Технологии

Лучший двигатель в мире

На модель 350Z устанавливается один из лучших двигателей в мире. И это не пустые слова, а звание, присвоенное одним из самых авторитетных автомобильных изданий Соединенных Штатов, журналом Ward's Auto World. Двигатель V6 с рабочим объемом 3,5 литра принадлежит к титулованному семейству VQ. Начиная со своего дебюта в 1994 году, двигатели VQ ежегодно побеждают в номинации «Десять лучших двигателей мира» журнала Ward's Auto World.

Ежегодно в Японии на заводе Иваки компании Nissan, который признан во всем мире как одно из лучших сборочных предприятий по выпуску двигателей, производится более полумиллиона силовых агрегатов семейства VQ.

Новейшие разработки

Благодаря непрерывному совершенствованию двигателям семейства VQ удается оставаться на острие современных технологий. Со времени дебюта компоновка полностью алюминиевого 24-клапанного двигателя V6 с двумя верхними распределительными валами не претерпела принципиальных изменений. Однако многочисленные изменения, внесенные в его конструкцию, позволяют говорить о нем, как о совершенно новом силовом агрегате. Двигатель, который устанавливается на 350Z, был модифицирован для максимальной реализации заложенного в него спортивного потенциала.

Например, модернизация систем впуска и выпуска позволила улучшить наполняемость цилиндров, что увеличило мощность и крутящий момент двигателя.

Модифицирован для европейского рынка

Несмотря на то что с самого начала 350Z задумывался как «глобальный» флагманский спортивный автомобиль компании Nissan, его конструкция была подвергнута небольшим, но значительным изменениям, призванным адаптировать автомобиль для европейских условий.

«350Z — это изначально «глобальный» автомобиль, технические характеристики которого во всем мире практически неизменны и отражают основную концепцию: высокое техническое совершенство, прекрасный дизайн, богатое оснащение. Однако рынки различных стран мира имеют свои дорожные условия, потребительские предпочтения, а также законодательство. Мы тщательно изучили все эти особенности и соответствующим образом адаптировали наш автомобиль» (Джон Юкава, руководитель проекта «Z»).

Адаптация автомобиля проводилась в соответствии с программой приоритетов, разработанной Европейским технологическим центром (NTC-E), расположенном в Кранфилде (Великобритания), а также другими технологическими центрами Nissan по всему миру. Результаты исследований, проведенных в Европе командой инженеров компании Nissan под руководством ведущего аналитика Акира Кикути (Akira Kikuchi), показали, что для европейских дорог, включающих автобаны Германии, на которых отсутствуют скоростные ограничения, и дороги сложного профиля с обилием скоростных поворотов, характерны сравнительно высокие скорости движения. Следовательно, адаптация автомобиля требует перенастройки характеристик подвески и систем охлаждения, а также доводки аэродинамики.

По результатам опроса, проведенного командой, было установлено, что в странах Европы значительная часть владельцев спортивных автомобилей фирм-конкурентов используют их как для ежедневных служебных поездок, так и поездок в выходные дни. Аналогичный показатель для Соединенных Штатов составляет всего 27 процентов. В Европе более 70 процентов владельцев спортивных автомобилей используют их по праздникам, а 64 процента отправляются на своих спортивных автомобилях за еженедельными покупками. В Америке эти цифры составляют, соответственно, 21 и 14 процентов.

«Чтобы отстоять свои притязания на роль «глобального» автомобиля, модель «Z» должна соответствовать высоким стандартам устойчивости на высоких скоростях и при прохождении поворотов, что было достигнуто доводкой подвески и систем охлаждения. Европейцы пользуются своими автомобилями чаще, поэтому особое внимание было уделено повышению плавности хода и улучшению показателей NVH (шумы, вибрации). Безусловно, мы проследили, чтобы 350Z соответствовал нормам по токсичности, которые определены местным законодательством» – отметил господин Акира Кикути.

