Автомобиль за 100 лет

Долматовский Ю. А.

Всемирный автомобиль

Этот термин пока не официальный и не относится к машине определенного класса. Он охватывает четырех-пятиместные автомобили с рабочим объемом двигателя примерно от одного до двух литров. «Всемирный» должен иметь просторный двухобъемный кузов вместо ранее распространенного трехобъемного (объемы: капот, корпус кузова, багажник). У «всемирного» багажник включен в корпус кузова. Такая компоновка принята и для нового поколения автомобилей ВАЗ, «Запорожец» и «Москвич». Все они короче прежних моделей, однако новый «Запорожец» просторнее прежнего ВАЗа, а новый «Москвич» — прежней «Волги».

На большинстве моделей четырехцилиндровый двигатель установлен поперечно между передними ведущими колесами, как у знакомого нам «Мини».

В нынешних условиях конструкторы уже не вправе наращивать мощность двигателя лишь увеличением степени сжатия и частоты вращения вала. Первое из этих средств требует топлива с присадками, которые дают токсичный выхлоп. Второе приводит к сокращению продолжительности циклов работы двигателя; если не принять каких-то особых мер, горючая смесь не успевает наполнить цилиндры и сгореть без остатка; на единицу вырабатываемой мощности расходуется больше топлива и в атмосферу выбрасывается много вредных веществ. Пришлось позаботиться именно о наполнении цилиндров, полном сгорании смеси, применять три-четыре (теперь только верхних) клапана в каждом цилиндре, впрыск топлива вместо карбюрации, послойное или факельное зажигание. Этим занимались и раньше. Вспомним Н. А. Отто, который считал главной задачей продление такта воспламенения смеси и рабочего хода поршня. Издавна гонщики снабжали двигатели своих машин несколькими клапанами и свечами зажигания в каждом цилиндре. Среди более поздних примеров, но тоже четвертьвековой давности — двигатель с «факельным» зажиганием Горьковского автозавода. Теперь все эти меры вновь изучаются и постепенно получают применение на «всемирных автомобилях».

По-новому взглянули и на такие двигатели, как дизели и бензиновые компрессорные (с нагнетателями), на непосредственный впрыск топлива. Еще недавно дизель считался агрегатом грузовых автомобилей и автобусов, а впрыск бензина и нагнетатели — привилегией высококлассных и спортивных легковых машин. Такое разграничение объяснялось большой массой и шумностью дизеля, дороговизной и сложностью компрессоров и аппаратуры впрыска. Но напомню: дизель расходует на 25—45% меньше топлива (причем дешевого!), чем карбюраторный двигатель; в его выхлопе в полтора раза меньше токсичных веществ. Впрыск бензина на 10—25% эффективнее карбюрации, топливо равномерно распределяется по цилиндрам, точно дозируется и полностью сгорает. Компрессор, уплотняя заряд воздуха, на 30—40% увеличивает мощность двигателя. Можно ли в конце XX века пренебрегать всем этим?

К тому же дизели стали легче и бесшумнее, а электронное управление впрыском, когда-то дорогое и капризное, теперь полностью освоено. Получилось, что бензиновый двигатель и дизель сблизились. У обоих — впрыск топлива, у дизеля возросла частота вращения вала, у бензинового двигателя — степень сжатия. Двигатели обоих типов получают распространение на массовых легковых автомобилях, все чаще их снабжают нагнетателями, однако не с прежним механическим приводом, а действующими под напором отработавших газов. Достигается двойной эффект: уплотнение заряда смеси и дожигание некоторого количества токсичных веществ. Турбодвигатель при отключенном нагнетателе работает экономично, а при наддуве дает автомобилю исключительную приемистость.

Правомерен вопрос: почему на автомобилях 80-х годов не применяется газотурбинный двигатель (ГТД), о котором писали в 50-х как о «самой близкой перспективе»? Почему не применяется эффективный и легкий роторно-поршневой двигатель (РПД), разработанный в ФРГ Ф. Ванкелем и в 60-х годах принятый на короткое время к производству несколькими солидными фирмами?

Основной недостаток ГТД — большой расход топлива из-за низкой температуры рабочего газа (вызванной недостаточной жаропрочностью лопаток турбины), утечек газа, расхода мощности на привод турбокомпрессора. Кроме того, ГТД шумны и дороги. Правда, уже достигнуто обнадеживающее уменьшение расхода топлива, но он все еще остается большим, чем у дизелей. Что касается РПД, то высокая частота вращения его ротора приводит к неполному сгоранию смеси. Конструкторы надеются на сочетание РПД с «факельным» зажиганием. РПД словно для этого и создан (см. схему), ведь его вращающийся «поршень» движется мимо форсунки и свечи. Не исключено и применение на РПД турбонаддува. Возможно, что эти мероприятия позволят устранить неприемлемые в сегодняшних условиях особенности РПД и создать экономичный, нетоксичный и компактный двигатель.

