Откройте капот любой машины, и с вероятностью 90% найдёте там четырёхцилиндровый двигатель. Его конструкция проста и недорога в производстве, компактна и позволяет получить характеристики, достаточные для большинства автомобилей. Но обратите внимание: у подавляющего большинства таких двигателей рабочий объём составляет 1,5-2 литра, то есть объём каждого цилиндра не превышает 0,5 литра. Редко четырёхцилиндровый мотор имеет больший рабочий объем. Но и тогда цифры лишь немногим выше: 2,3-2,5 литра. Типичный пример — фордовско-маздовское семейство «четвёрок» Duratec, в котором старший мотор имел объём 2,5 литра (ставились на Ford Mondeo и Mazda CX-7). Или, скажем, мотор 2.4, которым оснащают кроссоверы Kia Sportage или Hyundai Santa Fe. Самым крупным четырёхцилиндровым мотором в автомобильной истории считается двигатель, созданный в 1910 году специально для рекордного Fiat S76: его объём составлял 28,5 литра. Почему же конструкторы не наращивают рабочий объём дальше? Препятствий несколько. Во-первых, это вибрации: рядная «четвёрка» — это двигатель, в котором не уравновешены силы инерции второго порядка, и рост объёма ведёт к резкому повышению уровня вибраций (а это ведёт к снижению не только комфорта, но и надёжности).
n
Решить проблему можно, но не так-то просто — обычно при помощи замысловатой системы балансирных валов. Есть и фундаментальные конструкторские проблемы — намного увеличить ход поршня мешает рост инерционных нагрузок, а если значительно увеличить диаметр цилиндра, то затрудняется нормальное сгорание топлива, увеличивается риск детонации. Да и компоновочные трудности никто не отменял — например, ограничение по высоте капота. И всё же в истории автопрома наберётся немаленький список исключений. В своей подборке мы намеренно оставили за скобками дизельные двигатели — особенно грузовые, среди которых встречаются моторы объёмом до 8,5 литра. Такие двигатели сравнительно тихоходны, поэтому рост инерционных нагрузок для них не так страшен — ведь инерционные нагрузки связаны с оборотами квадратичной зависимостью. Да и процесс сгорания в дизелях организован совершенно иначе. Точно так же мы решили не включать в подборку разные эксперименты начала XX века — например, бензиновый четырёхцилиндровый мотор Daimler-Benz объёмом 21,5 литра. Двигателестроение тогда только зарождалось, и инженеры были не знакомы со многими эффектами, протекающими внутри мотора. Итак, встречайте: четырёхцилиндровые гиганты, рождённые за последние 60 лет.
n
Двигатель разрабатывался в конце 1980-х специально для микроавтобуса HiAce, рамных внедорожников Prado и пикапов Hilux. Требования к таким моторам понятны: для езды по бездорожью или с тяжёлым грузом нужна хорошая тяга на «низах» и высокая эластичность (пусть и в ущерб максимальной мощности). Плюс небольшая себестоимость изготовления — что особенно важно для коммерческой техники. Мотор 2.7 — старший в линейке бензиновых «четвёрок» серии RZ. Их с самого начала конструировали с перспективой наращивания объёма, так что прочный чугунный блок скомпонован очень просторно: межцилиндровое расстояние составляет аж 102,5 миллиметра. Чтобы поднять объём до 2,7 литра, диаметр цилиндра и ход поршня довели до 95 миллиметров. В отличие от младших моторов серии RZ, этот снабдили блоком балансирных валов для снижения вибраций. Для своего времени мотор имел весьма современную конструкцию, но без экзотики: чугунный блок накрыт 16-клапанной головкой, привод ГРМ выполнен цепью, гидрокомпенсаторов нет. Максимальная мощность составляла всего 152 лошадиные силы, зато пик крутящего момента (240 Нм) приходился на невысокие обороты — 4000 оборотов в минуту.
n
В 2004 году вышел модернизированный вариант двигателя под индексом 2TR-FE, получивший новую головку цилиндров с гидравлическими компенсаторами и фазовращателем на впуске (а с 2015 года — и на выпуске). Его мощность выросла чисто символически, до 163 лошадиных сил, зато пик момента (245 Нм) переместился вниз, на 3800 оборотов в минуту. Российским автомобилистам этот двигатель знаком по внедорожникам Toyota Fortuner и наиболее доступным версиям Toyota Land Cruiser Prado. Двигатель Заволжского моторного завода — тоже с внедорожным бэкграундом, как и большинство большеобъёмных «четвёрок»: он устанавливается на УАЗ Патриот и УАЗ Карго. Мотор представляет собой дальнейшее развитие линейки двигателей ЗМЗ-406 (2,3 литра) и 405 2,5 (литра), которые разрабатывались в 1980-е для Волги. Для того времени их конструкция была очень современной: жёсткий чугунный блок, 16-клапанная головка, распределённый впрыск с электронным управлением, гидравлические толкатели клапанов. В основе ЗМЗ-409 — конструкция второй половины 80-х годов, которая тогда была очень современной, и неплохо смотрится сейчас. В конструкцию исходного мотора объёмом 2,3 литра с самого начала были заложены резервы для роста рабочего объёма.
n
Для «четыреста девятого» диаметр цилиндра и ход поршня увеличили до 95,5 и 94 миллиметров (против 92 и 85 миллиметров на исходном моторе). Разумеется, в результате мотор стал менее «крутильным» — отсечка приходится всего на 5000 оборотов в минуту (хотя двигатель сохранил короткоходную геометрию). Балансирные валы для снижения вибраций на заволжском моторе не используются. Двигатели ЗМЗ проектировались для газовских машин, но волею судеб завод оказался в группе «Соллерс» вместе с УАЗом. Мощность двигателя 2.7 невелика: самый форсированный вариант с условным обозначением ЗМЗ Pro для грузовичка Профи развивает 160 лошадиных сил. Обычные версии и того слабее — 143 силы на Патриоте, а на «буханке» и вовсе 112 сил. Зато мотор получился эластичный, что важно для такого крупного и тяжёлого автомобилия, как УАЗ: на графике внешней скоростной характеристики видно, что ЗМЗ Pro выдаёт максимальные 245 Нм на 4000 оборотах в минуту, но на 2600 оборотах есть ещё один пик чуть пониже (235 Нм). Так выглядит даунсайзинг по-американски: в качестве альтернативы безнаддувным «восьмёркам» в концерне General Motors разработали громадную турбо-«четверку» объёмом свыше 2,7 литра.
n