В рамках спецпроекта с брендом моторных масел G-Energy рассказываем об истории автомобильных двигателей. Первая часть — экскурс в историю двигателестроения, вторая и третья — история автомобилей ХХ века. Сегодня продолжаем наш увлекательный рассказ.
Пусть это звучит парадоксально, но история автоспорта длиннее истории мирового автомобилестроения. Ведь индустрия сформировалась только тогда, когда появились наработки, конструкции и технологии, пригодные для массового производства. А стать такими они смогли, лишь доказав свои преимущества. И попутно проявляя недостатки, что вынуждало подумать, как с этими недостатками бороться. Даже кажущаяся сегодня очевидной «базовая» концепция автомобиля – и та доказывала свою состоятельность на трассах соревнований. Каким образом?
Великолепной иллюстрацией может быть список... «самоходных транспортных средств», заявленных на гонку Париж – Руан. Она считается первым в истории автомобильным соревнованием. На самом деле это не совсем так: еще в 1867 году в Манчестере состоялись соревнования «повозок, движимых не-мускульной силой», да и в США «самодвижущиеся экипажи» состязались в пробеге Грин Бэй – Мэдисон в 1878 году. Но то ли гонка Париж – Руан оказалась более раскрученной, то ли все-таки к 22 июля 1894 года автомобилизм в принципе стал достаточно заметным явлением, отсчет ведут все-таки от нее. Так вот, было подано 102 предварительные заявки на участие, и только 39 участников намеревались выйти на старт на автомобилях с ДВС. 28 пилотов собирались побороться за победу, используя паровые двигатели, пятеро – электромобили (да-да, в 1894 году!), а еще пятеро – и вовсе пневматические двигатели (кто сейчас и помнит-то такие). И это еще техника, которую хоть как-то можно было классифицировать. А вот к чему причислить нечто, подобное автобусу, который двигался за счет... усилий самих пассажиров? Вот и члены технической комиссии не знали, так что 25 особо экзотических конструкций было причислено к категории «другие». К счастью для контролеров, регламент предусматривал, что трасса должна быть пройдена не более чем за восемь с половиной часов, поэтому в ходе отборочных заездов основная масса «экзотики» оказалась отсеяна. Ведь главной целью организаторов была демонстрация преимуществ и надежности «самобеглых колясок», а не желание напугать или потешить праздный народ. Поэтому допущены к гонке были только 14 автомобилей с бензиновыми двигателями и 7 – с паровыми.
Более того, организаторы, очевидно, были настроены создать для бензиновых автомобилей максимально благоприятные условия. Самым быстрым оказался паромобиль маркиза Альбера де Диона (да-да, того самого, давшего свое имя марке De Dion Bouton, выпускавшей потом автомобили с бензиновыми ДВС до 1932 года). Паромобиль показал на трассе среднюю скорость 17 км/ч, а «максималку» – 22 км/ч. Но победа была присуждена не ему: по решению судей ее разделили между бензиновыми «Пежо» и «Панар-Левассор» с формулировкой «за лучшее сочетание экономичности, безопасности и удобства в управлении». Ничего себе спортивная победа! Но ведь тогда еще не были сформулированы принципы самого автоспорта, не правда ли? А значит, организаторы имели право применять те критерии, которые считали уместными.
А первой настоящей гонкой – на быстрейшее прохождение дистанции – считают гонку Париж – Бордо – Париж, состоявшуюся в следующем году. Честно говоря, именно 1895-й больше всего заслуживает звания «год рождения автоспорта», ведь именно в 1895-м в Чикаго прошла первая линейная гонка в США, а в Кранстоне – первая кольцевая.
Если в первых соревнованиях зачастую самым главным было справиться с дистанцией и подтвердить надежность автомобиля, то со временем гонки стали великолепной возможностью доказать, что именно твоя продукция – самая мощная и самая быстрая. Совершенствовались шасси, увеличивалась мощность двигателей. И одним из способов этого увеличения было повышение рабочего объема.
К примеру, в 1912 года Peugeot выставил на соревнования модель L76. Цифры в названии отражали рабочий объем двигателя – 7,6 л. Мощность при этом составляла 175 л. с., то есть на каждый литр приходилось по 23 л. с. В истории, кстати, Peugeot L76 остался совсем по иной причине: это был первый в мире автомобиль, имевший два верхнерасположенных распределительных вала и по четыре клапана на каждый цилиндр. Абсолютно верно – именно ту схему газораспределения, которая сейчас распространена очень широко и известна как DOHC (Double OverHead Camshaft).