Прочные позиции заняла под капотом автомобиля электроника. Она освободила водителя от регулирования качества смеси (лишь при пуске двигателя требуется «подсос»), от забот о температуре двигателя. Это — в дополнение к ранее принятым неэлектронным мерам — корректору зажигания, автоматически включающимся термостату и вентилятору. Недалеко время, когда управление двигателем полностью возьмет на себя компьютер.

Каждая «еще одна» функция,или обязанность, снятая с водителя — весомый вклад в безопасность движения. Сегодня водитель оперирует «только» шестью органами управления (раньше их число доходило до пятнадцати!), в темноте и в непогоду — еще тремя-четырьмя, от случая к случаю прибегает еще к пяти. На сравнительно дорогих легковых автомобилях (также на автобусах и большегрузных машинах) автоматизированы наиболее трудоемкие операции перемены передач. Попытки упрощенно автоматизировать трансмиссию не приводили к успеху (помните фрикционные передачи?). Лишь совсем недавно удалось создать работоспособную кли-ноременную передачу (вариатор) «Трансматик» с наборным из стальных блоков и тонких лент ремнем, надетым на шкивы с раздвигающимися дисками. «Трансматик» уже применен на серийных «всемирных» автомобилях.

Среди автомобилей 80-х годов есть модели, у которых перед водителем красуется черный прибор, так называемый «борткомпьютер», похожий на портативный калькулятор. Они, действительно, родственники. Оба начинены электроникой. На ходу автомобиля в окошках прибора появляются цифры — информация для водителя о скорости в данный момент и средней за всю поездку, о пройденном и оставшемся до намеченной цели пути, расходе топлива, неполадках в работе механизмов.

Чем еще отличается «всемирный» автомобиль? Вот краткий перечень наиболее существенного. Колеса из легкого сплава или армированного пластика. Двойной контур тормозного привода — на случай отказа одного из контуров. Дисковые тормоза с автоматической блокировкой предотвращают скольжение отдельных колес. Сервоусилители тормозов и руля облегчают управление. Независимая «свечная» подвеска колес дает плавность хода, устойчивость и хорошую управляемость автомобиля — качества, о которых конструкторы пекутся начиная с 20-х годов. Эластичные и долговечные широкопрофильные шины с радиальным кордом позволяют соблюсти небольшой диаметр колеса при диаметре обода, достаточном для размещения мощного тормоза. Запасное мини-колесо, облегченные и нержавеющие, в том числе пластиковые, панели облицовки, анатомические сиденья...

Сходству, стандартизации автомобилей способствовали разные факторы. Тут и естественный отбор Лучших решений, и единодушие в требованиях клиентуры, и международные стандарты безопасности, и — не в последнюю очередь — концентрация автомобильного производства, сопровождаемая международными экономическими и техническими связями.

Отбор лучших решений принимает разные формы. Одна из них — присуждение специальным жюри в Амстердаме титула «автомобиль года». Одним из лауреатов стал в 1965 году «Рено R-16». Объем его кузова увеличен за счет того, что багажник находится внутри салона. Словом, двухобъемный автомобиль. Конструкторам «Рено» удалось придать этому почти фургону вполне «легковой» вид. Вторым был ФИАТ-124. Он получил высокую оценку еще до его признания «автомобилем года». И эта оценка была дана в Москве. Машину приняли за образец продукции тогда еще не существовавшего Волжского автозавода. Правда, ВАЗ — не совсем ФИАТ-124. При участии советских конструкторов двигатель заменен более эффективным, дорожный просвет увеличен, кузов и подвеска усилены. Как писала о нем зарубежная, пресса, это «наиболее прогрессивный советский легковой автомобиль современности», соответствующий «нынешним представлениям об индивидуальном транспортном средстве». Позднейшие лауреаты — НСУ-РО-80 (ФРГ) с роторно-поршневым двигателем, «ФИАТ-Уно» с клиноременной трансмиссией (1983). Правильность решений амстердамского жюри подтверждена на практике: отмеченные дипломами автомобили выпускаются много лет подряд и не устаревают.

Международные конкурсы проектов автомобилей на перспективу — тоже отбор наилучших конструкций.

В 1977 году в США был проведен такой конкурс автомобилей-такси. Дело в том, что на таксомоторной службе по-прежнему используются слегка измененные обычные легковые автомобили. При всем их совершенстве они малопригодны для данной службы — недостаточно маневренные, неэкономичные, сложные в обслуживании. Специальное такси, своего рода мини-автобус, может быть на метр короче и на

Основные органы управления автомобилем. Голубой рамкой обозначены те из них, которыми водитель пользуется постоянно или часто, сплошной черной — используемые редко, прерывистой — объединен-

300—400 кг легче теперешнего, значит — экономичнее и поворотливее, удобнее для клиентов и водителя, заметнее в уличном движении. Образцы таких такси оправдали себя в опытной эксплуатации в Москве еще в 1965 году, затем в ГДР, Италии, США. Все автомобили — участники конкурса имели просторный салон с внутренней площадкой для багажа, широкие сдвижные двери, отгороженную кабину водителя. Почти у всех двигатель выполнен в блоке с ведущим мостом — передним или задним, а рабочее место водителя расположено в носовой части кузова. Что мешает внедрить в эксплуатацию эти удобные и выгодные машины? Главная причина в том, что нынешняя массовость применения личных автомобилей в городах Ьужает сферу применения такси. Отсюда — их ограниченное производство на базе какого-либо обычного автомобиля (выпускать специальную машину нерентабельно). На Западе добрая половина такси принадлежит их водителям, они используют свои машины и для личных поездок; тут уж, например, отдельная кабина становится помехой.

