Спомен за Saab

През вече далечната 1990 година гигантът (тогава) GM поема контрола на над 50% от акционерния капитал на автомобилното подразделение на Saab с опцията в рамките на едно десетилетие да придобие и останалите 50%.

В основата си тази сделка се гради преди всичко на желанието на GM да се възползва от огромния технологичен опит на шведите в областта на турботехнологиите и електронното управление на процесите в двигателя. Още в средата на 70-те години Saab с нескрит интерес наблюдават тъжната съдба на амбициозните експерименти на баварците от BMW. Моделът 2002 Turbo е спрян от производство само след 1000 произведени бройки поради слабото търсене, а след този пазарен провал германска компания задълго изоставя разработките си в тази област.

Saab обаче имат свои нови планове в тази насока, базирани както на наблюденията им върху работата на BMW, така и върху тези на Porsche – в частност приложените в прочутия 917 и серийния 911 Turbo решения за принудително пълнене. Неуспешните опити на GM и BMW да създадат серийни турбоавтомобили не отказва шведите да експериментират, а тяхната по-нататъшна популяризация се дължи не на последно място на упоритостта на скандинавската марка. Докато повечето автомобилни компании откриха потенциала на турбомоторите по отношение на ефективността и икономиите под формата на даунсайзинга, турботехнологиите в продължение на дълги години са били основен опорен пункт в технологичната философия и стратегия на, за съжаление вече заровеният в историята Saab.

В известен смисъл инженерите на Saab приличат на членове на затворена секта, дълги години застъпващи ревниво екзотичната теза, че не само дизеловите, но и бензиновите двигатели се нуждаят от турбокомпресор. Доказателство, че в това твърдение има голяма доза истина, е имено покупката на шведското бижу от General Motors, макар че Saab далеч не бяха мехлем за счетоводните баланси на гиганта. По отношение на перспективните турботехнологии Saаb обаче стават незаменим учител, от който американците със сигурност са почерпили неоценимо в парично изражение ноухау. И всичко това се случваше в години, когато и осигуряването от доставчиците на подходящи турбокомпресори не бе никак лесна работа.   

Ако се върнем малко по-назад във времето, ще открием, че бляскавата кариера на турбокомпресора в Тролхетан се дължи в много голяма степен на един напредничаво мислещ инженер на име Пер Гилбранд.     

Дълги години шведът използва в моторната си лодка приспособен за целта прастар четирицилиндров двигател от лек автомобил Saab, който благодарение на огромния турбокомпресор с налягане от 1,5 бара достига мощност от впечатляващите 400 к. с.. Противно на логиката, работещият с голямо натоварване малък четирицилиндров двигател не страда нито от детонации на горивото, нито от проблеми със здравината на механичните компоненти. Гилбранд обичал да показва това свое творение, а придружените му с дяволита усмивка думи били ключов момент в цялата турбофилософия – „Работи без проблеми, защото винаги е добре охладен. А е винаги добре охладен, защото разполагам с достатъчно студена вода”. Доброто охлаждане е жизненонеобходимо както за оптималните термодинамични условия за работа на турбодвигателя, така и за надеждността на самия турбокомпресор. Но това е друга тема…

В средата на шейсетте години на ХХ век Пер Гибранд се появява в изследователската база на Saab, носейки със себе си натрупания във Volvo опит. По това време Saab са безкрайно далеч от върховите технологии, а интересът на потребителите към произвежданите димящи двутактови модели главоломно намалява. Интегрираният в края на моделния живот на модела 96 чудноват V4 двигател от Ford само временно закърпва нещата.

.

Ролята на Scania

.

Първата задача на младия конструктор е създаването на четирицилиндров двигател с горен разпределителен вал и работен обем от 1250 куб. см. Проектът трябва да бъде осъществен съвместно с известната английска инженерингова компания Ricardo, но впоследствие сценарият се развива различно от предначертаното и вместо към Ricardo, Saab се обръщат за помощ към друга английска компания. Става дума за Triumph, които по това време разполагат с двигател, подходящ за отправна точка при преминаването на шведската компания към постдвутактовия свят. Работният му обем от 1,7 литра дава възможност на Saab да се изкачи на ново еволюционно стъпало в своето развитие и да насочи взора си към по-висшите автомобилни кръгове.

