Поршневые двигатели с турбо- или механическим наддувом и искровым зажиганием.
Среднемоторное купе Maserati MC20 (2020) с двигателем Maserati Nettuno V6 3.0 (2992 см3) располагает 630 “лошадками”, а это 210,56 л.с./л. Первый за много лет собственный ДВС Maserati обладает углом развала блока в 90 градусов, степенью сжатия 11:1, двойным турбонаддувом, и весит весит около 220 кг.
Из необычного: предкамерная схема головки блока с двумя свечами зажигания на каждый цилиндр. Одна, расположенная на краю цилиндра, работает на малых нагрузках, вторая, стоящая по центру, вступает в дело при высоких. Между нею и основной камерой сгорания расположена маленькая предкамера. Начало сгорания смеси в ней снижает риск детонации. Система впрыска комбинированная: распределённый при давлении 6 бар и непосредственный при давлении 350 бар.
Mercedes-Benz A 45 S AMG 4Matic+ (2020). Хороший пример высокой форсировки двигателя хот-хэтча. Тут стоит рядная турбочетвёрка M139 2.0, наследница более ранней модели M133 2.0, которая удивляла мир на А-классе AMG предыдущего поколения (мощность составляла 360-381 л.с.). В новом моторе для модели A 45 S AMG мощность наддувной “четвёрки” доведена до 421 л.с. при 5800–6100 об/мин. Рабочий объём равен 1991 см3, значит мы имеем 211,45 л.с./л. — прекрасный параметр для сегмента С, притом для серийной дорожной модели.
В M139 стоит турбокомпрессор типа twin-scroll, у которого и на турбинной, и на компрессорной части установлены роликовые подшипники, а выхлопные газы подаются на турбину по паре параллельных каналов, чтобы потоки от разных цилиндров не влияли друг на друга. Ещё в моторе есть комбинированный впрыск, регулировка фаз газораспределения на впуске и выпуске, система Camtronic с двойным набором кулачков на выпуске, которая меняет период открытия клапана, то есть ширину фазы.
Ferrari 296 GTB (2021) использует полностью новый мотор V6 3.0 с двумя турбокомпрессорами и углом развала блока в 120 градусов, который развивает 663 л.с. (при 8000 об/мин; красная зона тахометра — 8500 об/мин; 2992 см3, форсировка — 221,59 л.с./л.).
Эта конструкция является своего рода воспоминанием о богатом наследии — моторах Ferrari V6, что блистали в начале шестидесятых в гонке Targa Florio и в восьмидесятых в Формуле-1. Но, конечно, на новый лад. Выбранная архитектура обеспечивает равномерное следование воспламенений, а также удобное размещение турбокомпрессоров в развале блока с минимизацией воздушных трактов от компрессоров к цилиндрам. Выпускные коллекторы обладают равной длиной, что также облегчает работу ДВС. Ferrari 296 GTB является гибридом: встроенный между ДВС и трансмиссией электромотор доводит комбинированную отдачу всей установки до 830 сил.
Mercedes-AMG C 63 S E Performance 4Matic+ (2022). “Заряженный” седан в последней своей инкарнации (W206) удивил даунсайзингом — переходом с V8 4.0 на турбочетвёрку 2.0. Правда при этом C 63 стал гибридом, да ещё и заряжаемым от сети. Так что в сумме с 204-сильным электромотором на задней оси максимальная мощность этой “цешки” составила 680 сил. Из них 476 “лошадок” выдаёт непосредственно ДВС.
Это новая версия уже нам знакомого M139 — M139L. В ней и турбонаддув получил электрический привод (электромотор стоит на валу между турбиной и компрессорным колесом), помогающий компрессору набрать обороты сразу с самых низов. Для дорожных “четвёрок”, притом в заводской версии, показатель 239 л.с. на литр рабочего объёма — просто удивителен.
