Вазомоторные реакции.

Трактат о ВАЗе, шестнадцатиклапанных моторах и реакциях автомобилей на управление.

Помнится, американцы из фирмы Delphi, которая разрабатывала и выпускала систему впрыска GM для семейства двигателей Самар, рассказывали нам, что варианты вазовских головок блока с восемью и шестнадцатью клапанами на фирме Porsche готовили одновременно. И закончили еще в начале 80-х. Однако на пути серийного внедрения встали серьезные технологические проблемы с отливкой 16-клапанных головок. Есть они и сейчас — пока отливка производится по обходной технологии. Но, как обещают заводчане, скоро должна заработать основная линия, и тогда в год будет производиться 20 тысяч 16-клапанных моторов.

Впрочем, темно-зеленую ’десятку’, которую выкатили для нас вазовские испытатели, можно без натяжек считать серийной машиной. Снаружи автомобиль с индексом ВАЗ-21103 отличается от обычного 14-дюймовыми колесами с шинами размерности 175/65 R14 (на нашей машине стояли югославские покрышки Tigar). Но под капотом — все по-другому. Рядом с прямоугольным корпусом воздушного фильтра распласталась большая неказистая крышка из черного пластика с надписями Lada и 16V.

А под ней — долгожданная головка блока с двумя распределительными валами, приводимыми зубчатым ремнем, и шестнадцатью клапанами. Система питания — распределенный впрыск топлива с использованием компонентов Bosch (от дальнейшей закупки комплектов производства General Motors вазовцы отказались).

ЧТОБ ВЕРХИ МОГЛИ И НИЗЫ ХОТЕЛИ

Чем четыре клапана на цилиндр лучше двух? Тем, что можно эффективнее задействовать для газообмена большую площадь камеры сгорания и заставить мотор ’дышать’ интенсивнее — особенно на высоких оборотах, когда на процессы впуска заряда свежей смеси и очищения цилиндров от отработавших газов отводится очень мало времени. Но, как это часто бывает в технике, противоречие существует и здесь. Дело в том, что между фазами выпуска и впуска есть момент перекрытия клапанов, когда выпускные еще не закрылись, а впускные уже открыты.

Это необходимо для того, чтобы улучшить наполнение цилиндров на высоких оборотах за счет так называемого газодинамического наддува, когда поток улетающих в выхлопную систему отработавших газов помогает засасывать свежую смесь из впускного тракта. Но на малых оборотах газообмен протекает по-другому, и перекрытие клапанов пойдет во вред — свежая смесь будет выталкиваться обратно во впускной коллектор и вдобавок слишком интенсивно перемешиваться с выхлопными газами. Так что, выбирая продолжительность фазы перекрытия для массовых двигателей, где нельзя жертвовать крутящим моментом на низких оборотах, мотористы всегда вынуждены идти на компромисс между так называемыми широкими и узкими фазами. И только конструкторы спортивных моторов смело выбирают широкие фазы с длительным перекрытием клапанов — им, как правило, неважно, что двигатель будет неустойчиво работать на холостом ходу и хуже тянуть на низах.

При чем же здесь количество клапанов? А при том, что четыре клапана на цилиндр еще сильнее обостряют это противоречие: ’свободное дыхание’ увеличивает эффективность перекрытия клапанов на высоких оборотах, но негативный эффект на малых оборотах тоже проявляется сильнее! Поэтому добиться от многоклапанных двигателей одновременно и живости на верхах, и хорошей тяги на низах еще сложнее, чем от обычных моторов. И радикально здесь помогает только одно средство — изменяемые фазы газораспределения, причем с переменной амплитудой открывания клапанов. Но средство это очень недешевое и требует высочайшего уровня технологической дисциплины.

ХОТИМ ДОБАВКИ!

Мы, естественно, не упустили случая побеседовать об этом с вазовскими испытателями. А затем перешли от теории к практике — и вместе с ними отправились в пробег по тольяттинским дорогам.Шум 16-клапанного двигателя слышен в салоне ’десятки’ постоянно — распредвалов здесь два, и подвес силового агрегата немного иной. Да и характер мотора провоцирует к ’крутильной’, шумной езде. Ведь 16-клапанник оказался очень резвым, но... только с 4000 об/мин. Поспевая за вазовцами, мы выкручивали вторую и третью передачи ’в звон’ и легко держались в кильватере ведущего.

