Възход и падение на „петака“

Възходът и падението на петцилиндровия двигател. Един материал от авторите на Road & Track.

През 90-те години на миналия век можеха да се купят редица автомобили с петцилиндрови бензинови или дизелови двигатели. Сега този двигател е ограничен до няколко модела Audi RS. Ето защо.

След като Audi TT RS напусне производството си след тази моделна година, само два автомобила ще се предлагат с петцилиндрови двигатели – Audi RS3 и RS Q3. Tези два модела ще съществуват още няколко години, а когато бъдат заменени, петцилиндровият автомобилен двигател официално ще срещне своя край.

От появата си през 1974 г. петцилиндровият двигател за леки автомобили винаги е бил странна птица. Mercedes беше първият, като създаде 3,0-литров петцилиндров дизелов двигател за своя седан 300D. В документ на SAE от 1975 г. инженерите на Daimler Курт Облендер и Манфред Фортнагел излагат мотивите на компанията за петцилиндровия двигател:

„С течение на времето изискванията на съвременния трафик изискваха непрекъснато увеличаване на мощността на дизеловите двигатели“, пишат те.

Mercedes вече имаше четирицилиндров дизелов двигател, така че защо да не добави само един цилиндър? Това гарантира, че редица основни части, като бутала, пръти и клапани, могат да бъдат споделени с четирицилиндровия двигател, което драстично спестява разходи.

Въпреки че по онова време Mercedes предлагаше шестцилиндрови бензинови двигатели, компанията сметна, че шестцилиндровият двигател е твърде скъп и твърде тежък (Mercedes в крайна сметка представи шестцилиндров дизелов двигател в средата на осемдесетте години).

Така че тя се спря на пет и създаде отличителен двигател, чиято надеждност стана легендарна.

Петцилиндровият дизелов двигател OM 617 има същото почти квадратно съотношение на отвора и хода като 2,4-литровия четирицилиндров агрегат OM 616 и тежи 515 кг – с 68,3 кг повече от „четворката“.

Мощността е нараснала от 62 на 77 к.с., а въртящият момент – от 136 на 184 Нм. Това не са големи числа. Но в пътния тест на 300D, проведен от R&T през януари 1975 г., написа, че той е „значително по-бърз, по-плавен и по-тих от предишните дизелови двигатели на [Mercedes]“.

Все пак той успява да ускори от 0 до 100 км/ч само за 20,3 секунди, но показателят за икономия на гориво от 9.6 л/100 км е много по-впечатляващ. Това е прекрасен резултат за тежък, добре оборудван луксозен автомобил от онова време.

Mercedes имаше сравнително голям брой клиенти с дизелови двигатели в САЩ, а в страната, която все още не беше преодоляла кризата с горивата, добрата икономичност при сравнително добри характеристики беше много привлекателна.

Този петцилиндров двигател на Mercedes има своеобразно тракане на празен ход, но двигателят, както и всички петцилиндрови двигатели, е много плавен. При използване на типичната последователност на запалване 1-2-4-5-3 първичните сили – тези, които се създават от вертикално движещите се бутала – са напълно балансирани, както е при редовите четири- и шестцилиндрови двигатели.

Вторичните сили, създавани от буталата, които се ускоряват при достигане на горната мъртва точка и се забавят при достигане на долната мъртва точка, също са перфектно балансирани, както при редови шестцилиндрови двигатели, но не и при редови четирицилиндрови двигатели.

За разлика от редовите четири или шест, при „петака“ има „люлеещи се двойки“, в резултат на които двигателят се колебае напред-назад по дължината си. Ето защо петцилиндровите двигатели обикновено използват балансиращ вал. Инженерите укрепват и трансмисиите и опорите на двигателя, за да се справят с тези вибрации.

Все пак предаването на мощността е плавно, като един цилиндър се изстрелва на всеки 144 градуса от завъртането на коляновия вал, което от своя страна означава, че има 36 градуса застъпване между всеки работен ход. При четирицилиндровите двигатели всеки работен такт се извършва при 180 градуса завъртане на коляновия вал, което означава, че няма припокриване, докато при редовите шестцилиндрови двигатели запалването се извършва на всеки 120 градуса, което означава, че има 60 градуса припокриване.

Характерната и необичайна вокална нотка на изпускателната система на петцилиндровия двигател се дължи на тези неравномерно разположени импулси на изпускателната система, които се появяват на всеки 72 градуса.

