Автоломбард

Мы перенесемся в середину прошлого века, когда инженеры не боялись отходить от учебников и создавать механизмы, которые даже сейчас вызывают удивление. Я хочу рассказать об одном британском дизеле, который водители между собой ласково, но с опаской называли «Стукачом». Это не просто двигатель, а настоящий вызов привычной логике: в нем нет клапанов, нет головки блока, а вместо распредвала работают гигантские коромысла, заставляющие поршни «бодаться» друг с другом. Как такое вообще могло прийти в голову конструкторам и, главное, почему оно ездило по дорогам Британии и Новой Зеландии? Давайте разбираться.

Как родился плоский гигант для тесной кабины

После Второй мировой войны в Европе начался настоящий бум бескапотных грузовиков, ведь перевозчикам нужно было максимально использовать длину шасси под грузовую платформу. Кабину водителя старались сделать как можно короче и насадить её прямо на мотор, чтобы освободить сантиметры сзади. Но старые рядные дизели были слишком высокими и длинными, и пол кабины приходилось задирать чуть ли не до подбородка водителя, что съедало весь выигрыш в компоновке. Инженерам британской Rootes Group поставили почти невыполнимую задачу: создать мощный дизель, который поместился бы под сиденьем водителя грузовика Commer и при этом не превратил кабину в сауну или вибростенд. За решение взялся главный инженер подразделения Humber Эрик Кой, и вместе с группой всего из четырех-семи человек он начал искать нестандартные пути.

Почти десять лет ушло на расчеты, создание опытных образцов и бесконечные стендовые испытания, потому что обычные схемы здесь не годились от слова совсем. К 1954 году команда все-таки довела конструкцию до серийного выпуска под индексом Commer TS3, и именно тогда началась легенда, о которой спорили в гаражах и на трассах. Характеристики нового агрегата на бумаге выглядели настолько привлекательно, что конкуренты поначалу просто отказывались верить в реальность этих цифр. При рабочем объеме всего 3,26 литра двигатель выдавал 105 лошадиных сил, что для середины пятидесятых было очень достойно для среднетоннажного грузовика.

Настоящим же шоком стал крутящий момент в 366 Ньютон-метров, доступный в очень широком диапазоне оборотов, что позволяло груженой машине уверенно трогаться в горку без лишних переключений передач. Для сравнения, современные двухлитровые турбодизели только-только подбираются к таким значениям, а ведь этому мотору больше семидесяти лет. При этом масса силовой установки составляла всего около 450 килограммов, то есть почти вдвое легче классических четырехтактных дизелей аналогичной мощности, которые использовали конкуренты. Такое сочетание легкости, тяги и компактности делало Commer TS3 настоящим прорывом, но за все приходится платить, и цена оказалась скрыта внутри самого агрегата.

Анатомия стукача или танцующие поршни

Когда механики впервые снимали крышку с этого загадочного двигателя, их ждал настоящий культурный шок, ведь внутри не было ничего из того, к чему привык глаз специалиста. Вы не нашли бы там ни клапанов, ни распределительного вала, ни даже привычной головки блока цилиндров как таковой. Внутри чугунного блока было просверлено всего три длинных, сквозных цилиндра, напоминающих трубы, и в каждом из них лежали по два поршня, развернутых днищами строго навстречу друг другу. Это была классическая противоположно-движущаяся схема, известная ранее в основном по авиационным моторам Юнкерса и тепловозным дизелям, но адаптированная под компактный коммерческий грузовик. Камера сгорания образовывалась прямо между двумя поршнями, когда они сближались, и это исключало необходимость в отдельной головке.