Но стоило попытаться использовать четвертую или пятую, и мы тут же начинали отставать. И позже, когда мы вырвались из городской суеты и понеслись по широкому загородному шоссе, пятой передачей пользоваться совсем не хотелось.

Но это вовсе не значит, что до 3500—4000 об/мин двигатель совсем не тянет. Отнюдь нет! Сбросив в деревеньке скорость до положенных 60 км/ч, мы без особых проблем миновали ее на четвертой передаче. Попробовали включить пятую — автомобиль едет и на пятой. Правда, явно через силу и никак не реагирует на нажатие педали газа. Вот если бы передаточные числа в трансмиссии сделать ’покороче’, то мотору было бы легче.

Словом, крутящий момент на низких оборотах будет приемлем только для спокойных водителей, предпочитающих экономичное неспешное движение без интенсивных ускорений. Но зачем таким водителям покупать 16-клапанный мотор?
В общем, для того, чтобы чувствовать себя удобно при активной езде, хотелось бы ’попросить добавки’ крутящего момента на низких оборотах.
И все же ’десятка’ с шестнадцатиклапанником стала более мощной и скоростной машиной. Но соответствуют ли возросшим динамическим возможностям остальные качества автомобиля?

ПРОТИВОРЕЧИЕ

Наверное, югославские шины Tigar достаются ВАЗу очень дешево. Ибо ничем иным объяснить появление этих покрышек на мощной ’десятке’ нельзя. Сцепных свойств шин явно недостаточно. При торможении перед крутым поворотом извилистой дороги, что вьется в тольяттинских дачных местах, колеса блокируются заметно раньше, чем должны на сухом асфальте. Между тем к самим тормозам у нас особых претензий нет.
Кстати, эта загородная дорожка вызвала приступ жгучей зависти к вазовцам. Ведь у них под боком отличный раллийный спецучасток с длинным прямиком — очень неровным, с несколькими трамплинами, — и самой настоящей горной дорогой; идеальное место для доводки управляемости и характеристик подвески!

Но, как выяснилось, заводчане пренебрегают этой трассой. Да и подобными работами, похоже, тоже. При самом первом знакомстве с ’десяткой’ мы отмечали очень низкую чувствительность на повороты руля и вялые, запаздывающие реакции автомобиля. Но то, с чем еще можно мириться на обычной ’десятке’, на мощной машине показалось нам просто неприемлемым. Когда едешь на большой скорости, а автомобиль совершенно не реагирует на быстрые небольшие подруливания, это уже опасно. Рулить приходится так. Отклоняешь баранку на больший угол и задерживаешь ее до момента, пока машина начнет поворачивать. Да, ждать нужно недолго, но на большом ходу автомобиль успеет пролететь добрый десяток метров!

Похоже, это врожденная болезнь. Дело в том, что ощущение ’ватного’ руля вызвано, в основном, податливостью несущей структуры кузова — он ’дышит’ в местах крепления деталей подвески и рулевого управления. Представьте себе, что после поворота баранки корпус рулевого механизма вместе с моторным щитом уезжает в сторону, противоположную перемещению рулевой рейки. Это и будет один из примеров происходящего — конечно, упрощенный и утрированный. В основном, именно из-за этого у ’десятого’ руля пропала ’восьмерочная’ острота, хотя сам механизм и его передаточное отношение остались неизменными. Конечно, здесь играют немалую роль и боковые уводы шин, и податливость самих деталей рулевого управления и подвески...

По тем же причинам — беда с реактивным действием рулевого управления. При малых углах поворота усилие на руле вообще не возрастает, а при постоянных подруливаниях из-за упомянутых запаздываний весь процесс управления сливается в невнятную кашу. Понятно, что это совсем не помогает управлять ’десяткой’ на большой скорости и особенно — на неровной дороге. А плохую дорогу ’десятка’ держит никудышно. И на прямой, и на виражах.

Почему? Из-за... отменной плавности хода!
Мы не раз возносили хвалы комфортной подвеске ’десятки’ — не поскупимся и сейчас. Редкая иномарка пойдет по швам, стыкам, ямам и асфальтовым горбам с такой плавностью, как ВАЗ-2110! Разве что на большом ходу машина все-таки начинает раскачиваться, снижая уровень комфорта. Зато после прыжка на неожиданном трамплине ’десятка’ может мягко приземлиться без намека на удар и пробой. Такая длинноходная, в меру энергоемкая и в меру мягкая подвеска — как раз то, что нужно для России.