В начале 80-х годов в ФРГ, Франции, Италии прошли «конкурсы 2000» на перспективные автомобили личного пользования. Большинство машин-участниц — переднеприводные, двухобъемные. Стекла кузова выполнены заподлицо с алюминиевыми или пластмассовыми панелями облицовки, колеса закрыты гладкими дисками, днище ровное. Сопротивление воздуха уменьшено на 30—40% против типичного для серийных автомобилей середины 80-х годов. Двигатели — с впрыском бензина, нагнетателями и дизели. Машины облегчены на 150—200 кг. У моделей с дизелями расход топлива сведен к 3,5—5,0 л/100 км! В трансмиссиях — вариаторы типа «Трансматик»; управление тормозами, работу двигателя и коробки передач контролируют микропроцессоры. Таковы «предсказания» конкурсов на 2000 год.

Не исключены, однако, более радикальные изменения. Симптом одного из них — появление серийных легковых автомобилей со всеми ведущими колесами. Первой была в 1977 году «Нива», за ней последовали «Игль» в США, «Ауди» и «Фольксваген-Пассат» в ФРГ и другие, не вездеходы в прежнем понимании, а именно легковые, но с неотключаемым приводом всех колес. Прогресс техники позволил сделать полноприводную машину надежной, экономичной и массовой. А ее ходовые качества как раз нужны и для быстрой езды по магистралям, и для беспрепятственной по проселочным дорогам и вне дорог. Но главное достоинство интегрального, как его называют, привода еще не использовано. Он открывает возможности совершенствования компоновки автомобиля, решает проблемы, которые до сих пор не удавалось решить. Если все колеса ведущие, то и вся масса автомобиля обеспечивает сцепление шин с грунтом, каким бы ни было ее распределение по колесам. Значит, можно располагать все элементы машины, пассажиров, груз самым рациональным образом, не слишком заботясь о нагрузке отдельных колес. Лишь бы шины выдержали! Разумеется, не так все просто. Интегральная трансмиссия сложнее и дороже обычной. Может быть, в новых условиях оправдает себя электропривод, который давно занимает умы конструкторов, но привился только на большегрузных автомобилях. Может быть, его совершенствованию помогут ведущиеся работы по электромобилям.

Другой симптом — закономерное уменьшение числа «объемов» автомобиля. Шести- или семиобъемный до 1950-х годов, потом трехобъемный, двухобъемный... Дело явно идет к однообъемному кузову. Собственно говоря, он уже появился, сначала на автобусах ;и фургонах, а теперь и на серийных легковых — «Рено-Эспас» (его прозвали «моно-кор» — единокорпусный), «Форд-Аэростар», некоторых японских. Да и среди участников «Конкурсов-2000» есть образцы, у которых поверхность лобового стекла продолжает поверхность капота почти без перелома.

Еще один признак предстоящих изменений — появление множества опытных и серийных легковых автомобилей с необычными дверями кузова, чаще всего сдвижными, безопасными и не занимающими много пространства при открывании. На японском автомобиле «Ниссан-Прери» распашными оставлены только сравнительно узкие передние двери, а задние — сдвижные, причем «центральные» стойки отсутствуют; огромный дверной проем дает свободный доступ к любому месту кузова. Напрашивается мысль, что двери кузова «Прери» — ступень перехода от сегодняшних к «интегральным» сдвижным. И здесь закономерность!

Оценочный показатель эффективности «всемирного автомобиля» середины 80-х годов с карбюраторным двигателем равен в среднем около 2,5 — в 10—15 раз выше, чем у автомобиля начала века. А общий оценочный показатель, учитывающий основные потребительские качества машины, — в 30— 50 раз. Показатели автомобилей — участников «Конкурсов-2000» еще вдвое выше.

В последние десятилетия «автомобильного века» развитие легкового автомобиля протекало в противоборстве. С одной стороны, он становился все более совершенным, приспособленным к разнообразным условиям эксплуатации, все менее привязанным к пунктам обслуживания, доступным для управления любому человеку. Словом, все более соответствующим его первоначальной идее. С другой стороны, сильная тенденция к усложнению, удорожанию автомобиля, множество ограничений при создании его конструкции, при его эксплуатации. По-видимому, исход противоборства будет компромиссным.  Можно  утверждать, что  наступил новый,  четвертый, период истории автомобиля — период рационализации.