Буквально за несколько лет основные мировые гоночные классы перешли на двигатели 1.6 турбо. Ради чего?
Василий КОСТИН, фото Андрея КЛЕЩЕВА, Григория ГОЛЫШЕВА и команд
Новый класс моторов с первых дней назывался Global Race Engine – но в официальных документах это название не прижилось. Теперь конструкторы и специалисты FIA частенько называют его «Appendix engine», поскольку требования к турбомоторам описаны в отдельном приложении (Аппендиксе) к правилам. На эксизе — двигатель Volvo
Для начала — немного истории. Не секрет, что раллийный класс Super 2000 появился в 2004 году из-за недостатка серийных полноприводников. В исходном виде для ралли годились только Subaru Impreza и Mitsubishi Lancer Evo, поэтому чиновники решили разрешить постройку «боевых» машин из обычных, с использованием серийного кузова и мотора. Но затем FIA пошла дальше: раз не у всякого автопроизводителя найдется подходящий серийный мотор, то нужно разрешить установку специального, гоночного двигателя. А на деле задумка технических специалистов FIA куда масштабнее: дать всему мировому автоспорту новое поколение близких по характеристикам и доступных моторов!
От идеи до ее реализации прошло совсем немного времени. Первоначальную задумку высказал в 2008 году на автоспортивной конференции в Оксфорде глава Audi Sport Ульрих Барецки, а уже в 2011 году в кольцевом чемпионате WTCC и в чемпионате мира по ралли мы увидели машины с новыми двигателями. «При разработке гоночного автомобиля работы над мотором отнимают одну из крупнейших долей в бюджете проекта. Причем для каждого вида автоспорта мотор приходится готовить новый мотор, и нести расходы снова и снова. Поэтому я пришел к выводу, что нужно создать единый тип двигателя, который бы подходил для разных категорий автоспорта». — говорил тогда Барецки.
Дебютировав в WTCC в этом году, турбированные машины мгновенно сделали неконкурентосопособной старую технику класса S2000 с атмосферными моторами
Причем изначальная задумка доктора Барецки была еще амбициознее: «один и тот же агрегат мог бы послужить базой и для высокофорсированного мотора Формулы-1 мощностью сил в шестьсот, и, в 300-сильной конфигурации, для младших формул — например, «трешки». Конечно, для ралли или Формулы-3 конструкция окажется переусиленной — но взамен мы бы получили прекрасную надежность!»
С тех пор планы изменились — Формула-1 пошла своим путем, но в остальном... Кольцевые машины, построенные по обновленным требованиям Super 2000, ралли-кары WRC и Super 2000 нового поколения уже оснащаются такими моторами — а в 2014 году настанет очередь болидов Формулы-3! Формулу-1 хотели также «пересадить» на четырехцилиндровые двигатели — пусть и отличной от GRE конструкции — но в итоге под давлением Ferrari было решено использовать V-образные шестицилиндровые турбомоторы того же объема.
Новые моторы, а точнее, тогда еще не воплощенная в металле концепция, получила название Global Race Engine («Всемирный гоночный мотор»), или GRE. Специалисты FIA жестко ограничили поле выбора для конструкторов, довольно подробно описав основные габаритные и весовые характеристики такого двигателя. Цель — отвадить инженеров от экзотических материалов и авантюрных, а значит, ненадежных или дорогостоящих, решений. Такой двигатель должен быть надежен, технологичен, и должен ценой минимальных переделок адаптироваться под большинство гоночных классов.
Пока в чемпионате мира по ралли единственный настоящий «Глобал энджин» — у команды Citroen. Лишь в 2013 в WRC придет Volkswagen с аналогичным мотором, который будет установлен в хэтчбек Polo R WRC. У всех остальных участников серии моторы в основе своей серийные.
