Самый мощный двигатель внутреннего сгорания: Страница не найдена — Автомобильные двигатели

– «Необычные двигатели внутреннего сгорания». Школьники изобрели самый мощный двигатель в мире Самые необычные двигатели внутреннего сгорания

Неважно для чего были сделаны эти , в попытке создания самого экономичного мотора или наоборот, самого мощного. Важен другой факт- эти двигатели были созданы и они существуют в реальных рабочих экземплярах. Мы рады этому и предлагаем нашим читателям вместе с нами посмотреть на 10 самых сумасшедших автомобильных двигателей, которые нам удалось найти .

Для составления нашего списка 10 сумасшедших автомобильных двигателей мы придерживались некоторых правил:
в него попали только силовые установки серийных легковых автомобилей; никаких гоночных экземпляров моторов или экспериментальных моделей, потому что они необычны, по определению. Мы также не использовали двигатели из разряда «самых-самых», самые большие или самые мощные, исключительность рассчитывалась по другим критериям. Непосредственная цель данной статьи- подчеркнуть необычную, иногда и сумасшедшую, конструкцию двигателя.

Господа, заводите ваши моторы!

8.0-литров, более 1000 л.с. W-16 является самым мощным и сложным в производстве двигателем в истории. Он имеет 64 клапана, четыре турбонагнетателя, и достаточный крутящий момент, чтобы изменить направление вращения Земли- 1500 Нм при 3.000 оборотах в минуту. Его W-образный, 16-цилиндровый, по сути соединивший в себе несколько двигателей, никогда не существовал до, и, на какой-либо другой модели, кроме, нового автомобиля . Кстати, этот двигатель гарантированно отработает весь срок своей службы без поломок, производитель уверяет в этом.

Bugatti Veyron W-16 (2005-2015)

Bugatti Veyron, единственный автомобиль на сегодняшнее время, на котором можно повстречать в действии W образного монстра. Bugatti открывает список (На фото 2011 16.4 Super Sport).

В начале прошлого века, у автомобильного инженера Чарльза Найта Йельского случилось прозрение. Традиционные тарельчатые клапаны, рассуждал он, были слишком сложными, возвратные пружины и толкатели слишком неэффективными. Он создал собственный вид клапанов. Его решение окрестили «золотниковый клапан»- скользящая вокруг поршня муфта с приводом от редукторного вала, который открывает впускные и выпускные порты в стенке цилиндра.

Knight Sleeve Valve (1903-1933)

Удивительно, но это работало. Двигатели с золотниковыми клапанами предлагали высокую объемную производительность, низкий уровень шума, и отсутствие риска западания клапана. Недостатков было немного, в них входило увеличенное потребление масла. Найт запатентовал свою идею в 1908 году. Впоследствии она стала применяться всеми марками, от Mercedes-Benz до автомобилей Panhard и Peugeot. Технология ушла в прошлое, когда классические клапаны стали лучше справляться с высокими температурами и высокими оборотами. (1913 -Knight 16/45).

Представьте себе,1950-е годы, вы автопроизводитель пытающийся разработать новую модель автомобиля. Какой-то немецкий парень по имени Феликс приходит в ваш офис и пытается продать вам идею трехгранного поршня, вращающегося внутри овальной коробки (цилиндра специального профиля) для установки на вашу будущую модель. Вы согласились на такое? Скорее всего да! Работа этого вида двигателя настолько завораживает, что от созерцания этого процесса сложно оторваться.

Неотъемлемый минус всего необычного- сложность. В данном случае главная сложность заключалась в том, что двигатель должен быть неимоверно сбалансированным, с точно подогнанными частями.

Mazda/NSU Wankel Rotary (1958-2014)

Сам ротор является треугольным с выпуклыми гранями, три его угла- это вершины. При вращении ротора внутри корпуса, он создает три камеры, которые отвечают за четыре фазы цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Каждая сторона ротора при работе двигателя выполняет одну из стадий цикла. Не зря роторно-поршневой тип двигателя является одним из самых эффективных ДВС в мире. Жаль нормального расхода топлива от двигателей Ванкеля так и не удалось добиться.

Необычный мотор, не так ли? А знаете, что еще более странное? Этот мотор был в производстве до 2012 года и ставился он на спорткар ! (1967-1972 Mazda Cosmo 110S).

Коннектикутская компания Eisenhuth Horseless Vehicle была основана Джоном Айзенхутом, человеком из Нью-Йорка, который утверждал, что изобрел бензиновый двигатель и имел неприятную привычку получать иски от своих деловых партнеров.

Его модели Compound 1904-1907 годов отличались установленными в них трехцилиндровыми двигателями, в которых две внешние цилиндры приводились в движение при помощи воспламенения, средний «мертвый» цилиндр работал за счет выхлопных газов первых двух цилиндров.

Eisenhuth Compound (1904-1907)

Eisenhuth сулил 47% увеличение топливной экономичности, чем это было в стандартных двигателях аналогичного размера. Гуманная идея пришлась не ко двору в начале XX века. Об экономии тогда никто не помышлял. Итог- банкротство в 1907 году. (на фото 1906 Eisenhuth Compound Model 7.5)

Оставьте для французов возможность разрабатывать интересные двигатели, выглядящие обычными на первый взгляд. Известный Гальский производитель Panhard, в основном запомнился своей одноименной реактивной штангой- тягой Панара, устанавливал в свои послевоенные автомобили серию оппозитных моторов с воздушным охлаждением и алюминиевыми блоками.

Panhard Flat-Twin (1947-1967)

Объем варьировался от 610 до 850 см. куб. Выходная мощность была между 42 л.с. и 60 л.с., в зависимости от модели. Лучшая часть автомобилей? Panhard twin , когда-либо сумевшим побеждает в 24 Часах Ле-Ман. (на фото 1954 Panhard Dyna Z).

Странное название, конечно, но двигатель еще более странный. 3,3-литровый Commer TS3 был наддувным, оппозитно-поршневым, трёхцилиндровым, двухтактным дизельным двигателем. В каждом цилиндре по два поршня, стоящие друг напротив друга, с расположенной в одном цилиндре одной центральной свечой. У него не было головки цилиндров. Применялся один коленчатый вал (большинство оппозитных двигателей имеют два).

Commer/Rootes TS3 «Commer Knocler» (1954-1968)

Rootes Group придумала этот мотор для своей марки грузовых автомобилей и автобусов Commer. (Автобус Commer TS3)

Lanchester Twin-Crank Twin (1900-1904)

Результат составил 10,5 л.с. при 1.250 оборотах в минуту и отсутствие заметных вибраций. Если вы когда-нибудь задумывались, посмотрите на двигатель стоящий в этом автомобиле. (1901 Lanchester).

Как Veyron, лимитированная версия суперкара Cizeta (урожденная Cizeta-Moroder) V16T определяется своим двигателем. 560 сильный 6,0-литровый V16 в утробе Cizeta стал одним из самых раскрученных моторов своего времени. Интрига заключалась в том, что двигатель Cizeta, на поверку не являлся истинным V16. По факту это было два двигателя V8, объединенных в один. Для двух V8 использовался единый блок и центральный ГРМ. Что делает Это не делает его еще более безумным- расположение. Двигатель установлен поперечно, центральный вал подает энергию на задние колеса.

Cizeta-Moroder/Cizeta V16T (1991-1995)

Суперкар производился с 1991 по 1995 год, данный автомобиль имел ручную сборку. Изначально планировалось выпускать по 40 суперкаров в год, потом эта планка была снижена до 10, но в итоге почти за 5 лет производства было выпущено всего 20 автомобилей. (Фото 1991 Cizeta-16T Moroder)

Двигатели Commer Knocker были фактически вдохновлены на создание семейством этих французских двигателей со встречно установленными поршнями, которые производились с двумя-, четырьмя-, шести цилиндрами до начала 1920-х. Вот как это работает в двухцилиндровой версии: поршней в два ряда один напротив другого в общих цилиндрах таким образом, что поршни каждого цилиндра движутся навстречу друг другу и образуют общую камеру сгорания. Коленвалы механически синхронизированы, причем выхлопной вал вращается с опережением относительно впускного на 15-22°, мощность отбирается либо с одного из них, либо с обоих.

Gobron-Brillié Opposed Piston (1898-1922)

Серийные двигатели производились в диапазоне от 2.3-литровых «двоек», до 11,4-литровых шестерок. Была также монстрообразная 13,5-литровая четырехцилиндровая гоночная версия мотора. На автомобиле с таким мотором гонщик Луи Риголи впервые достиг скорости 160 км/ч в 1904 году (1900 Nagant-Gobron)

Adams-Farwell (1904-1913)

Если идея двигателя вращающегося позади, не смущает вас, то автомобили Adams-Farwell отлично для вас подойдут. Вращался правда не весь , только цилиндры и поршни, потому что коленчатые валы на этих трех-, пятицилиндровых двигателях были статическими. Расположенные радиально, цилиндры были с воздушным охлаждением и выступали в качестве маховика, как только двигатель запускали, и он начинал работать. Моторы имели небольшой вес для своего времени, 86 кг весил 4.3 литровый трехцилиндровый мотор и 120 кг- 8.0 литровый двигатель. Видео.

Adams-Farwell (1904-1913)

Сами автомобили были с задним расположением двигателя, пассажирский салон был перед тяжелым двигателем, компоновка идеально подходила для получения максимального урона пассажирами в результате несчастного случая. На заре автомобилестроения о качественных материалах и надежных конструкция не думали, в первых самодвижущихся каретах по старинке использовалось дерево, медь, изредка металл, не самого высокого качества. Наверное, было не очень комфортно ощущать работу 120 килограммового мотора раскручивавшегося до 1.000 об/мин за своей спиной. Тем не менее, автомобиль производился в течение 9 лет. (Фото 1906 Adams-Farwell 6A Convertible Runabout).

Тридцать цилиндров, пять блоков, пять карбюраторов, 20.5 литров. Этот двигатель в Детройте разработали специально для войны. Chrysler построил A57 как способ удовлетворить заказ на танковый двигатель для Второй мировой войны. Инженерам пришлось работать в спешке, максимально используя насколько это возможно имеющиеся в наличии компоненты.

БОНУС. Невероятные двигатели не ставшие серийными образцами: Chrysler A57 Multibank

Двигатель состоял из пяти 251 кубовых рядных шестерок от легковых автомобилей, расположенных радиально вокруг центрального выходного вала. На выходе получилось 425 л.с. использовавшихся в танках M3A4 Lee и M4A4 Sherman.

Вторым бонусом идет единственный гоночный двигатель попавший в обзор. 3,0-литровый мотор использовавшийся BRM (British Racing Motors), 32-клапанный двигатель Н-16, сочетающий в себе по существу, две плоских восьмерки (Н-образный двигатель — двигатель, конфигурация блока цилиндров которого представляет букву «Н» в вертикальном или горизонтальном расположении H-образный двигатель можно рассматривать как два оппозитных двигателя, расположенных один сверху другого или один рядом с другим, у каждого из которых есть свои собственные коленчатые валы)
. Мощность спортивного двигателя конца 60-х годов была более чем высокой, более 400 л.с., но H-16 серьезно уступал другим модификациям по весу и надежности. один раз увидел подиум, на Grand Prix U.S., когда Джим Кларк одержал победу в 1966 году.

БОНУС. Невероятные двигатели не ставшие серийными образцами: British Racing Motors H-16 (1966-1968)

16-цилиндровый мотор был не единственный над которым колдовали ребята из BRM. Они также разработали наддувный 1,5-литровый V16. Он крутился до 12.000 об/мин и производил примерно 485 л.с. Наверное, было бы классно установиться такой двигатель на Toyota Corolla AE86, не раз задумывались над этим энтузиасты со всего мира.

В основу концепции двигателя, придуманного Кармело Скудери, американским автомехаником-самоучкой, положен принцип разделения цилиндров на рабочие и вспомогательные. В отличие от схемы Отто, в двигателе с разделенным циклом SCC (Split-Cycle Combustion) на каждый оборот вала приходится один рабочий такт. Вспомогательные цилиндры, в которых поршень сжимает воздух, соединяются с основными через перепускные каналы. В каждом из каналов находится по два клапана — компрессионный и расширительный. В пространстве между ними воздух достигает максимального уровня сжатия. Впрыск топлива в камеру сгорания рабочего цилиндра происходит одновременно с открытием расширительного клапана, а зажигание — после прохождения поршнем верхней мертвой точки. Волна газов как бы догоняет его, исключая детонацию смеси. В ходе виртуальных испытаний рядного прототипа двигателя Скудери было выявлено, что он очень стабилен. Коэффициент отклонения параметров рабочих тактов от средней величины в наиболее «проблемной» зоне оборотов — от холостых до полутора тысяч — у SCC почти вдвое ниже, чем у ДВС Отто: 1,4% против 2,5. На первый взгляд это немного, но для профессионалов разница огромна. Данный показатель говорит об очень высоком качестве смеси и точнейшей ее дозировке. Безнаддувный четырехцилиндровый рядный двигатель Скудери на 25% экономичнее обычных аналогов по мощности, а его оригинальная гибридизированная версия Scuderi Air-Hybrid — на 30−36%. В Air-Hybrid предварительное сжатие воздуха в пневматическом аккумуляторе-ресивере происходит во время торможения автомобиля. Затем воздух подается в перепускной канал, снижая нагрузку на поршень вспомогательного цилиндра.

Двигатель Скундери. Производство двигателей системы Кармело Скудери можно легко организовать на любом моторостроительном предприятии с использованием традиционных узлов. Но нужно ли это производителям?..

В 2011 году компанией будет представлен двигатель второго поколения с V-образной архитектурой, в котором перепускные каналы будут сделаны в виде отдельных модулей. В первой версии — с цельнолитой головкой — они находились в стенке между парами цилиндров. V-образная схема позволяет улучшить доступ к ним со стороны ресивера и обеспечить более эффективное охлаждение узла. По прогнозам ученых научно-исследовательского института Саутвест, которые вплотную занимаются доводкой виртуальной модели рядного двигателя, разница в КПД между такой «четверкой» и равносильным мотором Отто достигнет 50%. Небольшой вес, отличная удельная мощность (135 л.с. на литр объема) и технологическая простота SCC делают его весьма перспективным для внедрения в жизнь. Известно, что пристальный интерес к нему проявляют сразу несколько игроков высшей лиги мирового автопрома, а также производители комплектующих. В частности, знаменитая компания Robert Bosch. Президент Scuderi Group Сэл Скудери уверен, что уже через три года детище его отца пойдет в серию.

Вряд ли Lotus Omnivore когда-либо станет основным силовым агрегатом для автомобиля. Но в качестве вспомогательного — например, генератора — он вполне подходит.

Lotus Omnivore

Кто сказал, что два такта остались в прошлом? Инженеры Lotus Engineering считают, что потенциал двухтактных движков серьезно недооценен автопроизводителями, а   прожорливость — всего лишь миф. Они прогнозируют их триумфальное возвращение в 2013 году под капоты серийных автомобилей. В 2009 году в Женеве компания представила концептуальный 500-кубовый двигатель Omnivore, работающий на любом виде жидкого топлива. Моторчик блещет сразу несколькими инновационными технологиями, главная из которых  - изменяемая степень сжатия при помощи подвижной верхней стенки камеры сгорания. В зависимости от вида топлива и нагрузки сжатие в Omnivore может изменяться в диапазоне от 10 до 40 к одному. Приготовление сбалансированной топливовоздушной смеси обеспечивает система прямого впрыска Orbital FlexDI с двумя инжекторами, а   параметрами отвода отработанных газов управляет патентованный улавливающий клапан CTV (Charge Trapping Valve). Похоже, британцам удалось то, к чему стремятся все разработчики инновационных ДВС: в цикле стендовых испытаний Omnivore уверенно поддерживал режим сгорания HCCI даже на оборотах холостого хода и в «красной зоне». Конструкция Omnivore замечательна еще и тем, что его блок и головка отлиты в одной цельной детали.

Ecomotors OPOC. Одним из основных преимуществ конструкции профессора Хоффбауэра является возможность «надевать» на коленвал всё новые и новые пары цилиндров, получая нечто вроде модульного двигателя.

Согласно спецификации, концепт на 10% экономичнее атмосферных бензиновых двигателей равной мощности, а по чистоте выхлопа легко дотягивает до нормативов Евро-6. Если Lotus сможет заинтересовать автопроизводителей, то потомки концептуального Omnivore станут первыми кандидатами на роль бортовых генераторов для электрогибридов. Для этого у них есть всё: неприхотливость, предельная компактность и высокая энергоемкость.

Ecomotors OPOC

Среди компаний, пытающихся отправить классический ДВС на свалку, американская Ecomotors стоит особняком не только из-за экстравагантности своих идей. Работу над сверхмощным оппозитным двигателем OPOC благословили титан венчурного бизнеса Винод Хосла и миллиардер Билл Гейтс. В совет директоров крохотной компании входит несколько персон, имена которых служат пропуском в закрытый клуб автопроизводителей, а стенды Ecomotors стали привычными на самых элитных мировых автосалонах.

Оппозитный двухтактный двухцилиндровый модульный ДВС под названием OPOC был придуман еще в конце 1990-х годов профессором Петером Хоффбауэром, долгое время работавшим главным мотористом в компании Volkswagen. Суперкомпактный дизель Хоффбауэра демонстрирует беспрецедентно высокую удельную мощность порядка 3 л.с. на килограмм массы. Например, стокилограммовая «труба» выдает 325 л.с. и 900 Нм крутящего момента. При этом КПД OPOC вплотную приближается к 60%, вдвое выигрывая у современных дизельных моторов со сложным наддувом. Одна из главных «фишек» этого оппозитника — возможность составлять из отдельных модулей, каждый из которых является полноценным двигателем, силовые установки рядной 4-, 6- и 8-цилиндровой конфигурации. Парадоксально, но при всей своей заряженности OPOC работает на довольно скромных степенях сжатия в пределах 15−16 к одному и не требует специальной подготовки топлива.

В принципе OPOC — это труба с двумя парами поршней, совершающими одновременные разнонаправленные движения. Пространство между парой — камера сгорания. Шатуны с необычно длинной ножкой соединяют поршни с центральным коленчатым валом. В центре камеры установлена форсунка системы впрыска, а впускные и выпускные порты расположены в области нижней мертвой точки центральных поршней. Порты заменяют сложный клапанный механизм и распредвал. Важный элемент конструкции — электрический турбонагнетатель с предварительным подогревом воздуха, заменяющий, в частности, привычные калильные свечи. В момент запуска турбина подает в камеру сгорания заряд сжатого воздуха, нагретого до 100 °C.

IRIS. Основной «фишкой» конструкции двигателя Iris является высокая полезная площадь «поршней»-лепестков. Неподвижные стенки занимают всего 30% от общей площади камеры сгорания, что позволяет заметно повысить КПД двигателя.

По словам президента компании Дональда Ранкла, бывшего вице-президента General Motors, в настоящее время в собственном техцентре Ecomotors проводятся стендовые испытания шестого поколения двигателя, которые завершатся в начале 2012 года. И это будет уже не очередной рабочий прототип, а агрегат, предназначенный для конвейера. Впрочем, интерес к разработке имеется не только у автомобилистов, но и у военных, производителей авиатехники, строителей и горняков. Запланировано производство сразу четырех типов модулей OPOC с диаметрами поршня 30, 65, 75 и 100 мм.

IRIS

Для многих людей наблюдение за причудливо движущимися, вращающимися и пульсирующими механизмами успешно заменяет таблетки от стресса.

Завораживающее глаз детище ученого, изобретателя и предпринимателя из Денвера Тимбера Дика, трагически погибшего в автокатастрофе в 2008 году, можно отнести к гомеопатическим средствам этой категории. Но двигатель внутреннего сгорания IRIS (Internally Radiating Impulse Structure), несмотря на всю свою оригинальность, вовсе не пустышка. Защищенный со всех сторон патентами, он был отмечен премиями за инновации от NASA, нефтяной корпорации ConocoPhillips и химического гиганта Dow Chemical. Двухтактный ДВС с изменяемой геометрией и площадью поршня, согласно расчетам, имеет КПД 45%, компактные размеры и малый вес. Кроме того, в случае принятия его на вооружение автопроизводителями покупателю не придется переплачивать — цена агрегата будет не выше, чем у обычных бензиновых моторов.

РЛДВС. Отличием роторно-лопастного двигателя от всех остальных, упомянутых в материале, является то, что он находится в считанных миллиметрах от серийного производства. На 2011 год намечены испытания российского «ё-мобиля» с подобным двигателем, а с 2012 года — и серия.

Как считал Дик, в стандартной паре «камера сгорания — рабочая поверхность поршня» самым слабым местом является постоянная площадь контакта. На головку приходится всего 25%  общей площади камеры. В концепции IRIS шесть поршней, представляющих собой стальные, изогнутые волной лепестки, имеют полезную площадь почти в три раза больше - неподвижные стенки камеры занимают лишь 30% площади.

Воздух поступает в камеру сгорания через впускные клапаны, когда лепестки находятся на максимальном удалении от центра. Одновременно через открытые выпускные клапаны удаляется отработанный газ. Затем лепестки, колеблющиеся на валах, смыкаются к середине камеры, сжимая воздух. В момент максимального сближения при полностью закрытых клапанах происходит впрыск топлива и зажигание. Расширяясь, раскаленные газы раздвигают лепестки-поршни, что, в свою очередь, приводит к повороту валов. В верхней мертвой точке открываются выпускные клапаны. Затем все повторяется снова и снова. Довольно простой редуктор превращает колебание шести валов во вращение главного вала.

Российский роторно-лопастной

Роторно-лопастной двигатель (РЛДВС) — это вовсе не разработка XXI века. Его конструкцию придумали еще в 1930-х, и с тех пор не проходило и десятилетия без появления очередного патента на новый РЛД. Самым известным был, пожалуй, двигатель Вигриянова, созданный в 1973  году. Но попадать в серию РЛД никак не хотели. Основной проблемой была сложность синхронизации валов роторов и тем более снятия с них момента — во времена слабого развития электроники синхронизатор занимал чуть ли не целую комнату; РЛД мог использоваться разве что в качестве стационарной силовой установки. Это сводило на нет одно из его главнейших преимуществ — компактность и небольшой вес.

РЛД — это цилиндр, внутри которого на одной оси установлены два ротора, с парой лопастей каждый. Лопасти делят пространство цилиндра на рабочие камеры; в каждой совершается четыре рабочих такта за один оборот вала. Сложность синхронизации обусловлена в первую очередь неравномерным движением роторов друг относительно друга, их «пульсацией».

Но как только на свет появился компактный и удобный механизм синхронизации, РЛД сразу обрел серьезную серийную перспективу. Самое интересное и приятное, что разработали такой механизм в России, в рамках нашумевшего проекта «ё-мобиль». Энергоустановка «ё-мобиля» весит всего 55 кг (35 — двигатель с синхронизатором, 20 — электрогенератор), а мощность может выдавать порядка 100 кВт, хотя для серийных моделей ее ограничат 45 кВт (60 л. с.). Помимо компактности, РЛД характеризуется возможностью масштабирования. Его можно спокойно увеличивать в размерах вплоть до малого судового двигателя мощностью 1000 кВт. Энерговооруженность силовой установки «ё-мобиля» аналогична двухлитровому 150-сильному ДВС традиционной компоновки.

Сегодня мы вспомним поистине малочисленные конфигурации двигателей – как в отношении количества цилиндров, так и их расположения. И пойдем по возрастающей…

Одноцилиндровый двигатель

Это сейчас одноцилиндровые моторы встретишь только на мопедах, малокубатурных мотоциклах, моторикшах и другой технике с приставкой «мото». А меж тем в 50-е и 60-е годы прошлого века подобными простейшими двигателями оснащалась львиная доля послевоенных микрокаров. Взять хотя бы британский Bond Minicar с мотором Villiers: да, пускай он трехколесный и тесный, но имеет капот, крышу, полноценный руль – минимальный набор удобств присутствует.

Раздвоенный двухпоршневой двигатель

Подобный мотор представляет собой механизм, в котором в двух цилиндрах параллельно работают два поршня. Но есть одна загвоздка – камера сгорания у этих цилиндров одна, общая. Таким образом достигается более эффективное сгорание воздушно-топливной смеси по сравнению с обычными одноцилиндровыми моторами, улучшается топливная экономичность, повышается мощность. Этот тип двигателей использовался в Западной Европе в довоенную пору, но после Второй мировой стал гораздо менее востребованным. Одним из немногих автомобилей с раздвоенным двигателем была Iso Isetta, чей 236-кубовый моторчик развивал 9 лошадиных сил.

V-образный 2-цилиндровый двигатель

Гордость Harley-Davidson, в отличие от рядных или оппозитных 2-цилиндровых моторов, в легковушках не прижилась – слишком большие от них вибарции. V-образные двигатели с двумя «горшками» встречаются только на разнообразной экзотике, вроде трехколесных «Морганов» 30-х годов, а также некоторых кей-карах раннего послевоенного периода. Один из примеров – Mazda R360 с миниатюрным V2 воздушного охлаждения. Позднее на ее базе появились коммерческие автомобили B360/B600 – тоже с V-образными «двойками».

V-образный 4-цилиндровый двигатель

Трехцилиндровые V-образные моторы на автомобилях не встречаются (только на мотоциклах, да и то редко), зато V-образные «четверки» – вполне. Правда, по популярности они проигрывают и рядным, и оппозитным двигателям с таким же количеством цилиндров. Встретить эту диковинную в наши дни силовую установку можно, например, на «Запорожцах», ЛуАЗах, некоторых ранних версиях Ford Transit, а также спорткарах вроде Saab Sonnet или, на секундочку, триумфаторе Ле-Мана Porsche 919 hybrid.

V-образный пятицилиндровый двигатель

Сейчас рядные пятицилиндровые двигатели испытывают свое второе рождение: нынче их можно найти не только в немолодых Audi 200/Quattro 80-х годов, но и более чем современной Audi TT-RS. А вот до возрождения V-образной «пятерки» руки инженеров пока не дошли. В 90-е годы до этой необычной схемы додумались инженеры из Volkswagen, отпилив один цилиндр от двигателя VR6 – формально, фольксвагеновский V5 является именно VR5, так как головка цилиндров у мотора с небольшим развалом этих самых цилиндров только одна. Обладающий приятным голосом V5 устанавливался на многие модели концерна Volkswagen конца 90-х годов: VW Golf, Bora, Passat, а также Seat Toledo.

V-образный рядный шестицилиндровый двигатель (VR6)

К слову, VR6 – тоже редкая конфигурация. И она тоже встречается только на автомобилях концерна «Фольксваген». VR6 представлял собой V6 с очень маленьким углом развала цилиндров (10,5 или 15 градусов), у которого имелась лишь одна головка цилиндров, а сами цилиндры располагались зигзагообразно. Сейчас мотор имеет противоречивую славу: будучи установленным в самые мощные Volkswagen 90-х (Golf VR6, Corrado VR6 и даже Volkswagen T4), он выделяется большим крутящим моментом и бархатистым рыком, но в случае неисправности начинает пожирать бензин – бывали случаи, когда расход увеличивался до более чем 70 литров на 100 километров.

Рядный 8-цилиндровый двигатель

До Второй мировой войны рядные «восьмерки» были излюбленными двигателями американских премиум-марок (Packard, Duesenberg, Buick), но не меньшей популярностью в то время они пользовались и в Европе: именно с таким мотором Bugatti Type 35 выиграл более тысячи гонок по всему миру, именно с рядным 8-цилиндровым двигателем оригинальная Alfa Romeo 8C блистала на Mille Miglia и 24 Часах Ле-Мана. Лебединой песней длинного мотора стал 1955 год, когда Хуан Мануэль Фанхио во второй раз стал чемпионом за рулем Mercedes W196. Однако в том же году произошла и знаменитая трагедия в Ле-Мане, когда Mercedes 300 SLR Пьера Левега (тоже с рядной «восьмеркой») унес жизни более 80 зрителей. После этого инцидента Mercedes ушел из автоспорта более чем на 30 лет.

Оппозитный 8-цилиндровый двигатель

Хотя подобные моторы чаще встречаются в авиации, в свое время с ними экспериментировали в Porsche – построенные в 60-е годы гоночные Porsche 907 и 908 как раз оснащались оппозитными 8-цилиндровыми двигателями, обеспечивающими высокую мощность и низкий центр тяжести. Не сказать, что задумка была неудачной, но от подобных моторов компания быстро отказалась, предпочтя им оппозитные «шестерки», но с системой наддува. На закате своей жизни модель 908 – как та, на которой Йост и Икс стали вторыми в 24 Часах Ле-Мана 1980 года – уже была шестицилиндровой.

W-образный 8-цилиндровый двигатель

Двигатель W8, который устанавливался только на Volkswagen Passat B5+, можно представить как два мотора V4, которые закреплены бок о бок под углом 72 градуса по отношению друг к другу. Таким образом, получается четыре ряда цилиндров, за что мотор и получил название W8. До появления Volkswagen Phaeton модель Passat W8 являлась флагманским седаном компании, развивая 275 лошадиных сил и ускоряясь до «сотни» за спорткаровские 6 секунд.

Оппозитный 10-цилиндровый двигатель

Увы, эта идея оказалась слишком крутой, чтобы стать реальностью, хотя концерн GM работал над подобным мотором в 60-е годы, взяв за основу 6-цилиндровый «оппозит» модели Corvair. Предполагалось, что новый 10-цилиндровый мотор займет свое место в полноразмерных седанах и малотоннажных пикапах General Motors, но проект достаточно быстро свернули по неизвестным ныне причинам. Рядных 10-цилиндровых моторов на машинах тоже не было – если не считать машинами тяжелые морские контейнеровозы.

Рядный 12-цилиндровый двигатель

В своей книге «Иллюстрированная энциклопедия автомобилей мира» Дэвид Бергс Вайз утверждает, что единственным серийным автомобилем с 12-цилиндровым рядным двигателем была Corona, которая выпускалась во Франции в 1908 году. Однако это не значит, что затея не прельщала иные компании – например достоверно известно, что с подобным типом моторов экспериментировали в Packard. Ходовой экземпляр был построен в 1929 году, и Уоррен Паккард лично тестировал его на протяжении полугода… пока не погиб в авиакатастрофе. После его смерти роскошный кабриолет разобрали, а 150-сильный уникальный двигатель уничтожили.

V-образный 16-цилиндровый двигатель

С появлением Bugatti Veyron/Chiron 16-цилиндровые двигатели в большинстве своем представляют только как W-образные, однако так было не всегда – весь прошлый век 16 цилиндров почти всегда выстраивались в два ряда. Auto Union Type A, Cadillac V16, Cizeta V16T – это лишь несколько примеров автомобилей с V16. А ведь такой мотор вполне мог бы появиться на современных автомобилях Rolls-Royce – ходовой прототип Rolls-Royce Phantom Coupe с 9-литровым V16 был представлен в фильме «Агент Джонни Инглиш: Перезагрузка».

Оппозитный 16-цилиндровый двигатель

Очевидно, что такой мотор мог создаваться только с прицелом на автоспорт. Однако ирония состоит в том, что 16-цилиндровые «оппозитники» так никогда и не гонялись: прототип Porsche 917 с 16-ю цилиндрами отправили на полку истории чуть ли не сразу, сделав выбор в пользу 12 «горшков», а новый мотор Coventry Climax FWMW, которым предполагалось оснастить формульные Lotus и Brabham в 60-е, оказался настолько ненадежным, что ему предпочли более консервативный V8.

Н-образный 16-цилиндровый двигатель

Н-образный двигатель представляет собой «бутерброд» из двух «оппозитников», что положительно сказывается на компактности силовой установки, но негативно – на ее центре тяжести. В 60-е годы подобный двигатель рискнула построить формульная команда BRM… и результаты получились неоднозначными – мотор был мощным, но не особо надежным и сложным для ремонта. Тем не менее, Lotus 43 Джима Кларка, оснащенный таким двигателем, в 1966 году первым пересек финишную черту на Гран-При США. Это был первый и последний триумф Н16.

V-образный 18-цилиндровый двигатель

Когда кажется, что больше уже некуда, на сцену выходят карьерные самосвалы и доказывают обратное. Машина с V18? И такие есть – как, например, БелАЗ 75600, оснащенный 78-литровым дизельным двигателем Cummins QSK78. Такое «сердечко» выдает 3500 лошадиных сил при 1500 оборотах в минуту, а его крутящий момент достигает 13 770 Ньютон-метров. Ну а как еще сдвинуть с места груженую махину массой 560 тонн?

W-образный 18-цилиндровый двигатель

Сейчас уже, наверное, немногие вспомнят, что изначально Bugatti Veyron должен был быть 18-цилиндровым – оригинальный концепт-кар был именно с такой силовой установкой. Тем не менее, в Bugatti не смогли заставить двигатель работать должным образом (были проблемы при переключениях передач), поэтому в итоге Veyron стал 16-цилиндровым. В свое время о двигателе W18 задумывался моторист Ferrari Франко Роччи, но дальше замысла он не продвинулся.

V-образный двигатель

Подобные силовые установки используются на тяжелых судах или в качестве промышленных дизель-генераторов, но иногда они перепадают и карьерным самосвалам. Один из таких 20-цилиндровых монстров – Caterpillar 797F, в недрах которого работает двигатель Cat C175-20 мощностью 4000 лошадиных силы. Вот так выглядят 106 литров рабочего объема. Есть и более сложные многоцилиндровые двигатели, но это, в основном, самодельные установки, созданные путем соединения нескольких 8- или 12-цилиндровых моторов.

Х-образный 32-цилиндровый двигатель

Если у моторов с W-образной схемой V-образные блоки сходятся под острым углом, то в Х-образных двигателях они располагаются под углом 180 градусов. Таким образом, образуются четыре ряда поршней и цилиндров, формирующих букву Х. Когда-то построить такой 32-цилиндровый мотор для Формулы 1 намеревалась Honda, но изменения в регламенте и разочаровывающие результаты стендовых испытаний вынудили японцев оставить смелый эксперимент. Зато увидеть (и услышать) Х-образный двигатель москвичи и гости столицы смогут уже совсем скоро на главной площади страны – ведь на ТГУП «Армата» как раз используется 12-цилиндровый мотор ЧТЗ А-85-3А с Х-образной схемой.

Большинство современных автомобильных двигателей очень похожи друг на друга. Даже те, которые могут на первый взгляд показаться особыми, например шестицилиндровый Porsche, или новый двухцилиндровый Fiat, построены по все той же заезженной технологии, которая используется в конструкции двигателей уже более 50 лет. Однако, не все производители следуют этой тенденции. Некоторые двигатели являются поистине уникальным, а некоторые из них просто шокируют. Кто-то гнался за эффективностью, другие — за оригинальностью. В любом случае, их проекты поражают.

Сегодня я расскажу вам о десяти самых необычных двигателях за всю историю автомобилестроения, однако, есть некоторые правила. В этом списке имеют право находиться только двигатели серийных пассажирских автомобилей, никаких кастомных проектов. Итак, давайте же приступим!

Bugatti Veyron W16

Конечно, куда же без него, великий и могучий Veyron W16. Одни только цифры поражают: 8 литров, более 1000 лошадиных сил, 16 цилиндров — этот двигатель является самым мощным и сложным среди всех серийных автомобилей. Он имеет 64 клапана, четыре турбины, W-компоновку — такого мы еще никогда не видели. И да, на него распространяется гарантия.

Такие двигатели являются удивительно редкими, поэтому мы должны ценить то, что нам удалось застать такие уникальные технологические прорывы.

Knight Sleeve Valve

В начале прошлого века, Чарльз Йел Найт решил, что пора внести в конструкцию двигателей что-то новенькое, и придумал бесклапанный двигатель с гильзовым распределением. К всеобщему удивлению, технология оказалась рабочей. Такие двигатели были весьма эффективными, тихими и надежными. Среди минусов можно отметить потребление масла. Двигатель был запатентован в 1908 году, а позднее появлялся во многих автомобилях, в том числе Mercedes-Benz, Panhard и Peugeot. Технология отошла на задний план, когда двигатели стали быстрее крутиться, с чем традиционная клапанная система справлялась гораздо лучше.

Mazda Wankel Rotary

Пришел как-то один парень в офис Mazda, и предложил сделать двигатель, в котором трехконечный поршень должен вращаться в овальном пространстве. По сути, это напоминало футбольный мяч в стиральной машине, но по факту двигатель оказался удивительно сбалансированным.

Вращаясь, ротор создает три небольших полости, которые отвечают за четыре фазы силового цикла: впрыск, компрессия, мощность и выхлоп. Звучит эффективно, и так оно и есть. Соотношение мощности и объема довольно высоко, но сам по себе движок нефонтанистый, потому что камера сгорания у него сильно удлинена.

Странно, не так ли? А знаете, что еще более странно? Он всё еще в производстве. Купите Mazda RX-8 и получите сумасшедший движок, который вращается до 9000 об/мин. Чего же вы ждете? Скорее в салон!

Eisenhuth Compound

Джон Айзенхат знаменит тем, что изобрел интересный трехцилиндровый двигатель, в котором два крайних цилиндра питали средний, «мертвый» незажженный цилиндр своими выхлопными газами, который, в свою очередь, отвечал за выходящую энергию. Айзенхат пророчил своему двигателю 47-процентную экономию топлива. Через пару лет компания развалилась и обанкротилась. Делайте выводы.

Panhard Flat-Twin

Французская компания Panhard стала известна благодаря своим интересным двигателям с алюминиевыми блоками. Их изюминкой является конструкция. Суть в том, что блок и головка блока цилиндров сварены в единое целое. Объем двигателя составлял от 0.61 до 0.85 литра, мощность — от 42 до 60 л.с, в зависимости от модели. Удивительный факт: этот двигатель является самым странным участником и победителем (!!!) гонок Le Mans.

Commer Rootes TS3

Странный двигатель со странным названием. Трехлитровый движок с оппозитными поршнями Commer TS3 оснащался компрессором и одним коленвалом (большинство оппозитных двигателей имеет два). Очень интересная махина во всех смыслах этого слова.

Lanchester Twin-Crank Twin

Компания Lanchester была основана в 1899 году, а уже через год они выпустили свой первый автомобиль Lanchester Ten, оснащенный четырехлитровым атмосферным двигателем с двумя коленвалами. Выжимал он 10.5 лошадиных сил при 1250 об/мин. Если вы еще не встречали элегантного произведения инженерного искусства, то вот оно.

Cizeta-Moroder Cizeta V16T

Как и Veyron, суперкар Cizeta выпускался ограниченной партией, и его ключевой деталью был двигатель. 560 лошадей, 6 литров, компоновка V-16. По сути, это два двигателя V8, использующих общий блок. Найти эту машину сейчас сложнее, чем честного чиновника. Количество произведенных автомобилей держится в тайне.

Gobron Brillie Opposed Piston

Двигатель Commer TS3 построили, вдохновившись именно этим чудом инженерии родом из Франции. Поршни располагались противоположно друг другу. Первая пара отвечала за коленвал, вторая — за шатуны, соединенные с коленвалом под углом 180°.

Компания производила широкий спектр двигателей, от двухцилиндровых объемом 2.3 литра, до шестицилиндровых объемом 11.4 литра. Был еще огромный 13.5-литровый четырехцилиндровый гоночный движок, благодаря которому впервые была пройдена отметка скорости в 100 миль/час в 1904 году.

Adams-Farwell

Сама идея того, что сзади тебя в автомобиле вращается двигатель, довольно интересна, именно поэтому данный движок попал в наш список. Вообще, вращался не весь двигатель, а только цилиндры и поршни, потому что коленвалы были прочно зафиксированы. Установленные по кругу цилиндры охлаждались воздухом и напоминали крутящееся колесо.

Сам двигатель устанавливался позади водительского места, которое было выдвинуто максимально вперед. Идеальная схема для летального исхода во время аварии.

Бонус! Безумные двигатели не из серийных автомобилей

Chrysler A57 Multibank

30 цилиндров, пять карбюраторов, пять распределителей — вот что случается, когда Америка выходит на тропу войны. Этот монстр питал своими 425 силами такие знаменитые танки, как M3A4 Lee и M4A4 Sherman.

British Racing Motors H-16

Не упомянуть его было бы преступлением. Трехлитровый двигатель имел 32 клапана H-16, по сути два восьмицилиндровых двигателя, соединенных воедино инженером по имени Тони Радд. Он выжимал более 400 л.с, но был ненадежным и ужасно высоким. В 1966 году этот двигатель стал победителем гонок Формула 1 Гран При США, за рулем болида находился Джим Кларк.

Введение

«Главной, пожалуй, или одной из главнейших баз всей нашей экономики»1 называл транспорт В. И. Ленин. Развитию транспорта и вопросам улучшения работы автомобильного транспорта -в частности уделяется огромное внимание во всех решениях партии и правительства нашей страны. В десятой пятилетке автомобильный парк пополнится новыми машинами большой грузоподъемности. В 1980 г. будет выпущено 2,1 — 2,2 млн. автомобилей, в том числе 800 — 825 тыс. грузовых. Увеличится производство автобусов, автомобилей большой грузоподъемности, прицепов и полуприцепов к ним. Причем особое внимание обращено на улучшение технико-экономических характеристик транспортных средств — на их производительность, экономичность в эксплуатации, снижение материалоемкости, надежность.

Сердце каждой транспортной единицы — двигатель, и все эти требования относятся и к нему. Улучшение топливной экономичности и надежности двигателей, снижение их веса, создание простых и технологичных конструкций, уменьшение токсичности выхлопа и производимого двигателем шума — главные задачи, стоящие перед современным двигателестроением.

В выполнение задач, стоящих перед народным хозяйством, в разработку новых эффективных решений большой вклад вносят советские изобретатели, рационализаторы, новаторы производства. Их работа была высоко оценена на XXV съезде КПСС.

Генеральный секретарь ЦК КПСС товарищ Л. И. Брежнев в докладе на XXV съезде партии «От-

1 В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 44, с. 302.

чет Центрального Комитета КПСС и очередные задачи партии в области внутренней и внешней политики» подчеркнул:

«…Мы добились заметного роста научно-технического потенциала. Еще шире стал фронт научных исследований. Все больший размах приобретает творчество сотен тысяч изобретателей и рационализаторов».

Возможным типам необычных двигателей ближайшего будущего и главным образом работам наших отечественных изобретателей посвящена эта брошюра.

Если полистать популярные журналы и отыскать там статьи о двигателях, то у неискушенного читателя на-верняка создастся впечатление, что дни обычных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) сочтены — столь много в последнее время пишут и говорят о электромобилях, турбовозах и даже паровых двигателях. Впечатление это ошибочно. Многочисленные прогнозы предсказывают, что в 2000 г. будет выпущено 60 — 75 млн. автомобилей (рис. 1, кривая 5), а численность парка автомобилей достигнет 500 — 750 млн. единиц. Почти 95% пассажирских перевозок и почти 90% грузовых будет осуществляться автомобильным транспортом. И львиная доля их ляжет на плечи нестареющего поршневого двигателя.

