до 8,4 л. 4-цилиндровые моторы имели своеобразную конструкцию, в которой впускные клапаны располагались в головке, выпускные — в блоке. Те и другие приводились одним распредвалом, находящимся в блоке. Такая конструкция в сравнении с чисто нижнеклапанной обеспечивала хорошее наполнение камер сгорания топливной смесью

Впрочем, будем честны — отдать кому-то в Европе инженерную пальму первенства в 10–20-е годы прошлого века чрезвычайно сложно. Рост мощностей шел такими темпами, что спустя весьма непродолжительное время «обогнавший эпоху» производитель уже оказывался в роли догоняющего. И это на фоне использования идентичных, особенно если говорить о спорте, технических решений.

Вот два примера. Слева — Mercedes 120 PS Rennwagen 1906 года с 11,1-литровой «шестеркой» мощностью, как следует из названия, 120 л.с. Справа — Peugeot L-76 1912-го со 130-сильной «четверкой» объемом 7,6 л. Увеличение литровой мощности (с 10,8 л.с./л до 17 л.с./л) видно невооруженным глазом. Кстати, двигатели этих «спортсменов» были уже верхнеклапанными, и распредвал находился в головке

Но не сочтите это за рекламу — на начало 20-х компания Daimler и марка Mercedes все-таки считались передовыми. Судите сами — с 1921 года стартует производство модельного ряда, в котором и гражданские автомобили, и мощные кабриолеты, и спортивные болиды. Все их двигатели — техническая квинтэссенция того времени.

Слева направо: Mercedes 6/25/40 PS Saloon (1921 г.; R4; 1,5 л), Mercedes-Benz 26/120/180 PS Typ S Tourenwagen (1927 г.; R6, 6,8 л), Mercedes-Benz 27/170/225 PS Typ SSK Sport Zweister (1928 г.; R6; 7,0 л). Расшифровываются цифровые индексы просто. Первая цифра — модель, вторая — мощность без использования приводного нагнетателя, третья — с ним. Mercedes первым использовал компрессор, хотя некоторые европейские производители вскоре пришли к тому же (для справки, за океаном наддув появился только через 16 лет). Моторы были верхнеклапанными, с расположенным в головке распредвалом. Заметьте, речь уже идет о в большинстве своем гражданских агрегатах, до этого SOHC использовался только на гоночных машинах. Кстати, приведенными моделями и моторами модельный ряд 20-х не ограничивался

Верхнее расположение клапанов и вала, сдвоенные карбюраторы всего лишь на «четверках», приводные нагнетатели, пусть и включавшиеся, как на тех же Mercedes, ради экономии ресурса лишь на время! В этом плане Европа дала фору Америке. Но в другом отставала. Или, точнее, шла по своему пути. В ходу здесь были «рядники» — 4-, 6- и 8-цилиндровые. Первый серийный немецкий V8 появился, кажется, у Horch — лишь в начале 30-х. После его ограниченно выпускали Bussing, Steyr, Tatra — для грузовиков. На тот момент за океаном уже был V16, а V-образная «восьмерка» и даже «двенашка» существовали более полутора десятилетий. Правда, есть информация, что первым европейским V8 был мотор Lancia Trikappa 1922 года.

Lancia Trikappa Coupe de Ville. Об автомобиле крайне мало информации. Называется, однако, рабочий объем — 4,6 л — и то, что «восьмерка» была верхнеклапанной. Увы, единично, в низком качестве встречаются и фото этой модели

V12 в Старом Свете вообще появлялся как нечто сверхординарное. В этой связи интересна опять-таки история Lancia. Винченцо Лянча был, похоже, одержим V-«образниками». В 1919-м он сконструировал V12 объемом 6,5 л и мощностью в 150 л.с. В серию двигатель не пошел, но считается, что именно он дал жизнь «восьмерке» Trikappa. Объединял оба мотора необычно малый развал блока. Для V8 это было 45 градусов, для V12 — лишь 22.

Производственную сборку V12 освоили немцы и французы. Их нельзя не упомянуть — красивой была «обертка» у этих моторов.

