koshara02 ›Блог› VR6 и W: път на изпитание, грешка, очакване и победа

Автор: Евгений Дударев

6-цилиндровите двигатели се различават от 4-цилиндровите не само с голяма мощност, но и със значителните си размери. Повечето компактни автомобили до клас Golf обаче не са били предназначени да придобият 6-цилиндрови двигатели: много е трудно да се побере такъв агрегат в малко двигателно отделение. Обикновено малките автомобили имат напречно монтиран двигател и задвижване на предните колела. Освен това, за допълнително спестяване на пространство в кабината, скоростната кутия и диференциалът също са разположени директно под капака. По този начин двигателното отделение на малък автомобил е тясно поради редица причини и идеята за инсталиране на по-голям двигател там едва ли е осъществима. Разбира се, никой не забранява монтирането на двигателя надлъжно, но тогава дължината на капака ще се увеличи и поради това просторът на кабината ще пострада, а размерите на компактен автомобил „от броня до броня“ също трябва да бъдат компактен. Дори опитът да се инсталира двигател V6 не винаги може да бъде успешен: въпреки че този двигател е по-къс от редови двигател, той се оказва с порядък по-широк в зависимост от ъгъла на изкривяване (обикновено 60 ° или 90 °). В допълнение, дизайнът на V-образния двигател включва инсталирането на изпускателни колектори от двете му страни, което също не носи полза за компактността. Затова дълго време малките коли, включително VW Golf, се справяха само с вградени 4-цилиндрови агрегати и нищо повече. Разбира се, сега сред модерните автомобили има редица така наречени „горещи хечбеци“ с мощни 6-цилиндрови двигатели, монтирани под капака. Вярно е, че не всички производители успяват да поставят мощен двигател в отделението на двигателя: пример за това е средният двигател Renault Clio Sport. Но това е съвсем друга история.

Първо поколение VR6

Най-успешният опит да се разработи 6-цилиндров двигател и да се впише в размерите на предния край на малък хечбек беше успех за дизайнерите от концерна Volkswagen. През 1991 г. екип от инженери, ръководен от Фердинанд Пиех, направи истински пробив в машиностроенето. Те разработиха V-образен 6-цилиндров двигател с невероятно малки ъгли на наклона - само 15 ° и обем от напълно "некомпактен" 2,8 литра. Такъв агрегат е инсталиран на VW Golf от 3-то поколение и сега е известен като VR6. Особеността на мотора беше, че по размер приличаше повече на редови „четворки“: тесни и къси. Лесно би могъл да се побере в малко поло, въпреки че цената на тази кола би скочила нагоре заради двигателя. Освен това, компактните VR6 бяха доставени за миниван V-клас на Mercedes-Benz, тъй като всички техни собствени производствени V6 не се побираха под предните капаци. И така, какво успя да направи екипът на Piha?.

Благодарение на ъгъла от 15 ° между цилиндрите, двигателят VR6 е доста къс: дължината му може да бъде описана като „четири и половина цилиндри“. В същото време обаче стандартният V6 е равен по дължина на "три цилиндъра и половина", наредени в редица. Размерите на VR6 обаче са точно подходящи за поставяне в двигателния отсек на компактните хечбеци, което не е случаят с обикновения V6, който е невероятно по-широк. Това е неговият дизайн, тоест той е напълно симетричен спрямо надлъжната ос. Изпускателните колектори са разположени от двете страни на широкия блок цилиндри, всмукателният колектор е в центъра.

Дизайнът на VR6 двигателя приема асиметрия - подобно на редови блокове. Тоест, всмукателният колектор е от едната страна, а изпускателният колектор и за всичките му 6 цилиндъра наведнъж, от другата. Каквото и да се каже, но никой не е успял да приложи такова подреждане на няколко обемисти компонента за V6.

Двигателят, разработен за концерна Volkswagen, е изненадващ не само за това. Геният на Фердинанд Пиха създаде V-образен двигател, чиито цилиндри, благодарение на малкия ъгъл на извиване, са в един блок. Следователно двигателят е много по-лек от традиционните V6. VR6 се различава от редови устройства по това, че неговите цилиндри са разположени в шахматно положение, а не в един ред.

Второ поколение VR6

Първото поколение на тези двигатели имаше два клапана на цилиндър и един разпределителен вал - класически SOHC. Но това състояние на нещата не отговаряше на талантливия инженер и той се зае да създаде двигател с 24 клапана от същата верига. Това не беше лесна задача: беше възможно да се реши едва през лятото на 1999 г. Каква беше трудността?

Ако говорим за обикновен редови агрегат, тогава не е трудно да му "дадем" 4 клапана на цилиндър: 2 разпределителни вала ще контролират тяхното отваряне и затваряне. Тоест един вал за всяка група клапани от един и същи тип (всмукателен или изпускателен). Също така няма проблеми с V-образен двигател, защото всъщност това са само два редови 3-цилиндрови двигателя с 2 разпределителни вала.