Несомненно, что ДВС претерпит существенные изменения. Громадные коллективы ученых и инженеров ведут поиск наиболее эффективных решений как по двигателям обычным, так и по двигателям новых, еще не получивших распространения типов.

Возможные количественные контуры сфер влияния различных типов двигателей в мировом выпуске до 2000 г. приведены на рис. 1. Автор считает, что скромный удел знаменитых «ванкелей» (кривая 1) окажется для многих неожиданным. В обозримом будущем они вытеснят не более 5% обычных ДВС, а их выпуск вплоть до 1985 г. не превысит 2 млн. шт. в год. Уже сейчас можно смело утверждать, что основной областью применения этих двигателей станут мотоциклы, катера, мотонарты и снегоходы. К 1985 г. 50% парка подобных машин будет оснащено двигателями ранке-ля. Вместе с тем гораздо менее разрекламированный

«стирлинг» вкупе с газовой турбиной демонстрируют невиданные темпы роста (кривая 3). Их массовое производство начнется уже в 1981 г. и к 1985 г. составит до 10% от общего выпуска автомобильных двигателей. Основной областью их применения в первое время будут тяжелые грузовые автомобили. По мере разработки компактных образцов двигателей Стирлинга и газотурбинного двигателя (ГТД) их доля в общем балансе будет неуклонно повышаться.

Наиболее интенсивный взлет имеет кривая 4, характеризующая выпуск усовершенствованных обычных ДВС. Уже к 1980 г. подавляющее большинство ДВС будет иметь форкамерное зажигание с послойным распределением заряда смеси, непосредственный впрыск топлива или другие усовершенствования рабочего процесса, направленные в первую очередь на снижение токсичности выхлопа. Что касается кривой 2, то она иллюстрирует возможную динамику производства электромобилей. Уже сейчас парк электромобилей насчитывает десятки тысяч штук. В ряде стран программы разработки электромобилей субсидируются правительствами. Созданы аккумуляторы и топливные элементы с повышенной энергоемкостью (свыше 200 Вт-ч на 1 кг веса). И вместе с тем высокая стоимость, а главное

Рис. 1. Прогноз производства автомобильных двигателей:

1 — двигатели Ванкеля; 2 двигатели для электромобилей; 3 — двигатели Стирлинга газовые турбины; 4 — усовершенствованные ДВС обычной схемы; 5 — динамика производства автомобилей существенно меньший пробег электротранспорта от единичной зарядки (заправки) еще долго будут сдерживать его повсеместное распространение. В 1990 г. доля электромобилей будет близка к 10%, а в 2000 г. составит 20 — 35%.

Закат эры поршневого двигателя отнюдь не подтверждается прогнозными данными. Это скорее своеобразный вид рекламы электромобилей, «ванкелей», газотурбинных двигателей.

Все нападки на существующий рвтомобиль в первую очередь вызваны токсичностью выхлопа. На долю автомобильного транспорта приходится 35% загрязнения атмосферы. Цифра впечатляющая. Поэтому все высокоразвитые страны выпустили и утвердили в последние годы стандарты на токсичность выхлопных газов автомобилей. Автомобильные компании подняли шумиху называя требования стандартов «невыполнимыми», «необоснованными», «сверхжесткими». Однако все автомобили 1975 г. соответствуют этим требованиям. Даже мизерное снижение токсичности по сравнению с требованиями стандартов используется в качестве яркой рекламной приманки.

Газетная шумиха и жалобы на жесткость стандартов использованы компаниями для повышения цен на автомобили в среднем на 20 — 25%, хотя все изменения в основном сводятся’ к разработке усовершенствованных карбюраторов, применению систем непосредственного впрыска топлива и дожигателей или катализаторов, установленных в глушителях.

Принципиально новые системы, суть которых заключается, например, в переводе бензина в парообразное состояние с помощью теплообменника или Предварительном расщеплении бензина и превращении его в горючий газ, еще только разрабатываются. Но и эти системы не в силах кардинально разрешить проблему перспективного автомобиля, которая неразрывно связана с выбором вида топлива для двигателя.

В последние годы существенно интенсифицированы работы по газобаллонным автомобилям, использующим в качестве топлива смеси сжиженных углеводородных газов, как правило, жидких пропана и бутана, что позволяет снизить токсичность. Широкому распространению газобаллонных автомобилей препятствуют пока еще ограниченное количество газонаполнительных стан-

ций, а также снижение мощности двигателей на. 10 — 20%.

Более перспективен сжиженный природный газ — метан. Применение сжиженного природного газа позволяет не только резко снизить токсичность выхлопных газов (в силу однородного состава топлива и простоты химического строения), но и значительно повысить моторесурс, или мощность двигателя. Однако низкая температура сжиженного природного газа (- 160° С) требует изготовления топливного бака по принципу термоса, что при современном состоянии криогенной техники не представляет сложности.

Широкие работы по переводу автопарка на сжиженный природный газ проведены в США. Экспериментальные автомобили выпущены и европейскими фирмами, такими, как «Штейер-Пух» (Австрия), «Мерседес-Бенц» (ФРГ), «Савьем» (Франция). Парк этих автомобцлей уже насчитывает десятки тысяч.

В нашей стране с целью оздоровления атмосферы больших городов принято постановление о переводе значительного количества грузовых автомобилей на сжиженный углеводородный газ и ведутся работы по использованию в качестве топлива сжиженного природного газа. В 1975 г. на улицах Москвы уже появились первые автомобили, работающие на сжиженном газе. Заполняются они на специальных газонаполнительных станциях.

Рассматривая вопросы перспективности автомобилей на сжиженных газах, нельзя не упомянуть о жидком водороде. Пока он успешно использован лишь в ракетах. Однако это, несомненно, топливо будущего и для автомобилей как в силу неограниченных запасов водорода, так и из-за наибольшей чистоты продуктов сгорания (теоретически продукты сгорания водорода состоят из водяного пара).

Первый успешный опыт применения водорода в качестве топлива для дизелей с непосредственным впрыском осуществлен в университете штата Оклахома (США) в 1968 — 1970 гг., где три опытных двигателя проработали на стенде в течение двух лет, причем их мощностные характеристики практически не изменились. Единственный недостаток водорода — необходимость его хранения в жидком состоянии при крайне низкой температуре — 250° С. Поэтому, а также из-за

того, что водород считается взрывоопасным (кстати, необоснованно), внедрения этого вида топлива можно ожидать не ранее широкого распространения автомобилей на сжиженном метане, т. е. где-то за пределами 1990 г.

Правда, не исключено, что недавно найденный способ хранения водорода в порошковых композициях некоторых металлов (например, в лантано-никелевых гидридах) несколько приблизит этот срок. Суть способа в громадной поглотительной способнорти гидридов по отношению к водороду. В единице объема порошка при практически атмосферном давлении водорода запасается почти столько же, сколько в баллоне с давлением 1000 кг/см2!

Интересный принцип использован специалистами Института проблем машиностроения АН УССР в содружестве с коллегами из Москвы, Ленинграда и ряда союзных республик. На базе «Москвича» они создали экспериментальный образец автомобиля, в двигателе которого бензин заменен. водородом. На машине вместо бака с бензином — миниатюрный реактор. Находящийся в нем металлический порошок соединяется с водой. Происходит химическая реакция, в результате выделяется водород. В смеси с воздухом он подается в цилиндр мотора. Топливная система взрывобезопасна.

О перспективности сжиженных газов и водорода говорит тот факт, что уже в настоящее время стоимость сжиженного природного газа не превышает стоимости бензина, а стоимость жидкого водорода близка к ней. Сжиженный газ и жидкий водород могут быть использованы как топливо для любых видов двигателей. Можно предположить, что положительные качества этих видов топлива обеспечат их поэтапное применение на всех новых и усовершенствованных образцах двигателей.

Но самое «чистое» топливо — это, конечно, электричество. Поэтому практически все без исключения статьи о электромобилях начинаются с тезиса о том, что проблему загрязнения окружающей среды можно решить путем их развития. Однако с 1900 г. удельную энергоемкость аккумуляторов удалось повысить лишь с 15 до 40 — 50 Вт*ч/кг, а для обеспечения конкурентоспособности электромобиля, по мнению экспертов, требуется энергоемкость не менее 220 Вт-ч/кг, т. е. в 4 — 5 раз выше, чем у существующих типов.

Ожидается, что только в течение ближайших 10 лет получат распространение литиевые, цинково-воздушные и натрий-серные батареи и топливные элементы с удельной энергоемкостью до 200 Вт-ч/кг, т. е. все еще меньше, чем требуется. Поэтому начала широкого выпуска электромобилей можно ожидать не ранее 1985 г. и то только в предположении ускоренного прогресса аккумуляторной техники. В ближайшем будущем развитие этого вида транспорта будет сдерживаться низкой энергоемкостью, значительным весом, ограниченным сроком службы аккумуляторных батарей и рядом других причин.

Работы по увеличению срока службы батарей до 400 — 500 циклов перезарядки, что равноценно всего 2 — 3 годам эксплуатации, еще только ведутся и в этом плане перспективы гораздо менее радужны, чем в направлении увеличения энергоемкости. Немаловажна повышенная стоимость электромобилей, которая определяется не только высокой ценой источников питания *, но и широким применением в конструкции относительно дорогостоящих легких металлов и пластмасс. Последнее необходимо хотя бы для приближения общего веса электромобиля к весу атомобиля с ДВС такого же класса.

Не изменяют положения и уже опробованные схемы комбинированных энергетических установок, в которых наряду с электродвигателями используются ДВС. Обычно в таких схемах ДВС работает в одном режиме (с целью снижения токсичности выхлопа) только на подзарядку аккумуляторов. Но при этом потери энергии достигают 40%. Таким образом, особых перспектив схема не имеет.

Реализованная фирмой «Бош» (ФРГ) схема комбинированной энергетической установки, где ДВС с помощью специальной муфты в нужный момент может подключаться к электроприводу колес, снизила величину потерь энергии до 10%. Однако вес такой установки, предназначенной для легкового автомобиля, возрос на 400 кг, а стоимость — на 30% по сравнению с приводом от обычного ДВС. «Этюд фирмы «Бош» в области охраны окружающей среды», — нарекли эту конструкцию конкуренты фирмы.

1 В СССР стоимость одной аккумуляторной батареи для легкового автомобиля составляет около 10% стоимости двигателя/

Так что, несмотря на обилие экспериментальных и даже серийных электромобилей, они не могут рассматриваться как серьезный конкурент автомобилей с поршневым двигателем.

То же самое можно сказать и пока об экзотических гиромобилях, в которых аккумулятор энергии — гироскоп (маховик). Исследовательские и опытно-конструкторские работы, проводимые в том числе. и в нашей стране, позволяют считать этот вид транспорта конкурентом в первую очередь электромобилей. Действительно, будучи соизмеримыми с последними по весу и величине пробега, гиромобили, могут восполнять недостаток энергии практически от любой электрической розетки, что служит их несомненным преимуществом.

Необходимо заметить, что все работы по электро- и гиромобилям страдают своего рода однобокостью. Рекламируя «стерильность» этого вида транспорта, авторы не учитывают необходимости комплексного научного исследования проблемы их использования. Ведь, по существу, электромобили выносят источник загрязнения лишь за пределы городов, перекладывая его на плечи электроэнергетики. Подсчитано, что если заменить 14 млн. автомобильных ДВС (уровень 1974 г. в ФРГ) на электродвигатели, батареи которых ежедневно с 22 до 6 часов утра будут заряжаться, то потребление электроэнергии составит около 100000 МВт. Обеспечить такое энергопотребление смогут, например, 500 (!) атомных ТЭЦ мощностью по 200 МВт (!) каждая. Одно тепловыделение подобной энергосистемы колоссально. Учет этого аспекта, а также перспективного баланса электроэнергии для каждой отдельной страны (в США уже сейчас отмечается дефицит электроэнергии) скорее всего приведет к тому, что и за пределами 2000 г. электро- и гиромобили будут отнюдь не превалирующим видом транспорта.

Немаловажным фактором, который выглядит парадоксально, является и низкая эффективность использования энергии в системе «электростанции — электромобиль». Ее КПД не превышает 15%. Эксплуатация системы в масштабах планеты равносильна разбазариванию энергии. Такую роскошь человечество может себе позволить лишь ввиду крайних обстоятельств, с целью сохранения жизнеспособности больших городов, атмосфера которых все больше отравляется выхлопными га-

зааи ДВС. И лишь по мере расходования минеральны ресурсов планеты, совершенствования методов получения электроэнергии и самих электромобилей их число, возможно, резко возрастет. Возможно, так как немногие отваживаются пока заглядывать за рубеж второго тысячелетия. И не исключено, что к тому времени родится какой-то невиданный вид индивидуального транспорта.

В нашей стране наиболее крупным потребителем электромобилей в обозримом будущем станет сфера обслуживания. Работы в этом направлении ведут ученые и инженеры Москвы, Харькова, Калининграда, Еревана, Запорожья. А легковой электромобиль индивидуального пользования помчится по дорогам не ранее 1990 г.

В последние годы можно было услышать мнение, что сейчас заниматься разработкой новых типов двигателей бессмысленно: грядет-де век турбин и электродвигателей. Этот тезис полностью опровергается данными рис. 1 даже с учетом несовершенства прогнозов: вплоть до 2000 г. не менее половины вновь выпускаемых (!) двигателей сохранит верность схемам, изобретенным в прошлом столетии: Отто, Дизель, Стирлинг. Однако современный уровень развития общества требует внесения существенных усовершенствований как в конструкцию этих двигателей, так и в реализуемые ими рабочие процессы с целью повышения КПД и экономичности, снижения веса, уменьшения вредного влияния на окружающую среду. Перспективность тех или иных поисковых и опытно-конструкторских работ, осуществляемых как в государственном масштабе, так и отдельными энтузиастами, можно представить в такой последовательности:

1. Усовершенствования ДВС обычного типа.

2. Разработка двигателей внешнего сгорания и газовых турбин.

3. Усовершенствование электропривода для автотранспорта.

4. Создание роторно-поршневых двигателей.

Конечно, такое распределение весьма условно. Однако в настоящей брошюре, посвященной главным образом поршневым и роторно-поршневым двигателям, автор предпочитает придерживаться именно такой последовательности. А чтобы показать как историческую не-

обходимость внесения изменений в их конструкцию, так и преемственность многих решений, предлагает читателю сначала бегло ознакомиться с историей двигателя.

Немного истории

Три века назад, в 1680 г. голландский ученый-механик Христиан Гюйгенс придумал «пороховой двигатель». Согласно го идее под поршень, размещенный в вертикальном цилиндре, нужно было заложить заряд пороха и поджечь его через маленькое отверстие в стенке цилиндра. Продукты горения подбрасывали бы поршень до большого отверстия, сообщающего камеру сгорания с атмосферой. Опускаясь, поршень должен был тянуть груз, подвешенный на блоках. Для эпохи Гюйгенса это была сверхнеобычная «махина» (термины «двигатель» или «машина» еще не появились), ибо тогда единственным мощным двигателем было водяное колесо.

Сам X. Гюйгенс в то время увлекся шлифовкой линз для гигантских и по нынешним понятиям телескопов с фокусным расстоянием до 60 м. Поэтому постройку небезопасной «махины» поручил ученику — французскому физику Дени Папену, воплотившему идею в металл. Его именем и открывается история тепловых двигателей. Распространенное утверждение, что первой появилась паровая машина, неверно. «Пороховая махина» Д. Папена — прообраз современного двигателя внутреннего сгорания, поскольку горение внутри цилиндра — его неотъемлемый признак.

Провозившись с «махиной» несколько лет, Папен понял, что порох — горючее не из лучших. Судьба послала ему в ту пору новых выдающихся учителей. В Англии он знакомится с Робертом Бойлем, изучавшим состояние газов, а позже, в Германии, с математиком Готфридом Лейбницем. Возможно, что их работы и помогли Д. Папену создать «пароатмосферный двигатель», в котором поршень поднимал «получаемый при посредстве огня водяной пар». Когда источник тепла (огонь) убирали, пар «опять сгущался в воду», и поршень под действием веса и атмосферного давления1 (!) опускался вниз.

1 При конденсации пара под поршнем образуется разряжение.

И хотя здесь уже используется пар, новую машину Папена нельзя назвать паревой: рабочее тело в ней не покидает пределов цилиндра и только источник тепла расположен снаружи. Поэтому можно сказать, что вслед за ДВС Папен изобрел двигатель внешнего сгорания. Первый в мире двигатель внешнего сгорания делал всего один ход в минуту, что не отвечало даже непритязательным требованиям тех времен. И Папен, отделив котел от цилиндра, изобрел паровую машину!

Первая в мире пароатмосферная машина попала в «подмастерья» к водяному колесу. В книге Д. Папена «Новое искусство эффективно поднимать воду на высоту при помощи огня» сказано, что она качала воду, чтобы та… вращала водяное колесо.

Восемнадцатый век. Он не принес нового истории ДВС. Но зато Томас Ньюкомен в Англии (в 1711 г.), Иван Ползунов (в 1763 г.) и англичанин Джеймс Уатт (в 1784 г.) развили идеи Д. Папфш. Началась самостоятельная жизнь паровой машины, ее победное шествие. Оживились и сторонники внутреннего сгорания. Да разве не заманчиво объединить и топку и котел паровой машины с ее цилиндром? Когда-то Папен поступил наоборот, а теперь…

В 1801 г. француз Ф. Лебон предположил, что светильный газ — неплохое топливо для ДВС. На претворение идеи в жизнь ушло 60 лет. Его земляк, Жак Этьен Ленуар, бельгиец по национальности, запустил в 1861 г. первый в мире ДВС. По устройству это была паровая машина двойного действия без котла, приспособленная для сжигания в ней4 смеси воздуха и светильного газа, подаваемой при атмосферном давлении.

Нельзя сказать, что Ленуар был первым. За 60 лет патентные ведомства получили множество заявок на «привилегии» по постройке необычных тепловых двигателей. Например, в 1815 г. заработал «воздушный тепловой двигатель» Роберта Стирлинга, который в 1862 г. удалось превратить в холодильную машину. Были и другие попытки постройки ДВС.

Но распространение получил лишь двигатель Ленуара, несмотря на то, что он был громоздок, капризен, поглощал массу смазки и воды, за что даже получил нелестное прозвище «вращающийся кусок сала». Но Жак Ленуар потирал руки — спрос на «куски сала» рос. Однако торжествовал он недолго. На Всемирной выставке 1867 г. в Париже вопреки ожиданиям первый приз получил «газовый атмосферный двигатель», привезенный из Германии Николаусом Отто и Эй геном Лангеном. Он оглушал посетителей неимоверным треском, но зато потреблял гораздо меньше топлива, чем двигатель Ленуара, и имел на 10% больший КПД. Секрет его успеха — предварительное сжатие рабочей смеси, чего в двигателях Ленуара не было.

Еще в 1824 г. французский инженер Никола Леонар Сади Карно издал книжку «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Фейерверк идей: принципы теплопередачи, критерии для сравнения всех тепловых циклов, основы термодинамики двигателей и среди них предварительное сжатие — был рассыпан на страницах этой маленькой книжки. Через десять лет эти идеи развил Б. Клапейрон, а чуть позднее — У. Томсон. Теперь эти имена всем знакомы. Но ни Ленуар, ни Отто, ни Ланген об их трудах ничего не знали. Они предпочитали теории эксперимент. Не знали они и того, что в 1862 г. француз А. Бо де Роша уже запатентовал четырехтактный цикл. А второй по счету такт — как раз и есть предварительное сжатие рабочей смеси.

Четырехтактный двигатель, практически не отличающийся от современных ДВС, Отто и Ланге привезли лишь на Всемирную выставку 1873 г. До этого изобретатели не только использовали опыт производства паровых машин, но применяли такой же, как у них, механизм газораспределения — золотник. В новом двигателе вместо золотника стояли клапаны.

Неприступные позиции паровой машины пошатнулись. ДВС перешел в наступление. Недолго поработав на светильном газе, он принялся за более калорийный — генераторный. А потом, и поначалу это казалось невероятным, добрался до «необычного» жидкого топлива.

Паровая машина сдалась не сразу. В 1880 г. М. Д. Можайский заказал для своего самолета две паровые машицы. Об «удельном» весе, равном 5 кг/л. с., конструкторы ДВС в то время только мечтали, а М. Можайский достиг этого без особого труда. Но уже через восемь лет «Товарищество по постройке воздушного корабля «Россия» собралось установить на свой дирижабль один из первых в мире бензиновых двигателей, построенный Огнеславом Костовичем. Он добился необычайной легкости конструкции: на 1 л. с. мощности в его двигателе приходилось всего по 3 кг веса. Оригинальной была и компоновка двигателя. Пары противолежащих поршней через расположенные с боков коромысла вращали коленчатый вал, размещенный над цилиндрами (рис. 2). Двигатель сохранился, и с ним можЦо ознакомиться в Московском Доме авиации им. М. В» Фрунзе.

На рубеже XX в. в постройку здания ДВС был заложен последний камень. В 1893 г. с претенциозной идеей «рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели» выступил немецкий инженер Рудольф Дизель. Первый образец его двигателя заработал в 1897 г. Масса недостатков сполна компенсировалась небывало высоким КПД, равным 26%. Для первого образца этого более чем достаточно. Интересно, что усовершенствование двигателей Дизеля, их доводку осуществили русские инженеры на Петербургском заводе Нобеля в 1899 — 1902 гг. Только после этого дизель стал достойным конкурентом карбюраторного ДВС.

Массовое распространение ДВС резко изменило жизнь человека. Грохот моторов стал слышаться со всех сторон. Он заставил пешеходов испуганно жаться к стенам домов, с любопытством задирать голову вверх, часами глазеть на манипуляции различных машин.

Экскурс в историю мотора на этом можно было и закончить. Дальше идет развитие, В автомобилестроении с тех пор по сей день в основном используются двигатели с цилиндрами, расположенными в один или два ряда, в свою очередь, размещенных под углом (V-образная схема) или напротив друг друга (оппозитная схема). Двигатели, построенные по необычным схемам, чаще всего обязаны своим рождением авиации. -Начав с одноцилиндрового двигателя воздушного охлаждения на самолете братьев Райт, авиастроители быстро переключились на многоцилиндровые звездообразные и рядные.

Звездообразные были всем хороши, но при скорости первых самолетов в 40 — 60 км/ч нужного охлаждения цилиндров все же не обеспечивали. Изобретатели обошли это препятствие, выполнив блок цилиндров вращающимся вокруг неподвижного вала, заодно подарив миру термин «ротативный двигатель» (рис. 3).

Препятствием для широкого распространения двигателей этого типа было резкое увеличение нагрузок на основные двигатели, вызванное центробежными силами.

Наш соотечественник А. Г. Уфимцев попытался снизить влияние центробежных сил, построив биротатив-ный двигатель. Вал и блок цилиндров стали вращаться в разные стороны с вдвое меньшей скоростью. Но вскоре такое решение стало ненужным — скорость самолетов перевалила за цифру 100. Торчащие в стороны цилиндры прекрасно обдувались потоком воздуха от винта, но. .. (это «но» вечно кочует от одной конструкции к другой и вряд ли когда-либо успокоится) создавали значительное аэродинамическое сопротивление.

Вес 80 кг. Стрелками показано направление потока горючей смеси

Рис. 4. Схема двухтактного авиадвигателя А. А. Микулина и Б. С. Стечкина (1916 г.). Мощность 300 л. с. 1 — непосредственный впрыск легкого топлива, предложенный впервые в мире!

Прижать бы цилиндры к валу! Сделать бы их компактнее! Этому мешал в первую очередь шатун. Его длина связана с ходом и диаметром поршня жестким соотношением. Выход вскоре был найден. Цилиндры расположили параллельно валу, а их штоки (не шатуны!) связали с шайбой, косо посаженной на валу. Получился компактный блок, названный двигателем с косой шайбой (рис. 4). В России он использовался с 1916 г. (конструкция А. А. Микулина и Б. С. Стечкина) по 1924 г. (двигатель Старостина). Детальные испытания, проведенные в 1924 г., выявили повышенные потери на трение и большие нагрузки на отдельные элементы, что обусловливает относительную ненадежность» и неэффективность двигателей с косой шайбой.

Внимательный читатель, верно, подметил, что в тексте было выделено слово шатун. Он не сразу стал непременной деталью поршневых двигателей.

В паровой машине Ньюкомена шатуна еще не было, Ивану Ползунову он уже служил верой и правдой, а Уатт даже запатентовал несколько механизмов того же назначения, так как просто шатун к тому времени уже был запатентован.

Явившись прогрессивнейшим решением своего времени, исправно прослужив людям два столетия, шатун уже в 20-е годы нашего века стал вызывать нарекания моторостроителей. Дескать, и название-то какое: «шатун». Шатается, раскачивается, разбивает все. И габа-

рит не дает уменьшить. И поршни то к одной, то к другой стороне цилиндра прижимает, и инерционные нагрузки увеличивает. Словом, всем нехорош стал шатун. Да только сладить с ним оказалось непросто.

Авиамоторостроители неустанно доводили свои конструкции. К 1940 г. были учтены все мелочи, убран весь лишний вес, использованы тысячи ухищрений, применены самые экзотические материалы. И только основная схема — кривошипно-шатунный механизм не претерпела никаких изменений. В это время никто, пожалуй, не мог предсказать грядущего триумфа реактйвных двигателей. Поэтому во всех странах велись крупные работы по созданию мощных малогабаритных поршневых авиадвигателей. Но несмотря на интенсивную работу, поршневой авиадвигатель мощностью более 4000 л. с. ни в одной зарубежной стране создан не был.

В Англии фирма «Хипл» создала двигатель с противолежащими поршнями и расположенным над ними коленчатым валом. С боков располагались коромысла. То есть англичане возродили схему Костовича. А если перевернуть еще несколько страниц истории, то окажется, что это же и схема Ньюкомена. Только у него вообще не было коленчатого вала. Привязанная к коромыслу веревка таскала вверх-вниз поршень насоса. Недалеко ушла й швейцарская фирма «Зульцер». Ее двигатель отличался от «Хипл» лишь формой коромысла. Свою лепту внесли даже новозеландцы: в их двига-. теле коромысла размещены внутри поршней. Но с коромыслами связан все тот же шатун.

Достойный преемник кривошипно-шатунного механизма был нужен всем, нужен он и по сей день. Поэтому его поиски не прекращались. Не в силах избавиться от шатуна совсем изобретатели-одиночки и целые коллективы принялись варьировать его расположением (рис. 5). Подобные двигатели выпускаются малыми сериями целым рядом фирм и величаются «двигателями со сложными кинематическими схемами». Существовали и более экзотические конструкции. Так, австрийцы расположили шесть поршней по сторонам треугольника, поместив коленчатый вал в центре. Их двигатель «Фиа-ла-Фернбраг» выделялся среди других лишь звучным именем. Его характеристики оставляли желать лучшего.

В похожей схеме, использованной американцами, в углах квадрата помещены сдвоенные цилиндры, а в центре — множество шатунов и два коленчатых вала. «Дина-Стар» нарекли конструкторы свое детище. Но и в нем совершенно оригинально только название.

Не обойдена вниманием и косая шайба. Сейчас она широко применяется в различных гидромоторах. А в конце 50-х годов английский изобретатель Хюгенс демонстрировал коллегии экспертов ведущих моторостроительных фирм «новейший» ротативный двиель с двенадцатью цилиндрами. Он был похож на бочонок. А внутри пряталась все та же косая шайба. И хотя Хюгенс утверждал, что «двигатель объединяет термодинамическую мощность ДВС с преимуществами турбины» и что «потери на трение, благодаря отсутствию шатунов, на 60% меньше», чем в ДВС, эксперты подивились, тщательно осмотрели двигатель, и… больше о нм не слышно. Впрочем, и изобретатели-одиночки, и даже фирмы до сих пор пытаются создать работоспособный двигатель с косой шайбой. Есть сообщения о паровых машинах, «Стирлингах» и обычных ДВС, использующих эту схему. Ведутся такие работы и в нашей стране, однако особых перспектив они, по-видимому, не имеют. Виной всему — потери на трение, с которыми так упорно боролся Хюгенс. В быстроходных шатуцных ДВС и двигателях с косой шайбой на них тратится 15 — 25% полезной мощности. А у необычных «Хипла», «Фиалы», «Дины» и того больше.

Другой «враг» двигателей, коварно появляющийся при повышении оборотов, — инерционные силы. Они не только помогают силам трения, но и просто-напросто недопустимо перегружают многие детали.

Есть и третий — тепловая напряженность цилиндра. С ростом оборотов, а следовательно, и количества вспышек стенки цилиндра не успевают отводить тепло. А тут еще повышенное трение «подливает масла» и в без того накаленный цилиндр.

Вот этих-то «врагов», ближайших родственников шатуна, и не смогли по сей день одолеть изобретатели всего мира. Конечно, не следует думать, что разработка двигателей со сниженными потерями на трение и уменьшенным числом оборотов решит все проблемы, стоящие перед двигателестроением. Одна из главных задач — уменьшение токсичности выхлопных газов решается сейчас как в результате улучшения рабочего процесса и применения иных видов топлива, так и в результате дефорсировки двигателя.

Зарубежные конструкторы ввиду появления жестких требований по охране окружающей среды вынуждены были пойти в последние годы на снижение оборотов и степени сжатия карбюраторных двигателей. А это неизбежно сказалось на -их технико-экономических показателях. Так, средняя литровая мощность американских автодвигателей сейчас находится на уровне 30 — 40 л. с./л. Возрос и удельный расход топлива. И стало быть, автомобили оснащаются более громоздкими и менее эффективными двигателями. Поэтому разработку конструкций, позволяющих сохранить эффективность и весовые показатели двигателей по крайней мере на существующем уровне, можно считать одной из главных задач. Как будет показано ниже, эта задача может быть успешно решена путем создания бесшатунных двигателей, в которых резко снижены потери на трение. Косвенно такое решение сказывается в лучшую сторону и на экономичности, надежности весовых показателях.

Другой путь — разработка двигателей принципиально иной конструкции — ротационных и двигателей, основанных на ином тепловом цикле. В двигателях этих типов могут быть эффективно использованы многие решения, касающиеся улучшения обычных ДВС.

Поршневые двигатели

Двигатели Баландина. Работа над этими двигателями началась после Великой Отечественной войны. В те годы Сергей Степанович Баландин вел работы по уникальным поршневым двигателям, превосходящим по своим показателям авиационные поршневые двигатели того времени. Эти двигатели были легче, мощнее, экономичнее, проще, надежнее и дешевле любого известного в то время. К 1948 г. было разработано и испытано семь типов двигателей мощностью от 100 до 3200 л. с., а в 1948 — 1951 гг. появился сверхмощный поршневой двигатель мощностью 10000 л. с., удельные показатели которого практически равны аналогичным показателям турбореактивных двигателей.

Мощность отработанной базовой ступени, состоящей из четырех крестообразных цилиндров, была столь большой, что поднимался вопрос о ее снижении, так как самолетов, требующих таких мощных двигателей, не было.

Уже самый первый образец двигателя С. С. Баландина показал колоссальные преимущества. Он был в 1,5 раза мощнее и в 6(!) раз долговечнее звездообразного авиадвигателя М-11, взятого для сравнения. Кроме того, он превосходил его и по другим показателям. В книге «Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания» С. G. Баландина сконцентрировано все наиболее важное об этих необыкновенных моторах. Трудно вкратце пересказать содержание этой небольшой книжки. Каждая ее страница — открытие. Приводимые цифры кажутся невероятными. Но за ними стоят реальные, придирчиво испытанные образцы.

В 1968 г. журнал «Изобретатель и рационализатор» № 4 опубликовал статью под заголовком «Существенно новый двигатель», где речь шла о «бесшатунном механизме для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное» (а. с. № 164756). Его автор — молодой севастопольский изобретатель Е. И. Лев. Статья заканчивалась словами: «…хочется, чтобы двигатель построили, опробовали в деле». А через полгода стало известно о существовании авторского свидетельства № 118471, выданного в 1957 г. С. Баландину на «двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом».

В обеих формулировках присутствует слово «бес-шатунный». Но что стоит за этим словом? Без тщательных экспериментов ответить трудно. Двигатель (рис. 6), который сконструировал Е. И. Лев, пока так и не построен — подвела технологическая база. Зато работы С. Баландина позволяют смело сказать: за ключевым в обоих авторских свидетельствах словом «бес-шатунный» скрывались необычные двигатели ближайшего будущего. Пройдет несколько лет и только безнадежные консерваторы будут проектировать двигатели с традиционным шатунно-кривошипным механизмом.

Как же устроен бесшатунный механизм С. Баландина? Его «изюминка» — коленчатый вал, как бы разрезанный на три части (рис. 7, а). Центральная коленчатая часть 1 с уменьшенным вдвое против обычного радиусом шеек свободно вращается в подшипниках скольжения, двух кривошипов 2 с тем же радиусом. Центральную часть охватывает штоковый подшипник. На штоке 3 закреплены два поршня (наиболее полно преимущества схемы реализуются при противолежащих поршнях). Чтобы усилия от шеек центральной части вала не передавались поршням, шток в центре имеет специальную направляющую 4, подобную крейцкопфу компрессоров и паровых машин. Только крейцкопф этот разместился в самом центре двигателя. Синхронизацию вращения кривошипов обеспечивает вал 5, связанный с ними зубчатыми передачами 6. Он же представляет собой вал отбора мощности для привода клапанов и других агрегатов.

Штоковый подшипник перемещается по прямой. Вокруг его центра, двигающегося возвратно-поступательно, описывают свои траектории (окружности) шейки коленчатого вала. А раз у шеек траектория — окружность, то и кривошипы плавно следуют за шейками. Итак, шатуна в двигателе нет. Поэтому через широкие каналы в крейцкопфе по штоку к поршням можно подвести мощный поток масла, который обеспечит идеальное охлаждение поршней, что, в свою очередь, позволяет резко форсировать двигатель. Нагретое масло возвращается также через, шток. Для этого он разделен трубкой на две части. Благодаря крейцкопфу, скользящему по масляной пленке, поршни двигателей С. Баландина практически не изнашиваются. Износ шеек коленчатого вала снижается в 3 — 4 раза. Объясняется это просто. В обычных ДВС на шейки передается вся сила давления газов на поршни, а у двигателей С. Баландина всего лишь полезная разность сил противолежащих цилиндров.

Пониженные нагрузки на вращающиеся детали приводят к трех- четырехкратному (!) снижению потерь на трение. Механический КПД двигателей С. Баландина равен 94%! Всего 6% вместо 15 — 25% тратится на преодоление трения! Габариты уже самых первых двигателей Баландина были меньшими, чем у двигателя М-11 по крайней мере на длину шатуна, а их литровая мощность (максимальная мощность, деленная на рабочий объем цилиндров в литрах) — самая главная характеристика двигателя в 1,5 раза превысила и сейчас заветный для всех двигателестроителей рубеж — 100 л. с./л. Для примера можно напомнить, что литровая мощность двигателя автомобиля «Жигули» ровно вполовину меньше.

По словам С. С. Баландина, от бесшатунных двигателей взято пока «только с поверхности». Например, только эти двигатели дают возможность конструктивно просто реализовать двухсторонний рабочий процесс в цилиндрах, повысить мощность двигателей ровно в 2 раза.

Двойное действие — древний термин. От относился к самым первым ДВС Ленуара. А позже почти исчез из технической литературы. Не только потому, что на пути его реализации множество конструктивных трудностей. Немногие существующие двигатели двойного действия отнюдь не имеют удвоенной мощности, а по удельным характеристикам они значительно хуже обычных ДВС. Виноват шатун. Он обязательно требует крейцкопфа, установленного следом за ним. А это приводит к росту габарита, увеличению веса и соответственно инерционных нагрузок. В итоге — громоздкая, тихоходная конструкция, почему эта схема и используется сейчас лишь в мощных судовых дизелях. Двигатель же Баландина совсем не требует увеличения массы движущихся частей. В нем, чтобы разместить вторые цилиндры, нужно лишь немного удлинить што-

ки. Опасность перегрева поршней устраняется блестяще решенной конструкцией охлаждения поршня мощным потоком масла.

Все сверхмощные двигатели С. Баландина, среди которых есть двигатель мощностью 14 тыс. л. с. при весе в 3,5 т (0,25 кг/л. с.), были двигателями двойного действия, в том числе с золотниковым газораспределением, позволяющим еще более уменьшить размеры. От золотника, позаимствованного у паровой машины, отказались уже в начале развития ДВС. Теперь золотники снова используются. Только вместо золоч»ников, двигающихся возвратно-поступательно, применяют вращающиеся. Однако суть их прежняя.

Но почему золотник? С повышением оборотов, а чем они выше, тем меньше размеры двигателя при той же мощности, инерционные нагрузки на шатунно-поршневую группу и детали клапанного механизма резко возрастают. В последнем увеличенные нагрузки нарушают фазы газораспределения. Вращающемуся золотнику это не грозит. Недаром именно двигатели с золотниковым газораспределением не так давно поражали мир рекордами литровой мощности. С 200 л. с./л (ГДР, 1960) до 300 л. с./л (Япония, 1970) поднялась литровая мощность двигателей с золотниками для гоночных мотоциклов за десятилетие.

С. С. Баландин опередил «рекордсменов» минимум на 20 лет создав крупные двигатели огромной мощности. Напомним, что никому в мире, хотя за дело брались специалисты известнейших фирм, не удалось созвать поршневого авиационного двигателя мощностью более 4000 тыс. л. с. А тут сразу 10 — 14 тыс., а при желании и все 20 тыс. И всего 24 цилиндра. Средняя скорость поршня в двигателях Баландина достигала невиданной величины — 80 м/с! (в обычных двигателях эта скорость равна 10 — 15 м/с, в гоночных — до 30 м/с). А высокий механический КПД не мешает поднять ее еще выше.

Эффективная мощность лучших образцов шатунных двигателей уже при средней скорости поршня, превышающей 30 м/с. неудержимо стремйтся к нулю. Бесша-тунный механизм практически не реагирует на рост средней скорости. Эффективная мощность двигателей С. Баландина в 5 — 6 раз, а при двойном действии и в 10 раз (!) выше аналогичной у шатунных. Небольшой

график, приведенный в книге С. Баландина, беспристрастно свидетельствует об этом. График ограничен диапазоном средних скоростей поршня до 100 м/с, но кривые как бы стремятся вырваться за его пределы, словно подчеркивая скрытые возможности этой необыкновенной схемы.

Средняя скорость — это обороты, мощность. Но ведь выше обороты, выше инерционные нагрузки, вибрация. И здесь двигатели Баландина вне конкуренции. Осциллограммы вибрации (амплитуды 0,05 — 01 мм) самых мощных образцов, снятые в трех плоскостях, кажутся неправдоподобными. Даже у турбин вибрация, как правило, не меньше. Идеальная уравновешенность сохраняется при любом кратном 4 числе цилиндров. Хотя в принципе возможны одно- и двухцилиндровые двигатели. Из базовых блоков по четыре цилиндра, как из кубиков, можно складывать любые композиции, не сомневаясь в их превосходных характеристиках.

Нельзя не сказать и об экономичности. Удельный расход топлива у двигателя Баландина в среднем на 10% ниже, чем у шатунных прототипов. Но это не все! Путем отключения подачи топлива в один или несколько рядов цилиндров (и это было осуществлено!) можно заставить двигатели работать с высокой и практически постоянной экономичностью на режимах от 0,25 до верхнего предела номинальной мощности. Режиму работы на частичных нагрузках, а -это основной и, как ни странно, наименее изученный режим работы большинства двигателей, последнее время уделяется максимальное внимание. Ведь КПД обычных двигателей оптимален в узких диапазонах мощности и числа оборотов.

Многоцилиндровые бесшатунные двигатели практически не изменяют эффективность й при любой частичной нагрузке. Невероятно, но опять же проверенный экспериментально факт, что и у них удельный расход топлива можно снизить еще минимум на 10%. Достигается это применением так называемого цикла с удлиненным расширением, т. е. с более длинным рабочим ходом поршня. Цикл этот не находит применения на обычных двигателях, так как приходится резко увеличивать их габарит. В бесшатунных двигателях требуемое увеличение размеров ровно вдвое меньше, а с учетом их малогабаритности вообще такой шаг почти не отражается на весовых характеристиках двигателя.

И последнее. Стоимость производства даже опытных образцов двигателей С. Баландина в среднем, в 1,6 раза ниже, чем аналогичных по мощности серийных. То же самое будет и в новых разработках. Залог тому и меньшее количество деталей, и технологичность конструкций.

Двигатель Шнейдера. Среди необычных двигателей есть еще один, в котором также отсутствует шатун. Разработал его руководитель группы Рижского дизелестроительного завода Л. И. Шнейдер.

Толчком к созданию двигателя был успех двигателей Ванкеля. Будучи двигателистом, Л. И. Шнейдер хорошо представлял себе и преимущества и недостатки этой конструкции и в собственной разработке попытался совместить вращение поршня с его традиционной формой. Двигатель получился биротативным. Однако от двигателя А. Г. Уфимцева, построенного в начале века, он отличался тем, что и кривошипный вал, и блок цилиндров вращаются в одну сторону и, кроме того, тем, что в нем отсутствуют шатуны.

Конструктивная схема двигателя изображена на рис. 8. В неподвижном тонкостенном кожухе, образующем рубашку воздушного охлаждения, вращается на подшипниках блок с четырьмя крестообразно расположенными цилиндрами. В цилиндрах размещены двухсторонние поршни с плоскими продувочными лопастями 5 (рис. 8) с боков. Поршни посажены непосредственно на кривошипные шейки вала. Вал вращается в подшипниках, эксцентричных подшипникам блока цилиндров. Поршни синхронизируют вращение блока цилиндров и кривошипного вала, причем блок вращается в ту же сторону с вдвое меньшей скоростью.

Продувочные лопасти перемещаются в полостях блока цилиндров и обеспечивают всасывание рабочей смеси из кривошипной камеры и карбюратора 4, ее предварительное сжатие (объем кривошипной камеры постоянен) и перепуск в рабочие камеры. Газораспределение обеспечивается рациональным расположением перепускных / и выхлопных 2 окон и продувочными лопастями. За один оборот блока цилиндров в каждом происходит рабочий ход, а кривошипный вал делает два оборота.

Вращение блока цилиндров обеспечивает свойственное всем ротативным двигателям обогащение смеси на периферии цилиндра в районе свечи и более быстрое и полное сгорание топлива. Сгорание тут такое же, как в цилиндрах с послойным распределением заряда. Поэтому двигатель Л. Шнейдера соответствует современным требованиям по «чистоте» выхлопных газов.

К особенностям двигателя следует отнести отличную уравновешенность, возможность размещения на маховике кривошипного вала нагнетателя 3, эффективность которого ввиду удвоенной скорости вращения достаточно высока, и подсасывающее действие наклонных ребер головок блока, которые при вращении всасывают охлаждающий воздух через окна в торцах кожуха и направляют его в расположенную в центре кожуха улитку, где воздух смешивается с выхлопными газами.

