Спроектований і розроблений компанією Prodrive спільно із заводським пордразделенієм Субару - STi, новий двигун має ряд істотних відмінностей від колишньої версії, яка проводилася з 1993 року. 
Ми запросили Девіда Лапворса, технічного директора компанії Prodrive, щоб він він пояснив нам суть підготовки двигуна для світового ралі. Участь в світовому ралі, вимагає вельми багато від двигуна, адже гонки проходять і крижаному холоді Монте Карло і в жарі з дуже високими температурами, як наприклад ралі Мексика. За раллійний сезон двигун попрацює в самих різних погодних умовах, крім того автомобіль проходить за різними типами покриттів: гравій, сніг, асфальт.
За весь час існування бойова версія імпрези від Продрайв оснащується модифікованим 4-х циліндровим оппозітником. Це справжній горизонтальний "оппозітний" двигун, циліндри знаходяться точно напроти один одного. Двигун оснащений 16 клапанами, по 4 на циліндр, і двома распреділітельнимі валами в кожній голові, виставленими на 43 градуси. Розміри клапанів стандартні - як у інших заводських моделей.
Згідно вимогам що пред'являється до автомобілів WRC, двигун має об'єм 2 літри і оснащений однією турбіною, яка забезпечується повітрям через спеціальний обмежувач - діаметр якого 34мм. Двигун працює на високооктановому 98-му неэтилированном бензині. 
Ще з 1995 року діють правила міжнародної автомобільної асоціації, і додаткові правила для WRC, які пріоритетніші. Тому тепер турбіна не повинна більше бути серійною моделлю, хоча екзотичні матеріали і змінна геометрія заборонені до використання.
Девід відмітив що базовий двигун расчитан на різноманітне використання з 5-ти швидкісною коробкою. Проте, зважаючи на обмежувач повітряного потоку, двигун модифікували і тепер він може розкручуватися до більш ніж 7500 оборотів в хвилину. Девіт так само відмітив що немає необхідності ні тримати клапана відкритими довше звичайного, ні використовувати збільшений підйом клапанів. "Надбавка буде дуже незначною порівняно із звичайним атмосферним двигуном. Час відкриття клапанів у нас зовсім не дике." - говорить Девід.
Обмежувач повітря накладає помітний відбиток на роботу двигуна: тиск і швидкість обертання коленвала в деякому роді взаїмозаменями. 34 мм обмежувач дозволяє прокачаь 10 кубічних метрів повітря за хвилина, коли обороти двигуна збільшуються - тиск створюване турбіною соотвественно падає.
"На практиці", - говорить Девід - "наддувши назад пропорциален швидкості обертання коленвала, тобто тиск в два рази вище при 3000 оборотів в хвилину, чим при оборотах в 6000. З урахуванням дії обмежувача, перепускний клапан (wastegate) - є вторинним регулятором, необхідним для правильного контролю створюваного тиску. Якби цього клапана не було, то існувала б серйозна небезпека того що турбіна розкрутиться більш ніж треба і тиск виросте більше покладеного. 
Імпреза WRC оснащена пневматичним перепускним клапанаом, контрольованим електронікою (це частина функцій комп'ютера - ECU). До речі сама турбіна проводиться компанією IHI. Девід сказав нам, що вона не дуже сильно відрізняється від серійної моделі, хоча з урахуванням дії обмежувача турбіну довелося підсилити і тепер вона расчитана на максимальний тиск в 4 бари. Для порівняння серійні зразки, вживані раніше расчитани на максимум 3 бари.
Як ми вже відмітили, робочий діапазон двигуна 2000-7500 оборотів в хвилину. Звичайно ж, важко зробити турбіну ефективною у всьому діапазоні. Крім того, з урахуванням інверсної пропорції тиску і швидкості двигуна, в компресії довелося шукати компроміс. У 1995 році компресія була 9 до 1. Зараз це більше 10:1, і це "закрита" цифра, настройки який змінюються від ралі до ралі, тому точну величину Девід нам не сказав. Але для прикладу, Девід згадав ралі Мекиська, де унаслідок високого розташування траси (повітря розріджене) - довелося встановити компресію вище звичайного. Не дивлячись на високий ступінь стиснення, автомобілі WRC не використовують маслянниє поршні.
Використовуються "звичайні аллюмінієвиє" гоночні поршні, із спеціальними розпилювачами масла.
.
