У нового S-Class есть одна очень странная деталь, которую вы, возможно, пропустили в пресс-релизе: под капотом находится некий «плоский» двигатель V8.
Если вы не знаете, то большинство V8 на протяжении всей истории были кросс-плейн — традиционные двигатели с гулким звуком, которые обычно устанавливаются в пикапах. Флэт-плейн V8 почти всегда используются исключительно в суперкарах. Фактически, на протяжении большей части истории автомобилестроения флэт-плейн V8 использовались только в спортивных автомобилях высшего класса.
Для высококлассного роскошного седана, такого как S-Class, использование такого V8 является весьма необычным, в первую очередь из-за характеристик двигателя. Коленчатый вал флэт-плейн технически проще в изготовлении, чем коленчатый вал кросс-плейн, но он требует некоторых инженерных компромиссов, в первую очередь связанных с вибрацией — чем-то, чего не хочется видеть в роскошном седане.
V8 флэт-плейн имеют сильные вибрации второго порядка — такие же, как у четырехцилиндрового двигателя. Они неприятны и шумны в основном из-за смещения поршневых пальцев на 180 градусов. Это означает, что естественное движение поршней вверх и вниз не компенсирует друг друга.
Ослабить эти вибрации без ухищрений, таких, как балансировочные валы, трудно, но даже в этом случае V8 флэт-плейн по-прежнему страдают от шума и жесткости. Особенно с увеличенным рабочим объемом.
V8 кросс-плейн тоже вибрируют, конечно, но в основном это вибрации первого порядка. По сути, двигатель раскачивается взад-вперед с большими, относительно медленными движениями, которые легко компенсируются противовесами на коленчатом валу. С противовесами V8 с перекрестными плоскостями работает чрезвычайно плавно и хорошо подходит для больших рабочих объемов.
Но почему же большинство суперкаров используют V8 с флэт-плейн? Дело в том, что они легче, более отзывчивы и имеют более высокую частоту вращения.
Короче: суровая правда заключается в том, что V8 с перекрестным коленвалом проще, плавнее и функционально более подходит для требований роскошного седана. Ни один владелец S-класса не ищет монструозного двигателя с высокими оборотами и старый M177 имел именно кросс-плейн коленчатый вал.
Mercedes не сообщил, почему вдруг он выбрал плоский коленвал, но компания пообещала, что двигатель будет отличаться «исключительной плавностью».
Будет интересно посмотреть, на практике как Mercedes решил эти проблемы.
А теперь мы позволим себе процитировать небольшой ликбез из Википедии и приведем картинки упомянутых двух конфигураций коленчатых валов.
Конфигурация с плоским коленвалом
Двигатель с плоским коленвалом содержит в себе коленвал, аналогичный тем, что применяется в рядных четырёхцилиндровых двигателях (Р4), каждая шатунная шейка которого использует два цилиндра, расположенных в разных блоках, всего шатунных шеек — 4. Центральные кривошипы вала направлены в одну сторону, а пара крайних развёрнуты на 180° относительно средних. Рабочие такты в таком двигателе происходят попеременно в правом и левом блоках цилиндра; порядок рабочих тактов в каждом блоке аналогичен двигателю Р4. Свойства такого двигателя во многом аналогичны двигателям Р4: у него полностью уравновешены силы инерции 1-го порядка, однако не уравновешена горизонтальная сила инерции 2-го порядка поршней и верхних частей шатунов, вызванная несинусоидальным движением поршней. Уравновесить эту силу возможно с помощью применения двух балансирных валов, вращающихся в разные стороны с удвоенной скоростью коленвала в разные стороны.
Применяется такая конфигурация, как правило, на высокооборотистых двигателях гоночных автомобилей, например, Ferrari, где требования к вибронагруженности не так важны. Она позволяет максимально облегчить коленвал, а благодаря равномерным интервалам чередования вспышек в каждом отдельном ряде цилиндров данный двигатель позволяет использовать конструктивно простую настроенную систему выхлопа отработанных газов. В результате этого достигается кривая крутящего момента, сдвинутая к 7000—8500 мин−1, а на оборотах ближе к низким двигатель «спит», а настроенный выпуск дает характерное «формульное», «металлическое» звучание. Основным применяемым углом развала является 90°, обеспечивающий равномерные интервалы поджига смеси без применения смещённых шатунных шеек коленвала. В дорожных автомобилях такая конфигурация применяется редко.
Конфигурация с перекрестным коленвалом
У такого двигателя шатунные шейки средних цилиндров развёрнуты относительно друг друга на 180°, а крайние повёрнуты на 90° относительно средних и развёрнуты на 180° относительно друг друга. Шатунных шеек так же 4: шатуны противоположных цилиндров имеют общие шатунные шейки. Такая конфигурация позволяет уравновесить силы инерции 2-го порядка взаимным движением поршней без применения балансировочных валов, однако создаёт ряд других проблем.
Во-первых, у такого двигателя не скомпенсирован колебательный момент сил первого порядка, обусловленный возвратно-поступательным движением поршней. Если угол развала составляет 90°, то его можно полностью скомпенсировать установкой двух противовесов на крайних щёках коленвала, также иногда применяется маховик и шкив с дисбалансом, при этом не требуется применение балансировочных валов, но двигатель по этой причине обладает большой инерцией, что ограничивает возможность его работы на высоких оборотах.
Во-вторых, порядок рабочих тактов в каждом блоке ряду неравномерен. К примеру, у двигателей КамАЗ-740 и двигателей ЗМЗ очерёдность работы цилиндров такая: 1-5-4-2-6-3-7-8 (во всех других V8 порядок либо такой же, либо зеркальный, при этом может отличаться нумерация цилиндров). Как видно, рабочий ход в цилиндрах 4 и 2, а также 7 и 8, расположенных в левом и правом блоках соответственно, происходит подряд, при этом в другом блоке рабочего хода не происходит. В результате в выхлопная система создаёт много низкочастотного шума, выхлоп данного двигателя по этой причине акустически некомфортен, обладает характерным «бормотанием» и «бульканьем». Для настроенных систем впуска и выпуска требуется связать вместе выхлопные трубы от отдельных рядов цилиндров, в результате они напоминают пучок змей, как в Ford GT40.
Наличие массивных противовесов на валу утяжеляет коленвал, не позволяя ему быстро разгоняться и замедляться, поэтому данная конфигурация обычно не применяется на спортивных автомобилях. Обычно для таких V8 характерно обилие крутящего момента на низких и средних оборотах, и при применении схемы газораспределения OHV двигатель не развивает более 6500 об/мин. Двигатели с такой характеристикой устанавливаются преимущественно на пикапы и внедорожники, дорогие модели Mercedes-Benz, Lexus с изменяемыми фазами газораспределения. Благодаря хорошей и ровной тяге такие моторы основную часть времени работают на небольших оборотах, что положительно сказывается на моторесурсе и акустическом комфорте.