Смазка двигателя осуществляется рабочей смесью, как во всех двигателях мотоциклов. Карбюратор размещен на торце кожуха, противоположном нагнетателю. Зажигание — электроискровое. Распределитель зажигания — сами свечи.

Макетный образец двигателя, испытывавшийся на Рижском дизелестроительном заводе, весил 31 кг при рабочем объеме 0,9 л. Расчетный удельный вес двигателя в карбюраторном варианте 0,6 — 1 кг/л. с., в дизельном — от 1 до 2 кг/л. с. По сравнению с обычными

двигателями с аналогичными параметрами двигатель Л. Шнейдера гораздо компактнее.

Двигатель Кашуба — Кораблева. Еще один бесша-тунный двигатель предложили два изобретателя из севастопольского объединения «Югрыбхолодфлот» — Н. К. Кашуба и И. А. Кораблев. Они сконструировали двигатель (рис. 9), в котором неподвижные поршни укреплены на раме /, а перемещается блок цилиндров 2. Его движение преобразуется во вращение шестеренчатым механизмом 3 с полушестернями, взаимодействующими с зубчатыми рейками. Единственный шатун 4 служит для синхронизации и пуска. Поскольку потери в зубчатых передачах малы, механический КПД двигателя должен быть выше, чем у обычных многошатунных конструкций. Модель двигателя, работавшая на сжатом воздухе, показала, что принятая схема вполне работоспособна. И воодушевленные изобретатели сконструировали на ее основе тихоходный судовой дизель. Он получился гораздо компактнее, чем обычный. А многочисленные расчеты элементов конструкции и рабочего цикла, выполненные с помощью студентов-диплом-ников кафедры ДВС Кораблестроительного института, подтвердили, что надежды авторов на преимущества двигателя вполне обоснованы. Не вызвали они сомнения и у организаций, давших отзывы на проект дви» гателя.

Даже в четырехцилиндровом варианте двигатель должен обладать повышенной литровой и эффективной мощностью и уменьшенным удельным расходом топлива. При большем числе цилиндров выигрыш увеличивается. В среднем улучшение основных параметров по осторожным оценкам составляет около 10%. Надо ли говорить о том, насколько это важно для судов, совершающих дальние рейсы! Радует корабелов и увеличение моторесурса. Поршни этой необычной конструкции полностью разгружены от боковых усилий. А именно их износ, зачастую, определяет судьбу машины. Боковые усилия в двигателе создает лишь синхронизирующий шатун. Они.невелики и, кроме того, воспринимаются рамой, на которой укреплены поршни.

Подача воздуха и топлива осуществляется через поршни, газораспределение — системой окон и перепускных каналов, так как двигатель двухтактный с наддувом как в большинстве судовых конструкций. Охлаждение блока цилиндров водой может быть осуществлено через два дополнительных поршня. Его движение не мешает функционированию системы охлаждения. Чтобы снизить инерционные нагрузки, блок изготовляется из легких сплавов. Его масса получается немногим большей, чем масса движущихся частей в обычных конструкциях. Расчеты и испытания модели показали, что осложнениями это не грозит.

Оригинален в двигателе и механизм преобразования движения. От ударных нагрузок на зубья полуше-стерен при входе в зацепление с рейкой изобретатели избавились, применив автоматически выдвигающиеся зубья шестерен. Вращение их валов синхронизируется специальной шестеренчатой парой (на рис. 9 не показана). В целом двигатель — еще один интересный пример поиска путей усовершенствования классической схемы.

Двигатель Гуськова — Улыбина. Изобретатели бесшатунных механизмов в первую очередь преследуют цель избавиться от трения поршня о стенку цилиндра, на долю которого приходится половина (!) всех потерь на трение. Того же самого можно добиться и другим путем. Двигатель внутреннего сгорания, в котором трение поршня о цилиндр исключено, разработан воронеж-

скими изобретателями Г. Г. Гуськовым и Н. Н. Улыби-ным (а. с. № 323562). В этом двигателе традиционный шатунный механизм заменен одним из механизмов П. Л. Чебышева.

И вот созданный 100 лет назад механизм открывает перед поршневыми двигателями новые возможности. По мнению авторов, отсутствие главного источника потерь на трение позволит резко увеличить обороты ц моторесурс, в 1,5 раза экономичность и даже упростить конструкцию. Можно заподозрить авторов в недостаточно критическом подходе к своему детищу, тем более что при первом знакомстве с проектом настораживают слова «приближенно прямолинейный». Однако осторожные термины говорят лишь о щепетильности П. Л. Чебышева в оценке механизмов. Отклонение от прямой для конкретной конструкции двигателя (рис. 10) гораздо меньше общепринятых зазоров в паре «поршень — цилиндр». Кроме прямолинейности траектории, механизм обладает еще одним достоинством — отсутствием прижимающих сил на поршнях.

Эти силы — главный источник трения — воспринимаются дополнительным шатуном. При этом потери на трение в дополнительном шатуне составляют всего 5 — 6%, что допускает увеличение оборотов до 10 тыс. в минуту и более.

Высокооборотность позволяет отказаться от… поршневых колец и перейти на лабиринтное уплотнение (см. рис. 10). Никто не возьмется заводить обычный ДВС при отсутствии колец — не будет компрессии. Но если каким-то образом удалить кольца у работающего двигателя, на Рис. 10.

Лабиринтное уплотнение наилучшим образом работает всухую. Поэтому смазка либо будет отсутствовать вообще, либо будет минимальной, а возможные задиры предотвратит прографичивание направляющих поясков поршней. Отсутствие масла в камере сгорания приведет к снижению дымления. Стоит ли говорить, что в настоящее время, когда уже подготавливаются законы о полном запрещении дымящих двигателей, этот частный факт весьма немаловажен.

И наконец, еще одна интереснейшая особенность двигателя, реализовать которую позволяет механизм Чебышева. Это компрессионное зажигание. С ростом оборотов зажигание одноэлектродной свечой часто не обеспечивает нужного качества сгорания смеси. Две свечи, многоэлектродные свечи, электронное или фор-камерно-факельное зажигание — все это дает более приемлемые результаты.

Компрессионное зажигание еще эффективнее: высокая — около 30 — степень сжатия обеспечивает в конце такта сжатия температуру, достаточную для быстрого самовоспламенения сильно обедненной1 смеси во всем объеме, чем гарантируется полное сгорание и повышенная экономичность работы двигателя. Применение компрессионного зажигания предполагает переменную степень сжатия: по мере разогрева камеры сгорания требуется уменьшение степени сжатия. Немало изобретательских начинаний потерпело крах на этом пути: всяческие «эластичные» элементы в конструкции не выдержали температуры и нагрузок от «жесткого» сгорания (дизельной детонации). И только в компрессионных моторчиках авиамоделей этот способ успешно используется, но там регулировка степени сжатия проводится самим моделистом сразу после пуска мотора.

Расчеты авторов показали, что механизм Чебышева обладает великолепной податливостью, позволяющей не ввбдить в конструкцию никаких добавочных «эла-

1 Смесь с избытком воздуха.

стичных» элементов и вместе с тем получить вполне приемлемую псевдопеременную степень сжатия. Благодаря взаимному расположению деталей механизма двигатель автоматически приспособится к переменным условиям работы.

Полнота сгорания обедненной смеси вкупе с отсутствием смазки цилиндра снизят концентрацию вредных веществ в выхлопных газах (за исключением окиси азота). Двигатель заинтересовал специалистов. В 1975 г. в НАМИ закончено изготовление опытного образца.

Двигатель Кузьмина. Двигатель с механизмом Чебышева, о котором рассказано выше, предназначается для мотоциклов. И это не единственная новинка в копилке изобретателей. В» вышедшей не так давно книге «Мотоцикл» (С. В. Иваницкий и др., 1971), написанной группой ведущих сотрудников ВНИИмотопрома, указывается, что «малая эффективность смазки стала сдерживать прогресс двухтактных двигателей». Один из путей решения проблемы — внесение различных конструктивных изменений в классическую схему смазки.

Преимущества раздельных систем смазки двухтактных двигателей с масляными насосами — лучшая смазка деталей кривошипно-шатунного механизма; снижение нагарообразования, закоксовывания колец и дымления двигателей; раздельная заправка масла и топлива — вобрала в себя система смазки, созданная севастопольским изобретателем. В. И. Кузьминым (а. с. № 339633). У нее есть по меньшей мере еще два положительных качества: отсутствие сложного маслоподающего насоса, что определяет простоту и повышенную, надежность системы, и частичная циркуляция масла по контуру цилиндр — масляный бачок, благодаря чему улучшается охлаждение и снижается тепловая напряженность двигателя.

Основные элементы системы смазки (рис. 11, а) — этф двухлитровый бачок /, умещающийся в боковом ящике мотоцикла, маслопроводы 2 и изогнутые канавки 6 на зеркале цилиндра, связанные с маслопроводами отверстиями. В цилиндр масло подсасывается за счет разряжения (насос не нужен!). В нижнюю канавку масло поступает через три отверстия 7 диаметром! мм (рис. 11, б) при движении поршня вверх от нижней мертвой точки (НМТ) до момента открытия всасываю-

щего окна, т. е. только в момент наибольшего разряжения в картере. В верхнюю канавку масло увлекается из нижней канавки фрикционным воздействием Лоршня. При воспламенении смеси часть газов, прорвавшихся через замки поршневых колец в зазор между цилиндром и поршнем, выдавит масло и»з верхней канавки обратно в бачок. При этом давление в бачке возрастет и в нижнюю канавку поступит новая порция масла.

При ходе поршня к НМТ вязкое масло увлекается вдоль наклонных частей нижней канавки, благодаря чему в зоне поршневого пальца создается обилие масла. По пазам, выполненным в бобышках поршня (под палец), часть масла поступает к верхней, а под действием гравитационных сил и к нижней головке шатуна. Другая часть увлекается юбкой поршня в район масляных какалов подшипников коленчатого вала. Поступление масла происходит до Момента увеличения давления в картере. Таким образом, ко всем важнейшим узлам кривошипно-шатунного механизма циклически поступают порции свежего масла.

Количество поступающего масла автоматически (!) увязывается с числом оборотов и нагрузкой двигателя: чем больше разряжение в картере, тем больше масла подсасывается в нижнюю канавку. Для дополнительной регулировки на линии подачи масла установлен игольчатый клапан 3, управляемый вращающейся ручкой дросселя (газа). Еще один маслопровод 4, которым масляный бачок соединен с всасывающим патрубком за карбюратором, служит для выравнивания давления в бачке. В этой линии установлен небольшой дроссельный винт. Изменяя его положение, можно в широких пределах варьировать подачу масла в цилиндр.

Очень многие двигатели мотоциклов изрядно дымят. Отчасти это объясняется особенностями классической системы смазки, где масло добавляется в пропорции 1 к 20 — 25 частям бензина, отчасти неграмотностью водителей, которые, считая, что «кашу маслом не испортишь», увеличивают долю масла. Мало кто из водителей знает, что от холостого хода до средних оборотов (дроссель открыт наполовину) для смазки двигателя достаточно пропорции от 1:200 до 1:60. И только при полной нагрузке требуется состав 1:20. Естественно, что классическая система смазки не отвечает этим требованиям. Избыток масла при малых нагрузках как раз и приводит к дымлению.

Через несколько лет повысившиеся требования к чистоте выхлопа поставят перед этой схемой непреодолимый заслон. ГАИ ужЬ сейчас начинает снимать номера с особо дымящих мотоциклов, а с учетом претензий к классической схеме по качеству смазки в ближайшие годы следует ожидать широкого распространения двухтактных двигателей с раздельными системами смазки.

Поэтому работа Кузьмина может заинтересовать нашу мотопромышленность. Оригинальная система смазки могла бы обеспечить беспрепятственный сбыт ИЖей и «Ковровцев» за рубежом. Возможно, что придется подумать лишь над увеличением эффективности смазки коренного подшипника шатуна. Обилие масла, поступающего на подшипники коленчатого вала, указывает на возможность применения устройства, подобного описанному в книге «Мотоцикл», в котором удачно использованы центробежные силы. Во всех остальных отношениях система советского изобретателя превосходит зарубежные.

Кузьмин установил свою систему смазки на «Ков-ровце». И вот позади уже 50 тыс. км, а поршень и цилиндр имеют абсолютно чистую поверхность, без малейших следов задиров. Мотоцикл не дымит, лучше тянет (сгорает лишь чистый бензин и все детали прекрасно смазываются). Существенного износа нет ни на поршневом пальце, ни в подшипниках шатуна и коленчатого вала, хотя обычно при таком пробеге шатуннопоршневая группа уже требует замены.

Надежная система смазки позволила повысить мощность двигателя. Причем для этого В. Кузьмин вместе с Г. Ивановым применил оригинальное решение, на которое их натолкнула статья о смерчах, появившаяся в популярном журнале. Смерч закручивает, перемешивает воздух. В двигателях более полное перевешивание смеси увеличивает полноту сгорания топлива, что приводит к росту мощности. Изменив форму камеры сгорания путем заварки и выточив в ней два вихреобразующих углубления, Кузьмин и Иванов попытались повысить мощность двигателя. После нескольких неудачных попыток рациональная форма вихреобразующих углублений была найдена и мощность двигателя «Ковровца» стала близка к 20 л. с.!

Эффективность работы двигателя определяется многими показателями, среди которых не на последнем месте стоят тепловые потери в камере сгорания. Минимальны они у шатровых (сферических) камер сгорания и их поверхность — это тот предел, к которому стремятся конструкторы. Любые отклонения от сферы увеличивают поверхность и приводят к росту тепловых потерь. В нашем случае выигрыш от повышенной эффективности сгорания, по-видимому, существенно превышает вред, вносимый некоторым увеличением поверхности.

Термически наиболее нагружено днище поршня. При резком увеличении мощности и, следовательно, теп-повой напряженности днище поршня может прогореть. Чтобы этого не произошло, на картере описываемого двигателя (в камере предварительного сжатия) размещена деталь сложной конфигурации — подпоршневой вытеснитель, удаляющий нагретую смесь из-под поршня. Этим изобретатели добились интенсивного охлаждения днища поршня; турбулизировали смесь в кривошипной камере и уменьшили объем кривошипной камеры, тем самым увеличив степень предварительного сжатия. И теперь на «Ковровце» можно смело пускаться в любые путешествия.

Автономная система смазки гарантирует надежную и продолжительную работу наиболее слабого звена — кривошипно-шатунного механизма/ Камера и вытеснитель улучшают смесеобразование и эффективность сгорания, снижают удельный расход топлива и обеспечивают высокую мощность — залог отличных ходовых качеств мотоцикла. А они действительно высокие. Удел обычных «Ковровцев» 70 — 90 км/ч, усовершенствованная машина легко развивает 100 — 110 км/ч. Пришлось даже отбалансировать колеса, так как при высокой средней скорости тряска от небаланса, обычно незаметная, стала надоедать. Добившись прекрасных результатов сравнительно простыми средствами, севастопольские изобретатели мечтают о внедрении своего изобретения. Они готовы предоставить любую информацию, в том числе и сам мотоцикл, заинтересованным организациям.

Развив и доработав их идеи, можно сконструировать машины, превосходящие мотоциклы лучших зарубежных фирм. Ну и, конечно, решения севастопольцев могут найти применение не только на мотоциклах, но и на любых других двигателях. Так, например, недавно выяснилось, что максимальная степень сжатия бензиновых двигателей может составлять не 12, как было принято, а 14,5 — 17,5. Термический КПД двигателя возрастает при этом почти на 15%I Но чтобы реализовать этот выигрыш, не повышая октанового числа топлива выше 100, в первую очередь следует применять вытеснители, сильно турбулизирующие смесь. Вытеснитель и камера «Ковровца» как раз и являются образцами такого устройства.

Гибкий шатун. Наши представления о целом ряде деталей — своеобразный стереотип. Скажем, что такое шатун? Это фигурная пластина с двумя отверстиями. В крайнем случае одно или оба отверстия заменяются шаровыми головками. Эти две конструкции кочуют из машины в машину. И чертят, и ставят их, не задумываясь. Да и что может быть иного?

Взглянем на шатун сбоку. Он должен быть строго перпендикулярен продольной оси двигателя. Но представьте, что шатунная шейка коленчатого вала чуть-чуть непараллельна оси. Головка шатуна сдвине7ся в сторону. Представьте теперр, что отверстия нижней и верхней головок шатуна слегка перекосились. Такое имеет место сплошь и рядом, хотя бы и в пределах допусков. В итоге ось поршневого пальца, которая обязана быть параллельной оси двигателя, практически никогда такого идеального положения не занимает.

Учтя погрешность расточки отверстия под палец и неточность установки блока цилиндров на картер, получим, что даже при весьма высокой точности изготовления обеспечить параллельность стенок цилиндра и поршня практически невозможно!

Но ведь миллионы ДВС работают! «Могли бы работать лучше», — утверждает изобретатель из г. Ком-сомольска-на-Днепре В. С. Саленко. Для этого шатун нужно изготовлять трехзвенным (рис. 12) так, чтобы поршень самоустанавливался по цилиндру, а нижняя головка — по шатунной шейке. Вблизи верхней и нижней головок шатуна перпендикулярно их отверстиям добавляются пальцевые шарнирные соединения.

Трудно поверить в необходимость такого усложнения простой детали. Но, например, -если после нескольких часов обкатки разобрать любой двигатель, то станет ясно, что «необходимость» зачастую отнюдь не теоретическая. Поршни почти всех ДВС делают слегка элиптичными: в направлении поршневого пальца их размер меньше. После нескольких часов работы износа с боков теоретически не должно быть. На самом деле он чаще всего имеется и указывает на перекос поршня в цилиндре. Перекос повлечет не только износ поршня, но и конусность подшипников пальца и шатунной шейки, их неравномерный износ по длине. В основном эти процессы идут при обкатке. Потом все «лишнее» сотрется и детали найдут положение, в котором будут долго и исправно работать. Но зазоры при обкатке неизбежно увеличатся.

Шатунно-поршневая группа определяет ресурс двигателя. Применив трехзвенный шатун, все «лишнее», стираемое при обкатке можно будет полезно использовать — увеличить моторесурс. В. С. Саленко изготовил несколько трехзвенных шатунов для мотоциклов и двигателя автомобиля «Москвич». Двигатель «Москвича», собранный в кустарных условиях (!), несмотря на то, что зазоры во всех шарнирных соединениях составляли 0,005 диаметра, при обкатке заводился легко и на самых малых оборотах работал четко и устойчиво.

Двигатели внешнего сгорания

Внимание к двигателям внешнего сгорания объясняется главным образом двумя причинами: тем, что сжигание топлива вне камеры сгорания позволяет резко снизить количество вредных примесей в отработавших газах и тем, что КПД таких двигателей может быть существенно выше, чем у прочих.

В первую очередь это поршневые двигатели, реализующие циклы Стирлинга и Эриксона, и… паровые машины. Сейчас наиболее известен цикл Стирлинга, отличающийся от цикла Эриксона тем, что нагрев и охлаждение газа производятся при постоянном объеме по изохоре, а не при постоянном давлении — по изобаре (рис. 13). При равных верхнем и нижнем уровнях температур двигатели Стирлинга и Эриксона с регенераторами имеют одинаковый КПД, но экономичность «стир-линга» выше, так как для нагрева газа по изохоре требуемые затраты тепла меньше. Из рис. 13 следует, что. полезная работа, характеризующаяся в Т — S диаграмме площадью цикла, у двигателей Стирлинга также выше.

Интересно отметить, что оба двигателя появились в эпоху расцвета паровых машин и вплоть до начала нашего века выпускались в значительных количествах. Однако реализовать их преимущества в то время никому не удалось и в первую очередь по причине крайней громоздкости, они были полностью вытеснены ДВС.

Второе рождение двигателя Стирлинга состоялось в 50-х годах. И уже первый опытный образец ошеломил создателей небывало высоким КПД, равным 39% (теоретически до 70%). Рассмотрим принцип его действия (рис. 14).

В двигателе имеются два поршня и две камеры: сжатия (между поршнями) и нагрева (над верхним поршнем). Через центр оснрвного рабочего поршня 1 проходит шток, на котором укреплен второй поршень 2, на. -зываемый поршнем-вытеснителем.

Благодаря конструкции параллелограммного механизма движение поршня-вытеснителя отстает по фазе от движения основного поршня. Поршни то максимально сближаются, то отдаляются друг от друга. Изменение объема газа между поршнями на рисунке отображено двумя пунктирными кривыми. Площадь между ними соответствует изменению объема защемленного пространства, а нижняя кривая характеризует изменение объема над рабочим поршнем. Когда поршни движутся навстречу друг другу, рабочий газ в камере сжатия сжимается (только за счет движения поршня / вверх) и одновременно вытесняется в холодильник 3 и далее через регенератор 4 в камеру нагрева. Регенерировать — значит восстанавливать. В регенераторе газ воспринимает тепло, которое регенератор принял от порции газа, до этого прошедшей через него в обратном направлении. После этого газ попадает в головку машины (камеру нагрева), постоянно обогреваемую внешним источником тепла. Здесь газ быстро нагревается до температуры 600 — 800° С и начинает расширяться. Расширяющийся газ пойдет через регенератор и холодильник, в котором его температура еще понизится, в камеру сжатия, где он совершит механическую работу.

Поршень-вытеснитель, двигаясь вверх, вытолкнет весь газ из камеры нагрева в камеру сжатия. После этого цикл повторяется. Итак, машина перекачивает

тепло из камеры нагрева с высокой температурой в камеру сжатия с температурой окружающего пространства. Энергия, приобретенная газом в камере нагрева, превращается в механическую работу, снимаемую с вала двигателя.

К достоинствам «стирлинга», помимо высоких КПД и стерильности, необходимо добавить еще одно — способность работать на любом виде топлива или тепловой энергии, а также бесшумность и плавность работы. Этими качествами существующие «стирлинги» не в последнюю очередь обязаны приводу.

Первые выпущенные на рынок «стирлинги» имели простой кривошипный привод с двухколенным валом со сдвинутыми примерно на 70° шейками. Это обеспечивало неплохой рабочий процесс, но машины вибрировали — уравновесить такой привод полностью невозможно. В следующих модификациях появился параллело-граммный привод. Вибрация практически исчезла (редкая удача!), но рабочий процесс слегка ухудшился. Из двух зол выбирают меньшее: нет вибрации — выше надежность.

Ухудшение процесса объясняется тем, что реальный цикл существенно отличается от теоретического. На рис. 13 (в координатах Т — S) внутри идеального параллелограмма, характеризующего цикл Стирлинга, показан овал — он-то и отображает реальные процессы. На рисунке (схема IV) представлен тот же цикл в более привычных двигателистам координатах Р — V. Задача

Рис. 14. Схема работы двигателя Стирлинга:

1 рабочий поршень; 2 — поршень-вытеснитель; 3 — холодильник; 4 — регенератор

привода — максимально приблизить овал к идеальным очертаниям, не ухудшая механических качеств двигателя.

Параллелограммный привод, примененный голландскими инженерами для усовершенствованной модели, соответствовал этому условию лишь частично. Гораздо лучшее решение (рис. 15) предложили узбекские ученые и инженеры Т. Я. Умаров, В. С. Трухов, Ю. Е. Ключевский, Н. В. Борисов, Л. Д. Меркушев — сотрудники отдела гелиофизики Физико-технического института АН Узбекской ССР.

В старом приводе (рис. 15, а) траектория точек кривошипа, определяющих движение поршней, — окружность. В новом приводе (рис. 15, б) для поршня-вытеснителя — окружность, для рабочего — эллипс. Это позволяет, сохранив все преимущества параллелограммно-го привода, добиться лучшего согласования движения поршней и приблизить реальный цикл к идеальному. Решение защищено авторским свидетельством № 273583.

Главный недостаток «Стирлингов» — громоздкость. На 1 л. с. мощности в построенных конструкциях приходится 4 — 5 кг против 0,5 — 1,5 кг в обычных двигателях. Сбавить вес могут помочь несколько изобретений Т. Я. Умарова, В. С. Трухова и Ю. Е. Ключевского. В двигателе по а. с. № 261028 поршень-вытеснитель на отдельных этапах своего движения выполняет функции поршня рабочего, т. е. используется более эффективно. Взгляните на рис. 15, в. Когда оба поршня движутся вверх, в сжатии участвует и тот и другой. Достигнуто это благодаря тому, что рабочий поршень размещен внутри поршня-вытеснителя. То же самое происходит в момент расширения — рабочего хода. В итоге более равномерно нагружен привод, увеличивается доля рабочего хода в общем цикле, сокращены габариты и, следовательно, вес машины.

Еще меньшие размеры имеет двигатель по а. с. № 385065 тех же авторов (рис. 15, г). Помимо размещения рабочего поршня внутри поршня-вытеснителя, последний выполнен с замкнутой внутренней полостью, в которой размещен привод, состоящий из коленчатого вала и пары конических шестерен. -Интерес ташкентских ученых к двигателям внешнего сгорания — не просто увлечение модной темой. Они необходимы им как один из элементов простых, надежных и эффективных гелиосистем. Собранные в пучок солнечные лучи приведут в движение «стирлинг» любой мыслимой конструкции, и эффективность такой системы существенно превысит эффективность солнечных батарей- или тепло-аккумуляторов.

Двигатели с циклами внешнего сгорания таят в себе удивительные возможности. И можно смело сказать, что внимание изобретательских и инженерных кругов к ним явно недостаточно. Пример тому авторское свидетельство № 376590 инженера В. И. Андреева и доктора технических наук А. П. Меркулова. В их двигателе (рис. 16) применен бесшатунный механизм 6 С. С. Баландина. «Стирлинг» с механизмом С. С. Баландина стал гораздо компактнее. Но суть изобретения не в этом: камеры нагрева 7 новбго двигателя связаны тепловыми трубками 5 — сверхпроводниками тепла. Испарение и конденсация помещенных в них веществ обеспечивают практически мгновенную передачу огромного применительно к размерам потока тепла от одного конца трубки к другому.

Трубки позволили изобретателям найти правильное решение одной из проблем двигателей внешнего сгорания — неравномерного отбора тепла. В тепловых циклах обычных ДВС подвод тепла проводится в строго определенное время. А в двигателях внешнего сгорания нагрев головки идет постоянно. В результате в моменты, когда отбора тепла нет, головки перегреваются. Приходится снижать температуру нагрева, а это прямо сказывается на КПД: чем ниже температура, тем он ниже. Обидно, но ничего не поделаешь: применение термостойких материалов снижает коэффициент теплопередачи, применение теплопроводных — требует снизить допустимую температуру нагрева головки.

Двигатель Андреева и Меркулова двухстороннего действия. Когда рабочий ход с одной стороны поршня заканчивается, тепловые трубки «перекачивают» избыток тепла в противоположную камеру нагрева. Тем самым температура зоны нагрева выравнивается и ее можно существенно повысить. Двухсторонним действием новый «стерлинг» обязан механизму С. Баландина. Из всех известных только механизм С. Баландина позволяет осуществить двухстороннее действие с максимальной выгодой при минимальном увеличении габаритов и максимально возможном механическом КПД.

В двигателе Андреева — Меркулова поршни-вытеснители 2 и основные рабочие поршни 1 установлены в отдельных цилиндрах, а с каждой стороны поршня расположена самостоятельная камера. Камеры попарно соединены между собой трубопроводами, на которых укреплены ребра холодильников. В каждой паре камер осуществляется цикл одноцилиндрового «стирлинга».

На схеме, иллюстрирующей принцип действия одноцилиндрового «Стирлинга» (см. рис. 14), хорошо видна асинхронность движения поршней, обеспечиваемая па-раллелограммным механизмом. Тот же эффект достигается и в бесшатунном механизме С. Баландина и в любом другом многошатунном механизме, если шейки коленчатого вала сместить на некоторый угол.

Коэффициент полезного действия уже построенных двигателей внешнего сгорания достигает 40%. По расчетам В. Андреева и А. Меркулова повысить его минимум на 15% можно, только применив тепловые трубки. Не меньше даст механизм С. Баландина. Реальный КПД машины приблизится к теоретическому — 70%? Это почти вдвое выше, чем у лучших ДВС нашего времени. Прибавьте сюда «стерильность» двигателя Стирлинга.

За рубежом испытывали двигатель внешнего сгорания для легкового автомобиля. Оказалось, что концентрация СО в выхлопных газах понизилась в 17 — 25 раз, окислов азота — почти в 200 (!), углеводородов — в 100 раз.

«Стирлинг», спроектированный В. Андреевым и А. Меркуловым, при мощности 50 л. с. весит 70 кг, или 1,4 кг/л. с. — на уровне лучших образцов карбюраторных автомобильных двигателей. И это не преувеличение. В результате использования механизма С. С. Баландина сократился габарит, а от -давления в картере авторы избавились установкой на штоке перекатывающейся резиновой мембраны, которая способна выдерживать давления до 60 кг/см2 (обычно в запоршневом пространстве этих двигателей около 40 кг/см2). Тепловые трубки увеличили мощность при тех же габаритах. Вскоре после получения авторского свидетельства изобретатели обнаружили выданный чуть позднее фирме «Дженерал моторе» патент США, где оговорено применение тепловых трубок для подвода тепла внутрь двигателя внешнего сгорания. Смысл один, суть несколько разная.

Двигатели внешнего сгорания известны более 150 лет. Коэффициент полезного действия первого из них был равен 0,14%! Можно сказать, что родились они раньше времени. Существенные недостатки долгое время держали их на «задворках». Всплески технической мысли, подобные идее В. Андреева и А. Меркулова, открывают перед ними зеленую улицу.

Существует и другой интереснейший путь приближения эффективности «Стирлингов» к теоретической, также найденный советскими учеными — сотрудниками Института ядерной энергетики АН БССР. В ряде авторских свидетельств № 166202, 213039, 213042, 201434. авторами которых являются И. М. Ковтун, Б. С. Онкин, А. Н. Наумов, С. Л. Косматов, излагаются способы, позволяющие обойти вековечный запрет термодинамики и построить тепловые машины с эффективностью выше, чем у цикла Карно. Это утверждение, опровергающее азбучные истины, известные всем теплотехникам, звучит на первый взгляд парадоксально. И вместе с тем такие машины возможны. Во всех без исключения фундаментальных трудах, посвященных тепловым машинам, предполагается, что свойства рабочих тел — газов во время работы не меняются. Суть пути, предложенного белорусскими учеными, — изменение этих свойств. Последнее возможно, если во время цикла в рабочих газах или их смесях происходят обратимые химические реакции. Так, например, термический КПД турбины может быть увеличен втрое, если при нагреве рабочее тело будет диссоциировать, а при бхлаждении рекомбинировать. Такими телами могут быть газообразная сера, йод, окислы азота, кобальт, треххлористый алюминий.

В частности, треххлористый алюминий уже сейчас рассматривается как перспективное рабочее тело для «гелиостирлингов», работать которым предстоит в космосе. Главная проблема при этом — отвод тепла от холодильника. Иного пути, чем излучение тепла в пространство, там нет. Чтобы этот процесс был эффективным, температура холодильника-радиатора должна быть достаточно высокой, не менее 300° С. Верхний же предел температуры такой же, как на Земле: от 600 до 800° С. Его ограничивает теплостойкость существующих материалов. В этих условиях эффективность обычного «Стирлинга» существенно снижается, а применение диссоциирующего газа позволит не только в 2 — 3 раза увеличить мощность, но и примерно вдвое повысить КПД.

Несомненно, что от таких преимуществ грех отказываться и на Земле. Поэтому тем, чья деятельность связана с тепловыми машинами, можно порекомендовать внимательнейшим образом изучить работы белорусских ученых. В них таятся и возможность создания крупных

тепловых машин с КПД, близким к 100%, и база для постройки автомобильных двигателей внешнего сгорания невиданной экономичности.

Первые положительные результаты уже имеются. Голландские инженеры заставили рабочее тело холодильной машины, работающей по циклу Стирлинга, совершать фазовые превращения и вдвое увеличили ее холодопроизводительность. Теперь дело за двигатели-стами!

Паровые двигатели. Повествуя о двигателях внешнего сгорания, нельзя не упомянуть о паровых машинах. Этот вид привода, еще 100 лет назад бывший самым распространенным, сегодня расценивается как экзотический. А объясняется это лишь тем, что ДВС практически вытеснили паровые машины с автомобилей, хотя мелкосерийное производство паромобилей существовало вплоть до… 1927 г.

Энтузиасты пара приводят много доводов в пользу возрождения двигателя наших дедов. И в первую очередь соображения о высокой «стерильности» двигателя. В этом отношении паровая машина имеет те же преимущества, что и двигатель Стирлинга: в продуктах сгорания теоретически присутствуют лишь двуокись углерода и водяной пар, а количество окиси азота может быть даже еще меньшим, так как требуемая температура гораздо ниже. Кроме того, в результате более полного сгорания общее количество «выхлопа» по сравнению с ДВС ниже примерно на 1%.

Отнюдь не низок и КПД современных паровых машин. Он может быть доведен до 28% и, таким образом, быть соизмеримым с КПД карбюраторных ДВС. При этом следует отметить, что, например, общая эффективность электромобилей (с учетом процесса получения электроэнергии) не превышает 15%, т. е. в глобальном масштабе парк «стирлингов» и паромобилей загрязнял бы атмосферу практически вдвое меньше, чем аналогичный парк электроэкипажей. А если учесть и исключительные эксплуатационные качества паровых машин, то возобновление интереса к ним уже не кажется сколь-либо необоснованным. О возобновлении интереса свидетельствуют не только журнальные статьи и «свежие» патенты, но и торговля патентами на паровые машины.

Принципиальная схема одноконтурного варианта автомобильного парового двигателя приведена на рис. 17. Источник тепла / доводит до кипения рабочую жидкость в котле 2. Именно «рабочую жидкость», так как ею может быть не только вода, но и другие агенты с приемлемыми температурами кипения (конденсации) и теплотехническими.параметрами. Одним из перспективных агентов является, например, фреон-113, температура кипения которого (48° С) вдвое ниже, че*1 у воды.

Через распределительный механизм 3 пар поступает в собственно паровой двигатель 4. Отработанный пар конденсируется потоком воздуха от вентилятора 5 в конденсаторе 6, предварительно отдав часть тепла жидкости в рекуперативном теплообменнике 7. В теплообменник и далее в котел жидкость подается насосом 8. Такие элементы схемы, как двигатель 4, конденсатор € (радиатор) и насос 8, входят в состав любого автомобиля. Добавляются только котел 2 с нагревателем 1 и теплообменник 7.

В качестве двигателя 4 могут быть использованы практически любые как поршневые, так и ротационные машины или даже турбины. Поэтому к паровому приводу применимы почти все технические решения, описанные в настоящей брошюре.

Преимущества описанных механизмов в сочетании с особенностями паровых машин позволят создать высокоэффективные приводы транспортных средств. Ведь азбучные достоинства современных автомобилей — бесшумность, приемистость, плавность хода — относительны. Истинному смыслу этих слов в полной мере соответствуют как раз паромобили. В них нет резкой смены давления при выхлопе, а следовательно, нет главного источника шума, а заодно и системы глушения звука выхлопа. Мало кто мог в последнее время видеть паромобиль. А вот паровозы помнят, наверное, все. Вспомним, что даже с тяжелым составом трогались с места они абсолютно бесшумно и исключительно плавно.

Плавность хода и необыкновенная приемистость паромобилей объясняются тем, что характеристика паровой машины качественно отличается от характеристики ДВС. Даже при минимальном числе оборотов в минуту ее крутящий момент не менее чем в 3 — 5 раз выше крутящего момента ДВС с сопоставимой мощностью при оптимальном числе оборотов. Высокий крутящий момент обеспечивает великолепную динамику разгона паромобиля. Если карбюраторные ДВС мощностью 50 л. с. обеспечивают разгон автомобиля до скорости 100 км/ч приблизительно за 20 с, то паровой машине для этого нужно вдвое меньше времени.

Немаловажно и то, что никакого переключения передач при разгоне не требуется, высокий крутящий момент у парового двигателя сохраняется во всем диапазоне числа оборотов — от нуля до максимальных. Коробки передач тут просто не нужны. Вспомните: у тех же паровозов их никогда не было. Достоинством парового двигателя является и относительно низкое число оборотов, что, в свою очередь, обусловливает повышенную долговечность. Даже при передаточном отношении от колес к двигателю, равном единице, обороты не превысят 2000 — 3000 в минуту при скорости экипажа до 200 км/ч (!), а обычный интервал оборотов ДВС — 3000 — 6000 об/мин.

Но несмотря на низкое число оборотов, удельные мощностные показатели парового двигателя превосходят аналогичные показатели ДВС. Например, получить у парового двигателя удельную мощность в 400 — 600 л. с./л (при 2500 — 3000 об/мин) совсем не трудно. Удел обычных ДВС всего 50 — 100 л. с./л и только отдельные двигатели с механизмом С. Баландина имеют похожие показатели.

Ну и, наконец, надежность паровых машин занимает отнюдь не последнее место в ряду их достоинств. Цще и сейчас можно встретить на запасных путях работающие паровозы постройки начала века. И их паровые двигатели в полной исправности. Причины тому — Низкое число оборотов, постоянство температурного режима (температуры пара), низкий уровень максимальных температур — в 5 — 6 раз меньше, чем в ДВС, полное отсутствие таких неприятных процессов, как нагарооб-разование и закоксование, и абсолютная чистота рабочего агента, циркулирующего в замкнутом контуре (в ДВС полную очистку воздуха осуществить не удается).

Естественно, возникает вопрос, какие же причины мешают паровой машине вновь занять достойное место в ряду современных двигателей?

В первую очередь это малая экономичность и, как следствие, повышенный в 1,5 — 3 раза расход топлива. Коэффициент полезного действия поршневых паровых машин только может быть доведен до 28% , а у построенных образцов он существенно ниже. Ведь КПД паровозов, на которых паровая машина существовала дольше всего, уже етал синонимом низкой эффективности: он едва достигал 10% у лучших моделей с частичной обратной конденсацией пара. Правда, цикл паровых машин был разомкнут. Применение замкнутых циклов с эффективными регенеративными теплообменниками позволит существенно перешагнуть 10-процентный рубеж. А в одном из сообщений, посвященном «новому» паровому двигателю, указывалось, что эффективность генератора пара (котла) равна 90%. Примерно той же величиной характеризуется эффективность процесса сгорания ДВС. Но и даже при более высоком расходе топлива эксплуатационные расходы на паромобиль могут быть близки к его бензиновому конкуренту, так как сжигать можно самое дешевое топливо.

Вторая причина — это высокая стоимость силовой установки. Третьей причиной считается большой вес па-

1 У паровых турбин с замкнутым контуром КПД достигает 29%.

ровой машины. Однако уже из вышеизложенного следует, что общий вес сравниваемых экипажей будет практически одинаков. Таким образом, в настоящее время нет никаких серьезных причин, мешающих паровой машине вновь занять достойное место в ряду необычных двигателей.

Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания

В этом разделе речь идет о двигателях, которым авторы многочисленных публикаций порою сулят блестящее будущее. И, конечно, на первом месте стоит двигатель Ванкеля.

Но так ли уж радужны его перспективы? Экономисты всех стран едины во мнении, что только не менее чем 25% преимущества по основным показателям обеспечивают «новой технике» право на безоговорочную замену «старой».

Прошло более 15 лет с момента появления первого промышленного образца двигателя Ванкеля. Срок значительный. И оказывается, что преимущества «ванкеля» в весе составляют всего 12 — 15%; преимуществ по стоимости и долговечности нет, и только объем, занимаемый двигателем под капотом автомобиля, уменьшен на 30%. При этом размеры автомобилей практически не сокращаются.

Реальность опровергает и все еще бытущие утверждения о «малодетальности» этого двигателя. Один его ротор имеет 42 — 58 уплотнительных элементов, в то время как у сопоставимого ДВС их около 25, включая клапаны.

Еще хуже обстоят дела с многороторными двигателями. Для них нужны сложные картеры, дорогостоящая система охлаждения, многодетальный привод. Уже только двухроторный «ванкель» содержит шесть объемных отливок сложной конфигурации, а равнозначный поршневой двигатель — всего 2 — 3 гораздо более простых и технологичных.

Сложная технология изготовления эпитрохоиды — внутреннего профиля каждого картера, покрытие статоров и многочисленных уплотнительных элементов дорогостоящими материалами, усложненная сборка сводят на нет все потенциальные преимущества «ванкелей».

И хотя уже на автосалонах 1973 г. был представлен четырехроторный двигатель мощностью 280 л. с. (объем 6,8 л; 6300 об/мин), областью применения «ванкелей» останутся одно-двухроторные конструкции. Четырехроторный образец построила фирма «Дженерал моторе» (США) для спортивной модели «Шевроле-Корветт», выпуск которой небольшими сериями планируется начать с 1976 г. В запасе у. фирмы есть и двухроторный образец (4,4 л; 180 л. с. при 6000 об/мин). Однако устанавливать эти двигатели будут только по просьбе покупателя. В 1974 г. начат мелкосерийный выпуск французского варианта двухроторного двигателя (1,2 л; 107 л. с.) для спортивной модели «Ситроен-Биротор».

Следует отметить, что эти практически единственные в мире образцы выпущены фирмами, вложившими значительные средства в приобретение лицензий и отработку конструкции и технологии производства. Затраты, естественно, требуют отдачи, но выпуск моделей скорее всего преследует престижные цели. По мнению экспертов, любые роторные двигатели могут стать конкурентоспособными лишь при условии значительного снижения их стоимости и расхода топлива (!). А тут у «ванкеля» дела обстоят как раз неважно.

Но даже при выполнении этих требований для массового выпуска роторных дв»игателей, например, американской промышленности потребуется не менее 12 лет. Прогнозные данные о перспективах других типов двигателей говорят о том, что этот переход осуществляться не будет. Видимо, по этим причинам такие автогиганты, как фирмы «Форд» и «Крайслер», затратив немалые средства на разработку «ванкелей», полностью свернули эту тематику.

В последние годы в печати появилось много интригующих сообщений о роторном двигателе, разрабатываемом в Австралии изобретателем Ральфом Сарич. Журналисты и, надо полагать, не без помощи автора ухитрились так затуманить сообщения, сравнивая двигатель»и с турбинами, и с «ванкелем», и с другими двигателями, что просто необходимо остановиться на его конструкции.

В основу двигателя положен принцип работы коловратного насоса, пластины которого разграничивают камеры переменного объема. Построенные образцы двигателя имеют семь рабочих камер (рис. 18, а), причем в каждой установлены свечи зажигания и впускной и выпускной клапаны (рис. 18, б). Ротор выполнен семигранным и совершает эксцентричные колебания под воздействием центрального кривошипного вала. Лопатки двигателя П-образные (рис. 18, в). В радиальном направлении они колеблются в пазах корпуса, а ротор относительно лопаток одновременно перемещается по касательной к окружности. Для обеспечения перемещения лопаток и плотного контакта нижней грани лопатки с ротором на их планках установлены ролики, помещенные в специальный паз корпуса.