Вбризгиваніє води почало застосовуватися з 1995 року, коли ми дивилися на двигун з високим ступенем стиснення. Девід говорить що зараз це не так критично. Поточні правила WRC дозволяють використовувати досить великі інтеркулери типу повітря-повітря. З урахуванням цього температура стислого повітря практично така ж, як атмосферного. Хоча треба відмітити що атмосферна температура значно змінюється від ралі до ралі. І звичайно ж деякі ралі значно швидші, ніж інші. Наприклад, ралі Фінляндія і Новоя Зеландія - там інтеркулер працює дуже добре, оскільки швидкості високі.
Проте завдяки уприскуванню води, в наші дні температура "зарядженого" повітря близька до оптимальної. У теорії, уповільнюючи процес згорання, уприскування води допомагає подавити детонацію. "На практиці", - говорить Девід - "цей ефект незначний, і уприскування води впливає тільки на низьких оборотах двигуна". Девід також відмітив що із-за обмежувача, двигун не так схильний до детонації на малих оборотах, як на великих. "Ми обмежені ступенем стиснення на малих оборотах але ми не обмежені детонацією на великих. Ми звичайно могли б знайти оптимальне запалення для 7000 оборотів, але якщо виставити дуже великий кут випередження - те дуже легко зруйнувати двигун!"
Девід повідомив на що на оборотах 7500, кут випередження запалення виставлений в 30 градусів, в теж час при оборотах 2000 - це всього 5 градусів. Природно, що кут поступово змінюється у міру того, як двигун набирає обороти. 
В 1995 році пікова потужність указивалас як 300 л.с. при 5500 оборотів в хвилину. І потужність була в межах 10 л.с. від цієї цифри в діапазоні від 5000 до 6000 оборотів. Максимальний момент досягався на 4000 оборотах, тому пілоти працювали в діапазоні 4000-6500 оборотів в хвилину. Потужність падала після 6500 об/мин, і "червона лінія" (обмежувач оборотів) була виставлена на 7500.
Основне досягнення з пір 1995 року - це збільшення потужності на малих оборотах, в основному за рахунок збільшення тиску спасибі новій турбіні з подвійною крильчаткой. Звичайно було ще і багато іншої роботи, особливо після введення нових правил в 1997 році.
Девід відмітив що з 1995 року пікова потужність виросла всього на 10%. І максимум потужності як і раніше пріходстя на 5500 оборотів в хвилину, і потужність тримається околой цієї цифри (в межах 10л.с.) в діапазоні від 4500 до 6000 оборотів. Але тепер потужність складає 300 л.с. і вище починаючи з 3000 і аж до червоної відмітки (7500), за межами який потужність падає. Поточний двигун WRC чудово тягне починаючи з 2000 оборотів, що є холостим ходом для швидкісних ділянок. І такі обороти бувають тільки в дуже повільних шиканах.
Звичайно ж для успіху в ралі потрібна керованість. Девід відмітив, що такий турбірованний з обмежувачем двигун, що має рівну широку криву потужності, - чудово керований. І звичайно таких характеристик навряд чи б вдалося досягти коли б не система ANTI LAG. Анти лаг проходить як сполучна нитка між старим однозаслонним двигуном і новим з чотирма дросельними заслінками. "Були б дуже мало переваг від використання 4-х заслінок, особливо якщо врахувати що одна заслінка проста по конструкції, надійна і мало важить". Але спасибі антілагової системі, яка забезпечуватиме хороший тиск вже з 2000 оборотів в хвилину.
Створюваний тиск досягне 3 бару в абсолюті вже на 2500 об/мин, а максимальний момент буде близько 700 Нм при оборотах 3000, при тиску майже в 4 бари.
.
Девід повідомив нас що двигун зменшив інерцію на 25% порівняно з 1995 роком. Це в основному досягнуто за рахунок введення нових правил WRC, які забороняли використовувати деякі компоненти. Крім того, іспользовніє більш легковагих матеріалів дозволило понизити масу. Проте це має і негативну сторону, особливо це стосується деяких "горбистих" раллійних етапів. "Але двигун безумовно відчуває себе краще з меншою вагою".
На поточному двигуні установле все той же оригінальний блок циліндрів, з декількома незначними модифікаціями, які були зроблені в 1999 році. Остання версія серійних Імпрез використовує новіший блок. Девід пояснив це вартістю. Поки новий блок навіть не розглядається для заміни поточного.
Природно, що збільшення потужності було так само досягнуте за рахунок зниження внутрішніх втрат від тертя і іншого.
