Небольшой разбор, как именно сделан атмосферный двигатель Ferrari 360, практически последний старой школы.
Фактически, это двигатель предыдущей 355-й машины, скорректированный под меньший объём трудозатрат при плановом обслуживании, и чуть-чуть под меньшие выбросы.
Базовые данные:
- 8 цилиндров, угол развала 90 градусов,
- диаметр цилиндра 85 мм, ход 79 мм, ход/диаметр = 0.93
- 448 см3 объём каждого цилиндра, и 3,584 см3 общий.
Его блок цилиндров повторяет предыдущую 355-ю, и восходит по конструкции к 308-й машине 1970-х, он выполнен из доэвтектического алюминиевого сплава с повышенным содержанием магния, более жаростойкого чем бытовые блоки с меньшим его содержанием. Алюминий на фоне чугуна, привычного материала блоков бытовых моторов вплоть до 90-х годов, даёт повышенную теплопроводность, а также снижение массы. Технология изготовления данного блока, традиционное литьё в песок, в качестве сырья ради достижения более высокой однородности металла и в конечном итоге более высокой прочности использован первичный алюминий. Большинство современных бытовых блоков из алюминия использует процесс литья высокого давления, дающий значительно более высокий темп их производства, и невысокую стоимость, и более дешёвый вторичный алюминий, переработки.
Блок по конструкции закрытого типа, при этом, со стальными тонкостенными гильзами мокрой посадки, и поцилиндровыми 360-градусными галереями охлаждения, пришло это в бытовые моторы V12 от автоспортивных двигателей фирмы ещё в 40-х годах, а бытовые V8 в 70-х. Сделано это ради более высокого качества охлаждения, недостижимого в традиционных чугунных и алюминиевых блоках закрытого и у большинства алюминиевых блоков открытого типа, где трудно или же невозможно при литье выполнить галереи охлаждения между цилиндрами достаточного сечения.
С мокрыми гильзами есть и другой плюс, нет повышенного теплового сопротивления на стыке чугуна гильзы и алюминия основного блока, из-за неоднородности прилегания такой вставной гильзы, что стандартно для недорогих современных алюминиевых блоков открытого типа, с гильзами сухой посадки или же со вставляемыми на этапе литья в форму. Одновременно, здесь не потеряна жёсткость блока, как в недорогих алюминиевых блоках отрытого типа, гильзованных сухим способом.
На стенки гильз поставки Mahle нанесено никель-карбид кремниевое покрытие, по технологии этой фирмы, имеющей название Nicasil, чтобы упрочнить их, получив при этом требуемые фрикционные характеристики.
Всё это дороже по сырью, по процессу литья, по процессу гальванизации гильз, наконец, такая технология гильзовки предопределяет только ручную сборку, более дорогую, и не очень высокий её темп. Преимущества описаны выше.
Поршни алюминиевые, из жаростойкого сплава, технология изготовления ковка, они облегчённые, с короткой "юбкой", массой 290 грамм каждый.
Ещё одно отличие от чисто бытовых моторов в том что проектирование велось под 10,000 предельных оборотов, ровно как и двигателя 355-й, и, чтобы выдержать нагрузки при перекладке поршней на подобных оборотах, были выбраны высокопрочные титановые шатуны, I-профиля, и минимальной массы, тоже всего 380 грамм.
В силу таких оборотов, проект предполагал отклонение массы шатунов и поршней всего в 2%, с селективным их подбором, как и точным выставлением зазоров в соединениях. Все двигатели этих машин после сборки тестировались при производстве на моторном стенде вплоть до подобных предельных оборотов.
Как и у всех моторов V8 с 90-градусным углом развала, здесь по паре шатунов на одной шатунной шейке, что даёт равномерный интервал зажигания, и работает на меньшую длину коленвала, и его большую жёсткость. Коленвал стальной, технология его изготовления ковка, ради достижения нужной прочности и в конечном итоге снижения массы.
Коренные шейки у коленвала намеренно большого диаметра, что способствует лучшему распределению нагрузок и теплоотведению, несмотря на сопутствующий этому рост внутреннего трения. Упрочнение всех шеек, традиционное для Феррари газовое азотирование, дающее наиболее глубокий слой металла повышенной прочности, технология заметно более дорогая чем общепринятая для бытовых моторов закалка токами высокой частоты, но и более эффективная.
Из традиционного для Феррари, и отличающего их двигатели от других V-моторов, шатунные шейки расположенные в одной плоскости (flat plane). За счёт данного решения реализован меньший размер противовесов, что приводит к меньшей массе коленвала, всего 17.1 кг, и, поэтому, к снижению инерции. А также, к динамическому эффекту очищения цилиндров от выхлопных газов (scavenging), из-за порядка зажигания с чередованием рядов цилиндров, и выпускного коллектора каждого ряда вила 2 по 2 в 1, это даёт лучшее наполнение воздухом, и, в конечном итоге, приводит к росту отдачи. И то и другое было приоритетом конструкторов фирмы, и заимствовано ими из автоспорта.
В бытовом варианте коленвала с шейками довёрнутыми на 90 градусов (cross plane) для эффективной балансировки требуются большие по размеру и массе противовесы, он поэтому тяжелее, инерция выше, порядок зажигания иной, поэтому выпускной коллектор здесь вида 4 в 1, из-за чего динамическое очищение цилиндров от выхлопных газов отсутствует.
Одновременно, такой порядок даёт специфический высокочастотный звук работы мотора машин Феррари, достаточно грубый. Более серьёзная плата за шатунные шейки в одной плоскости, нескомпенсированные силы второго порядка, что даёт повышенные вибрации, на фоне бытового варианта с шейками довёрнутыми на 90 градусов, с которыми эта проблема устранена, но с этой особенностью в Феррари как и в автоспорте предлагают смириться.
Крышки коренных шеек коленвала здесь глубокой установки в блок (deep skirt), достаточно массивные, с двумя основными болтами на каждую из них.
Выборки в днищах поршней, составляющих часть объёма камер сгорания, нужны для создания полезной турбулентности, ради лучшего смешивания в цилиндре топлива и воздуха, и в конечном счёте более полного сгорания.
Привод масляного насоса постоянной производительности осуществляется от коленвала однорядной цепью, у него две рабочих секции, подающая из очень невысокого картера, и откачивающая из него в выносной масляный резервуар, установленный на коробке передач. Общий объём заливки масла составляет 11 литров.
Картер сделан таким ради снижения высоты мотора и его более низкой установки в шасси, ради снижения центра масс, две секции насоса сделаны для снижения вероятности захвата насосом воздуха из-за кренов при маневрировании, и наступления масляного "голодания", объём масла диктуется необходимостью достаточного охлаждения им наиболее теплонагруженных подшипников мотора в режиме максимальной мощности.
У бытовых машин масляный насос как правило переменной производительности, ради экономии одного процента расхода топлива, всего одна подающая секция, тоже ради экономии, и основной масляный резервуар встроен в картер, ради неё же. У моторов примерно равного рабочего объёма и такого же числа цилиндров объём заливки составляет 6.5-8 литров, ради "экологии" и экономии.
В следующей части, описание верха этого мотора.