Средние скорости взаимного перемещения деталей относительно невелики и теоретически обороты двигателя могут достигать 10 тыс. в минуту. Если сравнить этот двигатель с «ванкелем», то максимальный путь, проходимый за один оборот уплотнительным элементом, соответственно составит 685 и 165 мм. Система уплотнений содержит около 40 деталей, что сопоставимо с «ванкелем».

Построенные образцы при 4000 об/мин и весе 64 кг развивают 130 — 140 л. с. Рабочий объем двигателя

3,5 л, т. е. литровая мощность — на уровне обычных двигателей и составляет около 40 л. с./л. При форсировке этот показатель может быть увеличен примерно вдвое.

Рис. 18. Схема двигателя Р. Сарича:

а — поперечный резрез; б — такт сжатия в одной из камер; в — лопатка двигателя

К недостаткам двигателя относится очень высокая теплонапряженность, требующая применения гораздо более мощных водяной и масляных систем. При испытаниях выявилось, что наиболее нагруженный и слабый узел — ролики пластин. Поэтому в ближайшем будущем характеристики двигателя вряд ли могут быть существенно улучшены.

В целом схему двигателя признать оригинальной нельзя, так как запатентовано великое множество похожих на нее, отличающихся лишь второстепенными деталями. Поэтому главная заслуга Р. Сарича состоит в том, что он взял на себя труд ее доводки и добился определенных результатов. Какой-либо революции его двигатель не совершит, и, пожалуй, наиболее важно в работе Р. Сарича лишь то, что он привлек внимание инженерной общественности к схемам, построенным на принципе действия коловратных машин.

Есть энтузиасты этой схемы и в нашей стране. Так, житель поселка Сары-Озек Талды-Курганской области Г. И. Дьяков даже построил макетный образец такого двигателя с вращающимся ротором, т. е. по схеме, где условия работы пластин хуже. Испытания двигателя пока не проводились.

Сфероидальные двигатели. В 1971 г. в Журнале «Изобретатель и рационализатор» появилась статья о сфероидальном двигателе воронежского изобретателя

Рис. 19. Схема трансформации шарнира Гука в сфе-роидальный двигатель:

1 — крестовина; 2 — диафрагма; 3 — вилки; 4 — сегменты; 5 — сферическая оболочка

Г. А. Соколова. В основу двигателя положена способность шарнирного соединения Гука трансформироваться в механизм, имеющий четыре полости, объем которых при вращении изменяется от минимума до максимума. В одной или двух полостях можно организовать цикл ДВС. Пример трансформации показан на рис. 19. Если крестовину 1 шарнира преобразовать в круглую диафрагму 2 с шаровой наружной поверхностью, а вилки 3 шарнира заменить плоскими сегментами 4 и поместить эти три элемента в сферическую оболочку 5, то получится механизм, способный выполнять функции двигателя. Для этого в соответствующих местах сферической оболочки необходимо выполнить лишь впускные и выпускные окна и… СШДД готов.

После статьи об этом необычном двигателе пришло более 300 писем. «За» и «против» высказывались профессора, студенты, инженеры, директора предприятий, пенсионеры, механики и др. Десять заводов сообщили, что могли бы выпускать двигатель. Много писем прислали клубы спортсменов-водомоторников. Были предложения об использовании СШДД в качестве гидромотора или насоса для тепловозов, лодочного мотора, пневмодвигателя для ручного инструмента, компрессора, силовой установки экспериментального стенда. Поэтому редакция журнала разослала около 40 приглашений институтам, КБ, заводам и редакциям журналов с предложением собраться за «круглым столом».

На встрече ответственный секретарь редакции привлек внимание собравшихся к двум парадоксам: тому, что ВНИИГПЭ, противопоставив лишь патенты, выданные в прошлом веке, отклонил заявку на изобретение главным образом из-за «отсутствия полезности», и тому, что инженерная общественность не знает о существовании таких двигателей.

До встречи у многих вызывала сомнение работоспособность вилок шарнирного соединения, возможность их смазки, высокая габаритная мощность (за-за невыгодной щелевой формы камеры сгорания и плохого, наполнения, обусловленного контактом свежей смеси с раскаленной диафрагмой) и герметичность камер сгорания.

1 Изобретатель В. А. Когут предложил называть двигатели этого типа сфероидально-шарнирно-диафрагменными двигателями (СШДД).

Демонстрация действующего макета двигателя со сферой диаметром 150 мм, который при давлении подаваемого в него сжатого воздуха 14 кг/см2 развивал 4500 об/мин, убедительно свидетельствовала о возможности создания работоспособной конструкции такого типа. Диаметр пальца шарнирного соединения двигателя может достигать 60 мм. При таких размерах удельные давления на контактных поверхностях нетрудно снизить до любого желаемого предела. Работоспособность уплотнения диафрагмы макетного образца сомнений у большинства собравшихся не вызвала.

Был также представлен еще один двигатель с диаметром сферы 102,8 мм. Его построил изобретатель А. Г. Заболоцкий, ничего не знавший о работе Г. А. Соколова. В режиме пневмодвигателя его конструкция проработала около 40 ч, развивая до 7000 об/мин. Ни повышенных вибраций, ни износа за это время не обнаружено. А зазоры между сферой и диафрагмой в этой модели были даже слишком малы, так как при «горячих» испытаниях двигатель заклинивало.

В процессе дискуссии о надежности уплотнения СШДД выяснилось, что, например, в двигателях Ван-келя скорости скольжения уплотнительных пластин по сравнению с кольцами обычных поршневых двигателей гораздо выше, а вместе с тем эти двигатели достаточно успешно работают. В СШДД скорости скольжения могут быть даже ниже. Так что для современной промышленности, способной создавать двигатели любой конструкции, проблема надежности уплотнения скорее всего не представляет собой сложности. Надежность уплотнения в значительной степени будет зависеть от точности обработки внутренней поверхности сферической оболочки. Опыт А. Г. Заболоцкого, построившего двигатель в мастерской Верхнедонского плодосовхоза, имеющей только токарный станок, говорит о том, что необходимую точность обработки сферы можно получить даже в полукустарных условиях. Простоту обработки сферы подтвердило и изготовление на Средневолжском станкозаводе другого сфероидального двигателя. Там рабочие применили внутришлифовальный станок с поворотным столом.

Угол между осями шарниров в сфероидальных двигателях достигает 35 — 45°. При этом неравенство угловых скоростей должно было бы привести к появлению больших знакопеременных инерционных моментов и, как следствие, к огромной вибрации. Обкатка опытных образцов на сжатом воздухе опасных вибраций не выявила. Нагрузки выдержали даже винты М3, которыми были стянуты полусферы в двигателе Г. А. Соколова. Не считает опасными большие углы и проживающий в Хёрсоне В. И. Кузьмин, профессиональная деятельность которого уже 15 лет связана с шарнирами Гука. «Конструкцию двигателя Соколова одобряю», — телеграфировал он «круглому столу».

Отсутствие вибраций в СШДД с большим углом между осями (при углах более 10° шарниры Гука обычно стараются не применять) можно объяснить демпфирующим действием рабочей среды. А поскольку нагрузка приложена только с одной стороны шарнира, неравномерность вращения свободного от нагрузки вала не приводит к появлению значительных инерционных моментов.

Собравшиеся за «круглым столом» пришли к выводу, что достоинства и недостатки СШДД может выявить только экспериментальная проверка. Та же мысль содержится в письме профессора кафедры ДВС МВТУ им. Баумана А. С. Орлина. Он пожелал автору «быстрейшего воплощения его замыслов в металле и испытаний», так как только испытания «позволят разрешить все спорные вопросы». Испытания, а тем более постройка опытных образцов двигателей далеко не простое дело: только доводка обычного двигателя даже в заводских условиях, длится 4 — 5 лет.

На «круглом столе» была представлена подборка патентов по сфероидальным двигателям. Хотя научно-техническая литература не содержит сведений о них, патентные архивы говорят о том, что Г. А. Соколов и А. Г. Зоболоцкий не первыми подметили замечательную способность шарнира Гука трансформироваться в двигатель или насос. Первый похожий английский патент относится к 1879 г., последние — уже к нашему времени. Не обойдена эта схема вниманием и в классификационной таблице всех мыслимых схем роторнопоршневых двигателей, которая приводится в книге Ванкеля о роторных двигателях.

Хаким образом, сфероидальным двигателям, выполненным на основе шарнира Гука, просто не повезло.

Не нашлось в истории моторостроения человека, который взял бы на себя труд их доводки.

В настоящее время к этой работе обстоятельно готовится Г. Соколов (Воронежский политехнический институт) и ряд других энтузиастов. Соколовым уточнены фазы газораспределения, отлиты из специального антифрикционного сплава (сплава Баклана) полусферы, проведены многочисленные расчеты, так и не выявившие недопустимых нагрузок.

Вторым центром постройки СШДД стал Херсон «Теоретик карданов», как величали его на встрече за «круглым столом», Виктор Иванович Кузьмин настолько заинтересовался этой необычной схемой, что взялся за постройку. К работе он привлек группу рабочих, студентов, аспирантов. Двигатель изготовлен в металле н теперь дело за.испытаниями.

В 1974 г. стало известно об еще одном сфероидальном двигателе. Проживающий в Целинограде молодой

Рис. 20. Двигатель В. А. Когута. Рабочий объем 1600 см®; диаметр сферы 210 мм; число оборотов 2500 об/мин; мощность 65 л. с.; вес 45 — 65 кг; наклон осей 30е:

1 — диафрагма; 2 я 3 — сегменты; 4 и 5 — уплотнительные кольца; € « уплотнительные пластины; 7 — пальцы; 8 — дистанционные втулки; 9 — маховик; 10 — перепускной трубопровод; 11 — теплоотводящие стержни

конструктор по сельскохозяйственным машинам Валерий Альвианович Когут давно обдумцрал идею подобного двигателя и, узнав о работе Соколова, построил действующую модель (рис. 20). Двигатель был выполнен без системы охлаждения и при доводке работал по несколько минут до момента перегрева в общей.сложности более 2 ч. Следует отметить, что такая продолжительность работы — своеобразный рекорд. Сфероидальные двигатели других авторов работали менее продолжительно.

Двигатель состоит из диафрагмы 1 и двух сегментов 2, 3, шарнирно соединенных с диафрагмой. Валы сегментов вращаются в подшипниковых узлах. Уплотнение сегментов и диафрагмы осуществляется кольцами 4, 5, уплотнение между сегментами и диафрагмой — подпружиненными пластинами 6. В теле диафрагмы размещены- четыре пальца 7, к которым с помощью дистанционных втулок 8 привинчены сегменты 2, 3 (см. сечение 1-1).

Цикл двигателя двухтактный. В левой половине сферы (со стороны маховика 9) осуществляется -предварительное сжатие смеси, поступающей из автомобильного карбюратора. По перепускному трубопроводу 10 смесь направляется в правую половину сферы. В изображенном на рисунке положении в верхней части происходит продувка, в нижней начинается рабочий ход.

Смазка и охлаждение правого сегмента 3 и диафрагмы / должны осуществляться маслом, подаваемым через правый подшипниковый узел. Кроме этого, с торцевой поверхностью правого сегмента контактируют несколько подпружиненных теплоотводящих стержней 11, по которым тепловой поток «стекает» к оребренному корпусу подшипникового узла. С левой стороны диафрагма охлаждается свежей рабочей смесью.

Испытания двигателя В. Когута, во время которых многие его узлы модернизировались, доказывают принципиальную работоспособность этой схемы. Конструктивно и технологически СШДД существенно проще двигателя Ванкеля. Реальные преимущества станут ясны в ближайшем будущем после испытаний двигателей Соколова, Кузьмина, Когута.

1 Расположение продувочного и выхлопного окон на рис. 20 показано условно.

За «круглым столом» журнала «Изобретатель и рационализатор» куйбышевский изобретатель В. И. Андреев сообщил о сфероидальном двигателе *, в разработке рабрчих чертежей двух вариантов которого, а также в расчетах и изготовлении литых деталей принимали участие сотрудники ВАЗа. Особенность двигателя (рис. 21) в том, что он состоит из двух роторов, наружного / и внутреннего 3, вращающихся в одном направлении. Оси роторов наклонены, их сопряжение осуществляется по сфере. В центре сферы разместилась диафрагма — поршень 2, разделяющая рабочий объем на четыре самостоятельных камеры сгорания.

Прокрутите мысленно роторы хотя бы на один оборот, и объем около верхней свечи плдвно увеличится до максимума, что может соответствовать рабочему ходу или перепуску (цикл двигателя двухтактный), а затем снова сведется к минимуму, т. е. произойдет выхлоп или сжатие. Предварительное сжатие воздуха осуществляется центробежным нагнетателем 4.

Из нагнетателя воздух следует в карбюратор и далее через полый вал 6 в камеру сгорания. Выхлоп происходит через окна 7 во внешнем роторе, а энергия выхлопных газов реализуется на турбине 5. Наружный ротор вращается в двухрожковой улитке 8. Поэтому лопатки попеременно выполняют функции нагнетателя и турбины. Выхлоп происходит в один рожок (на рисунке не показано), другой используется для нагнетателя. Из-за этого холостые обороты двигателя сравнительно высоки — не менее 1500 об/мин.

При двухтактном цикле работы в диаметрально противоположных камерах одновременно происходят одинаковые процессы. На рис. 21 изображен момент, когда в / и /// камерах начинается рабочий ход, а во // и IV камерах идет продувка (сплошные линии стрелок — рабочая смесь, пунктирные — продукты сгорания).

Если смотреть на двигатель справа, то при вращении ротора против часовой стрелки в / и /// камерах произойдет расширение (рабочий ход) 110° по углу поворота, затем откроются выхлопные окна и еще через 8° — впускные. После поворота на 180° объем / и III камер будет равен объему при начальном положении камер II и IV, что соответствует середине продувки. При угле поворота 240° закроются выхлопные окна, а еще через 8° — впускные. С этого момента начнется такт сжатия (цикл несимметричный). При рабочем такте ребра внешнего ротора омываются чистым воздухом (стрелки из точек), охлаждающим ротор, а затем этот воздух используется для наддува. При выхлопе ребра работают как лопатки турбины.

Расчетная мощность двигателя — 45 л. с. При первом знакомстве с ним поражают непропорционально большие размеры карбюратора. Но оказывается, что карбюратор даже меньше обычных мотоциклетных, а невелик сам двигатель. Еще больше удивляешься, когда узнаешь, что рабочие чертежи всех без исключения деталей уместились в тонюсенькой папке. Она убедительно говорит о простоте конструкции, минимальном количестве деталей. А после ознакомления со сравнительными характеристиками, подтвержденными многочис-

ленными расчетами — не поверить в будущее этой конструкции просто невозможно. Судите сами.

Оба ротора вращаются в одну сторону. Тем самым резко снижаются скорости взаимного перемещения деталей, и обычные кольца прекрасно выполнят свои функции.

Именно из-за высоких скоростей уплотнений Ванкелю пришлось понизить число оборотов двигателей с 10 — 12 тыс. до обычных 6 тыс. об/мин. Авторам сфероидального двигателя даже не потребовалось гнаться за высокими оборотами. Уже и при 4 — 5 тыс. об/мин их двигатель превосходит ванкелей. Достаточно сказать, что у этого двигателя более высокая литровая мощность — 97 л. с./л при 4000 об/мин, в 2 — 3 раза более высокий крутящий момент (25 кгм!), а удельный вес — 0,5 кг/л. с. соперничает с авиационными двигателями. И все это относится к опытному образцу! Благодаря тому что роторы симметричны относительно осей вращения, двигатель идеально уравновешен. Тому же способствует и протекание в диаметрально противоположных камерах одинаковых процессов. Расчетная неравномерность работы мотора равна 2° 16″, что гораздо ниже, чем у «ванкеля» или поршневого ДВС. Симметричность процессов, кроме того, обусловливает работу, диафрагмы как бы во взвешенном состоянии, резко снижая нагрузки на трущиеся пары.

Если сравнить нагрузку на пальцы диафрагмы с нагрузкой поршневого пальца и нагрузку» на подшипники внешнего ротора с нагрузкой на шатунные шейки обычного ДВС такой же мощности, то они окажутся в 2 раза меньше. Наполовину снижено в сфероидальном двигателе и усилие, приходящееся на подшипники внутреннего ротора (сравнение проведено с коренной шейкой двухцилиндрового поршневого ДВС).

Сокращение числа трущихся пар и малая величина нагрузок приводят к небывало высокому механическому КПД. По расчетам он может достигать 92%! Ни один двигатель, за исключением двигателей с механизмом С. Баландина, не имеет КПД, даже близкого к этой величине.

Двигатель В. И. Андреева интересен еще и тем, что лопатки на внешнем роторе выполняют функции компрессора наддува и вентилятора охлаждения, а также глушителя (изменение скорости и объема газов) и турбины. В обычных двигателях в глушителе бесполезно рассеивается от 5 до 15% мощности. Здесь минимум 5% турбина возвращает обратно. Идея использования выхлопных газов не нова. Но ее реализация сложна: добавляются турбина, компрессор, газопроводы (рис. 22). В двигателе В. И. Андреева и Л. Я. Ушеренко для этого не требуется ни одной лишней детали.

Действие турбины уже проверено при несколько необычных обстоятельствах. Для холодной обкатки с помощью электромотора двигатель был установлен на стенде в инструментальном цехе Средневолжского станкозавода, где производились изготовление его деталей и сборка. Вращение продолжалось 6 ч. Ни вибрации, ни нагрева двигателя, ни задиров трущихся элементов обкатка не выявила.

Однако при «горячих» испытаниях случился казус. Из нагнетательного патрубка турбины вырывался сноп пламени как из сопла реактивного самолета, а ожидаемой мощности двигатель не дал. Когда его разобрали, камеры сгорания оказались абсолютно чистыми. Причина — головки свечей расположены слишком близко к корпусу и искра проскакивала, но не там, где надо. Так что первые испытания косвенно подтвердили лишь работоспособность турбины. Реконструкцию системы зажигания и все хлопоты по доводке взял на себя механик В. А. Артемьев.

Разработка двигателя ближайших десятилетий — сложная и многогранная проблема. Осветить ее полностью в пределах небольшой брошюры невозможно. Потребовалось бы рассказать о попытках усовершенствования рабочего процесса обычных ДВС, о способах нейтрализации выхлопных газов, об обеспечении рав-нопрочности узлов двигателя, устранении необходимости в техническом обслуживании, приспособлении конструкции к диагностированию. Каждая из этих проблем заслуживает отдельного подробного рассказа.

Задача настоящей брошюры — помочь читателю ориентироваться в потоке информации по затронутому вопросу и привлечь его внимание к конструкциям изобретателей, которые обязательно займут свое место в семье наипервейших помощников человека — двигателей.

|||||||||||||||||||||||||||||||||
Распознавание текста книги с изображений (OCR) —
творческая студия БК-МТГК.

Топ 10 Лучших Двигателей В Истории

Какой двигатель самый лучший в мире?

Можно ли выбрать один самый лучший двигатель? Естественно, нет. Есть больше десятка производителей автомобилей, каждый из них работает над усовершенствованием и модернизацией своих ДВС. Сложно назвать даже примерное количество существующих агрегатов. Как же тогда найти лучший из них? Ответ простой — НИКАК. Идеального на планете не существует.

Да, идеала не существует, но у каждой марки есть свой любимчик, который принёс ей успех и узнаваемость. Именно о таких ДВС и пойдёт речь.

Какой мотор хороший и почему?

Высказывание «хороший мотор» не однозначное. Хороший в чём? Какие критерии оценки? Хорошим можно назвать мощный мотор, но он будет совершенно не долговечен. Мощный агрегат всегда работает на приделе и имеет небольшой ресурс. Железо быстро выходит из строя.

Неубиваемый мотор тоже можно считать хорошим. Он пройдёт не одну сотню тысяч километров и не потребует ремонта. Как же тогда выбрать лучший? Для этого нужно чётко обозначить критерии выбора. Например, мощность, надежность, долговечность, возможность тюнинга.

Рейтинг двигателей, которые изменили историю

Мы собрали ТОП 10 двигателей, которые вошли в историю. Выбор делался не по соответствию одному качеству, а по их совокупности. Нельзя назвать эти десять экземпляров самыми мощными или очень выносливыми. Но они точно оставили свой след в развитии машиностроения. Многие стали легендами и в модифицированном виде устанавливаются на авто и сейчас.

ДВС в рейтинге не конкуренты между собой, они расположены в произвольном порядке.

VW / AUDI / SKODA / SEAT – 1.8 T

Рядная двадцатиклапанная четверка с чугунным блоком и турбонадувом.

Самый ресурсный и известный у концерна VAG. Выпускался с 1994 по 2004 год. Не требователен к топливу — спокойно ездит на 95 бензине. Известен за выносливость и существующие доработки, а также за использование интеркуллера маленького размера. Самый мощный мотор 1.8 Т с завода выдаёт 240 л.с.

За всё время вышло более десятка вариаций. Основные отличия касаются эффективности турбины и расположения в авто — продольное или поперечное. В разных модификациях устанавливался на такие автомобили:

Автомобили с ними до сих пор популярны. Их постепенно вытесняют дизели 2.5 TDI.

BMW / MINI / RANGE ROVER – M57

Дизель шестицилиндровый 24-клапанный, блок из алюминия и чугуна, Vanos.

Самая популярная версия — M57D30. Выпускался в 1998-2012 годах. Мощность в слабой версии начинается от 200л.с., в других — почти достигает 300. Производителем заявлено 274 hp.

Уникальность М57 в его ресурсе. Есть экземпляры, которые преодолели отметку в 500т км. Кроме того, на удивление бодрый, что не характерно для дизеля. Причина кроется в турбокомпрессоре. В некоторых случаях их два. Это обеспечивает приемистость во всем рабочем диапазоне.

В разное время неубиваемый мотор n57 устанавливался на:

Кроме 3. 0 л, есть модификации слабее по характеристикам — 2.5. Продлить долговечность помогут своевременные ТО. А сделать мощнее — чип-тюнинг.

Не зря к БМВ и Рендж Ровер приписан MINI. Мало кто знает, но у большинства малолитражных Миников сердце от БМВ — B38. Он тоже достоин внимания.

Это современный движок с рабочим объёмом 1500 см кубических, 102-231 hp.

Имеет всего 3 цилиндра. Остальными его характеристиками никого не удивишь: системы Double-VANOS и Valvetronic, 12 клапанов, давление наддува 1,17 Бар.

Автомобили с B38:

Легко поддаётся чип-тюнингу. Перепрошивка добавляет 30-40 сил, что много для такого малыша. Если говорить о БМВ i8, то в паре с электромотором максимальная мощность достигает 400 л.с.

MAZDA / FORD / VOLVO — LF 2.0 / Duraterc HE

Рядный четырехцилиндровый 16-клапанный двигатель

В семействе Мазда LF самый надежный двигатель. Выпускался с начала 2000-ых на протяжении десяти лет. Имеет чугунно-алюминиевый блок. Мощность по заводу — 140-155 л.с.

Несмотря на простоту, к нему нужно относиться «с трепетом». Не терпит несвоевременной замены масла и расходников. При нарушении этого правила, расход масла и капитальный ремонт гарантированы. Во всём остальном не требовательный. Выхаживают его модификации, которых не мало, по 350+ тысяч.

У каждой марки имеет свою маркировку, устанавливался на:

Серия LF почти не поддается доработкам, изменение прошивки даёт прирост до 165 сил максимум.

TOYOTA / LEXUS – 1JZ / 2JZ

Бензиновая рядная шестерка с четырьмя клапанами на цилиндр.

Эти легенды от Тойоты получили мировую известность за уникальную возможность доработки и хороший ресурс. Из стоковых 207 сил можно сделать 1200 и более. О JZ-ах не говорят по отдельности, только в связке. Они отличаются литражом — 2.5 и 3.0 литра. Есть версии с двумя турбинами — 1JZ-GTE и 2JZ-GTE. Производились с 1991 по 2007.

Автомобили с джизетами:

Производство JZ-ов прекращено, а спрос на них только возрастает. 3.0 с турбонаддувом всё чаще используют в автоспорте в заднеприводных автомобилях.

Есть, как минимум, ещё один тойотовский двигатель достойный внимания — 2GR-FE. С момента выпуск в 2004 году дожил до наших дней.

V-образная шестерка с алюминиевым блоком, гильзами чугунными в базовом виде выдаёт 277 сил, с компрессором — максимум 350. Устанавливалась на внедорожники и седаны бизнес-класса, такие как Камри. Все знают успешную модификацию Camry 3.5 в ней именно он.

Другие автомобили с 2GR-FE:

Часто устанавливают свапом в авто легче представительского класса, чтобы на выходе был быстрый и ресурсный автомобиль. При умеренных нагрузках с легкостью перешагивает отметку в 300 000.

NISSAN / INFINITY – VQ35DE

V-образный шестицилиндровый двигатель

Не раз признавался двигателем года. Имеет объём 3.5 литра, мощность начальной версии 280 л.с. В модификации Rev-Up достигает 305 лошадей. Есть экологичный вариант — NEO. Выхаживает VQ35DE на практике около 500т.

На сегодняшний день это самый надежный двигатель у Ниссана и Инфинити. По конструкции простой: гидрокомпенсаторы отсутствуют, 24 клапана, которые необходимо время от времени регулировать. Впускной клапан для двигателя меняют только при механическом повреждении.

Выпускается уже более 20 лет. За это время конструктивно практически не изменилась. Он настолько выносливый, что устанавливался даже на некоторые модели концерна Рено, но уже с другой маркировкой. Применяется на тяжелых внедорожниках и спортивных седанах:

Очень хорошо поддаётся тюнингу. Оптимальный вариант — установка турбо кита или компрессора. Минимальными доработками возможно добиться 400-500 сил и более 1000 — с большим бюджетом.

MERCEDES-BENZ — OM602

Рядный пятицилиндровый дизель

Самый маломощный в нашем ТОПе. Максимум 130 л.с. Но и самый неубиваемый. Отличается выносливостью и большими пробегами. При своевременном обслуживании может стать мотором-миллионником. Блок цилиндров сделан из чугуна, а ГБЦ — из алюминия.

Производство началось в 1985 году и закончилось в 2002. Машин с ОМ602 остались единицы. Применялся на первых гелендвагенах, седанах разных классов, универсалах и даже бусах:

Движок с небольшой мощностью, но большим объёмом от 2. 5 до 2.9 литров. Примечательно наличие турбированной версии.

HONDA – B16

Рядная четверка на бензине.

Хонда известна заботой об экологии, по этому В16, как и почти все ДВС Honda, имеет маленький объём — всего 1.6. И все модификации выпускались без турбонаддува. Показал себя как долговечный и не прихотливый. Есть экземпляры с пробегом в полмиллиона километров.

С 1989 по 2000-ый вышло больше дюжины версий с разной мощностью. Чаще всего их дорабатывали и делают это сейчас путём установки более ресурсных комплектующих, а не турбины. Турбо киты на B16 существуют и позволяют получить более 300 сил, но переход на турбо требует замены большинства деталей.

Японский двиг очень популярен, но встречался с завода только на трёх моделях:

Имеет большой потенциал для увеличения мощности. За это и получил свою популярность. Автомобили на B16 часто участвуют в кольцевых гонках.

MITSUBISHI – 4G63

Двухлитровая рядная шестерка

Самый лучший мотор у Митсубиши. Чугунный блок, по 2 впускных и 2 выпускных клапана на каждый поршень, гидрокомпенсаторы, мощность до 170л.с., подтвержденный пробег свыше 400000 км. Выпускался рекордное количество времени, с 1981 года и до наших дней. Его уникальность в огромном потенциале для тюнинга и большом выборе нужных запчастей.

Лучше его, только турбо версия — 4G63T. Она имеет мировую популярность. Турбомотор можно найти на всех поколениях Эволюшина, кроме последнего. С помощью чип-тюнинга получается около 400 сил.

Гражданская версия 4G63 применяется на:

Интересный факт, что эти два агрегата не взаимозаменяемы. Доставить турбокомпрессор в обычную версию не удастся.

Так выглядит наш рейтинг самых лучших моторов. В нём есть лидеры по мощности и выносливости у каждой отдельно взятой марки, но нету лучшего среди всех. Этот выбор каждый для себя делает сам.

Несколько интерестных фактов о двс. Самые мощные двигатели в мире Паровой поршневой двигатель

Двигатель внутреннего сгорания работает на основе расширения газов, которые нагреваются при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Газы нагреваются от того, что в цилиндре сгорает топливо, которое перемешано с воздухом. Таким образом, температура давления и газа стремительно растет.

Известно, что поршневое давление является аналогичным атмосферному. В цилиндре, наоборот, давление является более высоким. Как раз из-за этого давления поршня понижается, что приводит к расширению газов, таким образом, совершается полезная работа.В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью . Для выработки механической энергии цилиндр двигателя нужно постоянно снабжать воздухом, в который будет поступать через форсунку топливо и воздух через впускной клапан. Конечно, воздух может поступать вместе с топливом, например, через впускной клапан. Через него же выходят все продукты, получившиеся при сгорании. Все это происходит на основе газораспределения, ведь именно газ отвечает за открытие и закрытие клапанов.

Рабочий цикл двигателя

Нужно особенно выделить рабочий цикл двигателя, который представляет собой последовательные повторяющиеся процессы. Они происходят в каждом цилиндре. Кроме того, именно от них зависит переход тепловой энергии в механическую работу. Стоит отметить, что каждый тип транспорта работает по своему определенному типу. Например, рабочий цикл может совершаться за 2 хода поршня. В этом случае двигатель называют двухтактным. Что касается автомобилей, то большинство из них имеют четырехтактные двигатели, так как их цикл состоит из впуска, сжатия газа, расширения газа, или рабочего хода, и выпуска. Все эти четыре этапа играют большую роль в работе двигателя.

Впуск

На этом этапе выпускной клапан закрыт, а впускной, наоборот, открыт. На начальном этапе первый полуоборот делается коленчатым валом двигателя, что приводит к перемещению от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. После в цилиндре происходит разряжение, и в него попадает через впускной газопровод воздух вместе с бензином, что представляет собой горючую смесь, которая затем перемешивается с газами. Таким образом, двигатель начинает работать.

Сжатие

После того, как цилиндр полностью заполнился горючей смесью, поршень начинает постепенно перемещаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Клапаны в этот момент еще закрыты. На этом этапе давление и температура рабочей смеси становится выше.

Рабочий ход, или расширение

В то время, как поршень продолжает перемещаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, после этапа сжатия электрическая искра воспламеняет рабочую смесь, которая в свою очередь моментально тухнет. Так, температура и давление газов, находящихся в цилиндре сразу повышается. При рабочем ходе совершается полезная работа. На этом этапе происходит открытие выпускного клапана, что приводит к понижению температуры и давления.

Выпуск

На четвертом полуобороте в поршне происходит перемещение от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Так, через открытый выпускной клапан из цилиндра выходят все продукты сгорания, которые после поступают в атмосферный воздух.

Принцип работы 4-тактного дизеля

Впуск

Воздух поступает в цилиндр через впускной клапан, который открыт. Что касается движения от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, то оно образуется при помощи разряжения, которое идет вместе с воздухом из воздухоочистителя в цилиндр. На данном этапе давление и температура понижены.

Сжатие

На втором полуобороте впускной и выпускной клапаны являются закрытыми. От НМТ к ВМТ поршень продолжает двигаться и постепенно сжимать воздух, который недавно поступил в полость цилиндра. В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью про . У дизельного варианта двигателя топливо воспламеняет в том случае, когда температура сжатого воздуха выше температуры топлива, которое может самовоспламениться. Дизельное топливо поступает при помощи топливного насоса и проходит форсунку.

Рабочий ход, или расширение

После процесса сжатия топливо начинает смешиваться с нагретым воздухом, таким образом, происходит воспламенение. На третьем полуобороте повышается давление и температура, в результате чего происходит сгорание. Затем после приближения поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке давление и температура значительно понижаются.

Выпуск

На данном заключительном этапе происходит выталкивание отработавших газов из цилиндра, которые через открытую выпускную трубу попадают в атмосферу. Температура и давление заметно понижаются. После этого рабочий цикл делает все то же самое.

Как работает двухтактный двигатель?

Двухтакный двигатель имеет другой принцип работы в отличие от четырехтактного. В этом случае горючая смесь и воздух попадают в цилиндр в начале хода сжатия. Кроме того, отработавшие газы выходят из цилиндра в конце хода расширения. Стоит отметить, что все процессы происходят без движения поршней, как это делается у четырехтактного двигателя. Для двухтактного двигателя характерен процесс, называющийся продувкой. То есть, в этом случае все продукты сгорания удаляются из цилиндра при помощи потока воздуха или горючей смеси. Двигатель такого типа обязательно оснащен продувочным насосом, компрессором.

Двухтактный карбюраторный двигатель с кривошипно-камерной продувкой отличается от предыдущего типа своеобразной работой. Стоит отметить, что двухтактный двигатель не имеет клапанов, так как их в этом плане заменяют поршни. Так, при движении поршень закрывает впуск и выпуск, а также продувочные окна. При помощи продувочных окон цилиндр взаимодействует с картером, или кривошипной камерой, а также впускным и выпускным трубопроводами. Что касается рабочего цикла, то двигателей этого типа выделяют два такта, как можно было догадаться уже из названия.

Сжатие

На этом этапе поршень двигается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом он частично закрывает продувочное и выпускное окна. Таким образом, в момент закрытия в цилиндре происходит сжатие бензина и воздуха. В этот момент происходит разряжение, которое приводит к поступлению горючей смеси из карбюратора в кривошипную камеру.

Рабочий ход

Что касается работы двухтактного дизельного двигателя, то здесь чуть иной принцип работы. В этом случае в цилиндр сначала попадает не горючая смесь, а воздух. После этого туда слегка распыляется топливо. Если частота вращения вала и размер цилиндра дизельного агрегата одинаковы, то, с одной стороны, мощность такого мотора будет превышать мощность четырехтактного. Однако такой результат не всегда прослеживается. Так, из-за плохого освобождения цилиндра от оставшихся газов и неполного использования поршня мощность двигателя не превышает 65% в лучшем случае.

Двигатель типичного автомобиля имеет мощность 100-200 л. с. или 70-150 кВт. На самые мощные спортивные автомобили ставят двигатели мощностью более 1000 л. с. А каковы пределы мощности современных двигателей, какие двигатели самые мощные и где они используются? Об этом — в данном посте.

1) Самый мощные двигатели внутреннего сгорания (дизельные) выпускает фирма Wartsila. Используются такие двигатели на кораблях, а их мощность достигает почти 110 тысяч л. с. или 80 мВт (миллионов Ватт).

Wartsila — Sulzer — RTA96-C

2) Весьма мощные двигатели — это паровые турбины, которые используются на АЭС. В настоящий момент мощность самых крупных из таких турбин превышает 1700 мВт.

Монтаж новой мощной турбины для Нововоронежской АЭС

3) Но самые мощные двигатели — это те, которые используются в космических ракетах. Правда, основной характеристикой ракетных двигателей является не мощность, а тяга, которая измеряется в килограммах. Но мощность такого двигателя тоже можно посчитать, и она достигает невероятных значений. Так, мощность ракетного двигателя рд-170 составляет около 27 гВт (т. е. 27 миллиардов Ватт)! Для достижения такой гигантской мощности двигатель сжигает 2,5 тонны топлива в секунду.

А вы знаете, что Россия – первая страна, где было запущенно успешное массовое производство дизельных двигателей? В Европе их называли «Русскими дизелями».

Несмотря на то, что патент на дизельный двигатель один из самых дорогих в истории, путь становления этого устройства тяжело назвать успешным и гладким, как и жизненный путь его создателя — Рудольфа Дизеля.

Первый блин комом – так можно охарактеризовать первые попытки производства дизелей. После успешного дебюта, лицензии на производство новинки раскупались как горячие пирожки. Однако промышленники столкнулись с проблемами. Двигатель
не работал! В адрес конструктора все чаще звучали обвинения в том, что он обманул общественность и продал негодную технологию. Но дело было вовсе не в злом умысле, опытный образец был исправен, вот только производственные мощности
заводов тех лет не позволяли воспроизвести агрегат: требовалась недостижимая тогда точность.

Дизельное топливо появилось через долгие годы после создание самого двигателя. Первые, наиболее успешные в производстве агрегаты, были адаптированы под сырую нефть. Сам Рудольф Дизель на ранних этапах разработки концепции предполагал
использовать как источник энергии угольную пыль, но по результатам экспериментов отказался от этой идеи. Спирт, масло — вариантов было множество. Однако и сейчас опыты с дизтопливом не прекращаются. Его пытаются сделать дешевле,
экологичнее и эффективнее. Наглядный пример — меньше, чем за 30 лет, в Европе было принято 6 экологических стандартов дизтоплива.

В далеком 1898 году инженер Дизель подписал договор с Эммануилом Нобелем, крупнейшим в России нефтепромышленником. Два года длились работы по усовершенствованию и адаптации дизельного двигателя. И в 1900 году началось полноценное
серийное производство, что стало первым настоящим успехом детища Рудольфа.

Однако мало кому известно, что в России существовала альтернатива установке Дизеля, которая могла его превзойти. Тринклер-мотор, создаваемый на Путиловском заводе, пал жертвой финансовых интересов могущественного Нобеля. Невероятно,
но КПД этого двигателя составляло на стадии разработки 29%, а ведь Дизель потряс мир 26,2%. Но Густаву Васильевичу Тринклеру в приказном порядке было запрещено продолжать работы над своим изобретением. Разочарованный инженер
уехал в Германию и в Россию вернулся через годы.

Рудольф Дизель, благодаря своему детищу, стал по-настоящему богатым человеком. Но интуиция изобретателя отказывала ему в коммерческой деятельности. Череда неудачных вложений и проектов истощила его состояние, а тяжелый финансовый
кризис 1913 года добил его. Фактически он стал банкротом. По словам современников, последние месяцы перед гибелью он был мрачен, задумчив и рассеян, однако его поведение свидетельствовало, что он что-то задумал и как будто
прощается навсегда. Доказать невозможно, но вероятно, что расстался с жизнью он добровольно, стремясь сохранить достоинство в разорении.

Сядьте в лодку с грузом в виде большого камня, возьмите камень, с силой отбросьте его от кормы, — и лодка поплывет вперед. Это и будет простейшая модель принципа работы ракетного двигателя. Средство передвижения, на котором он установлен, содержит в себе и источник энергии, и рабочее тело.

Ракетный двигатель работает до тех пор, пока в его камеру сгорания поступает рабочее тело — топливо. Если оно жидкое, то состоит из двух частей: горючего (хорошо горящего) и окислителя (повышающего температуру горения). Чем больше температура, тем сильнее вырываются газы из сопла, тем больше сила, увеличивающая скорость ракеты.

Топливо бывает и твердым. Тогда оно запрессовывается в емкость внутри корпуса ракеты, служащую одновременно и камерой сгорания. Твердотопливные двигатели проще, надежнее, дешевле, легче транспортируются, дольше хранятся. Но энергетически они слабее, чем жидкостные.

Из применяющихся в настоящее время жидких ракетных топлив наибольшую энергетику дает пара «водород + кислород». Минус: чтобы хранить компоненты в жидком виде, нужны мощные низкотемпературные установки. Плюс: при сгорании этого топлива образуется водяной пар, так что водородно-кислородные двигатели экологически чистые. Мощнее них теоретически только двигатели со фтором в качестве окислителя, но фтор — вещество крайне агрессивное.

На паре «водород + кислород» работали самые мощные ракетные двигатели: РД-170 (СССР) для ракеты «Энергия» и F-1 (США) для ракеты «Сатурн-5». Три маршевых жидкостных двигателя системы «Спейс Шаттл» также работали на водороде и кислороде, но их тяги все равно не хватало, чтобы оторвать сверхтяжелый носитель от земли, — пришлось для разгона использовать твердотопливные ускорители.

Меньше по энергетике, но проще в хранении и использовании топливная пара «керосин + кислород». Двигатели на этом топливе вывели на орбиту первый спутник, отправили в полет Юрия Гагарина. По сей день, практически без изменений, они продолжают доставлять на Международную космическую станцию пилотируемые «Союзы ТМА» с экипажами и автоматические «Прогрессы М» с топливом и грузами.

Топливную пару «несимметричный диметилгидразин + азотный тетраоксид» можно хранить при обычной температуре, а при смешивании она сама воспламеняется. Но это топливо, носящее имя гептил, очень ядовито. Уже которое десятилетие оно применяется на российских ракетах серии «Протон», одних из самых надежных. Тем не менее, каждая авария, сопровождающаяся выбросом гептила, превращается в головную боль для ракетчиков.

Ракетные двигатели единственные из существующих помогли человечеству сначала преодолеть притяжение Земли, затем отправить автоматические зонды к планетам Солнечной системы, а четыре из них — и прочь от Солнца, в межзвездное плавание.

Существуют еще ядерные, электрические и плазменные ракетные двигатели, но они либо не вышли из стадии проектирования, либо только начинают осваиваться, либо неприменимы при взлете и посадке. Во втором десятилетии XXI века подавляющее большинство ракетных двигателей — химические. И предел их совершенства практически достигнут.

Теоретически описаны еще фотонные двигатели, использующие энергию истечения квантов света. Но пока еще нет даже намеков на создание материалов, способных выдержать звездную температуру аннигиляции. А экспедиция к ближайшей звезде на фотонном звездолете вернется домой не ранее чем через десять лет. Нужны двигатели на ином принципе, чем реактивная тяга…

Неважно для чего были сделаны эти , в попытке создания самого экономичного мотора или наоборот, самого мощного. Важен другой факт- эти двигатели были созданы и они существуют в реальных рабочих экземплярах. Мы рады этому и предлагаем нашим читателям вместе с нами посмотреть на 10 самых сумасшедших автомобильных двигателей, которые нам удалось найти .

Для составления нашего списка 10 сумасшедших автомобильных двигателей мы придерживались некоторых правил:
в него попали только силовые установки серийных легковых автомобилей; никаких гоночных экземпляров моторов или экспериментальных моделей, потому что они необычны, по определению. Мы также не использовали двигатели из разряда «самых-самых», самые большие или самые мощные, исключительность рассчитывалась по другим критериям. Непосредственная цель данной статьи- подчеркнуть необычную, иногда и сумасшедшую, конструкцию двигателя.

Господа, заводите ваши моторы!