Скорее всего, первый серийный V12 в Европе был сконструирован Габриелем Вуазеном, французским авиатором и конструктором автомобилей. Еще в начале 20-х он объединил два R6 на один коленвал и картер. Не пошло. Однако в 1930–31 гг. появилось три мелкосерийных модели с V12 (4,9 и 5,8 л), одна из них — C20 Mylord — на фото слева. В том же 1931-м (по другим данным, в 1926-м) дебютировал Daimler Double-Six с 7,1-литровым V12 мощностью 150 л.с. (в центре). Двигатели Вуазена и Даймлера, помимо числа и расположения цилиндров, объединяло еще одно — бесклапанный ГРМ, где впуском/выпуском занимались гильзы, двигавшиеся по цилиндру и открывавшие специальные окна. Такие агрегаты были тише обычных. На фото справа — Horch серии 600/670, также представленный в 1931 году. Его V12 был верхнеклапанным, с SOHC, имел объем 6,0 л, развивал 120 л.с. Все — чертовски красивые автомобили

Еще один красавец — Maybach Zeppelin, появившийся даже раньше, в 1928-м. Его 7-литровый V12 был форсирован до 150 сил. Через два года Zeppelin выпускался уже с 8-литровым 200-сильным агрегатом. Между прочим, свои первые V12 Вильгельм Майбах «обкатал» на дирижабле «Граф Цеппелин», отсюда и название машин. Но больше V-«образники» с эмблемой в виде двойной «M» стали известны в войну — по «Пантерам» и «Тиграм», на которые устанавливались. Только объем там был в три раза больше

Долой литраж — изящество в цене!

Неужели в Старом Свете между двумя мировыми войнами не рождалось ничего, кроме объемных громоздких моторов, вольготно располагавшихся под длиннющими капотами и отнимавших жизненное пространство? Почему же, в большинстве даже фирмы, предлагающие, как сейчас сказали бы, «премиум», имели в модельных рядах относительно массовые автомобили. Но и среди них можно выделить конструкции, стоявшие особняком. Вспомним хотя бы «оппозитник» с воздушным охлаждением доктора Порше для VW Beetle или Lancia Lambda.

Lancia Lambda из тех автомобилей, в которых, чего ни коснись, все тянет на определения «впервые», «дебют», «уникальность». Модель, появившаяся в 1922 году, не раз упоминалась в наших статьях. Сделаем это еще раз — за ее двигатель объемом 2,1 л, развивавший 49 л.с. Ни много ни мало. Дело в другом — четыре его цилиндра располагались в шахматном порядке с углом развала между шатунами в 13 градусов и были накрыты единой головкой. Первый V-образно-рядный двигатель в истории! Позже к нему добавились 2,4- и 2,6-литровые моторы (59 и 69 л.с.)

Продолжение VR4 — Lancia Augusta 1933 года с двигателем объемом 1,2 л

В 1931–32-м итальянцы сконструировали VR8 с объемом 2,6 и 3,0 л. Апофеоз V-образно-рядной идеологии, которую получила модель Astura

Пожалуй, нужно упомянуть еще об одной фирме, увлекавшейся небольшими моторами и продвинутым на тот момент инжинирингом. В Alfa-Romeo в 20–30-х годах конструировали рядные «шестерочки» и «восьмерочки» Первые были объемом 1,5 л и устанавливались, например, на модель 6C (слева). Вторые имели объем 2,3–2,9 л, ими агрегатировалась 8C (в центре). А на гоночный 12С (1936 г.) устанавливались V12 объемом 4,1 и 4,5 л, развивавшие 370 и 450 л.с. Турбокомпрессоры на них использовались не по одному. Другая особенность — по два распредвала на головку. Видимо, первое (или одно из первых) применение DOHC! Внизу фото этих агрегатов

Двигатели 6C, 8C и 12C

Вообще довоенная Alfa-Romeo как никакие другие производители олицетворяет собой прямую противоположность «немцам». Там почти гитлеровская тяга к габаритам, здесь — стремление к высокой удельной мощности при непривычных сочетаниях объем/число цилиндров/их расположение. Как вы находите 3-литровый V16, появившийся в 1940-м? Или 12-цилиндровый «оппозит» объемом в 1,5 л(!) и мощностью в 335–500 л.с.!

Экономия + экология = технологии!

Вполне логично, что Вторая мировая, никак принципиально не подкорректировавшая заокеанские автомобильные предпочтения, заставила коренным образом пересмотреть «взгляды на жизнь» европейских инженеров. Кругом разруха, средств нет ни у компаний, ни у населения, топливо — на вес золота. В таких условиях среднестатистический «цеппелин» трансформировался в Beetle и 2CV. Но это вовсе не означает, что моторный прогресс остановился. Там, где янки в большинстве своем почивали на лаврах, европейцам приходилось крутиться, укладываясь в бюджет и расход топлива при необходимости сохранить мощность на приемлемом уровне. Отсюда поиски, развитие, прогресс.

Нельзя, конечно, сказать, что за океаном последний остановился. Просто американский обыватель при хорошей экономической ситуации (читай, низких ценах на топливо) — а не такой ли она была в Штатах после войны — не готов был платить за то, что несколько увеличивает мощность, сокращает расход, но проблемно в эксплуатации и стоит денег. Ниже характерный пример.