Итальянцы из FIAT пошли еще дальше, предложив 200-сильный двигатель с рабочим объемом 14,1 л (!), то есть с удельной мощностью всего 14,2 л. с./л. По пути повышения рабочего объема шли и заокеанские инженеры.
Но процессы стандартизации неизбежны – и в автомобильной индустрии, и в спорте. Началось создание гоночных серий с едиными регламентами и общими техническими требованиями. Что любопытно, одна из первых европейских серий появилась в 1900 году по инициативе американца, издателя газет New York Herald и Herald Tribune Гордона Беннетта, который без ложной скромности дал ей название Gordon Bennett Cup. Серия задумывалась именно как международная (и вовсе не ограниченная европейскими участниками), и одну страну могло представлять до трех автомобилей. В США подобный «именной кубок» был учрежден в 1904 году – «Кубок Вандербильта», по имени миллионера Уильяма Киссама Вандербильта II.
С 1906 года началась история гонок «Гран-при», которым через много-много лет предстояло превратиться в современную «Формулу-1». Предстояло и родиться единым правилам, а пока они были просты: экипаж состоял из пилота и механика, и все обслуживания и ремонты автомобиля они могли проводить только своими силами. Первый Гран-при прошел во Франции, на трассе вблизи города Ле-Ман, и эта гонка впоследствии обрела собственную линию развития: сейчас соревнования на кольце Сартэ считаются самой престижной в мире гонкой на выносливость – это знаменитые «24 часа Ле-Мана».
Европа и Америка избрали несколько разные подходы к автомобильным соревнованиям. Прагматичные жители Нового Света сделали ставку на максимальное удобство для зрителей: гонки по замкнутым компактным овалам, где все действо происходило на глазах присутствующих – даже если это была длинная 500-мильная гонка. В Европе достаточно популярны были линейные гонки, автопробеги между городами (по сути прообраз ралли). Однако все карты европейцам смешала Первая мировая, на несколько лет переориентировавшая молодой еще автопром на нужды армий.
За это время американская автоспортивная инженерия смогла уйти вперед, и когда гоночная жизнь стала восстанавливаться, представители Нового Света на какое-то время оказались сильнее и быстрее. В 1921 году очередной Гран-при в Ле-Мане был без особых проблем взят американцем Джимми Мерфи: его роскошный Duesenberg Model A был и мощнее, и при этом легче соперников. Двигатель был форсирован почти вдвое относительно серийного – это уже была настоящая спортивная подготовка. Любопытно, что базовый 4,3-литровый двигатель Duesenberg Model A был основоположником долго пользовавшейся популярностью схемы: восемь цилиндров в ряд, два клапана на цилиндр, один распредвал (сначала нижнего, затем и верхнего расположения) – классический Straight Eight. Кстати, и система смазки тут была уже полноценная: никаких разбрызгиваний, масло подавалось под давлением. А вот такие характеристики, как степень сжатия всего 5:1 и мощность 88 л. с. (напомним, при 4,3 л объема), говорили о том, что даже такие передовые по своему времени двигатели были нагружены не очень сильно.
Пока американцы хранили верность многолитровым моторам с колоссальным запасом по нагрузкам (а значит, и надежности), в европейском автоспорте зарождалась эра форсированных двигателей. Впрочем, здесь сразу нужно оговорить один важный момент. Правила гоночных серий уже формулировались более четко, и основным принципом стало соревнование равных с равными: в той или иной форме регламенты не позволяли одним пользоваться каким-то явным техническим превосходством над другими. Поэтому многолитровые двигатели, безусловно, продолжали развиваться – просто в своих «нишах». Достаточно вспомнить легендарные четырехцилиндровые Bentley 4½ (что означало именно 4,5 л), блиставшие в Ле-Мане почти до конца 1920-х годов и передавшие эстафету побед двигателям Bentley 6½ (о рабочем объеме тут догадаться несложно) – сэр Бентли оставался приверженцем повышения литража.
А вот развитие правил Гран-при как раз шло другим путем. В 1922 году в этой серии было введено ограничение рабочего объема 2 л (при минимальном весе автомобиля 650 кг). И тут же FIAT вывел на гоночную трассу автомобиль «805.405», имевший восьмицилиндровый двигатель, но с объемом всего 2 л. Для форсировки был использован механический (компрессорный) нагнетатель. Аналогичным путем пошли и Alfa Romeo с их 155 силами двухлитрового мотора, и... Bugatti.
