Надежный двигатель Skoda Rapid
В начале июня 2015 года чешская автомобильная компания Skoda начала выпускать на территории России Skoda Rapid с новым бензиновым двигателем объемом 1.6 литра. Он уже знаком многим по моделям OCTAVIA и YETI, но имеет существенные отличия. Атмосферные моторы объемом 1.6 л — классика жанра. И, казалось бы, после того как карбюратор заменили впрыском, изобретать уже больше нечего. Но SKODA доказывает, что стремление к совершенству — процесс бесконечный.
С самого начала
Разработка нового мотора — дело очень затратное: счет идет на многие миллионы евро. По этой причине нередки случаи, когда разные автомобильные компании объединяются, чтобы сделать один мотор для совместного использования. При этом европейским покупателям атмосферные моторы сейчас не очень интересны: по уровню расхода топлива они не могут состязаться с современными турбодвигателями, а сегодня это почти приговор. По этой причине атмосферные моторы для бюджетных машин, популярные в России и ряде других стран, чаще модернизируются, чем меняются радикально.
Что же привело SKODA к созданию нового атмосферного мотора, когда и старый был неплох? Ответ звучит удивительно: внедрение новой платформы MQB, которая преимущественно рассчитана на применение турбодвигателей. Совсем запутались? Дело в подходе.
Платформа MQB — это набор неких универсальных решений для создания автомобилей разных марок, входящих в концерн Volkswagen. Решения эти касаются кузовов и подвески, узлов трансмиссии и систем безопасности, радионавигационных устройств и, разумеется, двигателей. Такой подход экономически выгоден и концерну, и потребителям: лучше объединить усилия и средства, чтобы разработать один очень хороший мотор, который будет использоваться на десяти разных моделях, чем сделать несколько средних с инженерной точки зрения двигателей.
Для автомобилей на платформе MQB (к ним, в частности, относится новая Octavia) была разработана линейка новых турбированных моторов, дизельных и бензиновых. Но принцип «универсальных кирпичиков» применялся и тут. Какие из двигателей этой линейки не возьми, у них обязательно найдутся общие черты. К примеру, клапанов на цилиндр окажется ровно четыре. Блок цилиндров будет отлит из алюминиевого сплава. Распределительные валы вращает зубчатый ремень. А вот выпускной коллектор так вообще не виден снаружи: он встроен в головку блока цилиндров. Так вот и удалось, не расходуя лишних средств, создать атмосферный мотор объемом 1.6 литра, отвечающий всем современным требованиям: его придумывали не с нуля, а имея в запасе арсенал готовых решений.
Для начала новый двигатель предложили в России для новой SKODA Octavia, затем — для SKODA Yeti, теперь подошла очередь SKODA Rapid. Стоит отметить: мотор, о котором идет речь, 1.6 MPI серии ЕА211, был разработан и доведен до серийного образца инженерами SKODA в Чехии, а используется на автомобилях разных марок, входящих в концерн.
Характеристики мотора
1.6 MPI — это рядный четырехцилиндровый 16-клапанный двигатель рабочим объемом 1598 куб. см, оснащенный системой распределенного впрыска топлива. С прежними моторами с таким же названием (но серии ЕА111), ведущими свою родословную с 1990-х годов, имеет мало общего. По сути, их объединяет рабочий объем, расстояние между осями цилиндров (82 мм) и распределенный впрыск топлива во впускной коллектор.Разработчикам сделали простую, но изящную конструкцию. Например, блок цилиндров. Он спроектирован по принципу Open Deck. То есть цилиндры соединяются с самим блоком только в его нижней части, а с боков свободно омываются антифризом. Отсутствие лишних перемычек благотворно сказывается на охлаждении цилиндров, исключается проблема кавитации, то есть образования вредных воздушных пузырьков, которые приводят к медленному разрушению омываемых охлаждающей жидкостью поверхностей (кстати, явлением кавитации объясняется шум чайника при нагреве).
Равномерное охлаждение цилиндров способствует и уменьшению расхода масла на угар. При неравномерном охлаждении стенок цилиндров возникают микродеформации, из-за которых кольца не по всей окружности прилегают к стенкам плотно, и масло попадает в камеру сгорания. Если нет деформации, то и масло угорает меньше.
Блок на двигателях ЕА211 отлит из алюминиевого сплава, а цилиндры образуют гильзы из прочного серого чугуна. Мотор с гильзами не самое дешевое, зато очень хорошее с инженерной точки зрения решение. Чугун — материал износостойкий, хорошо отводит тепло. Кроме того, за счет сильно шершавой внешней поверхности (той, что омывается антифризом со всех сторон) теплообмен становится еще более эффективным, поскольку площадь контакта стенок гильзы с охлаждающей жидкостью возрастает.
Если же покрутить в руках алюминиевый поршень нового мотора, то можно заметить, насколько простую форму он имеет. Его днище плоское, только выемки для клапанов. Раньше поршни имели намного более сложную форму. Шаг назад? Отнюдь. Плоский поршень легче «фигурного», что делает мотор более динамичным. Почему раньше не могли делать такие простые поршни? Да потому что за простотой этой стоят годы исследований. Не знали раньше, как с плоским днищем поршня добиться оптимального распределение топливной смеси в камере сгорания.