Hennessey Venom F5 (2020). Мотор V8 6.6 твинтурбо с собственным именем Fury развивает 1842 л.с. (при 8000 об/мин, красная зона — 8200-8500 об/мин, в зависимости от выбранного режима, степень сжатия 10:1, объём — 6555 см3; удельная отдача — 281 л.с./л.).
Агрегат с весом 280 кг построен вокруг чугунного блока цилиндров (головки блока — алюминиевые). Впускной коллектор фрезерован из цельной алюминиевой заготовки, промежуточный охладитель воздуха встроен в развал блока, шатуны — кованые стальные, впускные клапаны сделаны из титана, а выпускные из инконеля. Выпускная система построена из нержавейки с керамическим напылением Cerakote, применяемом в оружейных стволах.
Мотор сочетает современные решения с консервативными. Так газораспределение выполнено по нижневальной схеме, но зато корпусы турбокомпрессоров напечатаны на 3D-принтере из титанового порошка, а топливо в каждый цилиндр подаётся двумя форсунками.
Koenigsegg Gemera (2020). Один из самых необычных автомобилей современности. Судите сами: это среднемоторный суперкар с четырьмя полноценными местами, гибрид с очень странной архитектурой. Задние колёса машины приводит пара электромоторов со своими редукторами, а установленная позади салона битурботройка 2.0 приводит. передние колёса (напару с ещё одним электродвигателем). Суммарная отдача системы составляет 1723 силы, но в рамках этого обзора нас интересует ДВС.
Трёхцилиндровый агрегат с двумя турбокомпрессорами и рабочим объёмом 1988 см3 носит имя Tiny Friendly Giant (TFG, “маленький дружелюбный гигант”). Первый турбонаддув присоединён к первому выпускному клапану в каждом из трёх цилиндров, а второй — ко второму выпускному в каждом из цилиндров. На низких нагрузках открывается только первый выпускной клапан и работает один турбокомпрессор, а при высоких нагрузках в дело вступает и второй.
Но наиболее интересная особенность TFG — система газораспределения от фирмы Freevalve (сестринская компания Кёнигсегга). Распредвалов в ней нет, а каждый клапан снабжён пневматической и обычной пружинами, индивидуально активируемым по команде электроники пневмо-гидравлическим приводом и высокоточным сенсором положения клапана.
Степень сжатия составляет 9,5:1. Мотор оборудован сенсорами давления в каждом цилиндре и обладает гибкой программой управления, способной переводить его с цикла Отто на Миллера. Ещё TFG умеет быстро разогревать сам себя при запуске в мороз (пока стартер крутит коленвал без подачи топлива, клапаны работают так, что сжатый воздух из цилиндров подаётся обратно на впуск, поднимая температуру внутри, потом идёт обычный запуск). Работать TFG может на чистых этаноле, метаноле, бензине и любой их комбинации. И весит всего 70 кг. Ну и главное, что нас интересует: отдача TFG составляет 608 л.с. при 7500 об/мин (на смеси E85), что означает форсировку 305,83 л.с. на литр.
Jaguar C-X75 (2013). Гибридный суперкар появился сперва как концепт в 2010 году и тогда в его недрах работали две микротурбины, заряжающие тяговые батареи. Потом британцы стали размышлять о серии и в 2012-м отказались от микротурбин-генераторов в пользу поршневого ДВС (который дополняла пара электромоторов, за счёт чего суммарная мощность системы составляла 900 сил). С ДВС и построили несколько опытных прототипов.
Серии эта модель так и не увидела. Зато поразила автомобильное сообщество разработанной фирмой Cosworth рядной бензиновой «четвёркой» 1.6 с турбокомпрессором и приводным нагнетателем, которая выдала на гора 507 «лошадок» при 10 000 об/мин. А это 316,87 л.с./л. Интересно, что эту “четвёрку” Cosworth начала разрабатывать в то время, когда появилось предположение, что Формула-1 перейдёт на четырёхцилиндровые моторы (чего не случилось).