Ряд опций был перенесен в перечень стандартного оборудования, включая тормозные механизмы Brembo и комплект аэродинамических элементов, состоящий из переднего и заднего спойлеров и панелей днища, оптимизирующих воздушные потоки. Но самым принципиальным изменением стала установка радиатора большего размера для увеличения эффективности системы охлаждения двигателя. Помимо этого, под днищем автомобиля установлен дополнительный воздухопровод, который служит для подачи воздуха на задний дифференциал новой конструкции, снабженный ребрами охлаждения.

Характеристики усовершенствованной подвески более сложной конструкции отличаются оптимальным балансом между управляемостью и комфортом. Эта подвеска уже устанавливается на автомобили, поставляемые в страны Европы. Компоновка и геометрия подвески не изменились, были пересмотрены характеристики амортизаторов для обеспечения комфорта при езде по европейским дорогам, качество покрытия которых отличается большим разнообразием.

«Поэтому 350Z, предназначенный для европейского рынка, во многом является плодом эволюции, эволюции, которую мы произвели над автомобилем в глобальном масштабе», — заявил господин Юкава.

Компактность

При выборе силового агрегата для 350Z двигатель VQ был вне конкуренции. Силовой агрегат с компоновкой V6 отличается высоким крутящим моментом, а его компактность обеспечивает оптимальную развесовку, высокие характеристики энергопоглощения панелей кузова и возможность использования необходимых аэродинамических элементов.

Рабочий объем атмосферного двигателя 3,5 литра идеально соответствует характеристикам автомобиля. Высокооборотные силовые агрегаты меньшего рабочего объема не способны обеспечить достаточный крутящий момент на низких оборотах, а установка двигателя большего объема нарушила бы баланс шасси и ухудшила управляемость.

Ведущие в классе динамические показатели

Мощность двигателя VQ, предназначенного для 350Z, после доводки возросла до внушительных 206 кВт (280 л.с.) при 6200 об./мин. Максимальный крутящий момент составляет 363 Нм при 4800 об./мин. Для этого инженеры Nissan изменили конструкцию впускных каналов, улучшив подачу воздуха в цилиндры двигателя. Одновременно с этим было снижено противодавление отработавших газов. Степень сжатия 10,3 позволяет увеличить крутящий момент на низких оборотах двигателя, что обеспечивает плавный и энергичный разгон.

Облегченные компоненты

Применение алюминиевого сплава для изготовления блока и головок цилиндров позволило снизить вес, что в свою очередь положительно сказалось на экономичности и динамических показателях. Другие меры по снижению веса включают применение облегченных поршней и шатунов, а также полых распределительных валов. Это уменьшает потери мощности, позволяет двигателю легче раскручиваться, отчего реакции автомобиля становятся еще более острыми.

Система непрерывно изменяемых фаз газораспределения компании Nissan нашла применение и на 350Z, благодаря этому двигатель обеспечивает автомобилю высокие динамические характеристики и приемистость в любом режиме движения, будь то старт с места, разгон при движении на высокой скорости или неспешная езда по городу.

Дроссельная заслонка с электронным управлением

«Электронная» дроссельная заслонка, управляемая блоком управления двигателя, взаимодействует с противобуксовочной системой автомобиля для обеспечения немедленного и надежного ускорения.

Ходовые качества и экономичность

Максимальная скорость принудительно ограничена и составляет 250 км/ч. Разгон до 100 км/ч занимает всего 5,9 секунды. Самый большой в классе топливный бак модели 350Z позволяет проехать на одной заправке до 700 километров.

Настроенный звук выпускной системы

Технические данные подтверждают, что 350Z — это настоящий спортивный автомобиль, который и звучит, как спортивный автомобиль. Ярким примером того, что при создании 350Z пристальное внимание уделялось мельчайшим деталям, является звук настроенной выпускной системы. Звук двигателя является неотъемлемой частью образа автомобиля и того эмоционального отклика, который он вызывает. Инженеры компании Nissan посвятили немало времени изучению звучания впускных и выпускных систем целого ряда спортивных автомобилей, включая Nissan GT-R, и обеспечили образу 350Z безукоризненную ауру подлинно спортивного автомобиля.