Главная магия заключалась в способе передачи энергии от этой шестерки поршней к единственному коленчатому валу, расположенному внизу под блоком цилиндров. Каждый поршень через короткий и мощный шатун давил на массивное стальное коромысло, которое качалось на своей оси подобно гигантским качелям во дворе старой школы. С другой стороны этого коромысла крепился второй шатун, который и заставлял вращаться коленвал, преобразуя возвратно-поступательное движение верхнего поршня в энергию вращения. Вся эта кинематическая схема с шестью поршнями, двенадцатью шатунами и тремя парами гигантских рычагов работала синхронно, но издавала при этом настолько характерный лязгающий звук, что спутать его с чем-то другим было невозможно. Представьте себе кузницу, где одновременно бьют несколько молотов, и вы получите примерное представление об акустике работающего TS3.

Поскольку никаких клапанов в конструкции не предусматривалось, процесс газообмена был реализован по двухтактному принципу с так называемой прямоточной продувкой. Воздух в цилиндры нагнетался механическим компрессором типа Roots, который создавал избыточное давление примерно в шесть фунтов на квадратный дюйм, заполняя пространство между поршнями. Отработанные газы выходили через выпускные окна в стенках гильз, а свежий воздух поступал через впускные окна с другой стороны, создавая мощный поток, очищающий цилиндр от сажи и остатков сгорания. Именно эта постоянная продувка под давлением и отсутствие клапанного механизма делали мотор невероятно устойчивым к перегреву и детонации даже на самом низкокачественном топливе, которое только можно было найти на провинциальной заправке того времени. А если добавить сюда отсутствие прокладки головки блока, которая на обычных дизелях часто прогорала и требовала замены, то надежность выглядела фантастической.

Прозвище «Knocker», что в переводе с английского означает «Стукач» или «Колотун», мотор получил за специфический, ни с чем не сравнимый акустический рисунок. Из-за жесткой работы коромысел, отсутствия мягких гидрокомпенсаторов и мгновенного сгорания смеси в камере между двумя поршнями, звук работы был похож на громкий, частый металлический стук. Водители шутили, что слышат приближающийся Commer задолго до того, как увидят его фары на горизонте, и эта особенность стала визитной карточкой модели. Несмотря на пугающую какофонию, конструкция была на удивление живучей, ведь отсутствие головки блока полностью исключало такую классическую болезнь дизелей, как пробой прокладки ГБЦ или прогар клапанов, навсегда избавив механиков от этих дорогостоящих операций. Правда, взамен появились другие, не менее серьезные проблемы, которые могли похоронить весь проект на стадии испытаний.

Кошмар гидравлика или победа над трением

Создавая столь радикальную конструкцию, инженеры Rootes Group столкнулись с проблемой, которая могла похоронить весь проект на стадии прототипа. В обычном двигателе шатунные и коренные вкладыши вращаются на полные триста шестьдесят градусов, создавая вокруг себя стабильный масляный клин, который разделяет трущиеся поверхности и не дает металлу касаться металла. В Commer TS3 все было иначе: оси коромысел и поршневые пальцы совершали лишь небольшие колебательные движения, качаясь на угол всего в несколько градусов, но под колоссальной нагрузкой. Масляному насосу было практически невозможно загнать смазку в зону контакта, потому что зазор между валом и вкладышем оставался практически статичным, а давление от взрыва топлива всегда давило в одну и ту же точку.

Ситуация усугублялась тем, что нагрузка на эти подшипники была строго однонаправленной, ведь сила давления газов при сгорании топлива всегда била в одну и ту же точку качели, не давая ей «всплыть» и освободить место для масла. В классическом моторе смазку всегда подают в зону наименьшей нагрузки, где есть свободный зазор и масло легко растекается по поверхности, но в этой хитрой кинематической схеме такой зоны просто не существовало. Если бы инженеры не решили эту задачу, мотор заклинило бы в первые же часы работы, а вся концепция разлетелась бы на мелкие осколки вместе с шатунами и коромыслами. Пришлось искать нестандартные решения, и они оказались настолько же безумными, как и сама конструкция двигателя.