Koenigsegg Jesco Attack (2019, на фото) и Jesco Absolut (2020). Оба суперкара используют мотор V8 5.0 с двойным турбонаддувом и так называемым “плоским” коленвалом (к слову, весит он всего 12,5 кг). (Отличия между двумя этими моделями — в аэродинамических компонентах.) Максимальная мощность при работе на бензо-спиртовой смеси E85 — 1622 л.с. (5065 см3, форсировка — 320,23 л.с./л.). На бензине отдача ниже — 1298 л.с. (256,26 л.с./л.).
Весит этот мотор всего 189 кг, совсем неплохо для “восьмёрки” с двумя турбинами. Из интересного: керамические шариковые подшипники на турбокомпрессорах, система пневматического разгона турбокомпрессоров (в начальный момент ускорения из воздушного баллона на крыльчатку подаётся порция сжатого воздуха с давлением 20 бар). А ещё — первая в мире на серийной модели система датчиков давления в каждом цилиндре, позволяющая с максимальной эффективностью загружать каждый цилиндр.
Porsche 930 TAG Turbo (2019). История этой модели началась в 1980-х, когда фирма Porsche разработала для Макларена формульный мотор V6 1.5 twin-turbo (TTE P01, TAG Turbo по имени спонсора, люксембургской компании Techniques d’Avant Garde). При 10 000 об/мин он мог выдать до 1100 сил в квалификации (1499 см3; 733,82 л.с./л.). Для тестирования двигателя Porsche поставила его на купе 930 Turbo, получив одну из самых необычных машин того времени. Но, конечно, настоящее применение мотор нашёл в болидах McLaren MP4/2 и MP4/3 (26 побед в гонках, три чемпионских титула и два конструкторских кубка в середине восьмидесятых).
А в 2019-м компания Lanzante договорилась с Porsche и Маклареном о продолжении выпуска 930 TAG Turbo в виде маленькой серии из одиннадцати купе. Они получили исторические формульные моторы TAG Turbo, снятые с боевых Макларенов 80-х, за рулём которых побеждали Ники Лауда и Ален Прост.
Старые моторы взялась отреставрировать известная компания Cosworth, которая заодно провела адаптацию “музейных экспонатов” под модель с допуском на дороги общего пользования. Рабочие обороты понизили до 9000 об/мин, заменили турбонаддув, снизив его давление с 4,83 бара до 3,03, а мощность упала до 510 “лошадок”. Тем не менее, и это очень внушительная для дорожной модели форсировка — 340,22 л.с./литр.
Mercedes-AMG One (2022). Это 1063-сильный суперкар-гибрид, чей ДВС — странный по меркам “гражданских” моторов V6 1.6 с турбонаддувом, взятый от Формулы-1 (от болида Mercedes-AMG F1 W06), но с доработками под дорожное применение. “Шестёрка” в одиночку выдаёт 574 силы (1598 см3, 359,19 л.с./л.). Это ниже, чем в формульном исполнении, да и красная зона тахометра тут снижена “всего” до 11 000 об/мин.
Для сравнения, формульный собрат, современный мотор Mercedes V6 1.6, обладает мощностью более 900 сил (более 563 л.с./л) без учёта гибридной составляющей, раскручиваясь до 15 000 об/мин. Также при адаптации к AMG One у формульного мотора были снижены обороты холостого хода: в гоночной версии они составляют 4000-5000 об/мин, а вариация для AMG One на холостых крутится “лишь” при 1280 об/мин.
SSC Tuatara (2020). Суперкар использует агрегат V8 5.9 битурбо, развивающий в базовой версии 1774 л.с. (на биоэтаноле E85). Но в трековой модификации Tuatara Aggressor можно заказать опциональную форсировку до 2230 сил (с одновременным переводом мотора на метанол), что при рабочем объёме 5912 см3 означает 377,19 л.с. с каждого литра, против 300 л.с./л в исходной модификации Туатары, в том числе дорожной.