Почему именно «1.6 турбо»? «Я пришел к выводу, что «мировым» должен быть рядный четырехцилиндровый мотор с турбонаддувом и непосредственным впрыском — такая формула обеспечит универсальность» — рассказывает Барецки. Сначала рабочий объем предполагалось сохранить на отметке два литра, но в результате дискуссий с FIA и представителями автопроизводителей объем уменьшили до 1,6 литра. «Поймите правильно: речь не идет о едином моторе для разных производителей» — говорит шеф Audi Sport — «Global Racing Engine это лишь набор техтребований, четко описывающих размеры и вес ряда компонентов.» Они ограничивают минимальную длину блока цилиндров (500 мм), высоту оси коленвала, минимальное межцилиндровое расстояние (92,9 мм) и диаметр цилиндра (81—84 мм), высоту поршня, минимальную ширину и диаметр шеек коленвала.
Конечно, при столь общих требованиях к мотору у конструкторов возникает соблазн сделать очень легкий двигатель с низким центром тяжести. Но чтобы избежать подобной «гонки вооружений», авторы техрегламента установили минимальный вес для блока (20 кг) и головки (13 кг), ограничили высоту центра тяжести (не менее 110 мм). Более того, специально для машин с продольным расположением двигателя введен пункт, требующий, чтобы центр тяжести находился посередине двигателя — то есть не был сдвинут назад у переднемоторных машин и вперед — на «формулах».
Давление наддува ограничено правилами на уровне 1,5 бар избыточного давления. Турбокомпрессоры переменной геометрии запрещены, как и многоступенчатый наддув и керамические материалы. Разработчик двигателя может выбирать турбину из списка — а чтобы узел попал в этот список, необходимо одобрение других производителей. В Ray Mallock Limited предпочли продукцию Garrett (на фото — их мотор для Chevrolet Cruze). Обратите внимание: внизу виден насос системы сухого картера
«Конечно, по чистой скорости построенный с нуля гоночный мотор лучше, чем основанный на серийном блоке» — объясняет главный моторист фирмы Ray Mallock Limited Арно Мартен, под началом которого разработали двигатели для заводской программы Chevrolet в WTCC. «В его конструкции можно не идти на обычные компромиссы, его можно практически идеально подогнать к потребностям имеющегося шасси... Но и разрабатывать его труднее — нужна большая предварительная работа, чтобы найти наилучшее из возможных решений по каждой части мотора. Ведь обычно руки у вас связаны параметрами серийного мотора, который предстоит дорабатывать — и вам не приходится выбирать».
И действительно, инженерам предстоит выбирать такие базовые параметры, как форму камеры сгорания, форму каналов в головке, диаметр цилиндра и ход поршня, конструкцию системы охлаждения — практически все, что может повлиять на характеристики мотора! «Мотор получается надежный и универсальный» — продолжает француз — «Скажем, массу блока цилиндров мы легко могли бы уменьшить до пятнадцати килограммов — но правила ограничивают ее двадцатью килограммами. Поэтому мы сделали его прочнее и заложили места под дополнительный крепеж на случай использования в других дисциплинах. В нынешнем виде на кольцевом седане Chevrolet Cruze наш двигатель развивает свыше 300 л.с.».
Единственным двигателем, использующимся и в «кольце», и в ралли — как задумывалось специалистами FIA — пока остается агрегат BMW. Турбомотор, созданный на основе серийного блока цилиндров, ставится на кольцевой BMW 320TC (вверху) и раллийный Mini (внизу)
Конечно, для самих разработчиков мотора такой проект не будет дешевым, он потребует высоких первоначальных инвестиций: придется провести серьезные исследования, подготовить оснастку для производства... Но тот же Барецки замечает: «Большие вложения требуются только единожды. Скажем, если я прошу у совета директоров восемь миллионов евро на создание нового мотора для ралли, мне гораздо охотнее выделят средства, если этим же двигателем можно закрыть и другие направления — кузовные гонки, и «формулы», или даже спортпрототипы!»