Но какво ще кажете за дизайна на устройството VR6? Спомнете си, че той няма два цилиндрови блока като такива: те са комбинирани тясно и под общия капак на клапаните има 2 разпределителни вала. Това означава, че с механизъм с 24 клапана, в главата на цилиндъра трябва да има 4 вала едновременно, което само по себе си звучи някак сложно. Имаше само един изход: да се подобри системата тип SOHC, базирана на каноните на DOHC.

За да направите това, първо, е необходимо да поставите 4 клапана в много малко пространство над буталото, което е доста трудно. На второ място, механизмът за задвижване на клапана трябва да бъде разположен строго вертикално над тях. В противен случай процесът на отваряне и затваряне на клапаните може да се забави, да причини прекомерно триене, което да доведе до увеличен разход на гориво и ограничаване на максималната скорост. Трето, ако спестите място в цилиндровата глава и следователно използвате SOHC 4-клапанен механизъм, ще трябва да жертвате използването на променливо време на клапана в двигателя. Просто в случай на един разпределителен вал, промяната в хода на всмукателните клапани веднага ще повлияе на работата на изпускателните клапани: и двамата например ще се отворят по-рано, което не е допустимо.

Автомобили, оборудвани с двигатели от серия VR

През 1992 г. беше възможно да се закупи 172 конски сили VW Golf от трето поколение с двигател VR6. Това беше първият хечбек в С-сегмента в Европа с 6-цилиндров агрегат. Две години по-късно, особено за автомобилите VW Corrado и задвижването на четирите колела VW Passat Syncro, този двигател е „спортно“ отегчен до 2,9 литра и произвежда 187 к.с. През 1997 г. 1 цилиндър беше буквално изваден от базовия блок на силовия агрегат: така автомобилният свят се запозна с двигателя VR5. Оттогава този двигател, с обем 2,3 литра и мощност 150 к.с., може да се намери под капака на Passat, а от 1999 г. и в моделите Golf и Bora.

Версиите с 24 клапана на двигателите от серията VR започнаха масово производство през 1999 г. Дизайнът с два разпределителни вала и променливо време на клапаните им придаде нова сила. От този момент нататък топ версиите на моделите Golf, Bora и Passat имаха 201 к.с. под капаците. В допълнение, 4Motion задвижването на всички колела е избрано за партньор на тези двигатели. Трябва да се спомене, че табелката с VR6 отстъпи място на друга, показваща наличието на трансмисия на всички колела в колата. Двигателят VR5 DOHC се появява едва през 2001 г. с увеличение на мощността до 170 к.с.

През 2003 г. развитието на линията VR устройства продължи чрез увеличаване на техния работен обем. Така че основата на „заредения“ VW Golf R32 беше, както се досещате, 3.2-литров двигател. Допълнителният обем увеличи мощността до 238 к.с. Този двигател отваря линията на силови агрегати за автомобили. VW Touareg и Porsche Cayenne. И усилва до 250 к.с. версия, инсталирана на Audi TT.

3-литровият VR6 двигател на VW Passat от 5-то поколение има FSI директно впръскване. Също така през 2005 г. е разработен малко по-различен силов агрегат, специално за пазара в Северна Америка: ъгълът на разклонение на цилиндрите е само 10,6 градуса, а работният обем е увеличен до 3,6 литра. Мощността му вече е 276 к.с.

Два пъти два ще са два

Екипът на Фердинанд Пич въпреки това постигна целта си и през 1999 г. представи на обществеността 24-клапанов двигател VR6 с 2 разпределителни вала. Единият отваря всички всмукателни клапани, другият отваря всички изпускателни клапани. Но в същото време и двамата се справят с два цилиндрови блока наведнъж, ъгълът между които, както бе споменато по-горе, е 15 ° градуса. Тоест две шахти вършат работата, която могат да направят четири: наистина, "2 х 2 = 2". Беше възможно да се присвоят такива функции и на двата вала, поради факта, че двигателят VR6 е почти толкова тесен, колкото всеки редови двигател. И в същото време дизайнът на немския двигател също ви позволява да инсталирате механизъм за разпределение на газ в главата на блока. Оказа се уникално изобретение!

Фердинанд Пиеч не спря дотук: желанието му да изстиска 6-цилиндров агрегат в хечбека прерасна в идеята да оборудва Passat с 8 или дори 12-цилиндров двигател, като същевременно запази оригиналните размери на автомобила. Така се раждат W-образните двигатели. (Трябва да кажа, че малцина вярваха в успеха на германските инженери. На първите, все още не работещи, прототипи на такива силови агрегати се изсмяха и един от дизайнерите на Ferrari обеща да му изяде вратовръзката, ако W-образният двигател дори започне. Доколкото знаем, сега Фердинанд Пич е успял, но нищо не се знае за съдбата на тази вратовръзка ...).