Правда такие мощности позволяет получать только спирт, за счёт своей высокой детонационной стойкости, что позволяет наращивать наддув. На бензине отдача Туатары будет ниже — “всего-то” 1368 “лошадок” (это — 231,39 л.с./л.). Наддувный V8 5.9 использует “плоский” коленвал, как ряд гоночных двигателей. Это разработка самой компании SSC North America. Производство же этого мотора доверено Nelson Racing Engines.
Devel Sixteen (2021, год назван по тестовому прототипу, почти соответствующему окончательной серийной версии машины, хотя проект этот стартовал намного раньше). Купе из ОАЭ использует оригинальный двигатель V16 12.3 с четырьмя турбокомпрессорами и с отдачей в 5076 л.с. в трековой модификации купе или 3048 л.с. в дорожной (плюс будет продаваться начальная модификация модели с V8 на 1500-2000 сил). Для топовой “пятитысячной” вариации гиперкара Sixteen форсировка агрегата V16 достигает удивительных 412,68 л.с./литр, а для дорожной (на три тысячи сил) — вполне солидные 247,8 л.с./л.
Мотор Sixteen, обозначенный как SME-V16, — это оригинальная разработка от американской фирмы Steve Morris Engines, которая выпускает целый ряд двигателей для индустрии тюнинга и драгстеров. Ключевые компоненты, вроде блока цилиндров, коленвала, головок блока выточены на многокоординатных станках из цельных заготовок. Крупные турбокомпрессоры разработаны специально для этого агрегата.
В двигателе использована распространённая в американских “восьмёрках” нижневальная схема газораспределительного механизма и вообще по архитектуре этот мотор близок к GM LS. Версии ДВС на пять и три тысячи “лошадок” отличаются давлением наддува, настройками впрыска топлива (он тут распределённый) и некоторыми деталями привода клапанов.
Oldsmobile Aerotech (1987). Это прототип, разработанный специально для установления ряда рекордов скорости на закрытых трассах. Он был призван превзойти 507-сильный Mercedes C111-IV (V8 4.8 с двумя турбонаддувами). Тот в 1979 году развил 403,78 км/ч. Aerotech основан на шасси болида March 84C, не раз побеждавшего в гонках серии IndyCar, и снабжён углепластиковым обтекаемым кузовом. Американцы построили сразу три образца: два экземпляра, названных Aerotech Short Tail, и один Aerotech Long Tail с более вытянутым хвостом без антикрыла.
Отличались они и моторами: “короткой” версии Аэротека достался Quad 4 Super Heavy Duty с одним турбонаддувом, а “лонгтейлу” — Quad 4 Super Heavy Duty с двумя турбокомпрессорами. Несмотря на название Quad 4, идентичное серийной 16-клапанной “четвёрке”, которая в тот момент только вышла на рынок, экспериментальная версия двигателя почти не имела с ней общих деталей. Совпадали только межцилиндровое расстояние, форма камеры сгорания и общая архитектура, вроде расположения клапанов.
“Четвёрка” Quad 4 для программы Aerotech обладала усиленным толстостенным алюминиевым блоком цилиндров вместо серийного чугунного, и рабочим объёмом 2,0 л вместо серийных 2,3 л. Образец ДВС с одной турбиной разработала фирма Batten из Мичигана, а с двумя турбинами — Fueling Engineering из Калифорнии. Первый мотор развивал 912 л.с. (456 с литра), а второй — более 1014 “лошадок”. А это уже 507 л.с. с одного литра рабочего объёма!
В августе 1987-го Oldsmobile Aerotech Short Tail развил 413,799 км/ч, а Aerotech Long Tail — 442,57 км/ч на мерной миле и днём позже — средние 430,337 км/ч в рекордных заездах на миле с ходу в двух противоположных направлениях с промежутком не более часа между ними, как требовала FIA. Все эти заезды выполнил американский гонщик Энтони Джозеф Фойт младший. До сих пор ни один автомобиль с двухлитровым ДВС не разгонялся быстрее.