Вот они, первенцы впрыска! Слева направо: европейский Goliath GP700/GP900 корпорации Borgward 1950 года; «американцы» Nash Rambler 1957-го и Chrysler 300D 1958-го. Первый имел непосредственный впрыск. Его 700- и 900-кубовые двухтактные и двухцилиндровые моторчики развивали 29 и 51 л.с. 5,4-литровый V8 Nash обладал мощностью 288 л.с. А «восьмерки» Chrysler (5,7 и 6,4 л) были форсированы максимум до 395 л. с. Интересно, что впрыск Goliath добавлял ему 4–7 л.с., и речь в первую очередь шла о топливной экономичности, которой немцы добились. «Американцы» стали сильнее на 30–50 «лошадей». Об их аппетите ничего неизвестно. Но насколько же разным было отношение потребителей к машинам! Прихотливый «немец» выпускался 7 лет. Впрысковый Nash из-за нежности системы не пошел в серию. В Chrysler были смелее — вместе с соплатформенными DeSoto, Dodge и Plymouth 300D разошелся тиражом под сотню экземпляров. В итоге обладатели автомобилей с удовольствием отказывались от системы и устанавливали карбюратор

Ну а далее европейская моторная школа пошла в отрыв. Тут уже не имеет смысла говорить об объеме, количестве и расположении цилиндров (между прочим, первый V6 — 50-е, Lancia). Начиная с 50-х или чуть позже и до 2000-х, когда обороты стал набирать пресловутый даунсайзинг, ничего необычного вроде 12-цилиндровых «оппозитов» в этом плане не появлялось. Были исключения (VW с его V-образно-рядными моторами да редкие «пятерки»), но лишь подтверждающие правило — что-то новое здесь не придумать. Конструкции блоков и объемы сведены к оптимуму, развиваться надо по системам.

Так в 60-х в Европе появился серийный и массовый впрыск топлива с электронным управлением. В 70-х — не благодаря частникам-энтузиастам, по инициативе производителей — стал получать серийное распространение турбонаддув. Тогда же системы управления обрели обратную связь и цифровой формат. В 80-х производители Старого Света отметились безгильзовыми блоками либо блоками с алюминиевыми гильзами, когда на смену чугуну пришли различные «нанопокрытия». Характерно, что, например, турбонаддув и двигатель без гильз — с упрочненным зеркалом цилиндров из алюминиевого сплава — дебютировали в США. Тем не менее не прижились. В Европе же были приняты, развиты, стали неотъемлемой частью технокультуры, как бы мы к ней ни относились.

Кстати, еще раз о блоках. Понятие «удачно получился в каких-нибудь 50–60-х, будем его штамповать десятилетиями» — не про европейских мотористов. Безусловно, моторы на основе идентичных блоков могли кочевать из одного поколения автомобилей в другое. Например, неплохие рядные «шестерки» BMW M30 объемом 2,5–3,4 л выпускались с конца 60-х до середины 90-х. Если покопаться, то нечто подобное найдется у Mercedes или, скажем, Opel. Однако в целом двигатели жили не больше 10 лет. Причем последние 20 лет мотористы экспериментируют не только с покрытием зеркала цилиндра — со сплавами, из которых изготовлен блок. Одно из последних достижений у тех же баварцев — моторы серии N, чья внешняя часть выполнена из магния, а внутренняя алюминиевая.

Безусловно, есть и более яркие примеры того, как удачная конструкция может эксплуатироваться десятилетиями. Моторы серии XK фирмы Jaguar (рядные «шестерки», в разное время имели объем от 2,4 до 4,2 л) были сконструированы в 40-х и дожили до начала 90-х. Хотя Англия это не совсем Европа…

Технологии, прогресс — это хорошо. Однако как двигатели себя чувствуют в суровых российских условиях?

Алексей Поскребков

Мастер-приемщик СТО NatsAuto,
стаж по специальности более 10 лет

— Безусловно, немецкая школа моторостроения — это нечто особенное. Еще в 90-х годах, если даже не раньше, германские автомобили отличались развитыми системами управления с большим (в сравнении с «японцами») количеством датчиков, которые позволяли осуществлять функции самодиагностики. А уж при подключении сканера это намного упрощало поиск проблемы. Например, можно было точно определить, какая катушка зажигания и с какой периодичностью выключается из работы. На японских моторах сделать это было сложнее. Кстати, индивидуальные катушки вошли в обиход именно на «немцах». И цепи в приводе ГРМ массово появились тоже на них. Причем ходили долго — по 300–700 тыс. км. С оригинальными цепями 20-летние автомобили попадаются до сих пор. Датчики тогда также отличались серьезным ресурсом. Еще одной особенностью немецких агрегатов были внушительные заправочные объемы системы смазки. Так, 2,0-литровый двигатель смазывался пятью литрами, а в разные «шестерки» объемом от 3 л и выше входило до 6–8 литров масла, что увеличивало его ресурс.