8.0-литров, более 1000 л.с. W-16 является самым мощным и сложным в производстве двигателем в истории. Он имеет 64 клапана, четыре турбонагнетателя, и достаточный крутящий момент, чтобы изменить направление вращения Земли- 1500 Нм при 3.000 оборотах в минуту. Его W-образный, 16-цилиндровый, по сути соединивший в себе несколько двигателей, никогда не существовал до, и, на какой-либо другой модели, кроме, нового автомобиля . Кстати, этот двигатель гарантированно отработает весь срок своей службы без поломок, производитель уверяет в этом.

Bugatti Veyron W-16 (2005-2015)

Bugatti Veyron, единственный автомобиль на сегодняшнее время, на котором можно повстречать в действии W образного монстра. Bugatti открывает список (На фото 2011 16.4 Super Sport).

В начале прошлого века, у автомобильного инженера Чарльза Найта Йельского случилось прозрение. Традиционные тарельчатые клапаны, рассуждал он, были слишком сложными, возвратные пружины и толкатели слишком неэффективными. Он создал собственный вид клапанов. Его решение окрестили «золотниковый клапан»- скользящая вокруг поршня муфта с приводом от редукторного вала, который открывает впускные и выпускные порты в стенке цилиндра.

Knight Sleeve Valve (1903-1933)

Удивительно, но это работало. Двигатели с золотниковыми клапанами предлагали высокую объемную производительность, низкий уровень шума, и отсутствие риска западания клапана. Недостатков было немного, в них входило увеличенное потребление масла. Найт запатентовал свою идею в 1908 году. Впоследствии она стала применяться всеми марками, от Mercedes-Benz до автомобилей Panhard и Peugeot. Технология ушла в прошлое, когда классические клапаны стали лучше справляться с высокими температурами и высокими оборотами. (1913 -Knight 16/45).

Представьте себе,1950-е годы, вы автопроизводитель пытающийся разработать новую модель автомобиля. Какой-то немецкий парень по имени Феликс приходит в ваш офис и пытается продать вам идею трехгранного поршня, вращающегося внутри овальной коробки (цилиндра специального профиля) для установки на вашу будущую модель. Вы согласились на такое? Скорее всего да! Работа этого вида двигателя настолько завораживает, что от созерцания этого процесса сложно оторваться.

Неотъемлемый минус всего необычного- сложность. В данном случае главная сложность заключалась в том, что двигатель должен быть неимоверно сбалансированным, с точно подогнанными частями.

Mazda/NSU Wankel Rotary (1958-2014)

Сам ротор является треугольным с выпуклыми гранями, три его угла- это вершины. При вращении ротора внутри корпуса, он создает три камеры, которые отвечают за четыре фазы цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Каждая сторона ротора при работе двигателя выполняет одну из стадий цикла. Не зря роторно-поршневой тип двигателя является одним из самых эффективных ДВС в мире. Жаль нормального расхода топлива от двигателей Ванкеля так и не удалось добиться.

Необычный мотор, не так ли? А знаете, что еще более странное? Этот мотор был в производстве до 2012 года и ставился он на спорткар ! (1967-1972 Mazda Cosmo 110S).

Коннектикутская компания Eisenhuth Horseless Vehicle была основана Джоном Айзенхутом, человеком из Нью-Йорка, который утверждал, что изобрел бензиновый двигатель и имел неприятную привычку получать иски от своих деловых партнеров.

Его модели Compound 1904-1907 годов отличались установленными в них трехцилиндровыми двигателями, в которых две внешние цилиндры приводились в движение при помощи воспламенения, средний «мертвый» цилиндр работал за счет выхлопных газов первых двух цилиндров.

Eisenhuth Compound (1904-1907)

Eisenhuth сулил 47% увеличение топливной экономичности, чем это было в стандартных двигателях аналогичного размера. Гуманная идея пришлась не ко двору в начале XX века. Об экономии тогда никто не помышлял. Итог- банкротство в 1907 году. (на фото 1906 Eisenhuth Compound Model 7.5)

Оставьте для французов возможность разрабатывать интересные двигатели, выглядящие обычными на первый взгляд. Известный Гальский производитель Panhard, в основном запомнился своей одноименной реактивной штангой- тягой Панара, устанавливал в свои послевоенные автомобили серию оппозитных моторов с воздушным охлаждением и алюминиевыми блоками.

Panhard Flat-Twin (1947-1967)

Объем варьировался от 610 до 850 см. куб. Выходная мощность была между 42 л.с. и 60 л.с., в зависимости от модели. Лучшая часть автомобилей? Panhard twin , когда-либо сумевшим побеждает в 24 Часах Ле-Ман. (на фото 1954 Panhard Dyna Z).

Странное название, конечно, но двигатель еще более странный. 3,3-литровый Commer TS3 был наддувным, оппозитно-поршневым, трёхцилиндровым, двухтактным дизельным двигателем. В каждом цилиндре по два поршня, стоящие друг напротив друга, с расположенной в одном цилиндре одной центральной свечой. У него не было головки цилиндров. Применялся один коленчатый вал (большинство оппозитных двигателей имеют два).

Commer/Rootes TS3 «Commer Knocler» (1954-1968)

Rootes Group придумала этот мотор для своей марки грузовых автомобилей и автобусов Commer. (Автобус Commer TS3)

Lanchester Twin-Crank Twin (1900-1904)

Результат составил 10,5 л.с. при 1.250 оборотах в минуту и отсутствие заметных вибраций. Если вы когда-нибудь задумывались, посмотрите на двигатель стоящий в этом автомобиле. (1901 Lanchester).

Как Veyron, лимитированная версия суперкара Cizeta (урожденная Cizeta-Moroder) V16T определяется своим двигателем. 560 сильный 6,0-литровый V16 в утробе Cizeta стал одним из самых раскрученных моторов своего времени. Интрига заключалась в том, что двигатель Cizeta, на поверку не являлся истинным V16. По факту это было два двигателя V8, объединенных в один. Для двух V8 использовался единый блок и центральный ГРМ. Что делает Это не делает его еще более безумным- расположение. Двигатель установлен поперечно, центральный вал подает энергию на задние колеса.

Cizeta-Moroder/Cizeta V16T (1991-1995)

Суперкар производился с 1991 по 1995 год, данный автомобиль имел ручную сборку. Изначально планировалось выпускать по 40 суперкаров в год, потом эта планка была снижена до 10, но в итоге почти за 5 лет производства было выпущено всего 20 автомобилей. (Фото 1991 Cizeta-16T Moroder)

Двигатели Commer Knocker были фактически вдохновлены на создание семейством этих французских двигателей со встречно установленными поршнями, которые производились с двумя-, четырьмя-, шести цилиндрами до начала 1920-х. Вот как это работает в двухцилиндровой версии: поршней в два ряда один напротив другого в общих цилиндрах таким образом, что поршни каждого цилиндра движутся навстречу друг другу и образуют общую камеру сгорания. Коленвалы механически синхронизированы, причем выхлопной вал вращается с опережением относительно впускного на 15-22°, мощность отбирается либо с одного из них, либо с обоих.

Gobron-Brillié Opposed Piston (1898-1922)

Серийные двигатели производились в диапазоне от 2.3-литровых «двоек», до 11,4-литровых шестерок. Была также монстрообразная 13,5-литровая четырехцилиндровая гоночная версия мотора. На автомобиле с таким мотором гонщик Луи Риголи впервые достиг скорости 160 км/ч в 1904 году (1900 Nagant-Gobron)

Adams-Farwell (1904-1913)

Если идея двигателя вращающегося позади, не смущает вас, то автомобили Adams-Farwell отлично для вас подойдут. Вращался правда не весь , только цилиндры и поршни, потому что коленчатые валы на этих трех-, пятицилиндровых двигателях были статическими. Расположенные радиально, цилиндры были с воздушным охлаждением и выступали в качестве маховика, как только двигатель запускали, и он начинал работать. Моторы имели небольшой вес для своего времени, 86 кг весил 4.3 литровый трехцилиндровый мотор и 120 кг- 8.0 литровый двигатель. Видео.

Adams-Farwell (1904-1913)

Сами автомобили были с задним расположением двигателя, пассажирский салон был перед тяжелым двигателем, компоновка идеально подходила для получения максимального урона пассажирами в результате несчастного случая. На заре автомобилестроения о качественных материалах и надежных конструкция не думали, в первых самодвижущихся каретах по старинке использовалось дерево, медь, изредка металл, не самого высокого качества. Наверное, было не очень комфортно ощущать работу 120 килограммового мотора раскручивавшегося до 1.000 об/мин за своей спиной. Тем не менее, автомобиль производился в течение 9 лет. (Фото 1906 Adams-Farwell 6A Convertible Runabout).

Тридцать цилиндров, пять блоков, пять карбюраторов, 20.5 литров. Этот двигатель в Детройте разработали специально для войны. Chrysler построил A57 как способ удовлетворить заказ на танковый двигатель для Второй мировой войны. Инженерам пришлось работать в спешке, максимально используя насколько это возможно имеющиеся в наличии компоненты.

БОНУС. Невероятные двигатели не ставшие серийными образцами: Chrysler A57 Multibank

Двигатель состоял из пяти 251 кубовых рядных шестерок от легковых автомобилей, расположенных радиально вокруг центрального выходного вала. На выходе получилось 425 л.с. использовавшихся в танках M3A4 Lee и M4A4 Sherman.

Вторым бонусом идет единственный гоночный двигатель попавший в обзор. 3,0-литровый мотор использовавшийся BRM (British Racing Motors), 32-клапанный двигатель Н-16, сочетающий в себе по существу, две плоских восьмерки (Н-образный двигатель — двигатель, конфигурация блока цилиндров которого представляет букву «Н» в вертикальном или горизонтальном расположении H-образный двигатель можно рассматривать как два оппозитных двигателя, расположенных один сверху другого или один рядом с другим, у каждого из которых есть свои собственные коленчатые валы)
. Мощность спортивного двигателя конца 60-х годов была более чем высокой, более 400 л.с., но H-16 серьезно уступал другим модификациям по весу и надежности. один раз увидел подиум, на Grand Prix U.S., когда Джим Кларк одержал победу в 1966 году.

БОНУС. Невероятные двигатели не ставшие серийными образцами: British Racing Motors H-16 (1966-1968)

16-цилиндровый мотор был не единственный над которым колдовали ребята из BRM. Они также разработали наддувный 1,5-литровый V16. Он крутился до 12.000 об/мин и производил примерно 485 л.с. Наверное, было бы классно установиться такой двигатель на Toyota Corolla AE86, не раз задумывались над этим энтузиасты со всего мира.

Mercedes показал самый мощный четырехцилиндровый двигатель в мире – Автоцентр.ua

Автоцентр
Сервис
Технологии

Mercedes показал самый мощный четырехцилиндровый двигатель в мире

Марка

Модель

Оставьте ваши контактные данные:

По телефону

На почту

Уточните удобное время для звонка:

День/дата

• День/дата
• Сегодня
• Завтра
• 04
• 05
• 06
• 07
• 08
• 09

Часы

• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20

Минуты

• 10
• 20
• 30
• 40
• 50

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Оставьте ваши контактные данные:

Уточните удобное время для звонка:

День/дата

• День/дата
• Сегодня
• Завтра
• 04
• 05
• 06
• 07
• 08
• 09

Часы

• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20

Минуты

• 10
• 20
• 30
• 40
• 50

Прямо сейчас

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Оставьте ваши контактные данные:

Выберите машину:

Марка

• Сначала выберите дилера

Модель

• Сначала выберите марку

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Sample Text

Оставьте ваши контактные данные:

Выберите машину:

Марка

• Сначала выберите дилера

Модель

• Сначала выберите марку

Уточните удобное время для тест-драйва:

День/дата

• День/дата
• Сегодня
• Завтра

• 04
  октября

• 05
  октября

• 06
  октября

• 07
  октября

• 08
  октября

• 09
  октября

• 10
  октября

• 11
  октября

• 12
  октября

• 13
  октября

• 14
  октября

• 15
  октября

• 16
  октября

Часы

• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20

Минуты

• 00
• 10
• 20
• 30
• 40
• 50

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

X

Оберіть мовну версію сайту.
За замовчуванням autocentre.ua відображається українською мовою.

Слава Україні! Героям слава!




Ви будете перенаправлені на українську версію сайту через 10 секунд

Российские двигатели для грузовиков

14.04.2014
#Двигатель
# ЯМЗ
# КАМАЗ
# ММЗ
# ТМЗ

Российские двигатели для грузовиков

Данная статья, посвященная отечественным производителям двигателей для грузовой автотехники, является продолжением предыдущей статьи, в которой говорилось про отечественные двигатели для легковых автомобилей.

Как уже говорилось в статье про двигатели для отечественных легковых автомобилей, в России, несмотря на засилье импортной автотехники, все еще высока доля машин российского производства. И для всех них нужны двигатели. Если с легковыми автомобилями ситуация для отечественного автопрома весьма удручающая, то с грузовиками все не так плохо. Грузовые автомобили российского производства пока что занимают весьма значительную часть местного рынка. Разумеется, для всех этих грузовиков нужны моторы. Ниже рассматриваются основные отечественные производители двигателей для грузовой техники.

ОАО «Автодизель» (Ярославский Моторный Завод, ЯМЗ)

Ярославский моторный завод (ОАО «Автодизель») — один из крупнейших отечественных производителей двигателей для грузовых автомобилей и разнообразной техники. Завод основан еще в 1916 году и с самых первых лет своей деятельности был одним из локомотивов развития автомобилестроения в России. Сегодня «Автодизель» входит в «Группу ГАЗ», производит двигатели, коробки передач и другие компоненты автомобилей. Предприятие предлагает свыше 60 базовых моделей моторов. Мы рассмотрим лишь основные семейства.

ОАО «КАМАЗ»

Камский автомобильный завод — крупное отечественное машиностроительное предприятие, ведущее свою деятельность с 1976 года. Завод производит грузовые автомобили и полную гамму двигателей для них, также силовые агрегаты КАМАЗ поставляются на другие автомобилестроительные заводы. Сегодня на КАМАЗе производится 13 семейств и десятки модификаций моторов, в том числе и работающих на природном газе.

ОАО «Минский моторный завод» (ММЗ)

Мы не зря включили ММЗ в обзор отечественных производителей двигателей: основные потребители Минских моторов расположены в России, поэтому сейчас этот завод всегда рассматривается, как одна из важных частей отечественного машиностроения. С ММЗ у российских производителей автомобилей, автобусов и тракторов самые тесные связи, поэтому логично рассмотреть ассортимент и особенности его продукции.

Минский моторный завод (ММЗ) был создан в 1963 году. Сегодня он специализируется на выпуске дизельных двигателей различного назначения: автомобильных, тракторных, автобусных, комбайновых, а также промышленных. Всего в ассортименте ММЗ присутствует 13 основных моделей и десятки модификаций двигателей.

Тутаевский моторный завод (ТМЗ)

Тутаевский моторный завод, расположенный в городе Тутаев Ярославской области, начал работу в 1973 году. Предприятие специализируется на выпуске мощных дизельных двигателей, используемых в тяжелой автомобильной технике, тракторах и технике иного назначения.

В данной статье рассматривались основные производители двигателей для отечественных грузовых автомобилей. Подобный обзор по двигателям для сельскохозяйственной автотехники и промышленности — в следующей статье.

Другие статьи

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22. 06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Барабан тормозной ГАЗ: управляемость и безопасность горьковских автомобилей

08.06.2022 | Статьи о запасных частях

Тормозные системы большинства ранних и актуальных моделей автомобилей ГАЗ оснащаются колесными механизмами барабанного типа. Все о тормозных барабанах ГАЗ, их существующих типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о выборе, замене и обслуживании данных деталей — читайте в статье.

#Палец поршневой

Палец поршневой: прочная связь поршня и шатуна

02.02.2022 | Статьи о запасных частях

В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.

Вернуться к списку статей

Самые необычные двигатели внутреннего сгорания. Школьники изобрели самый мощный двигатель в мире

Поршневой двигатель внутреннего сгорания известен более века, и почти cтолько же, а точнее с 1886 года он используется на автомобилях. Принципиальное решение такого вида двигателей было найдено немецкими инженерами Э. Лангеном и Н. Отто в 1867 году. Оно оказалось довольно удачным, для того чтобы обеспечить данному типу двигателей лидирующее положение, сохранившееся в автомобилестроении и в наши дни.
Однако изобретатели многих стран неустанно стремились построить иной двигатель, способный по важнейшим техническим показателям превзойти поршневой двигатель внутреннего сгорания. Какие же это показатели? Прежде всего, это так называемый эффективный коэффициент полезного действия (КПД), который характеризует, какое количество теплоты, находившееся в израсходованном топливе, преобразовано в механическую работу. КПД для дизельного двигателя внутреннего сгорания равен 0,39, а для карбюраторного — 0,31. Другими словами, эффективный кпд характеризует экономичность двигателя. Не менее существенны удельные показатели: удельный занимаемый объем (л.с./м3) и удельная масса (кг/л.с.), которые свидетельствуют о компактности и легкости конструкции. Не менее важное значение имеет способность двигателя приспособляться к различным нагрузкам, а также трудоемкость изготовления, простота устройства, уровень шумов, содержание в продуктах сгорания токсичных веществ.
При всех положительных сторонах той или иной концепции силовой установки период от начала теоретических разработок до внедрения ее в серийное производство занимает подчас очень много времени. Так, создателю роторно-nоршневого двигателя немецкому изобретателю Ф. Ванкелю потребовалось 30 лет, несмотря на его непрерывную работу, для того чтобы довести свой агрегат до промышленного образца. К месту будет сказано, что почти 30 лет ушло на то, чтобы внедрить дизельный двигатель на серийном автомобиле («Бенц», 1923 г.). Но не технический консерватизм стал причиной столь длительной задержки, а в необходимости исчерпывающе отработать новую конструкцию, то есть создать необходимые материалы и технологию для возможности ее массового производства.
Данная страница содержит описание некоторых типов нетрадиционных двигателей, но которые на практике доказали свою жизнеспособность. Поршневой двигатель внутреннего сгорания обладает одним из самых существенных своих недостатков — это достаточно массивный кривошипно-шатунный механизм, ведь с его работой связаны основные потери на трение. Уже в начале нашего века делались попытки избавиться от такого механизма. С того времени было предложено множествo хитроумных конструкций, преобразующих возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала такой конструкции.

Бесшатунный двигатель С. Баландина

Преобразование возвратно-поступательного движения поршневой группы во вращательное
движение осуществляет механизм, который основан на кинематике «точного прямила». То есть, два поршня соединены жестко штоком, воздействующим на коленчатый вал, вращающийся с зубчатыми венцами в кривошипах.
Удачное решение задачи нашел советский инженер С. Баландин. В 40 — 50-х годах он спроектировал и построил несколько образцов авиамоторов, где шток, который соединял поршни с преобразующим механизмом, не делал угловых качаний. Такая бесшатунная конструкция, хотя и была в некоторой степени сложнее механизма, занимала меньший объем и на трение обеспечивала меньшие потери. Надо отметить, что аналогичный по конструкции двигатель испытывался в Англии в конце двадцатых годов. Но заслуга С. Баландина состоит в том, что он рассмотрел новые возможности преобразующего механизма без шатуна. Поскольку шток в таком двигателе не качается относительно поршня, тогда можно с другой стороны поршня тоже пристроить камеру сгорания с конструктивно несложным уплотнением штока проходящего через ее крышку.

1 — поршневой шток
2 — коленчатый вал
3 — подшипник кривошипа
4 — кривошип
5 — вал отбора мощности
6 — поршень
7 — ползун штока
8 — цилиндр
Подобное решение дает возможность почти в 2 раза увеличить мощность агрегата при неизменном габарите. В свою очередь, такой двусторонний рабочий процесс тpебует необходимость по обе стороны поршня (для 2 камер сгорания) устройства газораспределительного механизма с должным усложнением, а, стало быть, и удорожанием конструкции.
Видимо, такой двигатель более перспективен для машин, где основное значение имеют высокая мощность, малая масса и небольшой габарит, а себестоимость и трудоемкость имеют второстепенное значение. Последний из бесшатунных авиамоторов С. Баландина, который был построен в 50-х годах (двойного действия с впрыском топлива и турбонаддувом, двигатель ОМ-127РН), имел очень высокие для того времени показатели. Двигатель имел эффективный КПД около 0,34, удельную мощность — 146 л. с./л и удельную массу — 0,6 кг/л. с. По таким характеристикам он был близок к лучшим двигателям гоночных автомобилей.

В начале прошлого века, Чарльз Йел Найт решил, что пора внести в конструкцию двигателей что-то новенькое, и придумал бесклапанный двигатель с гильзовым распределением. К всеобщему удивлению, технология оказалась рабочей. Такие двигатели были весьма эффективными, тихими и надежными. Среди минусов можно отметить потребление масла. Двигатель был запатентован в 1908 году, а позднее появлялся во многих автомобилях, в том числе Mercedes-Benz, Panhard и Peugeot. Технология отошла на задний план, когда двигатели стали быстрее крутиться, с чем традиционная клапанная система справлялась гораздо лучше.

Роторно-поршневой двигатель Ф. Ванкеля

Имеет трехгранный ротор, который совершает планетарное движение округ эксцентрикового вала. Изменяющийся объем трех полостей, образованных стенками ротора и внутренней полости картера, позволяет осуществить рабочий цикл теплового двигателя с расширением газов.
С 1964 года на серийных автомобилях, в которых устанавливаются роторно-поршневые двигатели, поршневую функцию выполняет трехгранный ротор. Требуемое в корпусе перемещение ротора относительно эксцентрикового вала обеспечивается планетарно-шестеренчатым согласующим механизмом (см. рисунок). Такой двигатель, при равной мощности с поршневым двигателем, компактнее (имеет меньший на 30 % объем), легче на 10-15%, имеет меньше деталей и лучше уравновешен. Но уступал при этом поршневому двигателю по долговечности, надежности уплотнений рабочих полостей, больше расходовал топлива, а отработавшие газы его содержали больше токсичных веществ. Но, после многолетних доводок, эти недостатки были устранены. Однако производство автомобилей с роторно-поршневыми двигателями серийно, сегодня ограничено. Помимо конструкции Ф. Ванкеля, известны ногочисленные конструкции роторно-поршневых двигателей других изобретателей (Э. Кауэртца, Г. Брэдшоу, Р. Сейрича, Г. Ружицкого и др.). Тем не менее, объективные причины не дали им возможность выйти из стадии экспериментов — зачастую из-за недостаточного технического достоинства.

Газовая двухвальная турбина

Из камеры сгорания газы устремляются на два рабочих колеса турбины, связанных каждое с самостоятельными валами. От правого колеса в действие приводится центробежный компрессор, с левого — отбирается мощность направляемая к колесам автомобиля. Воздух, нагнетаемый им, попадает в камеру сгорания проходя через теплообменник, где подогревается отработавшими газами.
Газотурбинная силовая установка при той же мощности компактней и легче двигателя внутреннего сгорания поршневого, а также хорошо уравновешена. Менее токсичны и отработавшие газы. В силу особенностей ее тяговых характеристик, газовая турбина может использоваться на автомобиле без КПП. Технология производства газовых турбин давно освоена в авиационной промышленности. По какой же причине, учитывая ведущиеся уже свыше 30 лет эксперименты с газотурбинными машинами, не идут они в серийное производство? Главная основание — маленький в сравнении с поршневыми двигателями внутреннего сгорания эффективный КПД и низкая экономичность. Также, газотурбинные двигатели достаточно дороги в производстве, так что в настоящее время встречаются они только лишь на экспериментальных автомобилях.

Паровой поршневой двигатель

Пар поочередно подается то две противоположные стороны поршня. Подача его регулируется золотником, который скользит над цилиндром в парораспределительной коробке. В цилиндре шток поршня уплотнен втулкой и соединен с достаточно массивным крейцкопфным механизмом, который преобразует его возвратно-поступательное движение во вращательное.

Двигатель Р.Стирлинга. Двигатель внешнего сгорания

Два поршня (нижний — рабочий, верхний — вытеснительный) соединены с кривошипным механизмом концентричными штоками. Газ, находящийся в полостях над и под вытеснительным поршнем, нагреваясь попеременно
от горелки в головке цилиндра, проходит через теплообменник, охладитель и обратно. Циклическое изменение температурыгаза сопровождается изменением объема и соответственно действием на перемещение поршней.
Подобные двигателя работали на мазуте, дровах, угле. К их достоинствам относятся долговечность, плавность работы, отличные тяговые характеристики, что позволяет обойтись вообще без коробки передач. Основные недостатки: внушительная масса силового агрегата и низкий КПД. Опытные разработки недавних лет (например, американца Б. Лира и др.) позволили сконструировать агрегаты замкнутого цикла (с полной конденсацией воды), подобрать составы парообразующих жидкостей с показателями более выгодными, чем вода. Тем не менее, на серийное производство автомобилей с паровыми двигателями не осмелился ни один завод за последние годы.
Тепловоздушный двигатель, идею которого предложил Р.Стирлинг еще в 1816 году относится к двигателям внешнего сгорания. В нем рабочим телом служат гелий или водород, находящийся под давлением, попеременно охлаждаемые и нагреваемые. Такой двигатель (см. рисунок) в принципе прост, имеет меньший расход топлива, чем внутреннего сгорания поршневые двигатели, при работе не выделяет газов, которые имеют вредные вещества, а также имеет высокий эффективный КПД, равный 0,38. Однако внедрению двигателя Р. Стирлинга в серийное производство мешают серьезные трудности. Он тяжел и очень громоздок, медленно набирает обороты по сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания. Более того, в нем сложно технически обеспечить надежное уплотнение рабочих полостей.
Среди нетрадиционных двигателей особняком стоит керамический, который конструктивно не отличается от традиционного четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания. Только его важнейшие детали изготавливаются из керамического материала, способного выдерживать температуры в 1,5 раз более высокие, нежели металл. Соответственно керамическому двигателю не требуется система охлаждения и таким образом, нет потерь в тепле, которые связаны с его работой. Это дает возможность сконструировать двигатель, который будет работать по так именуемому адиабатическому циклу, что обещает существенное сокращение расхода топлива. Тем временем подобные работы ведутся американскими и японскими специалистами, но пока не выходят из стадии поиска решений.
Хотя в опытах с разнообразными нетрадиционными двигателями по-прежнему недостатка нет, доминирующее положение на автомобилях, как уже отмечалось выше, сохраняют и, возможно еще долго будут сохранять поршневые четырехтактные двигателя внутреннего сгорания.

Автомобильные паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания — практически ровесники. КПД паровой машины той конструкции и в те годы составлял около 10%. КПД двигателя Ленуара был всего 4%. Только через 22 года, к 1882-му, Август Отто усовершенствовал его настолько, что КПД теперь уже бензинового двигателя достиг… аж 15%

Начавшись в 1801 году, история парового транспорта активно продолжалась без малого 159 лет. В 1960-м (!) в США всё ещё строились автобусы и грузовики с паровыми двигателями. Паровые машины за это время усовершенствовались весьма значительно. В 1900 году в США 50% парка автомобилей были «на пару». Уже в те годы возникла конкуренция между паровыми, бензиновыми и — внимание! — электрическими экипажами. После рыночного успеха «Модели-Т» Форда и, казалось бы, поражения парового двигателя новый всплеск популярности паровых авто пришёлся на 20-е годы прошлого столетия: стоимость топлива для них (мазут, керосин) была значительно ниже стоимости бензина.

«Классический» паровой двигатель, который выпускал отработанный пар в атмосферу, имеет КПД не более 8%. Однако паровой двигатель с конденсатором и профилированной проточной частью имеет КПД до 25–30%. Паровая турбина обеспечивает 30–42%. Парогазовые установки, где используются «в связке» газовые и паровые турбины, имеют КПД до 55–65%. Последнее обстоятельство подвигло инженеров компании BMW начать проработки вариантов использования этой схемы в автомобилях. К слову сказать, КПД современных бензиновых двигателей составляет 34%.

Стоимость изготовления парового двигателя во все времена была ниже стоимости карбюраторного и дизельного моторов той же мощности. Расход жидкого топлива в новых паровых двигателях, работающих в замкнутом цикле на перегретом (сухом) пару и оснащённых современными системами смазки, качественными подшипниками и электронными системами регулирования рабочего цикла, составляет всего 40% от прежнего.

Паровой двигатель медленно запускается. И это было когда-то… Даже серийные автомобили фирмы Stanley «разводили пары» от 10 до 20 минут. Усовершенствование конструкции котла и внедрение каскадного режима нагрева позволило сократить время готовности до 40–60 секунд.

Паровой автомобиль слишком нетороплив. Это не так. Рекорд скорости 1906 года — 205,44 км/час — принадлежит паровому автомобилю. В те годы автомобили на бензиновых моторах так быстро ездить не умели. В 1985-м на паровом автомобиле разъезжали со скоростью 234,33 км/час. А в 2009 году группа британских инженеров сконструировала паротурбинный «болид» с паровым приводом мощностью 360 л. с., который был способен перемещаться с рекордной средней скоростью в заезде — 241,7 км/час.

Интересно, что современные изыскания в области водородного топлива для автомобильных моторов породили ряд «боковых ответвлений»: водород в качестве топлива для классических поршневых паровых двигателей и в особенности для паротурбинных машин обеспечивает абсолютную экологичность. «Дым» от такого мотора представляет собой… водяной пар.

Паровой двигатель капризен. Это неправда. Он конструктивно значительно проще двигателя внутреннего сгорания, что само по себе означает большую надёжность и неприхотливость. Ресурс паровых моторов составляет многие десятки тысяч часов непрерывной работы, что не свойственно другим типам двигателей. Однако этим дело не ограничивается. В силу принципов работы паровой двигатель не теряет эффективности при понижении атмосферного давления. Именно по этой причине транспортные средства на паровой тяге исключительно хорошо подходят для использования в высокогорье, на тяжёлых горных перевалах.

Интересно отметить и ещё одно полезное свойство парового двигателя, которым он, кстати, схож с электромотором постоянного тока. Снижение частоты вращения вала (например, при возрастании нагрузки) вызывает рост крутящего момента. В силу этого свойства автомобилям с паровыми моторами принципиально не нужны коробки передач — сами по себе весьма сложные и порой капризные механизмы.

Введение

«Главной, пожалуй, или одной из главнейших баз всей нашей экономики»1 называл транспорт В. И. Ленин. Развитию транспорта и вопросам улучшения работы автомобильного транспорта -в частности уделяется огромное внимание во всех решениях партии и правительства нашей страны. В десятой пятилетке автомобильный парк пополнится новыми машинами большой грузоподъемности. В 1980 г. будет выпущено 2,1 — 2,2 млн. автомобилей, в том числе 800 — 825 тыс. грузовых. Увеличится производство автобусов, автомобилей большой грузоподъемности, прицепов и полуприцепов к ним. Причем особое внимание обращено на улучшение технико-экономических характеристик транспортных средств — на их производительность, экономичность в эксплуатации, снижение материалоемкости, надежность.

Сердце каждой транспортной единицы — двигатель, и все эти требования относятся и к нему. Улучшение топливной экономичности и надежности двигателей, снижение их веса, создание простых и технологичных конструкций, уменьшение токсичности выхлопа и производимого двигателем шума — главные задачи, стоящие перед современным двигателестроением.

В выполнение задач, стоящих перед народным хозяйством, в разработку новых эффективных решений большой вклад вносят советские изобретатели, рационализаторы, новаторы производства. Их работа была высоко оценена на XXV съезде КПСС.

Генеральный секретарь ЦК КПСС товарищ Л. И. Брежнев в докладе на XXV съезде партии «От-

1 В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 44, с. 302.

чет Центрального Комитета КПСС и очередные задачи партии в области внутренней и внешней политики» подчеркнул:

«…Мы добились заметного роста научно-технического потенциала. Еще шире стал фронт научных исследований. Все больший размах приобретает творчество сотен тысяч изобретателей и рационализаторов».

Возможным типам необычных двигателей ближайшего будущего и главным образом работам наших отечественных изобретателей посвящена эта брошюра.

Если полистать популярные журналы и отыскать там статьи о двигателях, то у неискушенного читателя на-верняка создастся впечатление, что дни обычных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) сочтены — столь много в последнее время пишут и говорят о электромобилях, турбовозах и даже паровых двигателях. Впечатление это ошибочно. Многочисленные прогнозы предсказывают, что в 2000 г. будет выпущено 60 — 75 млн. автомобилей (рис. 1, кривая 5), а численность парка автомобилей достигнет 500 — 750 млн. единиц. Почти 95% пассажирских перевозок и почти 90% грузовых будет осуществляться автомобильным транспортом. И львиная доля их ляжет на плечи нестареющего поршневого двигателя.

Несомненно, что ДВС претерпит существенные изменения. Громадные коллективы ученых и инженеров ведут поиск наиболее эффективных решений как по двигателям обычным, так и по двигателям новых, еще не получивших распространения типов.

Возможные количественные контуры сфер влияния различных типов двигателей в мировом выпуске до 2000 г. приведены на рис. 1. Автор считает, что скромный удел знаменитых «ванкелей» (кривая 1) окажется для многих неожиданным. В обозримом будущем они вытеснят не более 5% обычных ДВС, а их выпуск вплоть до 1985 г. не превысит 2 млн. шт. в год. Уже сейчас можно смело утверждать, что основной областью применения этих двигателей станут мотоциклы, катера, мотонарты и снегоходы. К 1985 г. 50% парка подобных машин будет оснащено двигателями ранке-ля. Вместе с тем гораздо менее разрекламированный

«стирлинг» вкупе с газовой турбиной демонстрируют невиданные темпы роста (кривая 3). Их массовое производство начнется уже в 1981 г. и к 1985 г. составит до 10% от общего выпуска автомобильных двигателей. Основной областью их применения в первое время будут тяжелые грузовые автомобили. По мере разработки компактных образцов двигателей Стирлинга и газотурбинного двигателя (ГТД) их доля в общем балансе будет неуклонно повышаться.

Наиболее интенсивный взлет имеет кривая 4, характеризующая выпуск усовершенствованных обычных ДВС. Уже к 1980 г. подавляющее большинство ДВС будет иметь форкамерное зажигание с послойным распределением заряда смеси, непосредственный впрыск топлива или другие усовершенствования рабочего процесса, направленные в первую очередь на снижение токсичности выхлопа. Что касается кривой 2, то она иллюстрирует возможную динамику производства электромобилей. Уже сейчас парк электромобилей насчитывает десятки тысяч штук. В ряде стран программы разработки электромобилей субсидируются правительствами. Созданы аккумуляторы и топливные элементы с повышенной энергоемкостью (свыше 200 Вт-ч на 1 кг веса). И вместе с тем высокая стоимость, а главное

Рис. 1. Прогноз производства автомобильных двигателей:

1 — двигатели Ванкеля; 2 двигатели для электромобилей; 3 — двигатели Стирлинга газовые турбины; 4 — усовершенствованные ДВС обычной схемы; 5 — динамика производства автомобилей существенно меньший пробег электротранспорта от единичной зарядки (заправки) еще долго будут сдерживать его повсеместное распространение. В 1990 г. доля электромобилей будет близка к 10%, а в 2000 г. составит 20 — 35%.

Закат эры поршневого двигателя отнюдь не подтверждается прогнозными данными. Это скорее своеобразный вид рекламы электромобилей, «ванкелей», газотурбинных двигателей.

Все нападки на существующий рвтомобиль в первую очередь вызваны токсичностью выхлопа. На долю автомобильного транспорта приходится 35% загрязнения атмосферы. Цифра впечатляющая. Поэтому все высокоразвитые страны выпустили и утвердили в последние годы стандарты на токсичность выхлопных газов автомобилей. Автомобильные компании подняли шумиху называя требования стандартов «невыполнимыми», «необоснованными», «сверхжесткими». Однако все автомобили 1975 г. соответствуют этим требованиям. Даже мизерное снижение токсичности по сравнению с требованиями стандартов используется в качестве яркой рекламной приманки.

Газетная шумиха и жалобы на жесткость стандартов использованы компаниями для повышения цен на автомобили в среднем на 20 — 25%, хотя все изменения в основном сводятся’ к разработке усовершенствованных карбюраторов, применению систем непосредственного впрыска топлива и дожигателей или катализаторов, установленных в глушителях.

Принципиально новые системы, суть которых заключается, например, в переводе бензина в парообразное состояние с помощью теплообменника или Предварительном расщеплении бензина и превращении его в горючий газ, еще только разрабатываются. Но и эти системы не в силах кардинально разрешить проблему перспективного автомобиля, которая неразрывно связана с выбором вида топлива для двигателя.

В последние годы существенно интенсифицированы работы по газобаллонным автомобилям, использующим в качестве топлива смеси сжиженных углеводородных газов, как правило, жидких пропана и бутана, что позволяет снизить токсичность. Широкому распространению газобаллонных автомобилей препятствуют пока еще ограниченное количество газонаполнительных стан-

ций, а также снижение мощности двигателей на. 10 — 20%.

Более перспективен сжиженный природный газ — метан. Применение сжиженного природного газа позволяет не только резко снизить токсичность выхлопных газов (в силу однородного состава топлива и простоты химического строения), но и значительно повысить моторесурс, или мощность двигателя. Однако низкая температура сжиженного природного газа (- 160° С) требует изготовления топливного бака по принципу термоса, что при современном состоянии криогенной техники не представляет сложности.

Широкие работы по переводу автопарка на сжиженный природный газ проведены в США. Экспериментальные автомобили выпущены и европейскими фирмами, такими, как «Штейер-Пух» (Австрия), «Мерседес-Бенц» (ФРГ), «Савьем» (Франция). Парк этих автомобцлей уже насчитывает десятки тысяч.

В нашей стране с целью оздоровления атмосферы больших городов принято постановление о переводе значительного количества грузовых автомобилей на сжиженный углеводородный газ и ведутся работы по использованию в качестве топлива сжиженного природного газа. В 1975 г. на улицах Москвы уже появились первые автомобили, работающие на сжиженном газе. Заполняются они на специальных газонаполнительных станциях.

Рассматривая вопросы перспективности автомобилей на сжиженных газах, нельзя не упомянуть о жидком водороде. Пока он успешно использован лишь в ракетах. Однако это, несомненно, топливо будущего и для автомобилей как в силу неограниченных запасов водорода, так и из-за наибольшей чистоты продуктов сгорания (теоретически продукты сгорания водорода состоят из водяного пара).

Первый успешный опыт применения водорода в качестве топлива для дизелей с непосредственным впрыском осуществлен в университете штата Оклахома (США) в 1968 — 1970 гг., где три опытных двигателя проработали на стенде в течение двух лет, причем их мощностные характеристики практически не изменились. Единственный недостаток водорода — необходимость его хранения в жидком состоянии при крайне низкой температуре — 250° С. Поэтому, а также из-за

того, что водород считается взрывоопасным (кстати, необоснованно), внедрения этого вида топлива можно ожидать не ранее широкого распространения автомобилей на сжиженном метане, т. е. где-то за пределами 1990 г.

Правда, не исключено, что недавно найденный способ хранения водорода в порошковых композициях некоторых металлов (например, в лантано-никелевых гидридах) несколько приблизит этот срок. Суть способа в громадной поглотительной способнорти гидридов по отношению к водороду. В единице объема порошка при практически атмосферном давлении водорода запасается почти столько же, сколько в баллоне с давлением 1000 кг/см2!

Интересный принцип использован специалистами Института проблем машиностроения АН УССР в содружестве с коллегами из Москвы, Ленинграда и ряда союзных республик. На базе «Москвича» они создали экспериментальный образец автомобиля, в двигателе которого бензин заменен. водородом. На машине вместо бака с бензином — миниатюрный реактор. Находящийся в нем металлический порошок соединяется с водой. Происходит химическая реакция, в результате выделяется водород. В смеси с воздухом он подается в цилиндр мотора. Топливная система взрывобезопасна.

О перспективности сжиженных газов и водорода говорит тот факт, что уже в настоящее время стоимость сжиженного природного газа не превышает стоимости бензина, а стоимость жидкого водорода близка к ней. Сжиженный газ и жидкий водород могут быть использованы как топливо для любых видов двигателей. Можно предположить, что положительные качества этих видов топлива обеспечат их поэтапное применение на всех новых и усовершенствованных образцах двигателей.

Но самое «чистое» топливо — это, конечно, электричество. Поэтому практически все без исключения статьи о электромобилях начинаются с тезиса о том, что проблему загрязнения окружающей среды можно решить путем их развития. Однако с 1900 г. удельную энергоемкость аккумуляторов удалось повысить лишь с 15 до 40 — 50 Вт*ч/кг, а для обеспечения конкурентоспособности электромобиля, по мнению экспертов, требуется энергоемкость не менее 220 Вт-ч/кг, т. е. в 4 — 5 раз выше, чем у существующих типов.

Ожидается, что только в течение ближайших 10 лет получат распространение литиевые, цинково-воздушные и натрий-серные батареи и топливные элементы с удельной энергоемкостью до 200 Вт-ч/кг, т. е. все еще меньше, чем требуется. Поэтому начала широкого выпуска электромобилей можно ожидать не ранее 1985 г. и то только в предположении ускоренного прогресса аккумуляторной техники. В ближайшем будущем развитие этого вида транспорта будет сдерживаться низкой энергоемкостью, значительным весом, ограниченным сроком службы аккумуляторных батарей и рядом других причин.

Работы по увеличению срока службы батарей до 400 — 500 циклов перезарядки, что равноценно всего 2 — 3 годам эксплуатации, еще только ведутся и в этом плане перспективы гораздо менее радужны, чем в направлении увеличения энергоемкости. Немаловажна повышенная стоимость электромобилей, которая определяется не только высокой ценой источников питания *, но и широким применением в конструкции относительно дорогостоящих легких металлов и пластмасс. Последнее необходимо хотя бы для приближения общего веса электромобиля к весу атомобиля с ДВС такого же класса.

Не изменяют положения и уже опробованные схемы комбинированных энергетических установок, в которых наряду с электродвигателями используются ДВС. Обычно в таких схемах ДВС работает в одном режиме (с целью снижения токсичности выхлопа) только на подзарядку аккумуляторов. Но при этом потери энергии достигают 40%. Таким образом, особых перспектив схема не имеет.

Реализованная фирмой «Бош» (ФРГ) схема комбинированной энергетической установки, где ДВС с помощью специальной муфты в нужный момент может подключаться к электроприводу колес, снизила величину потерь энергии до 10%. Однако вес такой установки, предназначенной для легкового автомобиля, возрос на 400 кг, а стоимость — на 30% по сравнению с приводом от обычного ДВС. «Этюд фирмы «Бош» в области охраны окружающей среды», — нарекли эту конструкцию конкуренты фирмы.

1 В СССР стоимость одной аккумуляторной батареи для легкового автомобиля составляет около 10% стоимости двигателя/

Так что, несмотря на обилие экспериментальных и даже серийных электромобилей, они не могут рассматриваться как серьезный конкурент автомобилей с поршневым двигателем.