Алюминиевая головка блока цилиндров, как было сказано выше, на MQB-двигателях имеет встроенный выпускной коллектор. Обычно выпускной коллектор находится снаружи и известен тем, что очень сильно нагревается уже через секунды после пуска двигателя. Прикосновение к нему грозит сильным ожогом. Оно и понятно: в коллектор попадают раскаленные газы сразу из камеры сгорания. Инженеры концерна решили воспользоваться этим свойством коллектора и спрятали его в головку блока цилиндров. Теперь раскаленные газы прогревают мотор, и он быстрее выходит на рабочую температуру. Прогретый мотор имеет большую отдачу, чем холодный, меньше расходует топлива и, что важно зимой, быстрее обеспечивает теплом салон. Кроме того, такая конструкция легче традиционной. Да, всего на два килограмма, но совокупность подобных мер привела к тому, что новый двигатель легче прежнего на треть.
Раздельное охлаждение
Сверху на головку блока цилиндров устанавливается корпус распредвалов. Он также изготавливается из алюминия. Валы вращаются на новых шариковых подшипниках радиальной конструкции: потери на трение снижаются, а вместе с ними и расход топлива.
Изменились и клапана: они стали легче, а ради снижения потерь на трение приводятся в движение посредством роликовых коромысел с гидрокомпенсаторами, а не напрямую от распредвалов. Причем на всех без исключения моторах ЕА211 вдобавок используется регулирование фаз на стороне впуска. Раньше такое решение встречалось только на дорогих многоцилиндровых двигателях. Подробно на этой технологии останавливаться не будем, но напомним: она помогает поднять отдачу двигателя в широком диапазоне оборотов. Ведь, по-хорошему, для каждого рабочего режима надо подобрать определенное время открытия впускных клапанов. Например, на малых оборотах их желательно прикрывать пораньше, на высоких, наоборот, попозже. Без системы изменения фаз этого добиться невозможно.
Доработке подверглась даже такая простая, казалось бы, деталь, как впускной коллектор. Инженеры оптимизировали расположение и конфигурацию каналов таким образом, чтобы течение воздуха встречало наименьшее сопротивление. А специальные резонаторные камеры позволили уменьшить колебания потока и, как следствие, снизить шум при работе мотора.
Оптимизации подверглась и система охлаждения. В новом двигателе антифриз циркулирует в двигателе по двум независимым контурам: блока цилиндров и его головки. Спросите, к чему такие сложности? Все объясняется очень легко. Чем совершеннее мотор, тем меньше он вырабатывает лишнего тепла. С одной стороны, хорошо. С другой — он дольше выходит на рабочую температуру и меньше выделяет тепла для печки. Интегрированный в головку блока цилиндров выпускной коллектор и двухконтурная система охлаждения позволяют эту особенность современных моторов нивелировать.
Работает схема так: пока двигатель не прогреется до 80 градусов, антифриз вообще не покидает пределы мотора. Лишь после этого рубежа первый термостат открывается, связывая контур головки блока с насосом и расширительным бачком. В результате камеры сгорания получают усиленное охлаждение, наполнение цилиндров улучшается, уменьшается вероятность возникновения детонации. Контур блока цилиндров при этом все еще остается изолированным от общей системы — ему нужно набрать температуру, чтобы снизить трение в кривошипно-шатунном механизме. И лишь когда в этой зоне датчики зафиксируют 105 градусов, сработает второй термостат, система охлаждения выйдет на большой круг и соединится с радиатором. На деле все происходит очень быстро: температурная стрелка движется прямо на глазах.
Возможно, некоторые решения «традиционалистам» покажутся странными. Например, есть мнение, что цепь в приводе ГРМ надежнее ремня. Когда-то так было. Армированный стекловолокном ремень на новом моторе 1.6 MPI рассчитан на весь срок службы двигателя, зато, в отличие от цепи, не растягивается и меньше шумит.
Конечно, скептик заметит, что если сравнивать характеристики старого и нового двигателей, то разница вроде бы мизерная. «Четверка» 1.6 литра получается на пять «лошадок» мощнее (110 сил против 105 ранее), имея чуть более высокий максимальный крутящий момент 155 Нм (прежде — 153 Нм). Не маловат ли «выход» для такого обширного списка технических изменений? Для ответа на этот вопрос лучше всего заглянуть в тот раздел, что описывает экономичность автомобиля. И тут мы обнаружим, что со старым двигателем Rapid с мотором 1.6 MPI и механической коробкой передач в городском цикле расходовал 8.9 л/100 км, а с новым — 7.9 л/100 км. С новой автоматической коробкой разница в городе еще более заметна: экономия составляет около двух литров с сотни.
Мотор 1.6 MPI серии ЕА211 поставляется и в дефорсированном варианте. Наряду со 110-сильной версией покупателям «Рапида» предлагается «облегченная» — по отдаче, а не конструкции — версия: ее мощность снижена до 90 лошадиных сил, а величина крутящего момента такая же, как на 110-сильном моторе, то есть 155 Нм. Можно сэкономить и на цене машины, и на страховке, и на оплате ежегодного транспортного налога.