Настроенная выпускная система при запуске и работе на холостых оборотах обогащает естественный звук двигателя 350Z, насыщает его и добавляет сочности. Аналогичным образом с помощью прямоточных впускных трубопроводов и устранения низкочастотного тембра было усилено «рычание» впускной системы при полностью открытой дроссельной заслонке на высоких оборотах двигателя. В то же время, настройки системы делают звук двигателя ненавязчивым при движении с постоянной скоростью.

Благодаря применению системы малошумного цепного привода распределительных валов устранены низкочастотные и высокочастотные звуки механического происхождения, а использование прочностного анализа методом конечных элементов позволило сделать конструкцию блока цилиндров, головок цилиндров и поддона картера максимально жесткой, что обеспечило дальнейшее снижение уровня шума.

6-ступенчатая коробка передач

Для модели 350Z разработана новая 6-ступенчатая механическая коробка передач. Передаточные числа сближены, чтобы обеспечить оптимальные характеристики: мощный разгон на всех передачах и спокойную и экономичную езду на шестой передаче. Индикатор, расположенный на приборной панели, подсказывает водителю наиболее оптимальную для переключения передач частоту вращения двигателя, обеспечивая максимально эффективную смену передач.

Благодаря применению структурного анализа коробка передач состоит из меньшего количества деталей, многие из которых имеют уменьшенные размеры и вес по сравнению с предыдущей коробкой. Поэтому новая коробка передач компактна и несмотря на наличие шести передач имеет размеры и вес обычной пятиступенчатой коробки.

«Перещелкивание» передач

Большое значение придавалось тому, чтобы искушенный водитель получал удовольствие от процесса переключения передач; короткоходный рычаг позволяет переключать передачи «щелчком», а конструкция рукоятки рычага призвана улучшать четкость переключения. Прорезиненный элемент рычага добавляет мягкости при прямых (продольных) ходах (с первой на вторую ступень, с третьей на четвертую и т.д.) и твердости и четкости при поперечных ходах (со второй на третью ступень, с четвертой на пятую). Двухмассовый маховик служит для снижения трансмиссионных шумов и обеспечивает дополнительную эластичность на малых скоростях.

Углепластиковый карданный вал

Привод на задние колеса сошел со страниц гоночной истории компании Nissan. Карданный вал из цельной углепластиковой трубы изначально разработан для установки на гоночные болиды Nissan, принимавшие участие в 24-часовых гонках «Ле-Ман», и обладает рядом преимуществ. Меньшая масса позволяет контролировать увеличение сил инерции. Кроме того, при фронтальном столкновении энергопоглощающие качества цельного углепластикового вала выше, чем стального карданного вала, состоящего из двух частей.

Многорычажная подвеска

Вес кузова 350Z из высокопрочной стали был уменьшен благодаря установке алюминиевого капота. Для снижения неподрессоренных масс элементы подвески выполнены из кованого алюминиевого сплава, благодаря чему масса всей конструкции снижена на 30 килограмм. Подвески и передних, и задних колес смонтированы на подрамниках. Передний подрамник крепится непосредственно к кузову, задний подрамник крепится к кузову через резиновые подушки.

Передняя подвеска состоит из верхнего и нижнего рычагов. Нижний разделен на два рычага, каждый со своей шаровой опорой. Благодаря этому в передней подвеске имеется две оси поворота, одна — на внешнем крае поперечного рычага, вторая — на рычаге поворотного кулачка. Такая конструкция позволяет в любых режимах движения сохранять оптимальные углы установки передних колес и при прямолинейном движении, и при прохождении поворотов. Конструкция подвески защищена 14 патентами.

Плавность хода

Конструкция задней подвески призвана обеспечивать высокую поперечную устойчивость и исключительную плавность хода. Благодаря компактности задней подвески удалось увеличить объем багажного отделения.