То же самое можно сказать и пока об экзотических гиромобилях, в которых аккумулятор энергии — гироскоп (маховик). Исследовательские и опытно-конструкторские работы, проводимые в том числе. и в нашей стране, позволяют считать этот вид транспорта конкурентом в первую очередь электромобилей. Действительно, будучи соизмеримыми с последними по весу и величине пробега, гиромобили, могут восполнять недостаток энергии практически от любой электрической розетки, что служит их несомненным преимуществом.

Необходимо заметить, что все работы по электро- и гиромобилям страдают своего рода однобокостью. Рекламируя «стерильность» этого вида транспорта, авторы не учитывают необходимости комплексного научного исследования проблемы их использования. Ведь, по существу, электромобили выносят источник загрязнения лишь за пределы городов, перекладывая его на плечи электроэнергетики. Подсчитано, что если заменить 14 млн. автомобильных ДВС (уровень 1974 г. в ФРГ) на электродвигатели, батареи которых ежедневно с 22 до 6 часов утра будут заряжаться, то потребление электроэнергии составит около 100000 МВт. Обеспечить такое энергопотребление смогут, например, 500 (!) атомных ТЭЦ мощностью по 200 МВт (!) каждая. Одно тепловыделение подобной энергосистемы колоссально. Учет этого аспекта, а также перспективного баланса электроэнергии для каждой отдельной страны (в США уже сейчас отмечается дефицит электроэнергии) скорее всего приведет к тому, что и за пределами 2000 г. электро- и гиромобили будут отнюдь не превалирующим видом транспорта.

Немаловажным фактором, который выглядит парадоксально, является и низкая эффективность использования энергии в системе «электростанции — электромобиль». Ее КПД не превышает 15%. Эксплуатация системы в масштабах планеты равносильна разбазариванию энергии. Такую роскошь человечество может себе позволить лишь ввиду крайних обстоятельств, с целью сохранения жизнеспособности больших городов, атмосфера которых все больше отравляется выхлопными га-

зааи ДВС. И лишь по мере расходования минеральны ресурсов планеты, совершенствования методов получения электроэнергии и самих электромобилей их число, возможно, резко возрастет. Возможно, так как немногие отваживаются пока заглядывать за рубеж второго тысячелетия. И не исключено, что к тому времени родится какой-то невиданный вид индивидуального транспорта.

В нашей стране наиболее крупным потребителем электромобилей в обозримом будущем станет сфера обслуживания. Работы в этом направлении ведут ученые и инженеры Москвы, Харькова, Калининграда, Еревана, Запорожья. А легковой электромобиль индивидуального пользования помчится по дорогам не ранее 1990 г.

В последние годы можно было услышать мнение, что сейчас заниматься разработкой новых типов двигателей бессмысленно: грядет-де век турбин и электродвигателей. Этот тезис полностью опровергается данными рис. 1 даже с учетом несовершенства прогнозов: вплоть до 2000 г. не менее половины вновь выпускаемых (!) двигателей сохранит верность схемам, изобретенным в прошлом столетии: Отто, Дизель, Стирлинг. Однако современный уровень развития общества требует внесения существенных усовершенствований как в конструкцию этих двигателей, так и в реализуемые ими рабочие процессы с целью повышения КПД и экономичности, снижения веса, уменьшения вредного влияния на окружающую среду. Перспективность тех или иных поисковых и опытно-конструкторских работ, осуществляемых как в государственном масштабе, так и отдельными энтузиастами, можно представить в такой последовательности:

1. Усовершенствования ДВС обычного типа.

2. Разработка двигателей внешнего сгорания и газовых турбин.

3. Усовершенствование электропривода для автотранспорта.

4. Создание роторно-поршневых двигателей.

Конечно, такое распределение весьма условно. Однако в настоящей брошюре, посвященной главным образом поршневым и роторно-поршневым двигателям, автор предпочитает придерживаться именно такой последовательности. А чтобы показать как историческую не-

обходимость внесения изменений в их конструкцию, так и преемственность многих решений, предлагает читателю сначала бегло ознакомиться с историей двигателя.

Немного истории

Три века назад, в 1680 г. голландский ученый-механик Христиан Гюйгенс придумал «пороховой двигатель». Согласно го идее под поршень, размещенный в вертикальном цилиндре, нужно было заложить заряд пороха и поджечь его через маленькое отверстие в стенке цилиндра. Продукты горения подбрасывали бы поршень до большого отверстия, сообщающего камеру сгорания с атмосферой. Опускаясь, поршень должен был тянуть груз, подвешенный на блоках. Для эпохи Гюйгенса это была сверхнеобычная «махина» (термины «двигатель» или «машина» еще не появились), ибо тогда единственным мощным двигателем было водяное колесо.

Сам X. Гюйгенс в то время увлекся шлифовкой линз для гигантских и по нынешним понятиям телескопов с фокусным расстоянием до 60 м. Поэтому постройку небезопасной «махины» поручил ученику — французскому физику Дени Папену, воплотившему идею в металл. Его именем и открывается история тепловых двигателей. Распространенное утверждение, что первой появилась паровая машина, неверно. «Пороховая махина» Д. Папена — прообраз современного двигателя внутреннего сгорания, поскольку горение внутри цилиндра — его неотъемлемый признак.

Провозившись с «махиной» несколько лет, Папен понял, что порох — горючее не из лучших. Судьба послала ему в ту пору новых выдающихся учителей. В Англии он знакомится с Робертом Бойлем, изучавшим состояние газов, а позже, в Германии, с математиком Готфридом Лейбницем. Возможно, что их работы и помогли Д. Папену создать «пароатмосферный двигатель», в котором поршень поднимал «получаемый при посредстве огня водяной пар». Когда источник тепла (огонь) убирали, пар «опять сгущался в воду», и поршень под действием веса и атмосферного давления1 (!) опускался вниз.

1 При конденсации пара под поршнем образуется разряжение.

И хотя здесь уже используется пар, новую машину Папена нельзя назвать паревой: рабочее тело в ней не покидает пределов цилиндра и только источник тепла расположен снаружи. Поэтому можно сказать, что вслед за ДВС Папен изобрел двигатель внешнего сгорания. Первый в мире двигатель внешнего сгорания делал всего один ход в минуту, что не отвечало даже непритязательным требованиям тех времен. И Папен, отделив котел от цилиндра, изобрел паровую машину!

Первая в мире пароатмосферная машина попала в «подмастерья» к водяному колесу. В книге Д. Папена «Новое искусство эффективно поднимать воду на высоту при помощи огня» сказано, что она качала воду, чтобы та… вращала водяное колесо.

Восемнадцатый век. Он не принес нового истории ДВС. Но зато Томас Ньюкомен в Англии (в 1711 г.), Иван Ползунов (в 1763 г.) и англичанин Джеймс Уатт (в 1784 г.) развили идеи Д. Папфш. Началась самостоятельная жизнь паровой машины, ее победное шествие. Оживились и сторонники внутреннего сгорания. Да разве не заманчиво объединить и топку и котел паровой машины с ее цилиндром? Когда-то Папен поступил наоборот, а теперь…

В 1801 г. француз Ф. Лебон предположил, что светильный газ — неплохое топливо для ДВС. На претворение идеи в жизнь ушло 60 лет. Его земляк, Жак Этьен Ленуар, бельгиец по национальности, запустил в 1861 г. первый в мире ДВС. По устройству это была паровая машина двойного действия без котла, приспособленная для сжигания в ней4 смеси воздуха и светильного газа, подаваемой при атмосферном давлении.

Нельзя сказать, что Ленуар был первым. За 60 лет патентные ведомства получили множество заявок на «привилегии» по постройке необычных тепловых двигателей. Например, в 1815 г. заработал «воздушный тепловой двигатель» Роберта Стирлинга, который в 1862 г. удалось превратить в холодильную машину. Были и другие попытки постройки ДВС.

Но распространение получил лишь двигатель Ленуара, несмотря на то, что он был громоздок, капризен, поглощал массу смазки и воды, за что даже получил нелестное прозвище «вращающийся кусок сала». Но Жак Ленуар потирал руки — спрос на «куски сала» рос. Однако торжествовал он недолго. На Всемирной выставке 1867 г. в Париже вопреки ожиданиям первый приз получил «газовый атмосферный двигатель», привезенный из Германии Николаусом Отто и Эй геном Лангеном. Он оглушал посетителей неимоверным треском, но зато потреблял гораздо меньше топлива, чем двигатель Ленуара, и имел на 10% больший КПД. Секрет его успеха — предварительное сжатие рабочей смеси, чего в двигателях Ленуара не было.

Еще в 1824 г. французский инженер Никола Леонар Сади Карно издал книжку «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Фейерверк идей: принципы теплопередачи, критерии для сравнения всех тепловых циклов, основы термодинамики двигателей и среди них предварительное сжатие — был рассыпан на страницах этой маленькой книжки. Через десять лет эти идеи развил Б. Клапейрон, а чуть позднее — У. Томсон. Теперь эти имена всем знакомы. Но ни Ленуар, ни Отто, ни Ланген об их трудах ничего не знали. Они предпочитали теории эксперимент. Не знали они и того, что в 1862 г. француз А. Бо де Роша уже запатентовал четырехтактный цикл. А второй по счету такт — как раз и есть предварительное сжатие рабочей смеси.

Четырехтактный двигатель, практически не отличающийся от современных ДВС, Отто и Ланге привезли лишь на Всемирную выставку 1873 г. До этого изобретатели не только использовали опыт производства паровых машин, но применяли такой же, как у них, механизм газораспределения — золотник. В новом двигателе вместо золотника стояли клапаны.

Неприступные позиции паровой машины пошатнулись. ДВС перешел в наступление. Недолго поработав на светильном газе, он принялся за более калорийный — генераторный. А потом, и поначалу это казалось невероятным, добрался до «необычного» жидкого топлива.

Паровая машина сдалась не сразу. В 1880 г. М. Д. Можайский заказал для своего самолета две паровые машицы. Об «удельном» весе, равном 5 кг/л. с., конструкторы ДВС в то время только мечтали, а М. Можайский достиг этого без особого труда. Но уже через восемь лет «Товарищество по постройке воздушного корабля «Россия» собралось установить на свой дирижабль один из первых в мире бензиновых двигателей, построенный Огнеславом Костовичем. Он добился необычайной легкости конструкции: на 1 л. с. мощности в его двигателе приходилось всего по 3 кг веса. Оригинальной была и компоновка двигателя. Пары противолежащих поршней через расположенные с боков коромысла вращали коленчатый вал, размещенный над цилиндрами (рис. 2). Двигатель сохранился, и с ним можЦо ознакомиться в Московском Доме авиации им. М. В» Фрунзе.

На рубеже XX в. в постройку здания ДВС был заложен последний камень. В 1893 г. с претенциозной идеей «рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели» выступил немецкий инженер Рудольф Дизель. Первый образец его двигателя заработал в 1897 г. Масса недостатков сполна компенсировалась небывало высоким КПД, равным 26%. Для первого образца этого более чем достаточно. Интересно, что усовершенствование двигателей Дизеля, их доводку осуществили русские инженеры на Петербургском заводе Нобеля в 1899 — 1902 гг. Только после этого дизель стал достойным конкурентом карбюраторного ДВС.

Массовое распространение ДВС резко изменило жизнь человека. Грохот моторов стал слышаться со всех сторон. Он заставил пешеходов испуганно жаться к стенам домов, с любопытством задирать голову вверх, часами глазеть на манипуляции различных машин.

Экскурс в историю мотора на этом можно было и закончить. Дальше идет развитие, В автомобилестроении с тех пор по сей день в основном используются двигатели с цилиндрами, расположенными в один или два ряда, в свою очередь, размещенных под углом (V-образная схема) или напротив друг друга (оппозитная схема). Двигатели, построенные по необычным схемам, чаще всего обязаны своим рождением авиации. -Начав с одноцилиндрового двигателя воздушного охлаждения на самолете братьев Райт, авиастроители быстро переключились на многоцилиндровые звездообразные и рядные.

Звездообразные были всем хороши, но при скорости первых самолетов в 40 — 60 км/ч нужного охлаждения цилиндров все же не обеспечивали. Изобретатели обошли это препятствие, выполнив блок цилиндров вращающимся вокруг неподвижного вала, заодно подарив миру термин «ротативный двигатель» (рис. 3).

Препятствием для широкого распространения двигателей этого типа было резкое увеличение нагрузок на основные двигатели, вызванное центробежными силами.

Наш соотечественник А. Г. Уфимцев попытался снизить влияние центробежных сил, построив биротатив-ный двигатель. Вал и блок цилиндров стали вращаться в разные стороны с вдвое меньшей скоростью. Но вскоре такое решение стало ненужным — скорость самолетов перевалила за цифру 100. Торчащие в стороны цилиндры прекрасно обдувались потоком воздуха от винта, но. .. (это «но» вечно кочует от одной конструкции к другой и вряд ли когда-либо успокоится) создавали значительное аэродинамическое сопротивление.

Вес 80 кг. Стрелками показано направление потока горючей смеси

Рис. 4. Схема двухтактного авиадвигателя А. А. Микулина и Б. С. Стечкина (1916 г.). Мощность 300 л. с. 1 — непосредственный впрыск легкого топлива, предложенный впервые в мире!

Прижать бы цилиндры к валу! Сделать бы их компактнее! Этому мешал в первую очередь шатун. Его длина связана с ходом и диаметром поршня жестким соотношением. Выход вскоре был найден. Цилиндры расположили параллельно валу, а их штоки (не шатуны!) связали с шайбой, косо посаженной на валу. Получился компактный блок, названный двигателем с косой шайбой (рис. 4). В России он использовался с 1916 г. (конструкция А. А. Микулина и Б. С. Стечкина) по 1924 г. (двигатель Старостина). Детальные испытания, проведенные в 1924 г., выявили повышенные потери на трение и большие нагрузки на отдельные элементы, что обусловливает относительную ненадежность» и неэффективность двигателей с косой шайбой.

Внимательный читатель, верно, подметил, что в тексте было выделено слово шатун. Он не сразу стал непременной деталью поршневых двигателей.

В паровой машине Ньюкомена шатуна еще не было, Ивану Ползунову он уже служил верой и правдой, а Уатт даже запатентовал несколько механизмов того же назначения, так как просто шатун к тому времени уже был запатентован.

Явившись прогрессивнейшим решением своего времени, исправно прослужив людям два столетия, шатун уже в 20-е годы нашего века стал вызывать нарекания моторостроителей. Дескать, и название-то какое: «шатун». Шатается, раскачивается, разбивает все. И габа-

рит не дает уменьшить. И поршни то к одной, то к другой стороне цилиндра прижимает, и инерционные нагрузки увеличивает. Словом, всем нехорош стал шатун. Да только сладить с ним оказалось непросто.

Авиамоторостроители неустанно доводили свои конструкции. К 1940 г. были учтены все мелочи, убран весь лишний вес, использованы тысячи ухищрений, применены самые экзотические материалы. И только основная схема — кривошипно-шатунный механизм не претерпела никаких изменений. В это время никто, пожалуй, не мог предсказать грядущего триумфа реактйвных двигателей. Поэтому во всех странах велись крупные работы по созданию мощных малогабаритных поршневых авиадвигателей. Но несмотря на интенсивную работу, поршневой авиадвигатель мощностью более 4000 л. с. ни в одной зарубежной стране создан не был.

В Англии фирма «Хипл» создала двигатель с противолежащими поршнями и расположенным над ними коленчатым валом. С боков располагались коромысла. То есть англичане возродили схему Костовича. А если перевернуть еще несколько страниц истории, то окажется, что это же и схема Ньюкомена. Только у него вообще не было коленчатого вала. Привязанная к коромыслу веревка таскала вверх-вниз поршень насоса. Недалеко ушла й швейцарская фирма «Зульцер». Ее двигатель отличался от «Хипл» лишь формой коромысла. Свою лепту внесли даже новозеландцы: в их двига-. теле коромысла размещены внутри поршней. Но с коромыслами связан все тот же шатун.

Достойный преемник кривошипно-шатунного механизма был нужен всем, нужен он и по сей день. Поэтому его поиски не прекращались. Не в силах избавиться от шатуна совсем изобретатели-одиночки и целые коллективы принялись варьировать его расположением (рис. 5). Подобные двигатели выпускаются малыми сериями целым рядом фирм и величаются «двигателями со сложными кинематическими схемами». Существовали и более экзотические конструкции. Так, австрийцы расположили шесть поршней по сторонам треугольника, поместив коленчатый вал в центре. Их двигатель «Фиа-ла-Фернбраг» выделялся среди других лишь звучным именем. Его характеристики оставляли желать лучшего.

В похожей схеме, использованной американцами, в углах квадрата помещены сдвоенные цилиндры, а в центре — множество шатунов и два коленчатых вала. «Дина-Стар» нарекли конструкторы свое детище. Но и в нем совершенно оригинально только название.

Не обойдена вниманием и косая шайба. Сейчас она широко применяется в различных гидромоторах. А в конце 50-х годов английский изобретатель Хюгенс демонстрировал коллегии экспертов ведущих моторостроительных фирм «новейший» ротативный двиель с двенадцатью цилиндрами. Он был похож на бочонок. А внутри пряталась все та же косая шайба. И хотя Хюгенс утверждал, что «двигатель объединяет термодинамическую мощность ДВС с преимуществами турбины» и что «потери на трение, благодаря отсутствию шатунов, на 60% меньше», чем в ДВС, эксперты подивились, тщательно осмотрели двигатель, и… больше о нм не слышно. Впрочем, и изобретатели-одиночки, и даже фирмы до сих пор пытаются создать работоспособный двигатель с косой шайбой. Есть сообщения о паровых машинах, «Стирлингах» и обычных ДВС, использующих эту схему. Ведутся такие работы и в нашей стране, однако особых перспектив они, по-видимому, не имеют. Виной всему — потери на трение, с которыми так упорно боролся Хюгенс. В быстроходных шатуцных ДВС и двигателях с косой шайбой на них тратится 15 — 25% полезной мощности. А у необычных «Хипла», «Фиалы», «Дины» и того больше.

Другой «враг» двигателей, коварно появляющийся при повышении оборотов, — инерционные силы. Они не только помогают силам трения, но и просто-напросто недопустимо перегружают многие детали.

Есть и третий — тепловая напряженность цилиндра. С ростом оборотов, а следовательно, и количества вспышек стенки цилиндра не успевают отводить тепло. А тут еще повышенное трение «подливает масла» и в без того накаленный цилиндр.

Вот этих-то «врагов», ближайших родственников шатуна, и не смогли по сей день одолеть изобретатели всего мира. Конечно, не следует думать, что разработка двигателей со сниженными потерями на трение и уменьшенным числом оборотов решит все проблемы, стоящие перед двигателестроением. Одна из главных задач — уменьшение токсичности выхлопных газов решается сейчас как в результате улучшения рабочего процесса и применения иных видов топлива, так и в результате дефорсировки двигателя.

Зарубежные конструкторы ввиду появления жестких требований по охране окружающей среды вынуждены были пойти в последние годы на снижение оборотов и степени сжатия карбюраторных двигателей. А это неизбежно сказалось на -их технико-экономических показателях. Так, средняя литровая мощность американских автодвигателей сейчас находится на уровне 30 — 40 л. с./л. Возрос и удельный расход топлива. И стало быть, автомобили оснащаются более громоздкими и менее эффективными двигателями. Поэтому разработку конструкций, позволяющих сохранить эффективность и весовые показатели двигателей по крайней мере на существующем уровне, можно считать одной из главных задач. Как будет показано ниже, эта задача может быть успешно решена путем создания бесшатунных двигателей, в которых резко снижены потери на трение. Косвенно такое решение сказывается в лучшую сторону и на экономичности, надежности весовых показателях.

Другой путь — разработка двигателей принципиально иной конструкции — ротационных и двигателей, основанных на ином тепловом цикле. В двигателях этих типов могут быть эффективно использованы многие решения, касающиеся улучшения обычных ДВС.

Поршневые двигатели

Двигатели Баландина. Работа над этими двигателями началась после Великой Отечественной войны. В те годы Сергей Степанович Баландин вел работы по уникальным поршневым двигателям, превосходящим по своим показателям авиационные поршневые двигатели того времени. Эти двигатели были легче, мощнее, экономичнее, проще, надежнее и дешевле любого известного в то время. К 1948 г. было разработано и испытано семь типов двигателей мощностью от 100 до 3200 л. с., а в 1948 — 1951 гг. появился сверхмощный поршневой двигатель мощностью 10000 л. с., удельные показатели которого практически равны аналогичным показателям турбореактивных двигателей.

Мощность отработанной базовой ступени, состоящей из четырех крестообразных цилиндров, была столь большой, что поднимался вопрос о ее снижении, так как самолетов, требующих таких мощных двигателей, не было.

Уже самый первый образец двигателя С. С. Баландина показал колоссальные преимущества. Он был в 1,5 раза мощнее и в 6(!) раз долговечнее звездообразного авиадвигателя М-11, взятого для сравнения. Кроме того, он превосходил его и по другим показателям. В книге «Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания» С. G. Баландина сконцентрировано все наиболее важное об этих необыкновенных моторах. Трудно вкратце пересказать содержание этой небольшой книжки. Каждая ее страница — открытие. Приводимые цифры кажутся невероятными. Но за ними стоят реальные, придирчиво испытанные образцы.

В 1968 г. журнал «Изобретатель и рационализатор» № 4 опубликовал статью под заголовком «Существенно новый двигатель», где речь шла о «бесшатунном механизме для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное» (а. с. № 164756). Его автор — молодой севастопольский изобретатель Е. И. Лев. Статья заканчивалась словами: «…хочется, чтобы двигатель построили, опробовали в деле». А через полгода стало известно о существовании авторского свидетельства № 118471, выданного в 1957 г. С. Баландину на «двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом».

В обеих формулировках присутствует слово «бес-шатунный». Но что стоит за этим словом? Без тщательных экспериментов ответить трудно. Двигатель (рис. 6), который сконструировал Е. И. Лев, пока так и не построен — подвела технологическая база. Зато работы С. Баландина позволяют смело сказать: за ключевым в обоих авторских свидетельствах словом «бес-шатунный» скрывались необычные двигатели ближайшего будущего. Пройдет несколько лет и только безнадежные консерваторы будут проектировать двигатели с традиционным шатунно-кривошипным механизмом.

Как же устроен бесшатунный механизм С. Баландина? Его «изюминка» — коленчатый вал, как бы разрезанный на три части (рис. 7, а). Центральная коленчатая часть 1 с уменьшенным вдвое против обычного радиусом шеек свободно вращается в подшипниках скольжения, двух кривошипов 2 с тем же радиусом. Центральную часть охватывает штоковый подшипник. На штоке 3 закреплены два поршня (наиболее полно преимущества схемы реализуются при противолежащих поршнях). Чтобы усилия от шеек центральной части вала не передавались поршням, шток в центре имеет специальную направляющую 4, подобную крейцкопфу компрессоров и паровых машин. Только крейцкопф этот разместился в самом центре двигателя. Синхронизацию вращения кривошипов обеспечивает вал 5, связанный с ними зубчатыми передачами 6. Он же представляет собой вал отбора мощности для привода клапанов и других агрегатов.

Штоковый подшипник перемещается по прямой. Вокруг его центра, двигающегося возвратно-поступательно, описывают свои траектории (окружности) шейки коленчатого вала. А раз у шеек траектория — окружность, то и кривошипы плавно следуют за шейками. Итак, шатуна в двигателе нет. Поэтому через широкие каналы в крейцкопфе по штоку к поршням можно подвести мощный поток масла, который обеспечит идеальное охлаждение поршней, что, в свою очередь, позволяет резко форсировать двигатель. Нагретое масло возвращается также через, шток. Для этого он разделен трубкой на две части. Благодаря крейцкопфу, скользящему по масляной пленке, поршни двигателей С. Баландина практически не изнашиваются. Износ шеек коленчатого вала снижается в 3 — 4 раза. Объясняется это просто. В обычных ДВС на шейки передается вся сила давления газов на поршни, а у двигателей С. Баландина всего лишь полезная разность сил противолежащих цилиндров.

Пониженные нагрузки на вращающиеся детали приводят к трех- четырехкратному (!) снижению потерь на трение. Механический КПД двигателей С. Баландина равен 94%! Всего 6% вместо 15 — 25% тратится на преодоление трения! Габариты уже самых первых двигателей Баландина были меньшими, чем у двигателя М-11 по крайней мере на длину шатуна, а их литровая мощность (максимальная мощность, деленная на рабочий объем цилиндров в литрах) — самая главная характеристика двигателя в 1,5 раза превысила и сейчас заветный для всех двигателестроителей рубеж — 100 л. с./л. Для примера можно напомнить, что литровая мощность двигателя автомобиля «Жигули» ровно вполовину меньше.

По словам С. С. Баландина, от бесшатунных двигателей взято пока «только с поверхности». Например, только эти двигатели дают возможность конструктивно просто реализовать двухсторонний рабочий процесс в цилиндрах, повысить мощность двигателей ровно в 2 раза.

Двойное действие — древний термин. От относился к самым первым ДВС Ленуара. А позже почти исчез из технической литературы. Не только потому, что на пути его реализации множество конструктивных трудностей. Немногие существующие двигатели двойного действия отнюдь не имеют удвоенной мощности, а по удельным характеристикам они значительно хуже обычных ДВС. Виноват шатун. Он обязательно требует крейцкопфа, установленного следом за ним. А это приводит к росту габарита, увеличению веса и соответственно инерционных нагрузок. В итоге — громоздкая, тихоходная конструкция, почему эта схема и используется сейчас лишь в мощных судовых дизелях. Двигатель же Баландина совсем не требует увеличения массы движущихся частей. В нем, чтобы разместить вторые цилиндры, нужно лишь немного удлинить што-

ки. Опасность перегрева поршней устраняется блестяще решенной конструкцией охлаждения поршня мощным потоком масла.

Все сверхмощные двигатели С. Баландина, среди которых есть двигатель мощностью 14 тыс. л. с. при весе в 3,5 т (0,25 кг/л. с.), были двигателями двойного действия, в том числе с золотниковым газораспределением, позволяющим еще более уменьшить размеры. От золотника, позаимствованного у паровой машины, отказались уже в начале развития ДВС. Теперь золотники снова используются. Только вместо золоч»ников, двигающихся возвратно-поступательно, применяют вращающиеся. Однако суть их прежняя.

Но почему золотник? С повышением оборотов, а чем они выше, тем меньше размеры двигателя при той же мощности, инерционные нагрузки на шатунно-поршневую группу и детали клапанного механизма резко возрастают. В последнем увеличенные нагрузки нарушают фазы газораспределения. Вращающемуся золотнику это не грозит. Недаром именно двигатели с золотниковым газораспределением не так давно поражали мир рекордами литровой мощности. С 200 л. с./л (ГДР, 1960) до 300 л. с./л (Япония, 1970) поднялась литровая мощность двигателей с золотниками для гоночных мотоциклов за десятилетие.

С. С. Баландин опередил «рекордсменов» минимум на 20 лет создав крупные двигатели огромной мощности. Напомним, что никому в мире, хотя за дело брались специалисты известнейших фирм, не удалось созвать поршневого авиационного двигателя мощностью более 4000 тыс. л. с. А тут сразу 10 — 14 тыс., а при желании и все 20 тыс. И всего 24 цилиндра. Средняя скорость поршня в двигателях Баландина достигала невиданной величины — 80 м/с! (в обычных двигателях эта скорость равна 10 — 15 м/с, в гоночных — до 30 м/с). А высокий механический КПД не мешает поднять ее еще выше.

Эффективная мощность лучших образцов шатунных двигателей уже при средней скорости поршня, превышающей 30 м/с. неудержимо стремйтся к нулю. Бесша-тунный механизм практически не реагирует на рост средней скорости. Эффективная мощность двигателей С. Баландина в 5 — 6 раз, а при двойном действии и в 10 раз (!) выше аналогичной у шатунных. Небольшой

график, приведенный в книге С. Баландина, беспристрастно свидетельствует об этом. График ограничен диапазоном средних скоростей поршня до 100 м/с, но кривые как бы стремятся вырваться за его пределы, словно подчеркивая скрытые возможности этой необыкновенной схемы.

Средняя скорость — это обороты, мощность. Но ведь выше обороты, выше инерционные нагрузки, вибрация. И здесь двигатели Баландина вне конкуренции. Осциллограммы вибрации (амплитуды 0,05 — 01 мм) самых мощных образцов, снятые в трех плоскостях, кажутся неправдоподобными. Даже у турбин вибрация, как правило, не меньше. Идеальная уравновешенность сохраняется при любом кратном 4 числе цилиндров. Хотя в принципе возможны одно- и двухцилиндровые двигатели. Из базовых блоков по четыре цилиндра, как из кубиков, можно складывать любые композиции, не сомневаясь в их превосходных характеристиках.

Нельзя не сказать и об экономичности. Удельный расход топлива у двигателя Баландина в среднем на 10% ниже, чем у шатунных прототипов. Но это не все! Путем отключения подачи топлива в один или несколько рядов цилиндров (и это было осуществлено!) можно заставить двигатели работать с высокой и практически постоянной экономичностью на режимах от 0,25 до верхнего предела номинальной мощности. Режиму работы на частичных нагрузках, а -это основной и, как ни странно, наименее изученный режим работы большинства двигателей, последнее время уделяется максимальное внимание. Ведь КПД обычных двигателей оптимален в узких диапазонах мощности и числа оборотов.

Многоцилиндровые бесшатунные двигатели практически не изменяют эффективность й при любой частичной нагрузке. Невероятно, но опять же проверенный экспериментально факт, что и у них удельный расход топлива можно снизить еще минимум на 10%. Достигается это применением так называемого цикла с удлиненным расширением, т. е. с более длинным рабочим ходом поршня. Цикл этот не находит применения на обычных двигателях, так как приходится резко увеличивать их габарит. В бесшатунных двигателях требуемое увеличение размеров ровно вдвое меньше, а с учетом их малогабаритности вообще такой шаг почти не отражается на весовых характеристиках двигателя.

И последнее. Стоимость производства даже опытных образцов двигателей С. Баландина в среднем, в 1,6 раза ниже, чем аналогичных по мощности серийных. То же самое будет и в новых разработках. Залог тому и меньшее количество деталей, и технологичность конструкций.

Двигатель Шнейдера. Среди необычных двигателей есть еще один, в котором также отсутствует шатун. Разработал его руководитель группы Рижского дизелестроительного завода Л. И. Шнейдер.

Толчком к созданию двигателя был успех двигателей Ванкеля. Будучи двигателистом, Л. И. Шнейдер хорошо представлял себе и преимущества и недостатки этой конструкции и в собственной разработке попытался совместить вращение поршня с его традиционной формой. Двигатель получился биротативным. Однако от двигателя А. Г. Уфимцева, построенного в начале века, он отличался тем, что и кривошипный вал, и блок цилиндров вращаются в одну сторону и, кроме того, тем, что в нем отсутствуют шатуны.

Конструктивная схема двигателя изображена на рис. 8. В неподвижном тонкостенном кожухе, образующем рубашку воздушного охлаждения, вращается на подшипниках блок с четырьмя крестообразно расположенными цилиндрами. В цилиндрах размещены двухсторонние поршни с плоскими продувочными лопастями 5 (рис. 8) с боков. Поршни посажены непосредственно на кривошипные шейки вала. Вал вращается в подшипниках, эксцентричных подшипникам блока цилиндров. Поршни синхронизируют вращение блока цилиндров и кривошипного вала, причем блок вращается в ту же сторону с вдвое меньшей скоростью.

Продувочные лопасти перемещаются в полостях блока цилиндров и обеспечивают всасывание рабочей смеси из кривошипной камеры и карбюратора 4, ее предварительное сжатие (объем кривошипной камеры постоянен) и перепуск в рабочие камеры. Газораспределение обеспечивается рациональным расположением перепускных / и выхлопных 2 окон и продувочными лопастями. За один оборот блока цилиндров в каждом происходит рабочий ход, а кривошипный вал делает два оборота.

Вращение блока цилиндров обеспечивает свойственное всем ротативным двигателям обогащение смеси на периферии цилиндра в районе свечи и более быстрое и полное сгорание топлива. Сгорание тут такое же, как в цилиндрах с послойным распределением заряда. Поэтому двигатель Л. Шнейдера соответствует современным требованиям по «чистоте» выхлопных газов.

К особенностям двигателя следует отнести отличную уравновешенность, возможность размещения на маховике кривошипного вала нагнетателя 3, эффективность которого ввиду удвоенной скорости вращения достаточно высока, и подсасывающее действие наклонных ребер головок блока, которые при вращении всасывают охлаждающий воздух через окна в торцах кожуха и направляют его в расположенную в центре кожуха улитку, где воздух смешивается с выхлопными газами.

Смазка двигателя осуществляется рабочей смесью, как во всех двигателях мотоциклов. Карбюратор размещен на торце кожуха, противоположном нагнетателю. Зажигание — электроискровое. Распределитель зажигания — сами свечи.

Макетный образец двигателя, испытывавшийся на Рижском дизелестроительном заводе, весил 31 кг при рабочем объеме 0,9 л. Расчетный удельный вес двигателя в карбюраторном варианте 0,6 — 1 кг/л. с., в дизельном — от 1 до 2 кг/л. с. По сравнению с обычными

двигателями с аналогичными параметрами двигатель Л. Шнейдера гораздо компактнее.

Двигатель Кашуба — Кораблева. Еще один бесша-тунный двигатель предложили два изобретателя из севастопольского объединения «Югрыбхолодфлот» — Н. К. Кашуба и И. А. Кораблев. Они сконструировали двигатель (рис. 9), в котором неподвижные поршни укреплены на раме /, а перемещается блок цилиндров 2. Его движение преобразуется во вращение шестеренчатым механизмом 3 с полушестернями, взаимодействующими с зубчатыми рейками. Единственный шатун 4 служит для синхронизации и пуска. Поскольку потери в зубчатых передачах малы, механический КПД двигателя должен быть выше, чем у обычных многошатунных конструкций. Модель двигателя, работавшая на сжатом воздухе, показала, что принятая схема вполне работоспособна. И воодушевленные изобретатели сконструировали на ее основе тихоходный судовой дизель. Он получился гораздо компактнее, чем обычный. А многочисленные расчеты элементов конструкции и рабочего цикла, выполненные с помощью студентов-диплом-ников кафедры ДВС Кораблестроительного института, подтвердили, что надежды авторов на преимущества двигателя вполне обоснованы. Не вызвали они сомнения и у организаций, давших отзывы на проект дви» гателя.

Даже в четырехцилиндровом варианте двигатель должен обладать повышенной литровой и эффективной мощностью и уменьшенным удельным расходом топлива. При большем числе цилиндров выигрыш увеличивается. В среднем улучшение основных параметров по осторожным оценкам составляет около 10%. Надо ли говорить о том, насколько это важно для судов, совершающих дальние рейсы! Радует корабелов и увеличение моторесурса. Поршни этой необычной конструкции полностью разгружены от боковых усилий. А именно их износ, зачастую, определяет судьбу машины. Боковые усилия в двигателе создает лишь синхронизирующий шатун. Они.невелики и, кроме того, воспринимаются рамой, на которой укреплены поршни.

Подача воздуха и топлива осуществляется через поршни, газораспределение — системой окон и перепускных каналов, так как двигатель двухтактный с наддувом как в большинстве судовых конструкций. Охлаждение блока цилиндров водой может быть осуществлено через два дополнительных поршня. Его движение не мешает функционированию системы охлаждения. Чтобы снизить инерционные нагрузки, блок изготовляется из легких сплавов. Его масса получается немногим большей, чем масса движущихся частей в обычных конструкциях. Расчеты и испытания модели показали, что осложнениями это не грозит.

Оригинален в двигателе и механизм преобразования движения. От ударных нагрузок на зубья полуше-стерен при входе в зацепление с рейкой изобретатели избавились, применив автоматически выдвигающиеся зубья шестерен. Вращение их валов синхронизируется специальной шестеренчатой парой (на рис. 9 не показана). В целом двигатель — еще один интересный пример поиска путей усовершенствования классической схемы.

Двигатель Гуськова — Улыбина. Изобретатели бесшатунных механизмов в первую очередь преследуют цель избавиться от трения поршня о стенку цилиндра, на долю которого приходится половина (!) всех потерь на трение. Того же самого можно добиться и другим путем. Двигатель внутреннего сгорания, в котором трение поршня о цилиндр исключено, разработан воронеж-

скими изобретателями Г. Г. Гуськовым и Н. Н. Улыби-ным (а. с. № 323562). В этом двигателе традиционный шатунный механизм заменен одним из механизмов П. Л. Чебышева.

И вот созданный 100 лет назад механизм открывает перед поршневыми двигателями новые возможности. По мнению авторов, отсутствие главного источника потерь на трение позволит резко увеличить обороты ц моторесурс, в 1,5 раза экономичность и даже упростить конструкцию. Можно заподозрить авторов в недостаточно критическом подходе к своему детищу, тем более что при первом знакомстве с проектом настораживают слова «приближенно прямолинейный». Однако осторожные термины говорят лишь о щепетильности П. Л. Чебышева в оценке механизмов. Отклонение от прямой для конкретной конструкции двигателя (рис. 10) гораздо меньше общепринятых зазоров в паре «поршень — цилиндр». Кроме прямолинейности траектории, механизм обладает еще одним достоинством — отсутствием прижимающих сил на поршнях.

Эти силы — главный источник трения — воспринимаются дополнительным шатуном. При этом потери на трение в дополнительном шатуне составляют всего 5 — 6%, что допускает увеличение оборотов до 10 тыс. в минуту и более.

Высокооборотность позволяет отказаться от… поршневых колец и перейти на лабиринтное уплотнение (см. рис. 10). Никто не возьмется заводить обычный ДВС при отсутствии колец — не будет компрессии. Но если каким-то образом удалить кольца у работающего двигателя, на Рис. 10.

Лабиринтное уплотнение наилучшим образом работает всухую. Поэтому смазка либо будет отсутствовать вообще, либо будет минимальной, а возможные задиры предотвратит прографичивание направляющих поясков поршней. Отсутствие масла в камере сгорания приведет к снижению дымления. Стоит ли говорить, что в настоящее время, когда уже подготавливаются законы о полном запрещении дымящих двигателей, этот частный факт весьма немаловажен.

И наконец, еще одна интереснейшая особенность двигателя, реализовать которую позволяет механизм Чебышева. Это компрессионное зажигание. С ростом оборотов зажигание одноэлектродной свечой часто не обеспечивает нужного качества сгорания смеси. Две свечи, многоэлектродные свечи, электронное или фор-камерно-факельное зажигание — все это дает более приемлемые результаты.

Компрессионное зажигание еще эффективнее: высокая — около 30 — степень сжатия обеспечивает в конце такта сжатия температуру, достаточную для быстрого самовоспламенения сильно обедненной1 смеси во всем объеме, чем гарантируется полное сгорание и повышенная экономичность работы двигателя. Применение компрессионного зажигания предполагает переменную степень сжатия: по мере разогрева камеры сгорания требуется уменьшение степени сжатия. Немало изобретательских начинаний потерпело крах на этом пути: всяческие «эластичные» элементы в конструкции не выдержали температуры и нагрузок от «жесткого» сгорания (дизельной детонации). И только в компрессионных моторчиках авиамоделей этот способ успешно используется, но там регулировка степени сжатия проводится самим моделистом сразу после пуска мотора.

Расчеты авторов показали, что механизм Чебышева обладает великолепной податливостью, позволяющей не ввбдить в конструкцию никаких добавочных «эла-

1 Смесь с избытком воздуха.

стичных» элементов и вместе с тем получить вполне приемлемую псевдопеременную степень сжатия. Благодаря взаимному расположению деталей механизма двигатель автоматически приспособится к переменным условиям работы.

Полнота сгорания обедненной смеси вкупе с отсутствием смазки цилиндра снизят концентрацию вредных веществ в выхлопных газах (за исключением окиси азота). Двигатель заинтересовал специалистов. В 1975 г. в НАМИ закончено изготовление опытного образца.

Двигатель Кузьмина. Двигатель с механизмом Чебышева, о котором рассказано выше, предназначается для мотоциклов. И это не единственная новинка в копилке изобретателей. В» вышедшей не так давно книге «Мотоцикл» (С. В. Иваницкий и др., 1971), написанной группой ведущих сотрудников ВНИИмотопрома, указывается, что «малая эффективность смазки стала сдерживать прогресс двухтактных двигателей». Один из путей решения проблемы — внесение различных конструктивных изменений в классическую схему смазки.

Преимущества раздельных систем смазки двухтактных двигателей с масляными насосами — лучшая смазка деталей кривошипно-шатунного механизма; снижение нагарообразования, закоксовывания колец и дымления двигателей; раздельная заправка масла и топлива — вобрала в себя система смазки, созданная севастопольским изобретателем. В. И. Кузьминым (а. с. № 339633). У нее есть по меньшей мере еще два положительных качества: отсутствие сложного маслоподающего насоса, что определяет простоту и повышенную, надежность системы, и частичная циркуляция масла по контуру цилиндр — масляный бачок, благодаря чему улучшается охлаждение и снижается тепловая напряженность двигателя.

Основные элементы системы смазки (рис. 11, а) — этф двухлитровый бачок /, умещающийся в боковом ящике мотоцикла, маслопроводы 2 и изогнутые канавки 6 на зеркале цилиндра, связанные с маслопроводами отверстиями. В цилиндр масло подсасывается за счет разряжения (насос не нужен!). В нижнюю канавку масло поступает через три отверстия 7 диаметром! мм (рис. 11, б) при движении поршня вверх от нижней мертвой точки (НМТ) до момента открытия всасываю-

щего окна, т. е. только в момент наибольшего разряжения в картере. В верхнюю канавку масло увлекается из нижней канавки фрикционным воздействием Лоршня. При воспламенении смеси часть газов, прорвавшихся через замки поршневых колец в зазор между цилиндром и поршнем, выдавит масло и»з верхней канавки обратно в бачок. При этом давление в бачке возрастет и в нижнюю канавку поступит новая порция масла.

При ходе поршня к НМТ вязкое масло увлекается вдоль наклонных частей нижней канавки, благодаря чему в зоне поршневого пальца создается обилие масла. По пазам, выполненным в бобышках поршня (под палец), часть масла поступает к верхней, а под действием гравитационных сил и к нижней головке шатуна. Другая часть увлекается юбкой поршня в район масляных какалов подшипников коленчатого вала. Поступление масла происходит до Момента увеличения давления в картере. Таким образом, ко всем важнейшим узлам кривошипно-шатунного механизма циклически поступают порции свежего масла.

Количество поступающего масла автоматически (!) увязывается с числом оборотов и нагрузкой двигателя: чем больше разряжение в картере, тем больше масла подсасывается в нижнюю канавку. Для дополнительной регулировки на линии подачи масла установлен игольчатый клапан 3, управляемый вращающейся ручкой дросселя (газа). Еще один маслопровод 4, которым масляный бачок соединен с всасывающим патрубком за карбюратором, служит для выравнивания давления в бачке. В этой линии установлен небольшой дроссельный винт. Изменяя его положение, можно в широких пределах варьировать подачу масла в цилиндр.