Въпреки че самият Хенри Форд експериментира с петцилиндрови двигатели на бензин още през тридесетте години, а и други се опитват, едва през 1976 г., когато се появява второто поколение на Audi 100 (наречено 5000 в САЩ), това става реалност.

Както се посочва в статия на Hemmings от 2018 г., проблемите с карбуратора са били най-голямата пречка за развитието на петцилиндровите газови двигатели. Освен ако някой не изобрети петбутален карбуратор – който може да се използва само при петцилиндров двигател – равномерното разпределяне на горивото между цилиндрите е практически невъзможно. Audi действително произвежда малък брой петцилиндрови двигатели с карбуратор, но по-голямата част от тях, включително и всички продавани в САЩ, са с “инжекцион”.

Най-добрият двигател за даден автомобил не е най-добрият двигател на стенда за измерване на динамиката. Опаковката – къде се поставят нещата – определя всичко.

За Mercedes това не беше голям проблем, тъй като шасито W115 вече се продаваше с шестцилиндрови двигатели (със странното кодово име W114) и използваше конвенционално разположение на задното задвижване. При Audi нещата бяха различни. Използваше се (и се използва) уникално надлъжно разположение на двигателя, предно задвижване – разположение, което датира от времето, когато DKW използваше компактни редови мотори – при което двигателят естествено е пред линията на предния мост.

Audi искаше да се конкурира с редовите шестцилиндрови двигатели на Mercedes и BMW, но създаването на автомобил с надлъжно разположен двигател, предно предаване и редови шестцилиндров двигател беше невъзможно: той щеше да бъде твърде дълъг отпред и твърде тежък. Така че под ръководството на Фердинанд Пиех, който винаги е обичал инженерните предизвикателства, VW Group започва работа по петцилиндров двигател.

Световна премиера на първия петцилиндров бензинов двигател на Audi през 1976 г.

Първият петцилиндров двигател на Audi

Според документ на SAE от 1978 г., писан от инженерите на Audi, се е обмислял вариант с V6, но той е бил сметнат за неосъществим, тъй като не би бил толкова плавен, колкото редови петцилиндров двигател, и не би могъл да споделя много компоненти с четирицилиндровите двигатели на VW/Audi.

(В крайна сметка Audi преминава към V6 през деветдесетте години и оттогава се придържа към тази схема на двигателя.) Първият петцилиндров двигател на Audi всъщност е просто по-дълга версия на неговия 1,6-литров четирицилиндров двигател, който сега е с работен обем 2,1 литра.

Той споделя и някои компоненти с 2,0-литровия четирицилиндров двигател, използван в новото тогава Porsche 924. Този двигател помогна за появата на Audi на картата, а когато беше турбокомпресиран до “стойности от Ада и обратно” в рали автомобилите на компанията от Група В, той се превърна в икона. Икона с 500 к.с. В шосейния вариант Quattro турбомоторът помогна за утвърждаването на Audi като технологичен лидер.

Honda представи петцилиндров двигател през 1989 г. с Acura Vigor, но се задържа с този двигател само около десетилетие. Подобно на Audi, петцилиндровият двигател на Honda е монтиран надлъжно, което е доста необичайно за марката, която иначе използва почти изключително напречни двигатели.

Мерцедес, като производител на автомобили с надлъжно разположен двигател и задно предаване, никога не е виждал необходимост от бензинов петцилиндров двигател, тъй като опаковането на редови шестцилиндрови двигатели не е било проблем. Но други го правеха. 

За автомобилите с напречно разположен двигател с предно предаване петцилиндровият двигател представляваше добро решение. Той не е много по-дълъг от редовия четирицилиндров двигател, но от решаващо значение е, че е много по-тесен от V6. Разбира се, много автомобилни производители са конструирали (и конструират) автомобили с напречно разположен V6 двигател, но понякога просто имате нужда от малко повече пространство.

Такъв беше случаят с Volvo, което през 1991 г. представи напречен петцилиндров двигател за модела 850. Volvo превърна петцилиндровите двигатели в централна част от гамата си, като ги предлагаше в много итерации и на практика във всичко, което продаваше, до 2016 г., когато премина към изцяло четирицилиндрова гама.

Ford също така взе назаем петцилиндровия двигател на Volvo, докато притежаваше шведската марка, за второто поколение Focus ST и RS, като най-силно се прояви в RS500, където 2,5-литровият петцилиндров двигател развиваше 345 конски сили. Отделно от това Ford произвеждаше и петцилиндров дизелов двигател, който се използваше във вана Transit до съвсем скоро.