Но почему при раскачке автомобиля на буграх он перестает держать дорогу? Дело в том, что чем больше ход передней подвески, тем сильнее выражен так называемый кинематический увод — самоподруливание управляемых колес. В принципе, этого невозможно избежать при применении рулевой рейки с центральным креплением рулевых тяг — они получаются намного более длинными, чем нижние рычаги подвески. Кстати, конструкторы часто сознательно пользуются этим для коррекции поведения автомобиля в поворотах, используя кинематический увод во благо. И, скорее всего, инженеры Porsche, которые в начале 80-х доводили для вазовцев подвеску и рулевое управление ’восьмерки’, на это и рассчитывали. Но разве могли они тогда предположить, что точно такая же схема останется и на другом автомобиле с совсем иной идеологией? И автомобиль этот будет ездить отнюдь не по ровным дорогам...

’Эй, ребята, просто сбросьте скорость — и все будет в порядке!’ — скажут нам. Да, при неспешной езде ’десятка’ с ее плавностью хода очень хороша. Но вся штука в том, что при этом ей и обычного восьмиклапанного мотора хватит за глаза!

Несоответствие динамики и активной безопасности — вот что тревожит. Мощность двигателя выросла до 91 л. с., а все остальное осталось неизменным. Причем некоторые отрицательные качества теперь стали проявляться более серьезно. Например, сильно ли беспокоит водителей Самар и обычных ’десяток’ увод вправо при резком старте с места? Вряд ли. Компенсировать разность тяговых сил, возникающую из-за неодинакового наклона короткого левого и длинного правого приводов, несложно: достаточно чуть повернуть руль. А на шестнадцатиклапанной машине этот эффект выражен заметно ярче. Так что при резком старте крепче за баранку держись, шофер!

А ведь среди вазовских разработок есть и шестнадцатиклапанные двигатели большего рабочего объема — 1,6 и 1,7 л. С ними противоречия еще более обострятся.

А как же ВАЗ-21106 с двигателем Opel? Не превратился ли 150-сильный автомобиль в неуправляемого монстра?

ГОРЯЧАЯ ’ДЕСЯТКА’

С проектом создания автомобилей ВАЗ-21106/21107 читатели Авторевю уже знакомы. Напомним, что все затевалось ради международной омологации спортивной версии ’десятки’, получившей индекс ВАЗ-21107. Для этого нужно выпустить партию ’товарных’ машин с тем же блоком цилиндров двигателя, кузовом и геометрией подвески. Такие машины носят заводской индекс ВАЗ-21106.

Честь и хвала вазовским спортивным инженерам. Для имплантации выбранного силового агрегата Opel они серьезно переработали и кузов, и подвеску. Автомобили строят вручную на небольшом участке спортивного департамента на стапеле и собирают на нескольких подъемниках. Кузов ’десятки’ усиливается, опоры подвесок переносятся, а рычаги передней подвески и силовой агрегат монтируются на сварном металлическом подрамнике.

И в итоге... Это уже не ’десятка’! Вернее — не совсем ’десятка’.
Увеличенные колея и база плюс широкие 15-дюймовые колеса с легкосплавными дисками Slik тольяттинского производства, шины Michelin размерности 195/65 R15 и расширенные колесные арки совершенно преображают ’толстушку’. Теперь это пропорциональный автомобиль внушительного вида.

В салоне изменений нет, кроме рукоятки КПП. Трансмиссия здесь тоже опелевская, и от неприятной ’ватности’ привода ’десяточной’ коробки не осталось и следа — все передачи включаются легко и четко. Звук мотора тоже хорош и совсем не напоминает назойливый шум обычной ’десятки’.А тяговые возможности 150-сильного двухлитрового двигателя Opel 20ХЕ просто великолепны. Он позволяет все! Можно, раскручивая мотор на каждой передаче до 6000 об/мин, прощупывать позвоночником структуру спинки сиденья. А можно после второй передачи включить пятую — и спокойно катить со скоростью 60 км/ч, плавно разгоняясь без переключений. Словом, все, что есть в этой машине опелевского (а это двигатель в сборе с коробкой передач и система выпуска), работает отменно.
Кстати, мы забыли упомянуть, что на ’сто шестую’ ставится гидроусилитель руля производства фирмы ZF.