Очень многие двигатели мотоциклов изрядно дымят. Отчасти это объясняется особенностями классической системы смазки, где масло добавляется в пропорции 1 к 20 — 25 частям бензина, отчасти неграмотностью водителей, которые, считая, что «кашу маслом не испортишь», увеличивают долю масла. Мало кто из водителей знает, что от холостого хода до средних оборотов (дроссель открыт наполовину) для смазки двигателя достаточно пропорции от 1:200 до 1:60. И только при полной нагрузке требуется состав 1:20. Естественно, что классическая система смазки не отвечает этим требованиям. Избыток масла при малых нагрузках как раз и приводит к дымлению.

Через несколько лет повысившиеся требования к чистоте выхлопа поставят перед этой схемой непреодолимый заслон. ГАИ ужЬ сейчас начинает снимать номера с особо дымящих мотоциклов, а с учетом претензий к классической схеме по качеству смазки в ближайшие годы следует ожидать широкого распространения двухтактных двигателей с раздельными системами смазки.

Поэтому работа Кузьмина может заинтересовать нашу мотопромышленность. Оригинальная система смазки могла бы обеспечить беспрепятственный сбыт ИЖей и «Ковровцев» за рубежом. Возможно, что придется подумать лишь над увеличением эффективности смазки коренного подшипника шатуна. Обилие масла, поступающего на подшипники коленчатого вала, указывает на возможность применения устройства, подобного описанному в книге «Мотоцикл», в котором удачно использованы центробежные силы. Во всех остальных отношениях система советского изобретателя превосходит зарубежные.

Кузьмин установил свою систему смазки на «Ков-ровце». И вот позади уже 50 тыс. км, а поршень и цилиндр имеют абсолютно чистую поверхность, без малейших следов задиров. Мотоцикл не дымит, лучше тянет (сгорает лишь чистый бензин и все детали прекрасно смазываются). Существенного износа нет ни на поршневом пальце, ни в подшипниках шатуна и коленчатого вала, хотя обычно при таком пробеге шатуннопоршневая группа уже требует замены.

Надежная система смазки позволила повысить мощность двигателя. Причем для этого В. Кузьмин вместе с Г. Ивановым применил оригинальное решение, на которое их натолкнула статья о смерчах, появившаяся в популярном журнале. Смерч закручивает, перемешивает воздух. В двигателях более полное перевешивание смеси увеличивает полноту сгорания топлива, что приводит к росту мощности. Изменив форму камеры сгорания путем заварки и выточив в ней два вихреобразующих углубления, Кузьмин и Иванов попытались повысить мощность двигателя. После нескольких неудачных попыток рациональная форма вихреобразующих углублений была найдена и мощность двигателя «Ковровца» стала близка к 20 л. с.!

Эффективность работы двигателя определяется многими показателями, среди которых не на последнем месте стоят тепловые потери в камере сгорания. Минимальны они у шатровых (сферических) камер сгорания и их поверхность — это тот предел, к которому стремятся конструкторы. Любые отклонения от сферы увеличивают поверхность и приводят к росту тепловых потерь. В нашем случае выигрыш от повышенной эффективности сгорания, по-видимому, существенно превышает вред, вносимый некоторым увеличением поверхности.

Термически наиболее нагружено днище поршня. При резком увеличении мощности и, следовательно, теп-повой напряженности днище поршня может прогореть. Чтобы этого не произошло, на картере описываемого двигателя (в камере предварительного сжатия) размещена деталь сложной конфигурации — подпоршневой вытеснитель, удаляющий нагретую смесь из-под поршня. Этим изобретатели добились интенсивного охлаждения днища поршня; турбулизировали смесь в кривошипной камере и уменьшили объем кривошипной камеры, тем самым увеличив степень предварительного сжатия. И теперь на «Ковровце» можно смело пускаться в любые путешествия.

Автономная система смазки гарантирует надежную и продолжительную работу наиболее слабого звена — кривошипно-шатунного механизма/ Камера и вытеснитель улучшают смесеобразование и эффективность сгорания, снижают удельный расход топлива и обеспечивают высокую мощность — залог отличных ходовых качеств мотоцикла. А они действительно высокие. Удел обычных «Ковровцев» 70 — 90 км/ч, усовершенствованная машина легко развивает 100 — 110 км/ч. Пришлось даже отбалансировать колеса, так как при высокой средней скорости тряска от небаланса, обычно незаметная, стала надоедать. Добившись прекрасных результатов сравнительно простыми средствами, севастопольские изобретатели мечтают о внедрении своего изобретения. Они готовы предоставить любую информацию, в том числе и сам мотоцикл, заинтересованным организациям.

Развив и доработав их идеи, можно сконструировать машины, превосходящие мотоциклы лучших зарубежных фирм. Ну и, конечно, решения севастопольцев могут найти применение не только на мотоциклах, но и на любых других двигателях. Так, например, недавно выяснилось, что максимальная степень сжатия бензиновых двигателей может составлять не 12, как было принято, а 14,5 — 17,5. Термический КПД двигателя возрастает при этом почти на 15%I Но чтобы реализовать этот выигрыш, не повышая октанового числа топлива выше 100, в первую очередь следует применять вытеснители, сильно турбулизирующие смесь. Вытеснитель и камера «Ковровца» как раз и являются образцами такого устройства.

Гибкий шатун. Наши представления о целом ряде деталей — своеобразный стереотип. Скажем, что такое шатун? Это фигурная пластина с двумя отверстиями. В крайнем случае одно или оба отверстия заменяются шаровыми головками. Эти две конструкции кочуют из машины в машину. И чертят, и ставят их, не задумываясь. Да и что может быть иного?

Взглянем на шатун сбоку. Он должен быть строго перпендикулярен продольной оси двигателя. Но представьте, что шатунная шейка коленчатого вала чуть-чуть непараллельна оси. Головка шатуна сдвине7ся в сторону. Представьте теперр, что отверстия нижней и верхней головок шатуна слегка перекосились. Такое имеет место сплошь и рядом, хотя бы и в пределах допусков. В итоге ось поршневого пальца, которая обязана быть параллельной оси двигателя, практически никогда такого идеального положения не занимает.

Учтя погрешность расточки отверстия под палец и неточность установки блока цилиндров на картер, получим, что даже при весьма высокой точности изготовления обеспечить параллельность стенок цилиндра и поршня практически невозможно!

Но ведь миллионы ДВС работают! «Могли бы работать лучше», — утверждает изобретатель из г. Ком-сомольска-на-Днепре В. С. Саленко. Для этого шатун нужно изготовлять трехзвенным (рис. 12) так, чтобы поршень самоустанавливался по цилиндру, а нижняя головка — по шатунной шейке. Вблизи верхней и нижней головок шатуна перпендикулярно их отверстиям добавляются пальцевые шарнирные соединения.

Трудно поверить в необходимость такого усложнения простой детали. Но, например, -если после нескольких часов обкатки разобрать любой двигатель, то станет ясно, что «необходимость» зачастую отнюдь не теоретическая. Поршни почти всех ДВС делают слегка элиптичными: в направлении поршневого пальца их размер меньше. После нескольких часов работы износа с боков теоретически не должно быть. На самом деле он чаще всего имеется и указывает на перекос поршня в цилиндре. Перекос повлечет не только износ поршня, но и конусность подшипников пальца и шатунной шейки, их неравномерный износ по длине. В основном эти процессы идут при обкатке. Потом все «лишнее» сотрется и детали найдут положение, в котором будут долго и исправно работать. Но зазоры при обкатке неизбежно увеличатся.

Шатунно-поршневая группа определяет ресурс двигателя. Применив трехзвенный шатун, все «лишнее», стираемое при обкатке можно будет полезно использовать — увеличить моторесурс. В. С. Саленко изготовил несколько трехзвенных шатунов для мотоциклов и двигателя автомобиля «Москвич». Двигатель «Москвича», собранный в кустарных условиях (!), несмотря на то, что зазоры во всех шарнирных соединениях составляли 0,005 диаметра, при обкатке заводился легко и на самых малых оборотах работал четко и устойчиво.

Двигатели внешнего сгорания

Внимание к двигателям внешнего сгорания объясняется главным образом двумя причинами: тем, что сжигание топлива вне камеры сгорания позволяет резко снизить количество вредных примесей в отработавших газах и тем, что КПД таких двигателей может быть существенно выше, чем у прочих.

В первую очередь это поршневые двигатели, реализующие циклы Стирлинга и Эриксона, и… паровые машины. Сейчас наиболее известен цикл Стирлинга, отличающийся от цикла Эриксона тем, что нагрев и охлаждение газа производятся при постоянном объеме по изохоре, а не при постоянном давлении — по изобаре (рис. 13). При равных верхнем и нижнем уровнях температур двигатели Стирлинга и Эриксона с регенераторами имеют одинаковый КПД, но экономичность «стир-линга» выше, так как для нагрева газа по изохоре требуемые затраты тепла меньше. Из рис. 13 следует, что. полезная работа, характеризующаяся в Т — S диаграмме площадью цикла, у двигателей Стирлинга также выше.

Интересно отметить, что оба двигателя появились в эпоху расцвета паровых машин и вплоть до начала нашего века выпускались в значительных количествах. Однако реализовать их преимущества в то время никому не удалось и в первую очередь по причине крайней громоздкости, они были полностью вытеснены ДВС.

Второе рождение двигателя Стирлинга состоялось в 50-х годах. И уже первый опытный образец ошеломил создателей небывало высоким КПД, равным 39% (теоретически до 70%). Рассмотрим принцип его действия (рис. 14).

В двигателе имеются два поршня и две камеры: сжатия (между поршнями) и нагрева (над верхним поршнем). Через центр оснрвного рабочего поршня 1 проходит шток, на котором укреплен второй поршень 2, на. -зываемый поршнем-вытеснителем.

Благодаря конструкции параллелограммного механизма движение поршня-вытеснителя отстает по фазе от движения основного поршня. Поршни то максимально сближаются, то отдаляются друг от друга. Изменение объема газа между поршнями на рисунке отображено двумя пунктирными кривыми. Площадь между ними соответствует изменению объема защемленного пространства, а нижняя кривая характеризует изменение объема над рабочим поршнем. Когда поршни движутся навстречу друг другу, рабочий газ в камере сжатия сжимается (только за счет движения поршня / вверх) и одновременно вытесняется в холодильник 3 и далее через регенератор 4 в камеру нагрева. Регенерировать — значит восстанавливать. В регенераторе газ воспринимает тепло, которое регенератор принял от порции газа, до этого прошедшей через него в обратном направлении. После этого газ попадает в головку машины (камеру нагрева), постоянно обогреваемую внешним источником тепла. Здесь газ быстро нагревается до температуры 600 — 800° С и начинает расширяться. Расширяющийся газ пойдет через регенератор и холодильник, в котором его температура еще понизится, в камеру сжатия, где он совершит механическую работу.

Поршень-вытеснитель, двигаясь вверх, вытолкнет весь газ из камеры нагрева в камеру сжатия. После этого цикл повторяется. Итак, машина перекачивает

тепло из камеры нагрева с высокой температурой в камеру сжатия с температурой окружающего пространства. Энергия, приобретенная газом в камере нагрева, превращается в механическую работу, снимаемую с вала двигателя.

К достоинствам «стирлинга», помимо высоких КПД и стерильности, необходимо добавить еще одно — способность работать на любом виде топлива или тепловой энергии, а также бесшумность и плавность работы. Этими качествами существующие «стирлинги» не в последнюю очередь обязаны приводу.

Первые выпущенные на рынок «стирлинги» имели простой кривошипный привод с двухколенным валом со сдвинутыми примерно на 70° шейками. Это обеспечивало неплохой рабочий процесс, но машины вибрировали — уравновесить такой привод полностью невозможно. В следующих модификациях появился параллело-граммный привод. Вибрация практически исчезла (редкая удача!), но рабочий процесс слегка ухудшился. Из двух зол выбирают меньшее: нет вибрации — выше надежность.

Ухудшение процесса объясняется тем, что реальный цикл существенно отличается от теоретического. На рис. 13 (в координатах Т — S) внутри идеального параллелограмма, характеризующего цикл Стирлинга, показан овал — он-то и отображает реальные процессы. На рисунке (схема IV) представлен тот же цикл в более привычных двигателистам координатах Р — V. Задача

Рис. 14. Схема работы двигателя Стирлинга:

1 рабочий поршень; 2 — поршень-вытеснитель; 3 — холодильник; 4 — регенератор

привода — максимально приблизить овал к идеальным очертаниям, не ухудшая механических качеств двигателя.

Параллелограммный привод, примененный голландскими инженерами для усовершенствованной модели, соответствовал этому условию лишь частично. Гораздо лучшее решение (рис. 15) предложили узбекские ученые и инженеры Т. Я. Умаров, В. С. Трухов, Ю. Е. Ключевский, Н. В. Борисов, Л. Д. Меркушев — сотрудники отдела гелиофизики Физико-технического института АН Узбекской ССР.

В старом приводе (рис. 15, а) траектория точек кривошипа, определяющих движение поршней, — окружность. В новом приводе (рис. 15, б) для поршня-вытеснителя — окружность, для рабочего — эллипс. Это позволяет, сохранив все преимущества параллелограммно-го привода, добиться лучшего согласования движения поршней и приблизить реальный цикл к идеальному. Решение защищено авторским свидетельством № 273583.

Главный недостаток «Стирлингов» — громоздкость. На 1 л. с. мощности в построенных конструкциях приходится 4 — 5 кг против 0,5 — 1,5 кг в обычных двигателях. Сбавить вес могут помочь несколько изобретений Т. Я. Умарова, В. С. Трухова и Ю. Е. Ключевского. В двигателе по а. с. № 261028 поршень-вытеснитель на отдельных этапах своего движения выполняет функции поршня рабочего, т. е. используется более эффективно. Взгляните на рис. 15, в. Когда оба поршня движутся вверх, в сжатии участвует и тот и другой. Достигнуто это благодаря тому, что рабочий поршень размещен внутри поршня-вытеснителя. То же самое происходит в момент расширения — рабочего хода. В итоге более равномерно нагружен привод, увеличивается доля рабочего хода в общем цикле, сокращены габариты и, следовательно, вес машины.

Еще меньшие размеры имеет двигатель по а. с. № 385065 тех же авторов (рис. 15, г). Помимо размещения рабочего поршня внутри поршня-вытеснителя, последний выполнен с замкнутой внутренней полостью, в которой размещен привод, состоящий из коленчатого вала и пары конических шестерен. -Интерес ташкентских ученых к двигателям внешнего сгорания — не просто увлечение модной темой. Они необходимы им как один из элементов простых, надежных и эффективных гелиосистем. Собранные в пучок солнечные лучи приведут в движение «стирлинг» любой мыслимой конструкции, и эффективность такой системы существенно превысит эффективность солнечных батарей- или тепло-аккумуляторов.

Двигатели с циклами внешнего сгорания таят в себе удивительные возможности. И можно смело сказать, что внимание изобретательских и инженерных кругов к ним явно недостаточно. Пример тому авторское свидетельство № 376590 инженера В. И. Андреева и доктора технических наук А. П. Меркулова. В их двигателе (рис. 16) применен бесшатунный механизм 6 С. С. Баландина. «Стирлинг» с механизмом С. С. Баландина стал гораздо компактнее. Но суть изобретения не в этом: камеры нагрева 7 новбго двигателя связаны тепловыми трубками 5 — сверхпроводниками тепла. Испарение и конденсация помещенных в них веществ обеспечивают практически мгновенную передачу огромного применительно к размерам потока тепла от одного конца трубки к другому.

Трубки позволили изобретателям найти правильное решение одной из проблем двигателей внешнего сгорания — неравномерного отбора тепла. В тепловых циклах обычных ДВС подвод тепла проводится в строго определенное время. А в двигателях внешнего сгорания нагрев головки идет постоянно. В результате в моменты, когда отбора тепла нет, головки перегреваются. Приходится снижать температуру нагрева, а это прямо сказывается на КПД: чем ниже температура, тем он ниже. Обидно, но ничего не поделаешь: применение термостойких материалов снижает коэффициент теплопередачи, применение теплопроводных — требует снизить допустимую температуру нагрева головки.

Двигатель Андреева и Меркулова двухстороннего действия. Когда рабочий ход с одной стороны поршня заканчивается, тепловые трубки «перекачивают» избыток тепла в противоположную камеру нагрева. Тем самым температура зоны нагрева выравнивается и ее можно существенно повысить. Двухсторонним действием новый «стерлинг» обязан механизму С. Баландина. Из всех известных только механизм С. Баландина позволяет осуществить двухстороннее действие с максимальной выгодой при минимальном увеличении габаритов и максимально возможном механическом КПД.

В двигателе Андреева — Меркулова поршни-вытеснители 2 и основные рабочие поршни 1 установлены в отдельных цилиндрах, а с каждой стороны поршня расположена самостоятельная камера. Камеры попарно соединены между собой трубопроводами, на которых укреплены ребра холодильников. В каждой паре камер осуществляется цикл одноцилиндрового «стирлинга».

На схеме, иллюстрирующей принцип действия одноцилиндрового «Стирлинга» (см. рис. 14), хорошо видна асинхронность движения поршней, обеспечиваемая па-раллелограммным механизмом. Тот же эффект достигается и в бесшатунном механизме С. Баландина и в любом другом многошатунном механизме, если шейки коленчатого вала сместить на некоторый угол.

Коэффициент полезного действия уже построенных двигателей внешнего сгорания достигает 40%. По расчетам В. Андреева и А. Меркулова повысить его минимум на 15% можно, только применив тепловые трубки. Не меньше даст механизм С. Баландина. Реальный КПД машины приблизится к теоретическому — 70%? Это почти вдвое выше, чем у лучших ДВС нашего времени. Прибавьте сюда «стерильность» двигателя Стирлинга.

За рубежом испытывали двигатель внешнего сгорания для легкового автомобиля. Оказалось, что концентрация СО в выхлопных газах понизилась в 17 — 25 раз, окислов азота — почти в 200 (!), углеводородов — в 100 раз.

«Стирлинг», спроектированный В. Андреевым и А. Меркуловым, при мощности 50 л. с. весит 70 кг, или 1,4 кг/л. с. — на уровне лучших образцов карбюраторных автомобильных двигателей. И это не преувеличение. В результате использования механизма С. С. Баландина сократился габарит, а от -давления в картере авторы избавились установкой на штоке перекатывающейся резиновой мембраны, которая способна выдерживать давления до 60 кг/см2 (обычно в запоршневом пространстве этих двигателей около 40 кг/см2). Тепловые трубки увеличили мощность при тех же габаритах. Вскоре после получения авторского свидетельства изобретатели обнаружили выданный чуть позднее фирме «Дженерал моторе» патент США, где оговорено применение тепловых трубок для подвода тепла внутрь двигателя внешнего сгорания. Смысл один, суть несколько разная.

Двигатели внешнего сгорания известны более 150 лет. Коэффициент полезного действия первого из них был равен 0,14%! Можно сказать, что родились они раньше времени. Существенные недостатки долгое время держали их на «задворках». Всплески технической мысли, подобные идее В. Андреева и А. Меркулова, открывают перед ними зеленую улицу.

Существует и другой интереснейший путь приближения эффективности «Стирлингов» к теоретической, также найденный советскими учеными — сотрудниками Института ядерной энергетики АН БССР. В ряде авторских свидетельств № 166202, 213039, 213042, 201434. авторами которых являются И. М. Ковтун, Б. С. Онкин, А. Н. Наумов, С. Л. Косматов, излагаются способы, позволяющие обойти вековечный запрет термодинамики и построить тепловые машины с эффективностью выше, чем у цикла Карно. Это утверждение, опровергающее азбучные истины, известные всем теплотехникам, звучит на первый взгляд парадоксально. И вместе с тем такие машины возможны. Во всех без исключения фундаментальных трудах, посвященных тепловым машинам, предполагается, что свойства рабочих тел — газов во время работы не меняются. Суть пути, предложенного белорусскими учеными, — изменение этих свойств. Последнее возможно, если во время цикла в рабочих газах или их смесях происходят обратимые химические реакции. Так, например, термический КПД турбины может быть увеличен втрое, если при нагреве рабочее тело будет диссоциировать, а при бхлаждении рекомбинировать. Такими телами могут быть газообразная сера, йод, окислы азота, кобальт, треххлористый алюминий.

В частности, треххлористый алюминий уже сейчас рассматривается как перспективное рабочее тело для «гелиостирлингов», работать которым предстоит в космосе. Главная проблема при этом — отвод тепла от холодильника. Иного пути, чем излучение тепла в пространство, там нет. Чтобы этот процесс был эффективным, температура холодильника-радиатора должна быть достаточно высокой, не менее 300° С. Верхний же предел температуры такой же, как на Земле: от 600 до 800° С. Его ограничивает теплостойкость существующих материалов. В этих условиях эффективность обычного «Стирлинга» существенно снижается, а применение диссоциирующего газа позволит не только в 2 — 3 раза увеличить мощность, но и примерно вдвое повысить КПД.

Несомненно, что от таких преимуществ грех отказываться и на Земле. Поэтому тем, чья деятельность связана с тепловыми машинами, можно порекомендовать внимательнейшим образом изучить работы белорусских ученых. В них таятся и возможность создания крупных

тепловых машин с КПД, близким к 100%, и база для постройки автомобильных двигателей внешнего сгорания невиданной экономичности.

Первые положительные результаты уже имеются. Голландские инженеры заставили рабочее тело холодильной машины, работающей по циклу Стирлинга, совершать фазовые превращения и вдвое увеличили ее холодопроизводительность. Теперь дело за двигатели-стами!

Паровые двигатели. Повествуя о двигателях внешнего сгорания, нельзя не упомянуть о паровых машинах. Этот вид привода, еще 100 лет назад бывший самым распространенным, сегодня расценивается как экзотический. А объясняется это лишь тем, что ДВС практически вытеснили паровые машины с автомобилей, хотя мелкосерийное производство паромобилей существовало вплоть до… 1927 г.

Энтузиасты пара приводят много доводов в пользу возрождения двигателя наших дедов. И в первую очередь соображения о высокой «стерильности» двигателя. В этом отношении паровая машина имеет те же преимущества, что и двигатель Стирлинга: в продуктах сгорания теоретически присутствуют лишь двуокись углерода и водяной пар, а количество окиси азота может быть даже еще меньшим, так как требуемая температура гораздо ниже. Кроме того, в результате более полного сгорания общее количество «выхлопа» по сравнению с ДВС ниже примерно на 1%.

Отнюдь не низок и КПД современных паровых машин. Он может быть доведен до 28% и, таким образом, быть соизмеримым с КПД карбюраторных ДВС. При этом следует отметить, что, например, общая эффективность электромобилей (с учетом процесса получения электроэнергии) не превышает 15%, т. е. в глобальном масштабе парк «стирлингов» и паромобилей загрязнял бы атмосферу практически вдвое меньше, чем аналогичный парк электроэкипажей. А если учесть и исключительные эксплуатационные качества паровых машин, то возобновление интереса к ним уже не кажется сколь-либо необоснованным. О возобновлении интереса свидетельствуют не только журнальные статьи и «свежие» патенты, но и торговля патентами на паровые машины.

Принципиальная схема одноконтурного варианта автомобильного парового двигателя приведена на рис. 17. Источник тепла / доводит до кипения рабочую жидкость в котле 2. Именно «рабочую жидкость», так как ею может быть не только вода, но и другие агенты с приемлемыми температурами кипения (конденсации) и теплотехническими.параметрами. Одним из перспективных агентов является, например, фреон-113, температура кипения которого (48° С) вдвое ниже, че*1 у воды.

Через распределительный механизм 3 пар поступает в собственно паровой двигатель 4. Отработанный пар конденсируется потоком воздуха от вентилятора 5 в конденсаторе 6, предварительно отдав часть тепла жидкости в рекуперативном теплообменнике 7. В теплообменник и далее в котел жидкость подается насосом 8. Такие элементы схемы, как двигатель 4, конденсатор € (радиатор) и насос 8, входят в состав любого автомобиля. Добавляются только котел 2 с нагревателем 1 и теплообменник 7.

В качестве двигателя 4 могут быть использованы практически любые как поршневые, так и ротационные машины или даже турбины. Поэтому к паровому приводу применимы почти все технические решения, описанные в настоящей брошюре.

Преимущества описанных механизмов в сочетании с особенностями паровых машин позволят создать высокоэффективные приводы транспортных средств. Ведь азбучные достоинства современных автомобилей — бесшумность, приемистость, плавность хода — относительны. Истинному смыслу этих слов в полной мере соответствуют как раз паромобили. В них нет резкой смены давления при выхлопе, а следовательно, нет главного источника шума, а заодно и системы глушения звука выхлопа. Мало кто мог в последнее время видеть паромобиль. А вот паровозы помнят, наверное, все. Вспомним, что даже с тяжелым составом трогались с места они абсолютно бесшумно и исключительно плавно.

Плавность хода и необыкновенная приемистость паромобилей объясняются тем, что характеристика паровой машины качественно отличается от характеристики ДВС. Даже при минимальном числе оборотов в минуту ее крутящий момент не менее чем в 3 — 5 раз выше крутящего момента ДВС с сопоставимой мощностью при оптимальном числе оборотов. Высокий крутящий момент обеспечивает великолепную динамику разгона паромобиля. Если карбюраторные ДВС мощностью 50 л. с. обеспечивают разгон автомобиля до скорости 100 км/ч приблизительно за 20 с, то паровой машине для этого нужно вдвое меньше времени.

Немаловажно и то, что никакого переключения передач при разгоне не требуется, высокий крутящий момент у парового двигателя сохраняется во всем диапазоне числа оборотов — от нуля до максимальных. Коробки передач тут просто не нужны. Вспомните: у тех же паровозов их никогда не было. Достоинством парового двигателя является и относительно низкое число оборотов, что, в свою очередь, обусловливает повышенную долговечность. Даже при передаточном отношении от колес к двигателю, равном единице, обороты не превысят 2000 — 3000 в минуту при скорости экипажа до 200 км/ч (!), а обычный интервал оборотов ДВС — 3000 — 6000 об/мин.

Но несмотря на низкое число оборотов, удельные мощностные показатели парового двигателя превосходят аналогичные показатели ДВС. Например, получить у парового двигателя удельную мощность в 400 — 600 л. с./л (при 2500 — 3000 об/мин) совсем не трудно. Удел обычных ДВС всего 50 — 100 л. с./л и только отдельные двигатели с механизмом С. Баландина имеют похожие показатели.

Ну и, наконец, надежность паровых машин занимает отнюдь не последнее место в ряду их достоинств. Цще и сейчас можно встретить на запасных путях работающие паровозы постройки начала века. И их паровые двигатели в полной исправности. Причины тому — Низкое число оборотов, постоянство температурного режима (температуры пара), низкий уровень максимальных температур — в 5 — 6 раз меньше, чем в ДВС, полное отсутствие таких неприятных процессов, как нагарооб-разование и закоксование, и абсолютная чистота рабочего агента, циркулирующего в замкнутом контуре (в ДВС полную очистку воздуха осуществить не удается).

Естественно, возникает вопрос, какие же причины мешают паровой машине вновь занять достойное место в ряду современных двигателей?

В первую очередь это малая экономичность и, как следствие, повышенный в 1,5 — 3 раза расход топлива. Коэффициент полезного действия поршневых паровых машин только может быть доведен до 28% , а у построенных образцов он существенно ниже. Ведь КПД паровозов, на которых паровая машина существовала дольше всего, уже етал синонимом низкой эффективности: он едва достигал 10% у лучших моделей с частичной обратной конденсацией пара. Правда, цикл паровых машин был разомкнут. Применение замкнутых циклов с эффективными регенеративными теплообменниками позволит существенно перешагнуть 10-процентный рубеж. А в одном из сообщений, посвященном «новому» паровому двигателю, указывалось, что эффективность генератора пара (котла) равна 90%. Примерно той же величиной характеризуется эффективность процесса сгорания ДВС. Но и даже при более высоком расходе топлива эксплуатационные расходы на паромобиль могут быть близки к его бензиновому конкуренту, так как сжигать можно самое дешевое топливо.

Вторая причина — это высокая стоимость силовой установки. Третьей причиной считается большой вес па-

1 У паровых турбин с замкнутым контуром КПД достигает 29%.

ровой машины. Однако уже из вышеизложенного следует, что общий вес сравниваемых экипажей будет практически одинаков. Таким образом, в настоящее время нет никаких серьезных причин, мешающих паровой машине вновь занять достойное место в ряду необычных двигателей.

Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания

В этом разделе речь идет о двигателях, которым авторы многочисленных публикаций порою сулят блестящее будущее. И, конечно, на первом месте стоит двигатель Ванкеля.

Но так ли уж радужны его перспективы? Экономисты всех стран едины во мнении, что только не менее чем 25% преимущества по основным показателям обеспечивают «новой технике» право на безоговорочную замену «старой».

Прошло более 15 лет с момента появления первого промышленного образца двигателя Ванкеля. Срок значительный. И оказывается, что преимущества «ванкеля» в весе составляют всего 12 — 15%; преимуществ по стоимости и долговечности нет, и только объем, занимаемый двигателем под капотом автомобиля, уменьшен на 30%. При этом размеры автомобилей практически не сокращаются.

Реальность опровергает и все еще бытущие утверждения о «малодетальности» этого двигателя. Один его ротор имеет 42 — 58 уплотнительных элементов, в то время как у сопоставимого ДВС их около 25, включая клапаны.

Еще хуже обстоят дела с многороторными двигателями. Для них нужны сложные картеры, дорогостоящая система охлаждения, многодетальный привод. Уже только двухроторный «ванкель» содержит шесть объемных отливок сложной конфигурации, а равнозначный поршневой двигатель — всего 2 — 3 гораздо более простых и технологичных.

Сложная технология изготовления эпитрохоиды — внутреннего профиля каждого картера, покрытие статоров и многочисленных уплотнительных элементов дорогостоящими материалами, усложненная сборка сводят на нет все потенциальные преимущества «ванкелей».

И хотя уже на автосалонах 1973 г. был представлен четырехроторный двигатель мощностью 280 л. с. (объем 6,8 л; 6300 об/мин), областью применения «ванкелей» останутся одно-двухроторные конструкции. Четырехроторный образец построила фирма «Дженерал моторе» (США) для спортивной модели «Шевроле-Корветт», выпуск которой небольшими сериями планируется начать с 1976 г. В запасе у. фирмы есть и двухроторный образец (4,4 л; 180 л. с. при 6000 об/мин). Однако устанавливать эти двигатели будут только по просьбе покупателя. В 1974 г. начат мелкосерийный выпуск французского варианта двухроторного двигателя (1,2 л; 107 л. с.) для спортивной модели «Ситроен-Биротор».

Следует отметить, что эти практически единственные в мире образцы выпущены фирмами, вложившими значительные средства в приобретение лицензий и отработку конструкции и технологии производства. Затраты, естественно, требуют отдачи, но выпуск моделей скорее всего преследует престижные цели. По мнению экспертов, любые роторные двигатели могут стать конкурентоспособными лишь при условии значительного снижения их стоимости и расхода топлива (!). А тут у «ванкеля» дела обстоят как раз неважно.

Но даже при выполнении этих требований для массового выпуска роторных дв»игателей, например, американской промышленности потребуется не менее 12 лет. Прогнозные данные о перспективах других типов двигателей говорят о том, что этот переход осуществляться не будет. Видимо, по этим причинам такие автогиганты, как фирмы «Форд» и «Крайслер», затратив немалые средства на разработку «ванкелей», полностью свернули эту тематику.

В последние годы в печати появилось много интригующих сообщений о роторном двигателе, разрабатываемом в Австралии изобретателем Ральфом Сарич. Журналисты и, надо полагать, не без помощи автора ухитрились так затуманить сообщения, сравнивая двигатель»и с турбинами, и с «ванкелем», и с другими двигателями, что просто необходимо остановиться на его конструкции.

В основу двигателя положен принцип работы коловратного насоса, пластины которого разграничивают камеры переменного объема. Построенные образцы двигателя имеют семь рабочих камер (рис. 18, а), причем в каждой установлены свечи зажигания и впускной и выпускной клапаны (рис. 18, б). Ротор выполнен семигранным и совершает эксцентричные колебания под воздействием центрального кривошипного вала. Лопатки двигателя П-образные (рис. 18, в). В радиальном направлении они колеблются в пазах корпуса, а ротор относительно лопаток одновременно перемещается по касательной к окружности. Для обеспечения перемещения лопаток и плотного контакта нижней грани лопатки с ротором на их планках установлены ролики, помещенные в специальный паз корпуса.

Средние скорости взаимного перемещения деталей относительно невелики и теоретически обороты двигателя могут достигать 10 тыс. в минуту. Если сравнить этот двигатель с «ванкелем», то максимальный путь, проходимый за один оборот уплотнительным элементом, соответственно составит 685 и 165 мм. Система уплотнений содержит около 40 деталей, что сопоставимо с «ванкелем».

Построенные образцы при 4000 об/мин и весе 64 кг развивают 130 — 140 л. с. Рабочий объем двигателя

3,5 л, т. е. литровая мощность — на уровне обычных двигателей и составляет около 40 л. с./л. При форсировке этот показатель может быть увеличен примерно вдвое.

Рис. 18. Схема двигателя Р. Сарича:

а — поперечный резрез; б — такт сжатия в одной из камер; в — лопатка двигателя

К недостаткам двигателя относится очень высокая теплонапряженность, требующая применения гораздо более мощных водяной и масляных систем. При испытаниях выявилось, что наиболее нагруженный и слабый узел — ролики пластин. Поэтому в ближайшем будущем характеристики двигателя вряд ли могут быть существенно улучшены.

В целом схему двигателя признать оригинальной нельзя, так как запатентовано великое множество похожих на нее, отличающихся лишь второстепенными деталями. Поэтому главная заслуга Р. Сарича состоит в том, что он взял на себя труд ее доводки и добился определенных результатов. Какой-либо революции его двигатель не совершит, и, пожалуй, наиболее важно в работе Р. Сарича лишь то, что он привлек внимание инженерной общественности к схемам, построенным на принципе действия коловратных машин.

Есть энтузиасты этой схемы и в нашей стране. Так, житель поселка Сары-Озек Талды-Курганской области Г. И. Дьяков даже построил макетный образец такого двигателя с вращающимся ротором, т. е. по схеме, где условия работы пластин хуже. Испытания двигателя пока не проводились.

Сфероидальные двигатели. В 1971 г. в Журнале «Изобретатель и рационализатор» появилась статья о сфероидальном двигателе воронежского изобретателя

Рис. 19. Схема трансформации шарнира Гука в сфе-роидальный двигатель:

1 — крестовина; 2 — диафрагма; 3 — вилки; 4 — сегменты; 5 — сферическая оболочка

Г. А. Соколова. В основу двигателя положена способность шарнирного соединения Гука трансформироваться в механизм, имеющий четыре полости, объем которых при вращении изменяется от минимума до максимума. В одной или двух полостях можно организовать цикл ДВС. Пример трансформации показан на рис. 19. Если крестовину 1 шарнира преобразовать в круглую диафрагму 2 с шаровой наружной поверхностью, а вилки 3 шарнира заменить плоскими сегментами 4 и поместить эти три элемента в сферическую оболочку 5, то получится механизм, способный выполнять функции двигателя. Для этого в соответствующих местах сферической оболочки необходимо выполнить лишь впускные и выпускные окна и… СШДД готов.

После статьи об этом необычном двигателе пришло более 300 писем. «За» и «против» высказывались профессора, студенты, инженеры, директора предприятий, пенсионеры, механики и др. Десять заводов сообщили, что могли бы выпускать двигатель. Много писем прислали клубы спортсменов-водомоторников. Были предложения об использовании СШДД в качестве гидромотора или насоса для тепловозов, лодочного мотора, пневмодвигателя для ручного инструмента, компрессора, силовой установки экспериментального стенда. Поэтому редакция журнала разослала около 40 приглашений институтам, КБ, заводам и редакциям журналов с предложением собраться за «круглым столом».

На встрече ответственный секретарь редакции привлек внимание собравшихся к двум парадоксам: тому, что ВНИИГПЭ, противопоставив лишь патенты, выданные в прошлом веке, отклонил заявку на изобретение главным образом из-за «отсутствия полезности», и тому, что инженерная общественность не знает о существовании таких двигателей.

До встречи у многих вызывала сомнение работоспособность вилок шарнирного соединения, возможность их смазки, высокая габаритная мощность (за-за невыгодной щелевой формы камеры сгорания и плохого, наполнения, обусловленного контактом свежей смеси с раскаленной диафрагмой) и герметичность камер сгорания.

1 Изобретатель В. А. Когут предложил называть двигатели этого типа сфероидально-шарнирно-диафрагменными двигателями (СШДД).

Демонстрация действующего макета двигателя со сферой диаметром 150 мм, который при давлении подаваемого в него сжатого воздуха 14 кг/см2 развивал 4500 об/мин, убедительно свидетельствовала о возможности создания работоспособной конструкции такого типа. Диаметр пальца шарнирного соединения двигателя может достигать 60 мм. При таких размерах удельные давления на контактных поверхностях нетрудно снизить до любого желаемого предела. Работоспособность уплотнения диафрагмы макетного образца сомнений у большинства собравшихся не вызвала.

Был также представлен еще один двигатель с диаметром сферы 102,8 мм. Его построил изобретатель А. Г. Заболоцкий, ничего не знавший о работе Г. А. Соколова. В режиме пневмодвигателя его конструкция проработала около 40 ч, развивая до 7000 об/мин. Ни повышенных вибраций, ни износа за это время не обнаружено. А зазоры между сферой и диафрагмой в этой модели были даже слишком малы, так как при «горячих» испытаниях двигатель заклинивало.

В процессе дискуссии о надежности уплотнения СШДД выяснилось, что, например, в двигателях Ван-келя скорости скольжения уплотнительных пластин по сравнению с кольцами обычных поршневых двигателей гораздо выше, а вместе с тем эти двигатели достаточно успешно работают. В СШДД скорости скольжения могут быть даже ниже. Так что для современной промышленности, способной создавать двигатели любой конструкции, проблема надежности уплотнения скорее всего не представляет собой сложности. Надежность уплотнения в значительной степени будет зависеть от точности обработки внутренней поверхности сферической оболочки. Опыт А. Г. Заболоцкого, построившего двигатель в мастерской Верхнедонского плодосовхоза, имеющей только токарный станок, говорит о том, что необходимую точность обработки сферы можно получить даже в полукустарных условиях. Простоту обработки сферы подтвердило и изготовление на Средневолжском станкозаводе другого сфероидального двигателя. Там рабочие применили внутришлифовальный станок с поворотным столом.

Угол между осями шарниров в сфероидальных двигателях достигает 35 — 45°. При этом неравенство угловых скоростей должно было бы привести к появлению больших знакопеременных инерционных моментов и, как следствие, к огромной вибрации. Обкатка опытных образцов на сжатом воздухе опасных вибраций не выявила. Нагрузки выдержали даже винты М3, которыми были стянуты полусферы в двигателе Г. А. Соколова. Не считает опасными большие углы и проживающий в Хёрсоне В. И. Кузьмин, профессиональная деятельность которого уже 15 лет связана с шарнирами Гука. «Конструкцию двигателя Соколова одобряю», — телеграфировал он «круглому столу».

Отсутствие вибраций в СШДД с большим углом между осями (при углах более 10° шарниры Гука обычно стараются не применять) можно объяснить демпфирующим действием рабочей среды. А поскольку нагрузка приложена только с одной стороны шарнира, неравномерность вращения свободного от нагрузки вала не приводит к появлению значительных инерционных моментов.

Собравшиеся за «круглым столом» пришли к выводу, что достоинства и недостатки СШДД может выявить только экспериментальная проверка. Та же мысль содержится в письме профессора кафедры ДВС МВТУ им. Баумана А. С. Орлина. Он пожелал автору «быстрейшего воплощения его замыслов в металле и испытаний», так как только испытания «позволят разрешить все спорные вопросы». Испытания, а тем более постройка опытных образцов двигателей далеко не простое дело: только доводка обычного двигателя даже в заводских условиях, длится 4 — 5 лет.

На «круглом столе» была представлена подборка патентов по сфероидальным двигателям. Хотя научно-техническая литература не содержит сведений о них, патентные архивы говорят о том, что Г. А. Соколов и А. Г. Зоболоцкий не первыми подметили замечательную способность шарнира Гука трансформироваться в двигатель или насос. Первый похожий английский патент относится к 1879 г., последние — уже к нашему времени. Не обойдена эта схема вниманием и в классификационной таблице всех мыслимых схем роторнопоршневых двигателей, которая приводится в книге Ванкеля о роторных двигателях.

Хаким образом, сфероидальным двигателям, выполненным на основе шарнира Гука, просто не повезло.

Не нашлось в истории моторостроения человека, который взял бы на себя труд их доводки.

В настоящее время к этой работе обстоятельно готовится Г. Соколов (Воронежский политехнический институт) и ряд других энтузиастов. Соколовым уточнены фазы газораспределения, отлиты из специального антифрикционного сплава (сплава Баклана) полусферы, проведены многочисленные расчеты, так и не выявившие недопустимых нагрузок.

Вторым центром постройки СШДД стал Херсон «Теоретик карданов», как величали его на встрече за «круглым столом», Виктор Иванович Кузьмин настолько заинтересовался этой необычной схемой, что взялся за постройку. К работе он привлек группу рабочих, студентов, аспирантов. Двигатель изготовлен в металле н теперь дело за.испытаниями.

В 1974 г. стало известно об еще одном сфероидальном двигателе. Проживающий в Целинограде молодой

Рис. 20. Двигатель В. А. Когута. Рабочий объем 1600 см®; диаметр сферы 210 мм; число оборотов 2500 об/мин; мощность 65 л. с.; вес 45 — 65 кг; наклон осей 30е:

1 — диафрагма; 2 я 3 — сегменты; 4 и 5 — уплотнительные кольца; € « уплотнительные пластины; 7 — пальцы; 8 — дистанционные втулки; 9 — маховик; 10 — перепускной трубопровод; 11 — теплоотводящие стержни

конструктор по сельскохозяйственным машинам Валерий Альвианович Когут давно обдумцрал идею подобного двигателя и, узнав о работе Соколова, построил действующую модель (рис. 20). Двигатель был выполнен без системы охлаждения и при доводке работал по несколько минут до момента перегрева в общей.сложности более 2 ч. Следует отметить, что такая продолжительность работы — своеобразный рекорд. Сфероидальные двигатели других авторов работали менее продолжительно.

Двигатель состоит из диафрагмы 1 и двух сегментов 2, 3, шарнирно соединенных с диафрагмой. Валы сегментов вращаются в подшипниковых узлах. Уплотнение сегментов и диафрагмы осуществляется кольцами 4, 5, уплотнение между сегментами и диафрагмой — подпружиненными пластинами 6. В теле диафрагмы размещены- четыре пальца 7, к которым с помощью дистанционных втулок 8 привинчены сегменты 2, 3 (см. сечение 1-1).