През деветдесетте години петцилиндровият двигател се разраства. Fiat извади такъв, докато Mercedes все още предлагаше петцилиндрови дизели, а петцилиндровите двигатели на Audi намериха други домове в групата VW.

В групата на италианците петцилиндровият двигател вирее във Fiat Bravo като 2-литров с около 150 коня, а след това във Fiat Stilo. Този път като 2,4-литров със 175 коня за версията Abarth. Двулитровият вариант пее прекрасно в Lancia Kappa, както във вариант без VIS (италианското на V-TEC) със 143 коня, така и с VIS – 155 к.с. Този вариант на двигателя се поставя и в малкото тясно “кошче” на Lancia Lybra. При Алфа техният twin spark пасваше повече на характера и на 147, и на 156, и на 166 и тн. и най-вероятно затова и не ползваха бензинов „петак“.

Интересно е да се отбележи, че турбиниран вариант на двигателя се появява при невидимия фейслифт на Капата. Там той разполага с 220 к.с. и заменя 4-цилиндровия турбомотор, който си се “влачка” още от първата Делта/Тема. Този двигател ще го откриете и в едно от ранните отрочета на Крис Бенгъл – Фиат Купе.

В Lancia Thesis петакът с турбо е дълбоко ревизиран, за да достави по-различен experience. Там той е със 185 к.с. “soft turbo” и поведение на дизелов мотор – с много “нютони” в ниските обороти. 

Разбира се, дизеловият петцилиндров 2,4 jtd, който през различните етапи на своята еволюция предлага от 136 до 200 к.с. може да бъде открит в малки и големи модели на Алфа, Фиат, Ланча. Той е и първият дизелов двигател с common rail от Bosch. 

VW дори направи VR-5, базиран на своя тесноъгълен VR6, само с една цилиндрова глава. През 2005 г. някои модели на Volkswagen като Beetle, Golf и Jetta се сдобиха и с напречно разположен редови петцилиндров двигател, въпреки че този двигател не е запомнен сред петцилиндровите величия. 

GM дори направи петцилиндров двигател за първото поколение пикапи Colorado и Canyon и Hummer H3.

Може би най-великият съвременен петцилиндров двигател е актуалният агрегат на Audi. Макар че други продукти на VW непрекъснато използват „петици“, този тип двигател всъщност отпада от марката Audi през 1997 г., но за TT RS от 2009 г. марката създава нов напречен петцилиндров двигател. 

С турбокомпресор той генерира 340 конски сили в първия TT RS, а сега в днешните TT RS и RS3 генерира ударни 400 конски сили. Той е също толкова плавен, като същевременно осигурява характер, какъвто не може да се получи при четирицилиндров двигател.

Работата е там, че технологията, която помогна за раждането на най-легендаените петцилиндрови двигатели – турбопълненето, ги уби като тип двигател. Съвременната технология за турбопълнене означава, че инженерите могат да получат големи цифри като мощност и отлична икономия на гориво и емисии от редови четирицилиндров двигател с принудително пълнене. 

Защо тогава избираме разходите и сложността на петцилиндровия двигател? 

Вземете предвид и факта, че все по-строгите стандарти за безопасност затрудняват опаковането, пакетирането на различните агрегати при автомобилите, поради което допълнителната дължина на редовия петцилиндров двигател се превръща в проблем. 

Приложението на петцилиндровия двигател в Audi е много нишово, предлага се само в автомобили с висок марж, които могат по-лесно да компенсират допълнителните разходи за пето бутало. 

Audi дори работи по версия с 400 к.с. на четирицилиндровия двигател EA888 на VW, така че не е извън възможностите му да направи с четири това, което прави с пет.

Първоначалните петцилиндрови двигатели са били замислени като компромисен вариант – по-мощни от „четирицилиндровите“, по-малки и по-икономични от „шестцилиндровите“.

Днес това е просто отживелица. Чисто ирационален избор заради уникалния характер на звука му. Няма никаква логична причина за по-нататъшното му съществуване, поради което петцилиндровите двигатели са мъртви във всичко, освен в тези модели на Audi RS.

Там петакът ги отделя от групата, обвързвайки ги с историята на Audi. И все пак, тъй като Audi преминава към електромобили, петцилиндровият двигател си отива от този свят. Подсмрък.