Решение оказалось настолько изящным, насколько и трудоемким в производстве. Конструкторы разработали уникальную, сложную геометрию масляных канавок внутри бронзовых вкладышей, которая принудительно размазывала смазку по поверхности даже при минимальной амплитуде качения. Масло подавалось под высоким давлением через систему отверстий, хитро расположенных в осях качелей, и за счет специальных клиновых выемок создавало подобие гидравлической подушки между трущимися деталями. Эта система требовала высокой точности механообработки, использования только качественных, тщательно отфильтрованных масел и регулярной замены, но она работала, позволяя двигателю без капитального ремонта проходить сотни тысяч километров. Механики, обслуживавшие эти моторы, рассказывали, что при правильном уходе «Стукач» был не убиваемее многих рядных дизелей того времени.

Второй инженерной хитростью стала намеренная асимметрия фаз газораспределения, которая заставляла один из поршней в паре всегда немного опережать своего визави. Выпускные окна, управляемые верхними кромками одного поршня, открывались чуть раньше впускных, контролируемых нижней кромкой второго, создавая эффект так называемого «выхлопного опережения». Благодаря этой уловке, отработанные газы успевали покинуть цилиндр ровно за то мгновение, пока нагнетатель не закачал туда новую порцию свежего воздуха, обеспечивая идеальную очистку камеры сгорания. Без этого технического трюка двухтактный дизель захлебнулся бы собственными выхлопными газами и потерял бы всю свою легендарную экономичность. А так мотор не только ехал, но и умудрялся быть на удивление тяговитым и прожорливым в хорошем смысле слова.

Американский приговор и наследие безумной идеи

К сожалению, история гениальных и сложных инженерных решений часто заканчивается одинаково печально, когда в дело вмешиваются корпоративные финансисты и стремление к унификации. В 1964 году американская корпорация Chrysler приобрела Rootes Group, получив в наследство вместе с заводами и технологиями этот чудо-мотор. Заокеанские менеджеры с большим скепсисом смотрели на производственные линии, где рабочие собирали двигатели с качающимися рычагами, шестью поршнями и полным отсутствием головки блока цилиндров. Им было сложно понять, зачем поддерживать сложный, дорогой в изготовлении и непривычный для местных механиков агрегат, когда под боком есть проверенные временем и более дешевые в производстве V-образные дизели от партнерских компаний Cummins и Perkins. Американцы привыкли к простоте и ремонтопригодности, а тут приходилось учить дилеров разбираться в какой-то экзотике.

Британские энтузиасты до последнего пытались доказать жизнеспособность концепции и даже разработали увеличенную версию двигателя под названием TS4, которая имела уже четыре цилиндра и восемь поршней при объеме 4.7 литра. Этот монстр с отдачей до 200 лошадиных сил мог бы дать фору любому магистральному тягачу середины шестидесятых, демонстрируя поразительную плавность хода и мощность при сравнительно небольших габаритах. Но холодные расчеты бухгалтеров оказались сильнее инженерного романтизма: стоимость изготовления хитрой кинематики с десятками прецизионных деталей была несоизмерима с выгодой от уникальных технических характеристик. В итоге проект признали неперспективным для глобальной унификации, и производство начали постепенно сворачивать.

К 1968 году последний Commer TS3 покинул сборочный цех, унося с собой эпоху инженерной дерзости и смелых экспериментов. Сегодня, оглядываясь назад, можно с уверенностью сказать, что этот мотор был не просто двигателем, а настоящим манифестом нестандартного мышления в эпоху, когда автопром двигался по пути максимального упрощения. Он доказал, что даже самая безумная схема с «бодающимися» поршнями и гигантскими качелями способна работать надежно и возить грузы через всю страну, несмотря на пророчества скептиков. Его громкий металлический стук до сих пор снится фанатам ретро-грузовиков, а редкие сохранившиеся экземпляры на аукционах стоят баснословных денег, являясь памятником тем временам, когда инженеры не боялись идти против течения. В современных условиях жестких экологических норм эта конструкция вряд ли смогла бы существовать из-за сложности очистки выхлопа, но как образец смелости мысли она осталась в вечности.