Силуэты

«Тойота» и привод ГРМ

Главной технической проблемой первого сезона «Тойоты» в австралийском чемпионате «Суперкаров» оказалась не мощность нового двигателя «Супры», а его долговечность.

Команда «Уокиншо-ТВГ» (Walkinshaw TWG Racing) уже несколько месяцев работает над изменением деталей клапанного привода 5,2-литрового V8, а теперь новая спецификация впервые прошла продолжительное испытание на трассе.

По данным издания Speedcafe, на автодроме «Бенд» (The Bend) двигатель новой спецификации отработал около 520 км без неисправностей. Ещё примерно 250 км предшествующего пробега было накоплено в Перте. Следующим этапом должны стать предусмотренные регламентом стендовые проверки, после которых модернизированные моторы можно будет постепенно вводить в эксплуатацию.

На первый взгляд несколько сотен километров без отказа - хороший знак. Но история именно этого двигателя заставляет относиться к результату осторожнее.

Серийный, но не совсем

Основой двигателя «Супры» служит тойотовский алюминиевый V8 2UR-GSE. Для «Суперкаров» его рабочий объём составляет 5,2 л, диаметр цилиндра и ход поршня одинаковы - 94×94 мм. Двигатель имеет по два распределительных вала в каждой головке и гидравлическую систему изменения фаз газораспределения.

Это не чисто гоночный мотор, созданный с белого листа. Сохранены серийные блок и головки цилиндров, цепной привод распределительных валов, часть деталей клапанного механизма и другие компоненты. Однако приспособление такой основы к требованиям «Суперкаров» оказалось значительно более сложным проектом, чем первоначально предполагалось.

Разработкой занимались «Уокиншоу» и британская «Суиндон Пауэртрейн» (Swindon Powertrain). Причём одной из основных областей работы с самого начала были как раз кривошипно-шатунный и клапанный механизмы. Последний в итоге и стал слабым местом. И это вы вряд ли прочтете в бравурных отчетах в какой-нибудь профильной прессе.

Ещё при испытаниях в 2025 году один из опытных двигателей «потерял» клапан. К началу чемпионата «Тойота» успела накопить около 5000 км испытательного пробега, однако гонки показали, что проблема полностью не устранена.

В Сиднее отказал двигатель Андре Хаймгартнера (Andre Heimgartner), затем похожая неисправность лишила Райана Вуда (Ryan Wood) результата в Крайстчерче, а в июне двигатель Чаза Мостерта (Chaz Mostert) отказал в концовке гонки в Дарвине. После последнего случая руководитель программы Карл Фо (Carl Faux) подтвердил: речь идёт об уже известной проблеме верхней части двигателя и клапанного привода. Именно для неё теперь изготовлена новая группа деталей.

Уменьшить нагрузки на клапанный привод

Точное устройство модернизированных компонентов команда пока подробно не раскрывает, поэтому было бы неправильно гадать, какой именно элемент изменён. Но сама формулировка инженеров - уменьшение нагрузки на клапанный механизм - хорошо описывает направление работы.

Клапан гоночного двигателя за секунду должен множество раз разогнаться, остановиться и изменить направление движения. Вместе с ним движутся детали его привода. Чем выше частота вращения двигателя и чем агрессивнее задан режим подъёма клапана, тем больше становятся инерционные силы. Поверьте человеку, который в институте только подгоном частоты пружины смог решить курсовик на кафедре двигателей.

Рост сил инерции в клапанном механизме очень быстрый: нагрузка, связанная с ускорением движущихся деталей, увеличивается приблизительно пропорционально квадрату частоты вращения. Поэтому небольшое повышение оборотов или ускорений клапана способно заметно увеличить напряжения в механизме. Отсюда и «потерянные» клапаны.

Но максимальная сила сама по себе - только половина проблемы. Во время гонки подобные циклы повторяются, без преувеличения, миллионы раз. Возникает усталостная нагрузка: деталь может совершенно спокойно выдержать тысячу, сто тысяч или миллион циклов, а затем разрушиться после дальнейшего накопления повреждений.

Поэтому задача новой спецификации может состоять не в том, чтобы сделать механизм просто «прочнее», а в том, чтобы уменьшить действующие в нём динамические нагрузки и тем самым сильно увеличить его ресурс.

Тестовые километры во всей красе

«Тойота» уже сталкивалась с парадоксальной ситуацией: большой испытательный пробег создавал впечатление достаточной надёжности, а реальные гонки находили режимы, в которых ресурс резко сокращался. Карл Фо именно поэтому осторожно относится к нынешним удачным испытаниям. Предыдущая конструкция тоже прошла тысячи километров. И в тысяче других чемпионатов многие, заявлявшие об успешных тысячах тестовых километров, по итогу оказывались у разбитого корыта с болтами.

Причина понятна. «Километр» - очень грубая единица измерения ресурса двигателя.

Пятьсот километров на одной трассе и пятьсот километров в чемпионате совсем не обязательно дают одинаковую нагрузку. Важны число циклов около предельных оборотов, продолжительность работы на высокой частоте вращения, количество переключений, температура масла и охлаждающей жидкости, режимы торможения двигателем, вибрации и даже характер поребриков. Слабое место может проявляться только при определённом сочетании этих факторов.

Нельзя просто взять – и поставить

Есть ещё одна особенность современного «Суперкара». После того как инженерное решение найдено, его недостаточно изготовить и прикрутить свободным вечерком к машине.

«Тойота» выставляет пять «Супр»: две у «Уокиншо-ТВГ» и три - у «Брэд Джонс Рэйсинг» (Brad Jones Racing). При этом в обороте находится значительно больше пяти двигателей - нужны запасные моторы, агрегаты проходят обслуживание и ротацию. Следовательно, изменение спецификации требует изготовить достаточное количество новых деталей, перестроить парк двигателей, проверить каждый экземпляр и провести предусмотренные чемпионатом контрольные процедуры.

Именно поэтому ещё после отказа мотора в Дарвине Фо говорил, что техническое решение уже найдено, а одной из главных проблем стала логистика его внедрения.

Перед Батерстом это важнее прибавки мощности

У «Тойоты» остаётся ещё одна известная особенность - участок характеристики, где двигатель уступает «Форду» и «Шевроле» по крутящему моменту. Команда работает и над этим.

Но последовательность приоритетов вполне разумна. Сначала двигатель должен гарантированно доезжать. Толку от «моментного» движка, который «теряет» клапаны?

Особенно перед «Батерстом-1000», где силовая установка часами работает с большой нагрузкой, а отказ практически перечёркивает весь уик-энд. Именно к Батерсту «Уокиншо» первоначально собиралась полностью внедрить решение проблемы клапанного привода.

Несмотря на все ограничения от организаторов по организации ограничителей, перед нами почти классический пример доводки гоночного двигателя. Сначала расчёты и тысячи километров испытаний говорят, что конструкция работоспособна. Затем первая же «боевая» трасса обнаруживает редкий режим отказа. Инженеры определяют механизм разрушения, снижают нагрузки, снова накапливают ресурс - и снова только гонки окончательно отвечают, действительно ли проблема решена.

Как ни крути, но все-таки приятно, что самым убедительным стендом для проверки гоночного двигателя по-прежнему остается автодром.

• Вперёд >