И Барецки, и технический консультант FIA Тони Пурнелл с самого начала упирали на дешевизну «мирового двигателя» для конечных потребителей, то есть команд. В результате техрегламент ограничивает стоимость основных компонентов мотора — 4000 евро за обработанный блок и полторы тысячи евро за поддон сухого картера. Кроме того, в интересах независимых тюнеров производители обязаны продавать «сырье» для их работы: необработанный блок и головку в комплекте с чертежами по 2000 евро, распредвалы и другие компоненты.
Французская фирма Pipo Moteurs по заказу Ford M-Sport первой подготовила серийный мотор для ралли по новым правилам
Пожалуй, самым сложным для мотористов стало внедрение непосредственного впрыска топлива, ведь до сих пор это решение на гоночных моторах использовали только в Audi (прототип R8 категории LM P1) и Porsche (прототип RS Spyder категории LM P2). «Чтобы разобраться в работе непосредственного впрыска, в особенностях смесеобразования, пришлось провести стендовые испытания аналогичного серийного двигателя — двухлитрового турбомотора LNF от родстера Opel GT» — рассказывает Мартен. Ну а компоненты системы впрыска всем желающим будет поставлять фирма Bosch.
В целях удешевления мотора экзотические материалы запрещены, но инновационные решения использовать все-таки можно — в случае, если они применяются на серийном моторе этого производителя. FIA также не против использования различных популярных в последнее время покрытий для снижения трения, упрочнения поверхности деталей и термоизоляции. Стоять на пути прогресса FIA не собирается — но хочет управлять его направлением. Как и раньше, для доработок мотора федерация выдает в течение двух лет пять разрешений, и может решать, в какой области команды должны улучшать свои моторы — скажем, работать ли над снижением трения или улучшением рабочего процесса
Сеатовский двигатель, разработанный фирмой Lehmann — пример бюджетного решения: он создан на основе серийного двухлитрового турбомотора EA113 в крайне сжатые сроки и с очень ограниченным бюджетом
Очевидно, что из «мирового двигателя» может получиться универсальный мотор сразу для многих дисциплин, вовсе не обязательно ограниченных правилами GRE. По словам специалистов команды RML, в свой агрегат они заложили возможность увеличения объема до двух литров, работы как с непосредственным, так и обычным распределенным впрыском, c рестриктором или без.
Вольвовская полузаводская команда Polestar хотела использовать мотор от Форда Fiesta S2000 — благо серийным двигателем Ford Ecoboost, лежащим в его основе, комплектуется Volvo S60 . Но шведы не смогли договориться с фордовцами, и двигатель им пришлось готовить самим
Конечно, не все остались довольны этой концепцией. Скажем, в BMW традиционно считают, что их гоночные машины должны быть основаны на серийных разработках, и в кузовной «трешке» серии WTCC должен стоять такой же мотор, как и на серийной машине. В FIA пошли им навстречу, оставив возможность готовить моторы 1,6 турбо из серийных. «Да, такая возможность есть — говорит шеф-инженер RML Грэм Норден, — но для этого нужно иметь по-настоящему прочный и легкий серийный блок, плюс удачную головку цилиндров. Такое сочетание — настоящая редкость». «В условиях хорошего бюджета наш выбор — специальный гоночный мотор!» — подтверждает его слова технический директор команды Skoda Motorsport Алеш Рада — «Наши алюминиевые блоки недостаточно прочны, чтобы иметь достаточный ресурс при давлении наддува в 2,5 бар, а прочный чугунный блок нарушит развесовку машины. Тогда как GRE полностью сделан из алюминия».
Всем хороша идея «глобального мотора» — вот только требует больших первоначальных инвестиций. В условиях экономического кризиса компаний, готовых на такие жертвы, совсем немного. Сейчас построенные с нуля турбомоторы есть только у самых крупных автопроизводителей — General Motors (Ray Mallock Limited), PSA (Citroen Racing) и Volkswagen. А даже BMW и Ford, не говоря уже о полузаводской команде Volvo Polestar и «частниках» Sunred (автомобили Seat), предпочли подготовить свои гоночные агрегаты на основе серийных двигателей.