Инженерите от концерна Audi работят в продължение на много години върху разработването на такива агрегати. Марката дори представи концептуалната кола Avus, но нейният W-двигател беше просто манекен и нищо повече. Тоест не беше възможно да се създаде поне една работеща извадка. Уловката беше как да се подреди изпускателният колектор за централния блок на такъв мотор. Този проблем причини уредът да стане много горещ и изключително обемен. В резултат на това всички изследвания в тази област бяха ограничени.

Инженерите на Volkswagen поеха по различен път, подтикнати от дизайна на добре доказания мотор VR6. И така, какво е това чудо - този "W" -мотор? Буквата W („двойно ю“) на английски буквално означава „двойно V“ и описва веригата на двигателя с невероятна точност. Всъщност това са два VR6 агрегата, „нанизани“ на един колянов вал. Но има ъгъл от 72 ° между двата 6-цилиндрови блока. И общият ъгъл на извиване се изчислява, както следва: 15 °/2 + 72 ° + 15 °/2 = 87 °. Работният обем на първата проба на такъв мотор е бил 5,6 литра, тоест като два двигателя VR6. Той също така имаше четири ролкови крана на цилиндър и променлив момент на клапана на входа и изхода. Проблемът с изпускателния колектор беше решен благодарение на гореспоменатата асиметрия на тези агрегати. Тръбите с нажежаема жичка преминаваха от двете й страни, като конвенционалните V-образни единици. Но такъв мотор така и не влезе в производство: той беше заменен от подобен по дизайн, но с обем точно 6 литра.

За първи път 6-литров двигател W12 с мощност 600 к.с. е разработен за едноименната купе концепция. Такъв мощен агрегат се оказа невероятно компактен: дълъг е само 513 мм и широк 710 мм и тежи само 239 кг благодарение на използването на алуминий. Самата кола е представена през 2001 г. на автомобилното изложение в Токио. Малко преди шоуто той беше тестван за сила, скорост и издръжливост в 24-часово състезание. Volkswagen W12 Coupe изминава 7085,7 километра на ден със средна скорост 295,24 км/ч. Идеята за масово производство на това купе обаче не беше реализирана. Единственият недостатък на дизайна на W-мотора са тънките свързващи пръти - само 13 мм. Това се дължи на факта, че коляновият вал на такива двигатели е много по-къс от този на V-двигателите със същия брой цилиндри. Тази функция предотвратява W-агрегатите да се превърнат в сърцето на състезателните автомобили и автомобили. Друг „деликатен“ въпрос е балансът на техния дизайн: по време на работа два VR модула постоянно се противопоставят един на друг, което създава силни вибрации. Но този проблем се решава чрез инсталиране на балансиращи валове в двигателя и използване на усъвършенствани хидравлични опори.

Основният кон на този дизайн е компактността. Така че защо да не им дадете например 16 цилиндъра? Освен това донорният блок цилиндри от VR6 ви позволява да направите това. Само към основната бутална група трябва да добавите още 2 цилиндъра и след това да свържете всичко заедно. Инженерният екип на Фердинанд Пиеч направи точно това: те създадоха могъщия W16. Както става ясно, той е сглобен от два блока от типа VR8 (между другото, единици от този дизайн никога не са били произвеждани) и е равен по дължина на вградена „петица“. Силовият агрегат с този дизайн лежи зад седалките на известния Bugatti EV 16.4 Veyron. Вярно, към него са добавени не по-малко от 4 турбокомпресора. Този допинг направи възможно постигането на огромна мощност от 1001 к.с. и направи Bugatti една от най-бързите коли на планетата. Трябва да кажа, че този двигател е много сложен: те работеха само на един колянов вал в продължение на няколко години.

В бъдеще инженерите от германския концерн продължиха да развиват идеята за W-образните силови агрегати, чийто основен акцент е прословутата компактност. Силовият агрегат, изповядващ тази философия, е монтиран под капака на Volkswagen Passat W8 (B5). Той се състоеше от два VR4 блока, също комбинирани в една V-образна конфигурация. Той обаче не разполага с 500 к.с., тоест „не половината от Bugatti“, както бихте искали, а само 275. Но този мотор тежи 190 кг с дължина само 420 мм - по-малко редови „четири“. С такива характеристики той лесно се вписва в „популярния“ Passat. Но кола, толкова близка до хората, по никакъв начин не е свързана с голям и мощен двигател и следователно продажбите на Passat W8 не отговарят на очакванията и тази кола е окончателно прекратена.