Така на 22 ноември 1967 година Saab представя пред публика новия си модел 99. Това е първият изцяло нов  Saab от 19 години с дизайн на „шведския Бертоне” Сикстен Сасон. Автомобилът изглежда доста авангардно с изключително „плоската” си предна част, постигната благодарение на наклонения на 45 градуса надлъжноразполжен двигател. Още в първите години от производството 99 се сдобива с множество модификации, а работният обем на разработения от Triumph двигател поетапно нараства от 1,7 до 2,0 литра (същият агрегат е използван и в Triumph Dolomite). Любопитен момент в случая е фактът, че инженерите на Triumph са предвидили възможност двигателят да може да се използва в „сдвоена”, осемцилиндрова конфигурация при по-големи бъдещи модели, но Saab възприемат друг, много по-радикален подход за повишаване на мощността му.

Революционната идея се корени в обединението между Saab и производителя на товарни автомобили Scania през 1969 година. Scania са доста напредничави в технологично отношение и имат сериозен опит в използването на турбокомпресори в своите дизелови двигатели – в средата на 70-те години 95% от агрегатите на компанията са оборудвани с такива устройства, а първите разработки в областта датират още от 50-те. Scaniа продължават да са водеща сила в турботехнологиите и днес, а системата им „турбокомпаунд” (при нея има две последователно свързани в изпускателния тракт турбини при което едната задвижва компресорна част, а другата предава въртящ момент към коляновия вал на двигателя) си остава една от най-забележителните разработки в тази област осигуряваща високо КПД на двигателя.

В спомените си Пер Гилбранд твърди, че именно конструкторите от Scania са убедили инженерите на Saab да тръгнат по този път. „Вярно е, че когато взехме решение да използваме турбокомпресор, BMW вече бяха представили 2002 Turbo, а Porsche – своя 911 Turbo”, спомня си Пер Гилбранд. „И двете компании обаче имаха сериозни проблеми. В двигателя на 2002 Turbo потокът от отработили газове към турбината на практика не се контролираше (има само предпазен клапан за високо налягане във всмукателните колектори), в резултат на което агрегатът постигаше голяма пикова стойност на мощността, но кривата на въртящия момент бе изключително неравномерна. Porsche регулираха потока, но използваха за целта изключително скъп агрегат на Lycoming, предназначен за авиодвигатели. Затова ние концентрирахме технологичните си разработки именно към системата за регулиране на потока”, допълва разказа си Гилбранд. „Най-важен беше т. нар. “wastegate”-клапан, който при достигане на определено налягане във всмукателните тръби пропуска част от газовете покрай турбокомпресора”.

Първоначално екипът на Гилбранд се заема с проектирането на двигател с карбураторно захранване, но се сблъсква с много сериозни проблеми. Когато карбураторът е поставен преди компресора, хомогенизираната гориво-въздушната смес се разслоява в резултат от центробежните сили при преминаване през лопатките на компресора, а в случай, че компресорът е разположен преди карбуратора, последният трябва да бъде със сложна конструкция, позволяваща поплавъковата камера да работи под налягане. В крайна сметка трудностите насочват инженерите на Saab към едно радикално и изключително напредничаво за онова време решение – използване на смесообразуване със система за впръскване на гориво.

„Създаването на първия Saab Turbo бе един от най-важните моменти в живота ми”, продължава своята история Пер Гилбранд. „Той имаше къси предавки, тесни гуми и…беше изключително мощен.

В лабораторията имаше един инженер, който отговаряше за апаратурата за отчитане на емисиите в отработилите газове и за динамометричния стенд за измерване на мощността. Последният беше много прецизен – отклонението му на десет измервателни цикъла не надвишаваше половин процент. Веднъж решихме да се пошегуваме и без да му кажем свързахме на стенда първия турбодвигател. След малко колегата дотърча при нас целият плувнал в пот с думите „Какво сте й направили на тази машина?!? Ще я взривите!””

.

Преди всичко електрониката

. 