И хотя предназначен он для автомобилей Opel и не подвергался никакой адаптации (на это попросту не хватило средств), но вписался в вазовскую машину неплохо. Конечно, стоит пожаловаться на явную нехватку информативности руля при подруливаниях в околонулевой зоне, но это часто бывает свойственно и зарубежным машинам. А потом, это, опять же, относится к тем чертам характера ’сто шестой’, которые унаследованы от ’десятки’.

Да, подвеска изменилась. И кузов стал жестче. Да, здесь стоят желтые амортизаторы Koni серии Sport (почему-то ’восьмерочные’, хотя фирма Koni вела работы по подготовке амортизаторов специально для ВАЗ-21106). Все это, безусловно, пошло машине на пользу. Более жесткая на малой скорости, на хорошем ходу ’сто шестая’ прямо-таки стелется по неровной дороге, летит, словно выпущенная из лука стрела.

Но (увы — вновь ’но’!) кинематика подвески и рулевого управления осталась очень схожей, да и податливость кузова здесь ’недолечили’. И поэтому, хоть в меньшей степени, но остались и ватные, размазанные реакции на повороты руля, и запаздывания, и траекторные отклонения на кочках...Появились и специфические неприятности. Например, даже при неполной загрузке в поворотах задние колеса с душераздирающим звуком цепляются за арки. ’Придется ограничивать ход сжатия задних амортизаторов и сужать колею’, — сокрушаются вазовцы. Да, и при этом неизбежно пострадает плавность хода. Но что делать? Конечно, по-хорошему надо бы дополнительно расширить задние арки. Но вносить изменения в кузов, который уже прошел все циклы испытаний на ресурс и надежность, — задача нереальная.

И еще. В напряженном повороте, пройденном под тягой, очень рано начинает пробуксовывать переднее разгруженное колесо — судя по всему, мал ход передней подвески на отбой. Но переделывать подвеску тоже не будут.

НЕ СОШЛИСЬ ХАРАКТЕРАМИ?

Сейчас главная цель у вазовцев — сделать ’сто шестую’ дешевле. Машина со 150-сильным мотором стоит не меньше $20000 — в основном из-за дороговизны двигателя (он снят с производства и продолжает выпускаться малыми партиями для полиции и спорта) и недешевой переделки кузова. Поэтому готовится ’усеченная’ версия машины с двигателем текущей опелевской серии Ecotec, дефорсированным до 136 л. с. А задняя подвеска такого автомобиля будет обычной, ’десяточной’. Вазовцы надеются, что это поможет снизить цену до $16000—17000.

А что касается ’десятки’ с 16-клапанным мотором, то мы пришли к неожиданному выводу. Возможно, этот двигатель по своему темпераменту гораздо лучше подходит машинам ’восьмого’ семейства! Кстати, на личной ’восьмерке’ главного вазовского испытателя Владимира Костякова, который стал командором нашего короткого пробега, стоит именно шестнадцатиклапанник. И впечатления от короткой поездки на этой машине (впрочем, как и от общения с ее хозяином) остались самые приятные.Ведь у Самар и 16-клапанников много общих спортивных ноток в характерах (как тут вновь не вспомнить Porsche!). А ’десятка’ — совсем другая...

Кстати, вазомоторные реакции — это медицинский термин, обозначающий сужение или расширение сосудов. Например, когда человек краснеет от стыда или бледнеет от ужаса — это и есть вазомоторные реакции.

Но мы так назвали статью только по созвучию. У нас и в мыслях не было никаких аналогий или сравнений.
Честное пионерское!


А. ДИВАКОВ
Л. ГОЛОВАНОВ
Фото Л. Голованова

Комментарии к фотоматериалам:

1. Ей-богу, ’голые’ алюминиевые коллекторы будут смотреться лучше, чем этот черный пластик...

2. Беседа на высшем профессиональным уровне: Александр Николаевич Диваков (слева) и глава вазовских испытателей Владимир Никифорович Костяков обсуждают достоинства и недостатки шестнадцатиклапанных моторов.

3. ВАЗ-21106 лихо проходит вираж горной дороги. А кто-то порвал здесь трос ограждения — и ушел наружу, в овраг...