Согласитесь, кажется невероятным? Ведь Bugatti сейчас представляется любому синонимом многолитровых и сверхмощных двигателей. Но одна из наиболее легендарных гоночных моделей этой марки – Type 35 – имела в разных версиях двигатели объемом всего от 1,5 до 2,3 л, а максимальная мощность составляла лишь 138 л. с. Но и такие скромные по нынешним временам показатели не помешали Type 35 одержать ни много ни мало 1800 побед в различных гонках. Кстати, и появились-то «полуторалитровые» Bugatti, что называется, не от хорошей жизни: такое ограничение было установлено правилами Гран-при в 1927 году, а правила диктовались экономикой, которая переживала в тот период серьезный кризис. Впрочем, продолжался этот период относительно недолго – до начала 1930-х. В 1932 году итальянское доминирование (тогда в лице Alfa Romeo) подошло к концу. Начиналась другая глава истории.
Стоит отметить, что сама возможность начать новую главу была в немалой степени связана и с прогрессом в области создания моторных масел. Мы уже неоднократно заметили, что даже спортивные двигатели первой трети ХХ века еще нельзя было назвать высоконагруженными. По большому счету главным было обеспечить для них замедление загрязнения поршней. Но нагрузки возрастали по мере роста степени форсирования, увеличения оборотов двигателя, развития нагнетателей. В тридцатых годах появились первые моющие присадки к маслам, состав масел все в большей степени должен был работать на снижение трения, охлаждение поршней, противостояние нагару.
С середины 1930-х годов начался лавинообразный рост мощности двигателей Гран-при, и лидерами этой гонки стали Auto Union (нынешняя Audi) и знаменитые «серебряные стрелы», Mercedes. Первые сразу предпочли V-образную компоновку (а точнее – V16). Поначалу рабочий объем укладывался в 4,5 л (при мощности 295 л. с.), но к 1937 году увеличился до 6 л. При этом и мощность возросла до 520 л. с. (крутящий момент достигал 853 Н∙м). Мерседесовцы исповедовали схему рядных восьмицилиндровых двигателей с компрессором, пройдя путь от 3,36 л до 5,66. Мощность удалось увеличить более чем вдвое – с 280 л. с. до 646! Кстати, Mercedes W125 c 646-сильным двигателем сохранял статус самого мощного гоночного автомобиля еще почти три десятилетия. И это мы еще не вспоминаем версию W125 Rekordwagen – в силу ее уникальности. Для установления рекорда скорости на суше (432,7 км/ч) Rekordwagen оснастили двигателем V12, рабочий объем которого составил 5,576 л, а мощность – 736 л. с.
В 1938 году, когда стало окончательно ясно, что у немецких инженеров, располагавших огромными бюджетами, на этом пути не осталось соперников, последовало новое ограничение – тремя литрами объема. Обе марки мгновенно отреагировали появлением двигателей уже схожей компоновки – V12. У Auto Union такой двигатель развивал 485 сил, у Mercedes – 476.
Да, тут был уже высочайший уровень нагрузок и принципиально иные требования к маслам. Не было пока только одного – по-настоящему высоких оборотов. Даже Rekordwagen раскрывался в полную мощь всего на 5800 об/мин.
Но потом разразилась Вторая Мировая...
Восстановление автоспортивной жизни после завершения Второй мировой началось достаточно быстро. Уже в 1946 году были озвучены правила «Формулы-А», а с 1947-го они стали правилами «Формулы-1», ориентированной именно на чемпионат мира (для континентальных серий были предусмотрены «младшие» формулы с более простыми требованиями). Десятилетний политический запрет на участие немцев в соревнованиях итальянцев не касался, более того, именно их технические требования (полуторалитровые компрессорные двигатели) легли в основу новой серии. В качестве уравнивающей составляющей допустили и атмосферные двигатели с объемом до 4,5 л – такие были в арсенале у команд французских на то время, когда те потеряли все шансы противостоять Auto Union и Mercedes. Такие правила продержались первые пять лет существования «Чемпионата мира среди пилотов» (официально название «Чемпионат мира "Формулы-1"» будет утверждено гораздо позже), и в серии успело отметиться 11 марок. Лишь одна из них – британская ERA – использовала не механический нагнетатель, а турбину. При этом 4 производителя остались верны безнаддувной конструкции.