Конструктивные просчеты либо недооценка условий эксплуатации существовали. Например, моторы BMW серии M были склонны к перегреву (из-за образования в системе охлаждения воздушных пробок и вышедшей из строя крышки радиатора), отчего вело «головку». Не всегда хорошо себя показывало покрытие зеркала цилиндров под названием Nikasil, состоявшее из никеля и карбида кремния. В теории ресурс таких двигателей должен быть выше, чем у тех, что имеют чугунные гильзы. На практике сера, присутствующая в топливе, вступала в реакцию с покрытием, разрушая его. И могло происходить такое задолго до 100 тыс. км пробега. Впрочем, почему могло — может. Ведь к гильзам не вернулись.

4,5-литровый атмосферный V8 Porsche Cayenne живет до 200 тыс. км. «Восьмерку объемом 4,8 л с двумя турбинами укатывают вдвое быстрее. Далее — «капиталка» с гильзованием

Да, все немецкие двигатели теперь одноразовые. Ремонтных размеров нет, а восстановить их можно, лишь используя сторонние гильзы. Причем далеко не всегда. Расстояние между цилиндрами сокращают по максимуму — бывает 5 мм. Загильзовать удастся, но без гарантии последующей беспроблемной работы. Особенно этим увлекаются в VAG. VW и Audi последние 10–15 лет вообще выпускают «сырые» моторы. Хорошо известны стуки поршней при перекладках на 1,6-литровом моторе CFNA. Пришедший ему на смену агрегат EA211 на обкатке потребляет до литра масла на 1000 км (правда, потом расход исчезает). На 1,8 и 2,0-литровых установках было три версии поршневых колец, и только с последней прекратился расход масла на угар. Однако оно продолжает вытекать из двигателя. Проблема в системе вентиляции картера, которая выходит из строя к 70–80 тыс. км. Давление в двигателе повышается — начинают течь прокладки, сальники. Это характерно для всех моторов объемом от 1,2 до 2,0 л. Причем на тех, что имеют ременный привод ГРМ, масло может попадать на него, вызывая обрыв. Встреча поршней и клапанов гарантирована.

1,8-литровый двигатель VW — сложный, любящий потреблять хорошее масло и расходовать его на угар. Под крышкой на фото справа находится мембрана, которая рано забивается коксом, отчего перестает работать или вовсе лопается

Вот что бывает после встречи поршней с клапанами. Одна из фольксвагеновских «четверок»: клапаны не просто погнуты — сломаны. Это происходит из-за того, что их сердцевина выполнена полой с солями натрия внутри, который обладает хорошей теплоотдачей

Немецкие моторы сложнее японских, имеют больше деталей, что сказывается на трудоемкости обслуживания-ремонта, на его стоимости и ответственности мастера. Тем не менее цена на блок или б/у агрегат по ним такова, что дешевле их восстановить.

Поршни двигателя Mercedes-Benz M278 объемом 5,5 л. Что привело к такому результату? Изношенные форсунки, не распыляющие, а льющие бензин в цилиндры. Топливо смывает масляную пленку с зеркала цилиндра и кольца (а потом и поршни) работают по нему на сухую. И поршневая, и блок на выброс! Это же характерно для мерседесовских двигателей M272, M273, M276 — V-образных «шестерок» объемом от 2,5 до 3,5 л

Капитальный ремонт двигателя, как и восстановление отдельных узлов-систем, у «немцев» дороже. Это и следствие ценовой политики производителей, и результат укрупнения деталей.

Вместо простого термостата на многих «ваговских» моторах применяется сложный узел, куда, помимо последнего (причем с электронным управлением), входит помпа, приводимая от коленчатого вала через балансирный. Все бы ничего, но 20 000 руб. приходится отдавать только из-за того, что ссыхаются и ломаются пластиковые буртики, сальники дают течь

Связываться с подержанными «немцами» есть смысл только в том случае, если они не старше 5 лет и пробег их далек до 100 тыс. км. 7–8-летки и тем более экземпляры возрастом от 10 лет и более могут потребовать глобального обновления узлов двигателя, что способно вытянуть на сумму, превосходящую стоимость самого автомобиля.