Ультракар (сама компания использует именно это определение) Spyros Panopoulos Chaos (2021) оснащён мотором собственной разработки. Греки создали V10 4.0 твинтурбо с углом развала 90 градусов и с комбинированным впрыском (распределённый и непосредственный), развивающий 2077 л.с. либо 3106 л.с., в зависимости от версии купе (Earth Version или Zero Gravity). Хотя оба варианта ДВС близки конструктивно и у них одинаковый рабочий объём (3956 см3), моторы имеют разные блоки цилиндров. Младший блок выточен из алюминиевого сплава на семикоординатном станке, а старший — напечатан в 3D из магниевого сплава. Тоже самое верно в отношении их головок цилиндров.
Вообще в моторе и всём автомобиле очень широко используется 3D-печать деталей из самых разных материалов (это как полимеры, так и сплавы, от алюминия до стали, титана и магния). Авторы называют свой вариант технологии Anadiaplasi (реконструирование). Тут максимально “удалён” весь ненужный материал, оставлен минимум в строго просчитанных местах, для прочности. Таковы коленвал, поршни и шатуны, колёсные ступицы и диски, тормозные суппорты, рычаги подвески, рулевое колесо и многие другие элементы двигателя, шасси и кузова.
Красная зона тахометра для младшей версии составляет 10 000 -11 000 об/мин, а для топовой — 11 800 -12 200 об/мин, в зависимости от топлива и настроек ДВС. Учитывая отдачу, получается, что у мотора для купе Spyros Chaos Earth Version форсировка составляет 525 л.с./л, а для модели Spyros Chaos Zero Gravity — 785,13 л.с. на литр рабочего объёма. Всего компания намерена произвести 20 экземпляров Хаоса.
В своей лиге играют драгстеры класса Top Fuel.
Построены они по одной схеме и их параметры близки, не случайно сражаются между собой за тысячные доли секунды. Их мотор — V8, чей блок выточен из цельного куска кованого алюминия, и снабжён запрессованными вкладышами из чугуна. Тут есть две свечи на цилиндр и два клапана на цилиндр при нижнем распредвале, приводимом шестернями (архитектура копирует мотор Chrysler RB Hemi, но полностью с оригинальными компонентами). Сверху водружён приводной нагнетатель типа Roots, выдающий 3,9-4,6 бара (в отдельных случаях до 5,1 бара), который на свой привод забирает у мотора около 1000 “лошадок”.
В этом ДВС нет ни воздушной, ни жидкостной системы охлаждения. За счёт отсутствия рубашки охлаждения блок цилиндров получается очень прочный. Охлаждается агрегат поступающим в цилиндры огромным количеством воздушно-топливной смеси, а также смазочным маслом. (Горючее — смесь нитрометана и метанола.) И, конечно, спасает двигатель то, что на максимальной мощности он работает непрерывно лишь несколько секунд.
Рабочий объём “восьмёрки” Top Fuel ограничен правилами на уровне 8,19 л. Но с них удаётся получать в среднем 9-10 тысяч “лошадок” и 10 000 Нм, а максимальные рабочие обороты составляют 8400 об/мин. По некоторым расчётам и замерам, мощность таких двигателей может достигать 11 150 л.с., что означает 1361 л.с. на литр рабочего объёма!
Такая отдача, в сочетании с мягкими шинами, подготовленной полосой и солидной прижимной силой от выхлопных труб, направленных вверх, позволяет на старте получать кратковременную перегрузку до 7 g, а также за 0,8 с набирать с места 160 км/ч и за 3,6 после старта — 539 км/ч (для лучших из образцов). После каждого заезда (с прогревами это не более трёх минут суммарной работы) мотор Top Fuel приходится перебирать полностью с заменой ряда деталей. На разборку и сборку двигателя опытные механики команд тратят час и за гоночный уик-энд это приходится проделывать несколько раз.