Устаткування
Імпреза WRC обладнана напівавтоматичною 6-ти ступінчастою коробкою передач з автоматичним зчепленням і системою повного приводу з активними диференціалами. Девід сказав, що це просунута трансмісія так сильно змінилася порівняно із звичайною механічною коробкою, як просунувся за цей же час двигун. "З нашим двигуном момент значно знижується у міру зростання оборотів двигуна." - говорить Девід - "це спрощує управління".
Анти Лаг
В 1995 році було прийнято вважати що від турбо-ями нікуди не піти. Тепер, Девід з упевненістю заявляє що турбо-яма вже у минулому. 
При закритій дросельній заслінці, система анти лаг, перенаправляє повітря з виходу компресора прямо на випуск (минувши циліндри). І в теж час в циліндри поступає дуже збагачена суміш, паливо, що тому недогорає в циліндрах, згорає прямо у випускних трубах. Цей трюк дозволяє підтримувати швидку швидкість врашенія крильчатки турбіни, так що якщо пілотові знову потрібно буде натиснути на газ, то потрібна потужність вже буде готова.
З урахуванням того що тиск наддуву обернено пропорційно до швидкості обертання коленвала, потрібна дуже різна швидкість обертання турбіни. На практиці, зі встановленою системою анті-лаг, лаг трапляється тільки при перемиканні передач, коли турбіна підстроюється під нову швидкість обертання двигуна. Наприклад якщо при перемиканні обороти знижуються з 6000 до 4000, тиск повинен зрости з 2 до 3-х бар. Девід говорить що з системою анті-лаг затримка розкручування турбіни помітна тільки з на приладах телеметрії, а пілот нічого не помічає.
Уприскування води
Потрібно сказати, що всі заводські команди WRC використовують уприскування води або розпилювання води на повітряний інтеркулер, це дає більше контролю над температурою стислого повітря. Девід сказав що на Субару застосовується система "ERL Aquarnist", яка дозволяє тримати температуру стислого повітря близько до атмосферної, навіть не дивлячись на те, що тиск може досягати 4 бару в абсолюті.
"Навіть на жарких етапах температура стислого повітря близько 40 градусів по цельсию. Кінцево це хороша перевага але треба так само враховувати чималу вагу води, яка доводитися возити з собою. "Зазвичай ми беремо близько 5 літрів на 60 кілометрова ділянка". 
Продрайв використовують спеціальний насос 2С для подачі води, який забезпечує тиск води до 10 бар, а потік регулюється спеціальним клапаном від ERL. Клапан виконаний з неіржавіючої сталі і здатний досягати частоти перемикання в 250 разів в секунду. Управляється він безпосередньо від комп'ютера (ECU).
Вода уприсується в трубу із стислим повітрям яка з'єднується із спеціальним радіатором за допомогою спеціальної форсунки. Девід відмітив що їй не потрібна велика точність (як у паливних) і її положення теж не так важливо, оснавная ж завдання рівномірно розпорошити воду між 4-мя циліндрами.
В теорії це повинно уповільнювати процес згорання палива і сприяти зниженню детонації. Проте Девід повідомив що основний плюс - це зниження температури, і пілоти відразу помічають коли система перестає працювати.
Девід пригадав що одного разу була проблема з системою уприскування, коли пілотові довелося добиратися до кінця ділянки в безпечному режимі. "Треба сказати, що тоді було дуже жарке" - додав Девід. "Ми заправили бак, перевірили всі, і того дня нам вдалося фінішувати 4-ми, не дивлячись на те що ми опустилися до 10-ої позиції із-за цієї проблеми по-началу." "Тому, ми вважаємо, що уприскування води - одна з найкритичніших компонент автомобіля на жарких етапах.".
Фактично всі заводські команди, за винятком Mitsubishi, зараз використовують внутрішнє уприскування води. Але в майбутньому, FIA планує заборонити використання обидва методи використання води як уприскування, так і зрошування. Звичайно це сприятиме зниженню вартості, і відбудеться незначна втрата потужності двигуна. У теж час вага автомобіля знизиться більш ніж на 5 кілограм.
Девід говорить: "Мені б звичайно хотілося знати дійсну причину для введення цієї заборони. З системою уприскування можна їхати на біднішій суміші, чистіше і управляти двигуном ефективніше. Ми повертаємося назад до стратегії коли треба "увалювати скупчую палива в камери згорання", не думаю що це добре позначається на навколишньому середовищі.
0 Відгуків на “Нутрощі Субаровського двигуна”
Залишити відгук