Специально разработанные 18-дюймовые шины Bridgestone Potenza RE040 имеют различные размеры — 225/45R18 на передней оси и 245/45R18 на задней. При выборе было решено отказаться от шин, обладающих большей шириной, но меньшим диаметром, в пользу шин большого диаметра, что обеспечило продольное увеличение продольного пятна контакта с асфальтом.

Значительная колесная база в сочетании со специальными амортизаторами, призванными «сглаживать шероховатости», обеспечила настроенной на спортивную езду подвеске модели 350Z высокую плавность хода. Разработанные компанией Nissan амортизаторы имеют дополнительные конструктивные особенности, которые призваны демпфировать колебания от мелких дорожных неровностей.

Тормозная система Brembo

Рулевое управление реечного типа с гидравлическим усилителем обеспечивает отточенную управляемость на любых скоростях. Создание тормозной системы было поручено признанному лидеру в этой области – компании Brembo, которая разработала высокоэффективную тормозную систему с вентилируемыми дисками на всех колесах и тормозными колодками, которые отличаются исключительно высоким коэффициентом трения. На колесах передней оси применяются четырехпоршневые суппорты, на колесах задней оси – двухпоршневые. Выкрашенные в золотистый цвет суппорты с логотипом Brembo видны сквозь спицы легкосплавных дисков.

Тормозная система Brembo обладает исключительной эффективностью и обеспечивает 350Z устойчивость и безопасность высочайшего уровня. Антиблокировочная тормозная система последнего поколения в стандартной комплектации снабжена системой электронного распределения тормозных усилий (EBD) и вспомогательной системой экстренного торможения. Система EBD способна изменять рабочее давление в гидравлической системе для компенсации перераспределения веса автомобиля в условиях резкого торможения, а вспомогательная система экстренного торможения в случае необходимости увеличивает рабочее давление, даже если педаль тормоза нажата не полностью.

Динамика

В число электронных систем 350Z входит противобуксовочная система (TCS), которая является частью системы динамической стабилизации автомобиля. Противобуксовочная система использует датчики антиблокировочной системы для определения момента, когда колеса задней оси начинают вращаться быстрее, чем колеса передней оси, и затем снижает крутящий момент двигателя, устраняя пробуксовку. Система динамической стабилизации автомобиля с помощью специальных датчиков обнаруживает отклонение автомобиля от заданной траектории движения и, используя исполнительные механизмы антиблокировочной и противобуксовочной систем, снижает крутящий момент двигателя и/или выборочно подтормаживает колеса, помогая водителю сохранить контроль над автомобилем.

При создании 350Z одной из главных задач, поставленных руководством перед инженерами-конструкторами, было соответствие ходовых качеств автомобиля концепции Nissan «ровная спортивная езда».

Концепция «ровная езда»

«Концепция «спортивная ровная езда» — это не просто жесткая подвеска. Данная концепция состоит из целого ряда взаимосвязанных компонентов и параметров автомобиля, включая высокие показатели эргономики, жесткость передней и задней частей кузова, оптимальное распределение массы по осям, высокие аэродинамические характеристики, низкий центр тяжести и идеальное расположение водительского места» (Кадзутоси Мидзуно (Kazutoshi Mizuno), главный инженер проекта 350Z).

Цельный образ

Таким образом, при создании 350Z задача не ограничивалась доводкой отдельных агрегатов и компонентов автомобиля. Значительные усилия были направлены на придание образу автомобиля цельности и законченности.

«Например, мы стремились расположить место водителя максимально низко и вместе с тем как можно ближе к центру автомобиля. Такая компоновка позволяет водителю чувствовать все, что происходит с колесами задней оси и иметь полное представление о том, как автомобиль реагирует на дорожные условия», — говорит господин Мидзуно.

Выбор оптимального места расположения водителя стал в свою очередь одним из факторов, которые учитывались при определении места расположения двигателя, длины колесной базы и ширины колеи. И который, в конечном итоге, повлиял на образ всего автомобиля.