Введенный в 1954 году новый регламент выглядел форменным издевательством над сторонниками компрессоров: объем таких двигателей предлагалось понизить до... 750 «кубиков»! Немудрено, что подобным «щедрым» предложением не воспользовался никто, выбрав вторую доступную опцию – атмосферные 2,5-литровые силовые агрегаты. По таким правилам «Формула-1» жила до 1961 года, когда двигатели снова начали «душить»: рабочий объем был понижен до полутора литров, никаких компрессоров и наддувов не предполагалось.
Новая эпоха (почти два десятка лет), из которой чемпионат мира вышел намного более привлекательным, была поначалу встречена без особого энтузиазма. Только команды наладили связи с поставщиками, как в 1966 году пришлось начинать все по новой... Теперь полуторалитровые двигатели снова можно было оснащать нагнетателями, а объем атмосферных – увеличить до трех литров. Мощности сразу скакнули до 400, а потом и 500 л. с.
Более того, новый регламент подразумевал и достаточно оригинальные конструкции – роторно-поршневые или даже газотурбинные. Впрочем, газотурбинный двигатель Lotus попробовали лишь однажды – на автомобиле 56В, но эксперимент оказался провальным. Зато с 1977 года с подачи Renault наступила настоящая эра турбонаддува. Он позволял повысить мощность до 900 л. с., а в квалификационном режиме (на короткое время) и до тысячи. К 1986-му квалификационная мощность возросла до 1300 л. с.! В 1987 году в целях безопасности решили ограничить давление наддува, но гонке мощностей это не помешало. И через пару лет эпохе турбо в «Формуле-1» был положен конец.
Зато наступило время уже не просто высоких, а высочайших оборотов. Если на рубеже 1980-х и 1990-х годов атмосферные двигатели, объем которых был ограничен 3,5 л, довольствовались 13–14 тысячами оборотов для достижения максимальной мощности, то за следующее десятилетие (вместе с уменьшением разрешенного объема до 3 л) обороты двигателей V10 выросли наполовину – в 2005 году двигатель Toyota достигал своих максимальных 900 л. с. при 19 000 об/мин! Можно представить себе нагрузки, которые испытывали такие двигатели, и какие требования к маслам они предъявляли. В последующие девять лет было дважды введено ограничение максимальных оборотов (сначала 19 000, затем 18 000). А 2014 год возвратил в «Формулу-1» турбины, правда, теперь на двигателях 1,6 V6 и с ограничением до 15 000 об/мин. Эти двигатели входили (и входят по сей день) в состав гибридных силовых установок, которые сегодня тоже научились выдавать суммарную мощность около 1000 л. с.
«Формула-1», безусловно, вершина современных гоночных двигателей, но далеко не единственное направление их развития. Более того, таких сложных условий, которые свойственны трассам классических ралли или ралли-рейдов, «формульным» (да и любым «кольцевым» в принципе) моторам и близко встречать не приходится.
В развитии раллийных двигателей тоже было немало этапов. Это и 500–600-сильные силовые агрегаты невероятных автомобилей «Группы B» в 1980-х, и турбомонстры «Группы А», и высокооборотистые (до 12 000–13 000 об/мин) атмосферные двухлитровые двигатели переднеприводных «кит-каров» конца 1990-х, и постепенно эволюционирующие двигатели категории WRC (ныне Rally-1). Пусть эта эволюция выглядит не столь ярко, но она не менее интересна.
Современные двигатели Rally-1 (1,6 л, турбонаддув) имеют мощность 350–380 л. с., а крутящий момент составляет приблизительно 500 Н∙м. Десять лет назад такие показатели демонстрировали двухлитровые силовые агрегаты по требованиям WRC. Опасения, что с уменьшением объема раллийные автомобили проиграют в мощности, а сами сражения на раллийных спецучастках – в зрелищности, к счастью, не оправдались. Но основная задача раллийных двигателей вовсе не впечатлять своими запредельными показателями. Они всегда создавались из расчета на максимальную надежность и способность работать в любых условиях. В низинах Иордании и на высокогорьях Мексики или Аргентины, в заснеженных шведских лесах, жесткой пыли Сардинии или под британскими дождями. Ралли – вид автоспорта, более приближенный к реальной эксплуатации автомобилей, чем «кольцо», и поэтому этот вид соревнований зачастую даже более показателен для оценки и проверки, к примеру, моторных масел или других технических жидкостей.