Разработките на Saab не спират с появата на първите серийни турбомотори (с турбокомпресори на GarretAiResearch), а инженерите на компанията съсредоточават усилията си в търсене на методи за още по-ефективно пълнене на горивните камери. Скоро четирицилиндровият двигател е оборудван с 16-клапановата глава, изпробвана успешно в рали-автомобилите на Saab. Паралелно с нея конструкторите създават системата за контрол на процесите в двигателя APC (Automatic Performance Control), която на практика е малка революция в двигателостроенето. Тя използва микрофонен тип детонационен датчик и управлява налягането на турбокомпресора с цел избягване на детонациите преди момента на промяна на ъгъла на изпреварване на запалването. Някъде по това време шведите осъзнават изключителната роля, предопределена на електрониката в развитието на автомобилосторенето и замяната на механични с електронни елементи и модули се превръща в част от технологичната философия на Saab. „Развитието на електронните компоненти бе идеално за малка компания като нашата, защото изискваше по-малки инвестиции. Ако бяхме заложили на изцяло механичните системи, щеше да ни е нужна нова фабрика, каквато не можехме да си позволим.”

След турбокомпресорите, системата АРС и газоразпределението с по четири клапана на цилиндър, конструкторите на Пер Гилбранд правят следващата технологична крачка напред, внедрявайки директното запалване. Tози широко прилаган днес способ е представен през 1983 година, а съществото му е в елиминирането на дистрибутора и високоволтови кабели и замяната им с високоволтова бобина на всеки цилиндър. Това обаче не е единственото предимство на системата, защото именно благодарение на нея се сбъдва една стара мечта на инженерите на Saab – възможността да ползват свещта като датчик за отчитане на химическите реакции в горивната камера.

Ражда се така нареченият йонизационен анализ. Добре известен факт е, че детонациите в двигателя се предшестват от интензивно образуване на прекиси и хидропрекиси в горивовъздушната смес, с натрупване на критичната маса на тези вещества в камерата и възпламеняването им. Още в зародиш системата отчита резки пикове и спадове съпроводени с  промяна на проводимостта (поради натрупването на йони). Измерването на въпросната проводимост става чрез подаване на ниско постоянно напрежение към електродите на свещта, служеща като датчик. По този начин се елиминира нуждата от детонационен датчик, а опасността от детонации се ликвидира в зародиш.

В резултат от сериозния си опит в разработката на електронни компоненти, през 1988 година Saab внедряват своята нова система за управление на процесите в двигателя Trionic. Системата ползва мощен 32-битов микропроцесор и контролира запалването, впръскването и турбокомпресора. Пет години преди този технологичен пробив, шведите прилагат първия междинен охладител на въздуха, а през 1986 година надеждността на турбодвигателите на Saab е демонстрирана по блестящ начин от трите серийни 9000 Turbo, изминали 100 000 км със средна скорост от 213 км/ч. През 1987 година Saab интегрира и първите турбокомпресори с водно охлаждане, при които опасността от  вътрешни повреди в резултат от прегряване е елиминирана. Водната риза около корпуса на турбокомпресора предотвратява възможността маслото да се нагреее дотолкова, че да остави нагар по лагерите на вала на турбината след изключване.

Разбира се, разработките за оптимизация на турбометода за принудително пълнене не спират дотук, а Пер Гилбранд посвещава мнозина от своите последователи в турбокомперсорната религия. Компанията Saab изиграва ролята на пророка, превърнал турботехнологите в постоянен и надежден партньор на бензиновите и дизеловите двигатели.

.

Текст Георги Колев

.

.

Други ключови разработки на Saab

.

Първият турбокомпресор с ниско налягане, който реагира бързо и без „турбодупка”, прави двигателя по-гъвкав и ефективен и намалява разхода на гориво и емисиите, е интегриран през 1990 година. През 1993 година e внедрена системата Ecopower, при която в обща хармонична архитектура с електронен контрол са свързани функциите на турбокомпресора, запалването, впръскването на гориво и катализатора. През 1995 година Saab представят и първата система с асиметрично принудително пълнене – при нея турбокомпресорът се задвижва само от единия ред цилиндри на шестцилиндров двигател, но пълни всичките. Изключително компактният, интегриран в изпускателния колектор компресор реагира светкавично, осигурява 30% по-висок въртящ момент и спомага за намаляване на разхода благодарение на високите предавателни числа в трансмисията. През 1996 година Saab 900 Turbo поставя рекорд за издръжливост, постигайки средна скорост от 226 км/ч на отсечка с дължина 25 000 мили. Експерименталният двигател с механичен компресор и променлива степен на сгъстяване SVC се появи на бял свят през 2000 година.