Двигатель, расположенный в пределах колесной базы

Отправной точкой при создании 350Z стала новая глобальная платформа FM (Front-Midship), которая разрабатывалась с учетом опыта участия в автомобильных гонках. Эта платформа позволяет устанавливать двигатель V6 позади передней оси (так называемая среднемоторная компоновка с фронтальным расположением двигателя), что позволяет добиться оптимальной статической развесовки между передней и задней осями (53/47).

В движении характеристика распределения массы по осям изменяется. Когда водитель тормозит при входе в поворот, дополнительная загрузка передних колес способствует улучшению управляемости. А при разгоне на выходе из виража загружаются задние колеса, то есть в самый нужный момент достигается оптимальное соотношение 50/50.

«Ровная езда», спортивные ходовые качества

Разработчик шасси и трансмиссии модели 350Z господин Кадзутоси Мидзуно является главным инженером проекта. После прихода в Nissan в 1972 году он занимал самые различные позиции, включая должность главы технического отдела спортивного и тюнингового подразделения Nissan Motor Sports International (Nismo). В середине девяностых он являлся руководителем спортивной команды Nissan, которая принимала участие в гонках «Ле-Ман».

«На протяжении многих лет участия в автомобильных гонках я был убежден, что гоночные автомобили являются подлинным отражением технологий, разработанных в расчете на водителя. После завершения спортивной карьеры я захотел создать доступный, массовый автомобиль, который позволил бы любому человеку испытать наслаждение от вождения гоночного автомобиля. В модели 350Z эта философия нашла свое воплощение».

«Разрабатывая концепцию «спортивная ровная езда» мы исходили из желания обеспечить водителю максимально располагающую к езде атмосферу путем общего улучшения плавности хода и устранения колебаний нагрузок всех четырех колес. Эти элементы в сочетании с двигателем V6 и 6-ступенчатой коробкой передач помогают водителю совершенствовать свои навыки и позволяют полностью реализовать заложенный в 350Z спортивный потенциал».

Модель 350Z не только воплощает в себе гоночные технологии, созданные в расчете на искушенного водителя, но и обладает высокими техническими характеристиками подлинного, чистокровного спортивного автомобиля.

Прекрасная управляемость

Длинная колесная база в сочетании с малыми передним и задним свесами способствует высокой устойчивости 350Z на дороге. Широкая колея, геометрия передовой многорычажной подвески и шины большого размера призваны обеспечить высокие сцепные свойства, чуткую управляемость и прохождение поворотов без кренов.

Жесткость конструкции

Вероятно, самым главным фактором, обеспечившим модели 350Z великолепное поведение на дороге, является высокая жесткость кузова. С самого начала 350Z задумывался как автомобиль с кузовом хэтчбек. Обычно это означает, что задняя часть кузова обладает недостаточной жесткостью, но 350Z стал исключением из правил.

Задний подрамник сложной конструкции, который сам по себе служит элементом, усиливающим жесткость кузова, дополняется мощным усилителем, проходящим поперек всего багажного отделения. Это решение заимствовано из гоночного опыта компании Nissan и конструктивно напоминает аналогичное устройство спортивного автомобиля, принимавшего участие в гонках «Ле-Ман» в классе спортивных прототипов.

Еще один усилитель установлен над двигателем. Дополнительную прочность кузову придают усиленные сварные швы панели пола и двухслойная конструкция пола над расположенным в центре автомобиля топливным баком.

Нулевая суммарная подъемная сила

Заключительный вклад в реализацию концепции «спортивной ровной езды» внесли высокие аэродинамические характеристики кузова и нулевое значение суммарной подъемной силы. Эти показатели достигнуты установкой комплекта аэродинамических элементов кузова, в число которых входит небольшой спойлер на задней кромке багажника, а также применением дефлекторов и обтекателей в конструкции днища. Все это обеспечило модели 350Z исключительно низкий коэффициент лобового сопротивления Cd, равный 0,29.

Каждый элемент конструкции служит для того, чтобы 350Z как двухместный автомобиль, созданный доставлять удовольствие от вождения, выглядел, действовал и ощущался как истинно гоночный автомобиль, отличаясь при этом доступной ценой.