Еще экстремальнее условия в ралли-рейдах. Наиболее известен из таких соревнований, безусловно, «Дакар» (изначально Париж – Дакар, но трасса с тех пор не просто изменилась – она сама меняет и страны, и континенты). Но есть и немало других: и Кубок мира, и пытающаяся стать конкурентом «Дакару» Africa Eco Race, и уверенно набирающий популярность марафон «Шелковый путь», проходящий и по территории России. Кстати, именно во внедорожных дисциплинах российские автоспортсмены достигают наибольшего числа успехов – как в зачетах «внедорожников» и квадроциклов, так и среди тяжелых грузовиков. Пожалуй, по известности здесь нет конкурентов команде «КАМАЗ-мастер». Но в последние годы ощутимо вырос уровень и дружественной команды «МАЗ-СПОРТавто» из Беларуси – можно сказать, что она уверенно ворвалась в элиту мировых ралли-рейдов.
Основные сложности ралли-рейдов – жара, пыль, высочайшие нагрузки. Двигателям кольцевых и даже раллийных автомобилей не приходится работать в столь сложных условиях, как бездорожье и пустыни. Да, скорости здесь не столь высоки, но зато умение справляться с нагрузками в условиях тяжелых грунтов, необходимость иметь максимальную тяговитость, выдавать крутящий момент в широком диапазоне оборотов, противостоять перегреву критически важны.
Спортивные трассы всегда останутся великолепным полигоном для испытания лучших технических решений. Именно лучших! Ведь цена ошибки в гонках очень высока, и разработчики должны не просто учесть все особенности эксплуатации, но и провести необходимые предварительные тесты. Удачным примером сотрудничества разработчиков и спортсменов может послужить продолжающееся уже несколько лет партнерство между брендом моторных масел G-Energy (принадлежащим компании «Газпромнефть-смазочные материалы») и уже упомянутой нами команды «МАЗ-СПОРТавто». Перуанские пустыни, аргентинские высокогорья, просторы степей Казахстана и «великие пески» Китая – за годы сотрудничества минские автомобили сталкивались с самыми разными условиями. И специалисты G-Energy не только подбирают для техники наиболее подходящие смазочные материалы, но и регулярно сопровождают команду на соревнованиях. Ежедневный контроль и анализ состояния смазочных материалов, диагностика агрегатов по состоянию и параметрам смазочного материала, исследования отработавших масел в сопровождающей гонку мобильной лаборатории – все это помогает улучшать эксплуатационные свойства той продукции G-Energy, которую можно купить в обычном магазине. Совершенствовать рецептуру, искать формулы новых присадок. Более того, «МАЗ-СПОРТавто» использует масла G-Energy не только во всех основных узлах спортивных грузовиков, но и в автомобилях технического сопровождения. В них как раз применяются продукты регулярной линейки бренда, а иногда обкатываются перспективные рецептуры. Отдельная линейка G-Energy Racing предложена для спортсменов, выступающих на внедорожниках, – с ними компания тоже сотрудничает в части испытаний масел.
К примеру, многоуровневые тесты прошла одна из новых линеек G-Energy для легковых автомобилей. Это моторные масла G-Energy Synthetic, созданные на основе собственной разработки компании «Газпромнефть-смазочные материалы» – синтетического базового масла G-Base. Уже сама возможность получить такую «базу» – показатель высокого уровня производителя, но нефтехимики G-Energy, которые работают и в российских, и в итальянских лабораториях, создали немало рецептур, ориентированных на те или иные варианты применения. Если водитель использует автомобиль в городе, пробеги часто невелики, а двигатель не успевает толком прогреться, разумнее использовать масло Super Start, а потребностям любителей «покрутить» двигатель, апологетам спортивного стиля больше подойдет масло Active. Масло Long Life готово позаботиться об уже не новых и, соответственно, имеющих определенный износ, двигателях: его рецептура подобрана именно для такого применения. А масло Far East («Дальний Восток») учитывает региональные особенности японских и корейских автомобилей.
Специалисты, разрабатывающие масла для крупносерийного производства, создали уникальные рецептуры, находясь в прямом взаимодействии с механиками и инженерами успешных спортивных команд. Это обеспечивает высочайший уровень качества всей продукции, а также закладывает основу для будущих разработок. Тем более что в мире автомобильных двигателей наступают новые времена. Но это уже тема отдельного рассказа.