Цикл двигателя двухтактный. В левой половине сферы (со стороны маховика 9) осуществляется -предварительное сжатие смеси, поступающей из автомобильного карбюратора. По перепускному трубопроводу 10 смесь направляется в правую половину сферы. В изображенном на рисунке положении в верхней части происходит продувка, в нижней начинается рабочий ход.

Смазка и охлаждение правого сегмента 3 и диафрагмы / должны осуществляться маслом, подаваемым через правый подшипниковый узел. Кроме этого, с торцевой поверхностью правого сегмента контактируют несколько подпружиненных теплоотводящих стержней 11, по которым тепловой поток «стекает» к оребренному корпусу подшипникового узла. С левой стороны диафрагма охлаждается свежей рабочей смесью.

Испытания двигателя В. Когута, во время которых многие его узлы модернизировались, доказывают принципиальную работоспособность этой схемы. Конструктивно и технологически СШДД существенно проще двигателя Ванкеля. Реальные преимущества станут ясны в ближайшем будущем после испытаний двигателей Соколова, Кузьмина, Когута.

1 Расположение продувочного и выхлопного окон на рис. 20 показано условно.

За «круглым столом» журнала «Изобретатель и рационализатор» куйбышевский изобретатель В. И. Андреев сообщил о сфероидальном двигателе *, в разработке рабрчих чертежей двух вариантов которого, а также в расчетах и изготовлении литых деталей принимали участие сотрудники ВАЗа. Особенность двигателя (рис. 21) в том, что он состоит из двух роторов, наружного / и внутреннего 3, вращающихся в одном направлении. Оси роторов наклонены, их сопряжение осуществляется по сфере. В центре сферы разместилась диафрагма — поршень 2, разделяющая рабочий объем на четыре самостоятельных камеры сгорания.

Прокрутите мысленно роторы хотя бы на один оборот, и объем около верхней свечи плдвно увеличится до максимума, что может соответствовать рабочему ходу или перепуску (цикл двигателя двухтактный), а затем снова сведется к минимуму, т. е. произойдет выхлоп или сжатие. Предварительное сжатие воздуха осуществляется центробежным нагнетателем 4.

Из нагнетателя воздух следует в карбюратор и далее через полый вал 6 в камеру сгорания. Выхлоп происходит через окна 7 во внешнем роторе, а энергия выхлопных газов реализуется на турбине 5. Наружный ротор вращается в двухрожковой улитке 8. Поэтому лопатки попеременно выполняют функции нагнетателя и турбины. Выхлоп происходит в один рожок (на рисунке не показано), другой используется для нагнетателя. Из-за этого холостые обороты двигателя сравнительно высоки — не менее 1500 об/мин.

При двухтактном цикле работы в диаметрально противоположных камерах одновременно происходят одинаковые процессы. На рис. 21 изображен момент, когда в / и /// камерах начинается рабочий ход, а во // и IV камерах идет продувка (сплошные линии стрелок — рабочая смесь, пунктирные — продукты сгорания).

Если смотреть на двигатель справа, то при вращении ротора против часовой стрелки в / и /// камерах произойдет расширение (рабочий ход) 110° по углу поворота, затем откроются выхлопные окна и еще через 8° — впускные. После поворота на 180° объем / и III камер будет равен объему при начальном положении камер II и IV, что соответствует середине продувки. При угле поворота 240° закроются выхлопные окна, а еще через 8° — впускные. С этого момента начнется такт сжатия (цикл несимметричный). При рабочем такте ребра внешнего ротора омываются чистым воздухом (стрелки из точек), охлаждающим ротор, а затем этот воздух используется для наддува. При выхлопе ребра работают как лопатки турбины.

Расчетная мощность двигателя — 45 л. с. При первом знакомстве с ним поражают непропорционально большие размеры карбюратора. Но оказывается, что карбюратор даже меньше обычных мотоциклетных, а невелик сам двигатель. Еще больше удивляешься, когда узнаешь, что рабочие чертежи всех без исключения деталей уместились в тонюсенькой папке. Она убедительно говорит о простоте конструкции, минимальном количестве деталей. А после ознакомления со сравнительными характеристиками, подтвержденными многочис-

ленными расчетами — не поверить в будущее этой конструкции просто невозможно. Судите сами.

Оба ротора вращаются в одну сторону. Тем самым резко снижаются скорости взаимного перемещения деталей, и обычные кольца прекрасно выполнят свои функции.

Именно из-за высоких скоростей уплотнений Ванкелю пришлось понизить число оборотов двигателей с 10 — 12 тыс. до обычных 6 тыс. об/мин. Авторам сфероидального двигателя даже не потребовалось гнаться за высокими оборотами. Уже и при 4 — 5 тыс. об/мин их двигатель превосходит ванкелей. Достаточно сказать, что у этого двигателя более высокая литровая мощность — 97 л. с./л при 4000 об/мин, в 2 — 3 раза более высокий крутящий момент (25 кгм!), а удельный вес — 0,5 кг/л. с. соперничает с авиационными двигателями. И все это относится к опытному образцу! Благодаря тому что роторы симметричны относительно осей вращения, двигатель идеально уравновешен. Тому же способствует и протекание в диаметрально противоположных камерах одинаковых процессов. Расчетная неравномерность работы мотора равна 2° 16″, что гораздо ниже, чем у «ванкеля» или поршневого ДВС. Симметричность процессов, кроме того, обусловливает работу, диафрагмы как бы во взвешенном состоянии, резко снижая нагрузки на трущиеся пары.

Если сравнить нагрузку на пальцы диафрагмы с нагрузкой поршневого пальца и нагрузку» на подшипники внешнего ротора с нагрузкой на шатунные шейки обычного ДВС такой же мощности, то они окажутся в 2 раза меньше. Наполовину снижено в сфероидальном двигателе и усилие, приходящееся на подшипники внутреннего ротора (сравнение проведено с коренной шейкой двухцилиндрового поршневого ДВС).

Сокращение числа трущихся пар и малая величина нагрузок приводят к небывало высокому механическому КПД. По расчетам он может достигать 92%! Ни один двигатель, за исключением двигателей с механизмом С. Баландина, не имеет КПД, даже близкого к этой величине.

Двигатель В. И. Андреева интересен еще и тем, что лопатки на внешнем роторе выполняют функции компрессора наддува и вентилятора охлаждения, а также глушителя (изменение скорости и объема газов) и турбины. В обычных двигателях в глушителе бесполезно рассеивается от 5 до 15% мощности. Здесь минимум 5% турбина возвращает обратно. Идея использования выхлопных газов не нова. Но ее реализация сложна: добавляются турбина, компрессор, газопроводы (рис. 22). В двигателе В. И. Андреева и Л. Я. Ушеренко для этого не требуется ни одной лишней детали.

Действие турбины уже проверено при несколько необычных обстоятельствах. Для холодной обкатки с помощью электромотора двигатель был установлен на стенде в инструментальном цехе Средневолжского станкозавода, где производились изготовление его деталей и сборка. Вращение продолжалось 6 ч. Ни вибрации, ни нагрева двигателя, ни задиров трущихся элементов обкатка не выявила.

Однако при «горячих» испытаниях случился казус. Из нагнетательного патрубка турбины вырывался сноп пламени как из сопла реактивного самолета, а ожидаемой мощности двигатель не дал. Когда его разобрали, камеры сгорания оказались абсолютно чистыми. Причина — головки свечей расположены слишком близко к корпусу и искра проскакивала, но не там, где надо. Так что первые испытания косвенно подтвердили лишь работоспособность турбины. Реконструкцию системы зажигания и все хлопоты по доводке взял на себя механик В. А. Артемьев.

Разработка двигателя ближайших десятилетий — сложная и многогранная проблема. Осветить ее полностью в пределах небольшой брошюры невозможно. Потребовалось бы рассказать о попытках усовершенствования рабочего процесса обычных ДВС, о способах нейтрализации выхлопных газов, об обеспечении рав-нопрочности узлов двигателя, устранении необходимости в техническом обслуживании, приспособлении конструкции к диагностированию. Каждая из этих проблем заслуживает отдельного подробного рассказа.

Задача настоящей брошюры — помочь читателю ориентироваться в потоке информации по затронутому вопросу и привлечь его внимание к конструкциям изобретателей, которые обязательно займут свое место в семье наипервейших помощников человека — двигателей.

|||||||||||||||||||||||||||||||||
Распознавание текста книги с изображений (OCR) —
творческая студия БК-МТГК.

История создателей самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Технологии неуклонно развиваются. О том, как защитить свою электропроводку, можно читать на сайте интернет-магазина «Электрика Шоп».

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.
В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.
Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,
КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.
«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.
Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.
Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов.
Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.
Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.
Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л. с.
Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.
Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.
То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.
Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.
«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.
Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.

Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале «Популярная механика». В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.

Большинство современных автомобильных двигателей очень похожи друг на друга. Даже те, которые могут на первый взгляд показаться особыми, например шестицилиндровый Porsche, или новый двухцилиндровый Fiat, построены по все той же заезженной технологии, которая используется в конструкции двигателей уже более 50 лет. Однако, не все производители следуют этой тенденции. Некоторые двигатели являются поистине уникальным, а некоторые из них просто шокируют. Кто-то гнался за эффективностью, другие — за оригинальностью. В любом случае, их проекты поражают.

Сегодня я расскажу вам о десяти самых необычных двигателях за всю историю автомобилестроения, однако, есть некоторые правила. В этом списке имеют право находиться только двигатели серийных пассажирских автомобилей, никаких кастомных проектов. Итак, давайте же приступим!

Bugatti Veyron W16

Конечно, куда же без него, великий и могучий Veyron W16. Одни только цифры поражают: 8 литров, более 1000 лошадиных сил, 16 цилиндров — этот двигатель является самым мощным и сложным среди всех серийных автомобилей. Он имеет 64 клапана, четыре турбины, W-компоновку — такого мы еще никогда не видели. И да, на него распространяется гарантия.

Такие двигатели являются удивительно редкими, поэтому мы должны ценить то, что нам удалось застать такие уникальные технологические прорывы.

Knight Sleeve Valve

В начале прошлого века, Чарльз Йел Найт решил, что пора внести в конструкцию двигателей что-то новенькое, и придумал бесклапанный двигатель с гильзовым распределением. К всеобщему удивлению, технология оказалась рабочей. Такие двигатели были весьма эффективными, тихими и надежными. Среди минусов можно отметить потребление масла. Двигатель был запатентован в 1908 году, а позднее появлялся во многих автомобилях, в том числе Mercedes-Benz, Panhard и Peugeot. Технология отошла на задний план, когда двигатели стали быстрее крутиться, с чем традиционная клапанная система справлялась гораздо лучше.

Mazda Wankel Rotary

Пришел как-то один парень в офис Mazda, и предложил сделать двигатель, в котором трехконечный поршень должен вращаться в овальном пространстве. По сути, это напоминало футбольный мяч в стиральной машине, но по факту двигатель оказался удивительно сбалансированным.

Вращаясь, ротор создает три небольших полости, которые отвечают за четыре фазы силового цикла: впрыск, компрессия, мощность и выхлоп. Звучит эффективно, и так оно и есть. Соотношение мощности и объема довольно высоко, но сам по себе движок нефонтанистый, потому что камера сгорания у него сильно удлинена.

Странно, не так ли? А знаете, что еще более странно? Он всё еще в производстве. Купите Mazda RX-8 и получите сумасшедший движок, который вращается до 9000 об/мин. Чего же вы ждете? Скорее в салон!

Eisenhuth Compound

Джон Айзенхат знаменит тем, что изобрел интересный трехцилиндровый двигатель, в котором два крайних цилиндра питали средний, «мертвый» незажженный цилиндр своими выхлопными газами, который, в свою очередь, отвечал за выходящую энергию. Айзенхат пророчил своему двигателю 47-процентную экономию топлива. Через пару лет компания развалилась и обанкротилась. Делайте выводы.

Panhard Flat-Twin

Французская компания Panhard стала известна благодаря своим интересным двигателям с алюминиевыми блоками. Их изюминкой является конструкция. Суть в том, что блок и головка блока цилиндров сварены в единое целое. Объем двигателя составлял от 0.61 до 0.85 литра, мощность — от 42 до 60 л.с, в зависимости от модели. Удивительный факт: этот двигатель является самым странным участником и победителем (!!!) гонок Le Mans.

Commer Rootes TS3

Странный двигатель со странным названием. Трехлитровый движок с оппозитными поршнями Commer TS3 оснащался компрессором и одним коленвалом (большинство оппозитных двигателей имеет два). Очень интересная махина во всех смыслах этого слова.

Lanchester Twin-Crank Twin

Компания Lanchester была основана в 1899 году, а уже через год они выпустили свой первый автомобиль Lanchester Ten, оснащенный четырехлитровым атмосферным двигателем с двумя коленвалами. Выжимал он 10.5 лошадиных сил при 1250 об/мин. Если вы еще не встречали элегантного произведения инженерного искусства, то вот оно.

Cizeta-Moroder Cizeta V16T

Как и Veyron, суперкар Cizeta выпускался ограниченной партией, и его ключевой деталью был двигатель. 560 лошадей, 6 литров, компоновка V-16. По сути, это два двигателя V8, использующих общий блок. Найти эту машину сейчас сложнее, чем честного чиновника. Количество произведенных автомобилей держится в тайне.

Gobron Brillie Opposed Piston

Двигатель Commer TS3 построили, вдохновившись именно этим чудом инженерии родом из Франции. Поршни располагались противоположно друг другу. Первая пара отвечала за коленвал, вторая — за шатуны, соединенные с коленвалом под углом 180°.

Компания производила широкий спектр двигателей, от двухцилиндровых объемом 2.3 литра, до шестицилиндровых объемом 11.4 литра. Был еще огромный 13.5-литровый четырехцилиндровый гоночный движок, благодаря которому впервые была пройдена отметка скорости в 100 миль/час в 1904 году.

Adams-Farwell

Сама идея того, что сзади тебя в автомобиле вращается двигатель, довольно интересна, именно поэтому данный движок попал в наш список. Вообще, вращался не весь двигатель, а только цилиндры и поршни, потому что коленвалы были прочно зафиксированы. Установленные по кругу цилиндры охлаждались воздухом и напоминали крутящееся колесо.

Сам двигатель устанавливался позади водительского места, которое было выдвинуто максимально вперед. Идеальная схема для летального исхода во время аварии.

Бонус! Безумные двигатели не из серийных автомобилей

Chrysler A57 Multibank

30 цилиндров, пять карбюраторов, пять распределителей — вот что случается, когда Америка выходит на тропу войны. Этот монстр питал своими 425 силами такие знаменитые танки, как M3A4 Lee и M4A4 Sherman.

British Racing Motors H-16

Не упомянуть его было бы преступлением. Трехлитровый двигатель имел 32 клапана H-16, по сути два восьмицилиндровых двигателя, соединенных воедино инженером по имени Тони Радд. Он выжимал более 400 л.с, но был ненадежным и ужасно высоким. В 1966 году этот двигатель стал победителем гонок Формула 1 Гран При США, за рулем болида находился Джим Кларк.

Это самые мощные бензиновые двигатели на планете

Эпоха двигателей внутреннего сгорания началась, когда Николаус Отто построил свой успешный четырехтактный двигатель Otto. В то же время Карл Бенц построил первый практический автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания, и автомобили родились.

Сегодня большинство транспортных средств, которые вы видите на дорогах, используют бензиновые двигатели. Но бензиновые двигатели используются не только в автомобилях и мотоциклах — автобусы, грузовики, корабли, самолеты и ваша верная газонокосилка используют бензиновые двигатели.

Нас, редукторов, возбуждает не то, что они используют газ, а мощность, лошадиные силы. Лошадиные силы — это максимальная мощность, которую может производить двигатель машины, и это то, что мы ценим превыше всего.

Этот список покажет вам самые мощные двигатели, которые когда-либо устанавливались на автомобили, грузовики и корабли. Мы имеем в виду двигатели, которые были установлены на заводе, а не те, которые были сильно модифицированы.

15/15 Hennessey Venom: 1817 л.с.

через Hennessey Venom GT

Hennessey Performance (производитель Hennessey Venom) создал автомобиль, чтобы отобрать корону у Bugatti, и ему это удалось. Его 6,6-литровый двигатель V8 с турбонаддувом развивает мощность 1817 л.с., что позволяет автомобилю развивать скорость свыше 270 миль в час. Этот чудо-автомобиль разгоняется до 186 миль в час быстрее, чем болид Формулы-1. Bugatti Veyron встретил своего превосходителя в Venom.

СВЯЗАННЫЙ: Hennessey GT500 Venom 1200 In Focus 2020 года выпуска

14/15 Koenigsegg Jesko: 1603 л.с.

через автомобиль

Koenigsegg Jesko пришел на смену Koenigsegg Agera и с двигателем V8 с турбонаддувом мощностью 1603 л.с. стал первым дорожным автомобилем, способным развивать скорость до 300 миль в час. Мощность этого автомобиля безумна, и он настолько быстр, что может преодолеть длину футбольного поля менее чем за секунду. Неудивительно, что производитель автомобиля с гордостью назвал его в честь своего отца.

13/15 Bugatti Chiron: 1497 л.с.

через Fortune

Bugatti Chiron быстр, очень быстр. У Bugatti Veyron уже есть двигатель-монстр, и хотя это тот же двигатель W16, турбины в Chiron намного больше, и они требуют невероятных 1,49.7 л.с. от того же двигателя. В 2019 году водитель-испытатель Bugatti достиг скорости 304 миль в час на Chiron, и это был первый раз, когда автомобиль, разрешенный для использования на дорогах, преодолел барьер в 300 миль в час.

15 декабря Bugatti Divo: 1476 л.с.

в день через реестр dupont

Bugatti не довольствовалась завоеванием прямолинейного скоростного сегмента, она хотела создать автомобиль со скоростью и мощью Chiron, а также с управляемостью и прохождением поворотов как у Porsche 911 — этот автомобиль — Bugatti Divo. Этот мощный зверь оснащен двигателем W16 с четырьмя турбинами мощностью 1476 л.с., что делает его одним из самых мощных автомобилей в истории.

15 ноября Koenigsegg Agera: 1341 л.с.

через indianautosblog

Для гиперкара, произведенного небольшим шведским автопроизводителем, Agera получила множество похвал. В 2017 году он развил максимальную скорость до 285 миль в час, что сделало его самым быстрым автомобилем в мире, а журнал Top Gear назвал его гиперкаром года. Нас не удивляет 4,7-литровый двигатель V8 с турбонаддувом мощностью до 1341 л.с.

15.10 Bugatti Veyron: 1184 л.с.

через автомобиль

Первоначальный король скорости на прямых, задавший стандарты, которым, как многие думали, никогда не будет соответствовать, Veyron — настоящий зверь. Veyron достиг максимальной скорости 268 миль в час, что принесло ему место в Книге рекордов Гиннесса. Во время своего правления ему не было равных, и Top Gear назвал его автомобилем десятилетия.

СВЯЗАННЫЙ: Как Bugatti делает свои суперкары за миллион долларов

15 сентября Ultimate Aero TT: 1183 л.

с.

через автомобиль

Мало кто поверит, что гиперкар, произведенный малоизвестным автопроизводителем в Вашингтоне, США, заслужил место в Книге рекордов Гиннеса как самый быстрый автомобиль в мире. Его сильно модифицированный двигатель Corvette V8 развивал мощность 1183 л.с., что позволило автомобилю установить мировой рекорд в 256 миль в час в 2008 году.

15 августа Zenvo TSR-S: 1177 л.с.

через автомобиль

Кто знал, что датчане делали машины, и не просто обычные машины, а гиперкары. Zenvo — небольшой производитель автомобилей, который продал на рынок менее 30 автомобилей, и каждый автомобиль обладает серьезной мощностью. Zenvo TSR-S использует 5,8-литровый двигатель V8 с наддувом мощностью 1177 л.с., что позволяет ему развивать максимальную скорость 202 мили в час.

7/15 Zenvo ST1: 1089 л.с.

через автоблог

ST1 — первая модель датского автопроизводителя, выпустившая TSR-S. Впечатляюще для автомобиля, сделанного почти полностью вручную, ST1 использует свой двигатель V8 с двойным наддувом, чтобы произвести 1089л. с. Это делает его способным развивать максимальную скорость 233 мили в час, достаточную скорость и мощность, чтобы разогнать автомобиль с 0 до 60 менее чем за 3 секунды.

6/15 The Rezvani Tank X: 1000 HP

via slashgear

Это экзотический гражданский танк, дизайн которого вдохновлен военными машинами, он имеет красивую замшевую кожу и информационно-развлекательную систему, но он также оснащен чудовищным двигателем. Его двигатель V8 Viper с наддувом выдает 1000 л.

5/15 Dodge Challenger SRT Demon: 840 л.с.

через Motorauthority

Зачем называть автомобиль «Демоном», потому что это монстр, созданный, чтобы терроризировать Драг-Стрип — четверть мили за раз. Challenger SRT Hellcat сам по себе мощный зверь, но Demon находится в своей собственной лиге. Его 6,2-литровый двигатель V8 с наддувом развивает мощность 840 л.

СВЯЗАННЫЙ: Dodge Demon за 100 000 долларов: что вам нужно знать об этом легендарном маслкаре

4/15 Koenigsegg CCR: 806 л.

с.

через Koenigsegg

В этом списке много автомобилей этого шведского автопроизводителя, и это связано с их стремлением извлечь как можно больше энергии из двигателя внутреннего сгорания. Двигатель Koenigsegg CCR производил 806 л.с. в автомобиле, дебютировавшем в 2004 году, мощности было достаточно, чтобы разогнаться до 240 миль в час, что на тот момент было мировым рекордом.

3/15 Volvo Iron Knight: 2400 л.с.

через pinterest

Volvo уже установила рекорд самого быстрого грузовика, когда его гибридный грузовик Mean Green использовал свои 2100 л.с., чтобы побить существующие рекорды. Volvo Iron Knight сохранил эту традицию. Его дизельный двигатель D13 с турбонаддувом развивает невероятную мощность в 2400 л.с., что позволяет Iron Knight развивать максимальную скорость 171 миль в час. Самый быстрый из когда-либо построенных грузовиков.

2/15 Scania R 730: 730 л.с.

через autos24h

В отличие от Iron Knight, Scania не придерживается каких-либо гоночных традиций. Шведы построили его большим, крепким и мощным грузовиком, на который всегда можно положиться. Но учитывая, насколько мы одержимы мощностью, мы не можем не заметить, что двигатель этого зверя выдает 730 л.с. и 2210 фунт-футов. крутящего момента.

1/15 MV Emma Maersk — Wartsila RT-flex96C: 107 390 л.с.

через Zmescience

Mv Emma Maersk — один из крупнейших контейнеровозов, бороздящих наши океаны, и вполне уместно, что он оснащен одним из самых мощных дизельных двигателей, когда-либо построенных. Wartsila RT-flex96c — это 14-цилиндровый двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, который выдает смешные 107 390 л.с. для питания этого гигантского корабля.

Источники: Automotivemap, Thetruthaboutcars, Evo.co.uk, Truckscout24, Zmescience

ДАЛЕЕ: Двигатели BMW приводят в движение лучшие автомобили мира

Величайшие двигатели, которые вы можете купить сегодня

Он еще не умер. Даже не близко. Хотя призывы к кончине двигателя внутреннего сгорания продолжаются, и громко, он не только живет, но и совершенствуется. И не только мощнее. Бензиновые и дизельные автомобильные электростанции становятся все чище и эффективнее. Лучшие сегодняшние образцы не только обеспечивают наилучшее сочетание производительности и индивидуальности, которые мы когда-либо видели, но также охватывают широкий спектр конфигураций с четырьмя, пятью, шестью, восемью, двенадцатью и даже 16 цилиндрами. Хотя большинство из них имеют турбонаддув, этот список наших любимых двигателей текущего производства также включает несколько двигателей с принудительной подачей нагнетателя и несколько без искусственного наддува.

И они приезжают со всего мира. В этом списке не доминирует ни один автопроизводитель или регион. Что еще более важно, эти 16 двигателей не только приводят в действие экзотику с большими деньгами и суперкары со скоростью 200 миль в час, они также находятся под капотами седанов, внедорожников, полноразмерных грузовиков и доступных спортивных автомобилей. Вот самые большие двигатели текущего производства в алфавитном порядке.

САМЫЕ МОЩНЫЕ ВНЕДОРОЖНИКИ | САМЫЕ БЫСТРЫЕ АВТОМОБИЛИ, КОТОРЫЕ МЫ ИСПЫТЫВАЛИ | САМЫЕ ГРОМКИЕ МАШИНЫ, КОТОРЫЕ МЫ ИСПЫТЫВАЛИ

Альфа Ромео Твин-Турбо 2.9-литровый V-6: Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio, Alfa Romeo Stelvio Quadrifoglio

Марк УрбаноАвтомобиль и водитель

Выработка 505 лошадиных сил при 6500 об/мин и 443 фунт-фута крутящего момента всего при 2500 об/мин при рабочем объеме всего 2891 куб. см — отличный трюк. Хотя его официальная красная черта составляет всего 6500 об/мин, самый мощный серийный двигатель Alfa также с энтузиазмом разгоняется до 7000 об/мин и бормочет, как будто у него есть еще два цилиндра. Вы можете раскрутить его до 7400 до того, как его подача топлива прекратится. V-6 с двойным турбонаддувом существует с 2017 года и имеет слабое отношение к твин-турбо V-8 от Ferrari, который также фигурирует в этом списке. Он имеет алюминиевый блок и головки, непосредственный впрыск топлива, 9Угол между рядами цилиндров 0 градусов, двойные верхние распредвалы, 24 клапана и относительно низкая степень сжатия 9,3: 1. Он установлен на заднеприводной Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio и ее полноприводном собрате-внедорожнике Stelvio Quadrifoglio.

Audi 2,5-литровый Inline-5 с турбонаддувом: Audi RS3, Audi TT RS

Харизматичный — так мы описали этот двигатель, который был представлен в Соединенных Штатах в Audi TT RS еще в 2012 году. 2,5-литровый двигатель с турбонаддувом не только развивает мощность 400 л. 1700 об/мин, но он также не похож ни на что другое благодаря уникальной конструкции с пятью цилиндрами и порядку зажигания 1-2-4-5-3. Он больше воет, чем ревет или урчит. Хотя это был первый в мире газовый двигатель, в котором использовался блок цилиндров из уплотненного графита (в TTRS), в остальном здесь нет ничего слишком экзотичного: 20-клапанный, алюминиевый блок (в RS3) и алюминиевая головка. , порт и непосредственный впрыск топлива, а также степень сжатия 10,0: 1, но его турбокомпрессор быстро раскручивается и обеспечивает 190,8 фунта на квадратный дюйм наддува. Также имеется в Audi RS3, нажмите на газ, и преимущества его дополнительного цилиндра и рабочего объема быстро станут очевидными.

BMW Twin-Turbo 4,4-литровый V-8: слишком много автомобилей, чтобы перечислять

Майкл СимариАвтомобиль и водитель

Самый большой твин-турбо V-8 в списке. Но он не самый мощный. Полностью алюминиевый двигатель DOHC объемом 4,4 литра с исключительно плавным ходом выпускается с 2009 года и впервые установил турбонагнетатели в V-образной части блока цилиндров. Он обслуживает длинный список BMW, от седанов M550i и 750i до множества настоящих машин M, включая M5, M8 и X5 M. Известный как N63, он производит 523 лошадиных силы при 5500 об / мин и крутящем моменте 553 фунт-фут. , но версия M S63 производит 600 лошадиных сил при 6000 об / мин благодаря турбинам с двойной спиралью и поперечному выпускному коллектору, который увеличивает их приемистость. В моделях M’s Competition мощность снова поднимается до 617 лошадиных сил, а пик крутящего момента в 553 фунт-фут длится от 1800 до 5700 об/мин. В наших тестах M5 Competition разогнался до 60 миль в час всего за 2,6 секунды, что соответствует времени 627-сильного M5 CS.

Любой BMW с 3,0-литровым рядным шестицилиндровым двигателем с турбонаддувом: слишком много автомобилей, чтобы перечислять

James LipmanCar and Driver

Это один из двух рядных шестицилиндровых двигателей в этом списке. Независимо от того, заполнен ли его воздухозаборник наддувом от одинарного или двойного турбонагнетателя, рядная шестерка — это плавность Марвина Гэя. Но не путайте S55 с B58 с одинарным турбонаддувом, который можно найти в Toyota Supra и во всем, от седанов и купе до спортивных автомобилей и внедорожников. BMW приберегает его для таких автомобилей, как M4, и это действительно что-то особенное с закрытой конструкцией, масляным поддоном из магния, коленчатым валом из кованой стали и поверхностью цилиндров с плазменным покрытием. Хриплый 3,0-литровый рядный 6-цилиндровый двигатель с двойным турбонаддувом выдает 444 лошадиные силы в M4 Competition. Новейшая версия BMW, S58, в базовой комплектации развивает мощность 473 лошадиных силы. BMW увеличивает мощность до 503 л.с. в моделях Competition. BMW X3 M Competition разгоняется до 60 миль в час всего за 3,3 секунды.

Bugatti Quad-Turbocharged W-16: Bugatti Chiron

Автомобиль и водитель

Самый дорогой автомобиль в этом списке оснащен 8,0-литровым шестнадцатицилиндровым двигателем. Это стандартное оборудование Bugatti Chiron, самого быстрого автомобиля, который мы когда-либо тестировали. В 2005 году дебютировал двигатель W-16 мощностью 1000 л.с., установленный на Bugatti Veyron. Он имеет четыре турбонагнетателя и 64 клапана в обеих алюминиевых головках блока цилиндров с двумя верхними распредвалами. Подумайте о V-8, только каждый ряд имеет восемь цилиндров вместо четырех. Chiron Super Sport 300+ — это старшая модель мощностью 1578 л.с. с максимальной скоростью 304 миль в час.

Cadillac 6,2-литровый V-8 с наддувом: Cadillac CT5-V Blackwing

Автомобиль и водитель

Наш мозг нуждается в сенсорной информации. Даже шипения жареного лука достаточно, чтобы сделать нас счастливыми. Громовой рев 668-сильного 6,2-литрового V-8 Cadillac CT5-V Blackwing с наддувом вызывает ухмылку. Толкатели недолговечны для этого мира, как и для больших бензиновых двигателей V-8. Этот крутится до красной отметки в 6500 об/мин, как будто его маховик сделан из пробкового дерева. Крутящий момент в 659 фунт-футов — особенно восхитительный сенсорный ввод. Чтобы все было хорошо смазано, установлена ​​система смазки с мокрым картером, внешним маслоотделителем и сливом. Благодаря этому каждый цилиндр хорошо смазывается при прохождении поворотов с высокими ускорениями. В LT4 используется алюминиевый блок и головки цилиндров, титановые впускные клапаны, кованые поршни, а максимальный наддув от нагнетателя достигает около 10 фунтов на квадратный дюйм.

Шевроле 6,2-литровый V-8: Шевроле Корвет

Автомобиль и водитель

Базовый Chevrolet Corvette имеет мощность 490 л.с., а безнаддувный 6,2-литровый V-8 находится за сиденьем водителя. Оглянитесь вокруг и попытайтесь найти другой двигатель с толкателем, который может разогнать автомобиль с нуля до 60 миль в час всего за 2,8 секунды (при оснащении пакетом Z51) без турбонаддува, закрепленного болтами между воздушным фильтром и впускным коллектором. Вы не будете. Даже гораздо более дорогие C7 Z06 мощностью 650 л.с. и C7 ZR1 мощностью 755 л.с. не могут превзойти это время, и их двигатели имеют одинаковый диаметр цилиндра и ход поршня, а также такие же кованые коленчатый вал, шатуны и степень сжатия 11,5:1. соотношение поршней, как у более новой трансмиссии LT2. Это делает нас еще более воодушевленными 5,5-литровым двигателем V-8 с плоской рукояткой, над которым Chevrolet работает для будущих C8 Corvette Z06, ZR1 и гибридной Zora. Но вы не сможете купить ни один из них до конца 2022 года, так что высокооборотного V-8 нет в этом списке. Пока что.

6,2-литровый V-8 с наддувом Dodge: Dodge Challenger и Charger Hellcat и Hellcat Redeye, Dodge Durango SRT Hellcat, Ram 1500 TRX

Грег ПайоКар и водитель

На бумаге это динозавр. Большой водоизмещение. Железный блок. Толкатели. И массивный нагнетатель корневого типа. Но с результатами не поспоришь. Ram 1500 TRX, самый быстрый пикап с газовым двигателем, который мы когда-либо тестировали, использует самую низкую мощность этого двигателя — 702 лошадиные силы. В моделях Hellcat мощность Hemi составляет 717 лошадиных сил, а мощность увеличена до 79.7 лошадиных сил в Dodge Challenger и Charger Hellcat Redeye. Его крутящий момент в 650 фунт-футов выкурит пару 20-дюймовых Pirelli через весь Нью-Джерси, а сочетание воя нагнетателя и грохота V-8 разбудит Хобокена по пути. Дополнительная мощность обеспечивается увеличенным 2,7-литровым нагнетателем, увеличенным наддувом с 11,6 фунтов на квадратный дюйм до 14,5 фунтов на квадратный дюйм, добавлением второго топливного насоса и большего количества воздуха. Только Redeyes получают большую воздушную коробку с тремя источниками индукции. SRT также укрепил свой вращающийся узел, укрепил клапанный механизм и улучшил смазку.

Ferrari V-8 с двойным турбонаддувом: Ferrari F8, Ferrari Portofino, Ferrari Roma, Ferrari SF90 Stradale

Джессика Линн УокерАвтомобиль и водитель

Ferrari представила это семейство двигателей для модели California T 2014 года, но это не позволило малолитражному двигателю V-8 с двойным турбонаддувом зачахнуть. К тому времени, когда 3,9-литровый двигатель попал в среднюю часть уже снятой с производства модели 488 Pista, он был почти на 50 процентов новым, а объемы производства быстро росли. К 2019 году мощность быстроходного V-8 увеличилась с 500 до 710 лошадиных сил при 8000 об/мин и 568 фунт-футов при 3000 об/мин благодаря радикальному уменьшению вращающейся массы, в том числе новому маховику, коленчатому валу и еще более легкий комплект титановых шатунов. Ferrari также немного увеличила степень сжатия, добавив более агрессивные кулачки, более короткие впускные каналы и новый выпускной коллектор из инконеля, который снижает противодавление и помогает сохранить фирменный вой, прославивший двигатели компании. В дикой природе SF90 Stradale, диаметр цилиндра увеличен на 1,5 миллиметра, общий рабочий объем составляет 4,0 литра, а мощность увеличена до 769 лошадиных сил.

6,5-литровый V-12 от Ferrari: Ferrari 812 Superfast

Автомобиль и водитель

Существует длинная линейка двигателей V-12 от Ferrari, в том числе тот, что установлен в задающем темпе пушечном ядре. Проще говоря, этот 6,5-литровый V-12 представляет собой модифицированную версию двигателя F12. Но, по словам Ferrari, он на 75 процентов состоит из новых деталей, включая систему, которая постоянно изменяет длину впускного патрубка. Указанная красная черта 9000 об/мин (хотя в Ferrari говорят, что обороты всего 8900). В любом случае, если представится возможность, вы с большой частотой будете исследовать верхние пределы оборотов двигателя. Звук не такой громкий, как у 911 GT3 или McLaren 720 — при полностью открытой дроссельной заслонке 812 издает 91 децибел против 100 децибел у Porsche и 95 у McLaren — но этот звук проникает в душу. Это также напоминает вам о том, что инженеры, которых подталкивают и бросают вызов, как в случае с Ferrari, могут быть такими же артистичными, как и дизайнеры.

Ford 3,5-литровый Twin-Turbo V-6 HO: Ford F-150 Raptor

Самый большой V-6 в списке, с крутящим моментом 510 фунт-футов, это также самый мощный из шестицилиндровых двигателей. Вы не будете скучать по V-8 после того, как почувствуете, что эта штука работает на холостом ходу. Это не твин-турбо V-6 от Ford GT, хотя он извлекает пользу из некоторых уроков, извлеченных из суперкара. Версия High Output 3,5-литрового двигателя мощностью 450 лошадиных сил является стандартной для пикапа Raptor. Алюминиевый блок, непосредственный впрыск и турбонагнетатели у него такие же, как и у обычного 3,5-литрового двигателя F-150, но мало что еще. Повышение составляет до 18,0 фунтов на квадратный дюйм, и Ford добавил говядины к коленчатому валу и подшипникам, облегчил клапанный механизм, включая распределительные валы, и добавил масляные форсунки для охлаждения поршня. V-6 может разогнать почти три тонны пикапа до 60 миль в час всего за 5,2 секунды.

Ford с наддувом 5,2-литровый V-8: Ford Mustang Shelby GT500

Грег ПайоАвтомобиль и водитель

Обладая мощностью 760 лошадиных сил при 7300 об/мин и крутящим моментом 625 фунт-фут при 5000 об/мин, это самый мощный серийный двигатель Ford за всю историю. Названный Predator, он имеет такой же блок и объем двигателя, что и безнаддувный V-8 Voodoo GT350, но не более того. Его традиционный кривошип с поперечной плоскостью снижает вибрации двигателя, а самый большой нагнетатель Eaton обеспечивает 12,0 фунтов на квадратный дюйм наддува в его цилиндрах, радикально улучшая не только общую мощность, но и снижая крутящий момент. Сцепление с линией — это не просто проблема, его нигде не найти. Хотя его высокая красная черта в 7500 об/мин не дотягивает до заоблачных 8250 об/мин Voodoo, два двигателя DOHC V-8 поднимаются на свои тахометры с одинаковой интенсивностью. А еще есть непристойность его звука, который больше похож на Sprint Cup в Уоткинс-Глен, чем на Pro Stock в Maple Grove.

Honda 2,0-литровый Inline-4 с турбонаддувом: Honda Accord, Honda Civic Type R

Автомобиль и водитель

Honda собирает Civic Type R в Великобритании, но его 2,0-литровый двигатель DOHC с турбонаддувом производится исключительно в Анне, штат Огайо. Он оснащен алюминиевым блоком с усиленными крышками коренных подшипников, а также специально разработанным «сверхлегким» коленчатым валом из кованой стали с полированными шейками для уменьшения трения. Масляные форсунки охлаждают его поршни, которые имеют внутреннюю «галерею охлаждения», как в двигателях Honda Formula 1, которая снижает температуру в области поршневых колец. Вдыхая 23,2 фунта на кв.Крутящий момент в 5 фунт-футов при 2500-4500 об/мин делает Type R самой мощной серийной Honda, когда-либо продаваемой в Америке. Хот-хэтч с передним приводом может легко обогнать оригинальный суперкар NSX начала 1990-х годов. Даже в своей более гражданской форме Honda Accord мощностью 252 л.с. производит впечатление.

Mazda SKYACTIV-G 2,0 литра: Mazda MX-5

Марк УрбаноАвтомобиль и водитель

Мы уже были поклонниками этого двигателя за его живой характер и широкую кривую мощности, и Mazda недавно внесла некоторые небольшие улучшения. И мы имеем в виду маленькие. Например, вес каждого поршня был уменьшен на 27,0 грамм, а каждый из его шатунов стал легче на 41,0 грамм. Mazda также добавила подъем к выпускному распределительному валу и увеличила размер выпускных клапанов и портов. Со стороны впуска диаметр корпуса дроссельной заслонки был увеличен. Эти и другие изменения увеличили красную черту 2,0-литрового двигателя с 6800 об/мин до 7500 об/мин, увеличив при этом его мощность и отклик. Пиковые характеристики выросли до 181 л.с. при 7000 об/мин и 151 фунт-фут крутящего момента при 4000 об/мин, что на 26 л.с. и 3 фунт-фута соответственно.

Mercedes-Benz с турбонаддувом, 2,0-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель: Mercedes-AMG CLA45 и Mercedes-AMG GLA45

Марк УрбаноАвтомобиль и водитель

Четырехцилиндровый двигатель M139 с турбонаддувом можно найти как в AMG CLA45, так и в GLA45. Он производит от 382 до 416 лошадиных сил, что составляет 208,9 лошадиных сил на литр. В этом компактном и мощном агрегате используется алюминиевый блок, коленчатый вал из кованой стали и поршни из кованого алюминия. Покрытие цилиндров AMG Nanonslide снижает износ и трение и первоначально использовалось в автомобилях Mercedes Формулы-1. Впервые AMG применила в двигателе как порт, так и непосредственный впрыск топлива, и независимо от того, к какому автомобилю он прикреплен, двигателю требуется два радиатора для максимальной эффективности. 382-сильный AMG CLA45, на котором мы ездили на Lightning Lap, обогнул VIR быстрее, чем восемь различных AMG с двигателем V-8.

Porsche 4,0-литровый Flat-6: Porsche 718 Cayman GT4, Porsche 718 Spyder

Porsche

Это не доработанная версия двигателя, используемая в самых последних 911 GT3 и GT3 RS. Porsche решил, что 4,0-литровый двигатель слишком дорог для этих близнецов 718, к тому же размещение его системы смазки с сухим картером в среднемоторных Boxster и Cayman было бы серьезной проблемой для arsch. Вместо этого это расточенная версия 3,0-литрового оппозитного шестицилиндрового двигателя с турбонаддувом, используемого в меньших 911с. Один из немногих безнаддувных двигателей в этом списке, он имеет степень сжатия 13,0: 1, регулируемые фазы газораспределения и резонансные заслонки во впускном коллекторе, которые открываются для подачи большего количества воздуха в камеры сгорания. Номинальная мощность 414 лошадиных сил при 7600 об/мин и 309 фунт-футов при 5000 об/мин, он раскручивается до 8100 об/мин и рычит выше 5000 об/мин, как и положено Porsche.

Ram 6,7-литровый дизель с турбонаддувом высокой мощности: Ram 3500

Самые большие грузовики Ram до сих пор сносят дома с фундамента благодаря 6,7-литровому рядному 6-цилиндровому двигателю Cummins. Бренд грузовиков недавно представил совершенно новые версии турбодизеля, в том числе версию High Output с крутящим моментом 1075 фунт-футов и мощностью 400 лошадиных сил. Исключительно для моделей 3500, это не только самый мощный Cummins от Ram, но и самый плавный, самый тихий и самый экономичный. Двигатели на 60 фунтов легче и оснащены блоком цилиндров из уплотненного графита для лучшего гашения вибраций. Также имеется совершенно новый клапанный механизм и переработанная нижняя часть с более легкими и прочными поршнями, поршневыми кольцами с низким коэффициентом трения, а также новыми шатунами и подшипниками. Версия High Output имеет более низкую степень сжатия 16,2: 1, а давление турбонаддува увеличено до 33,0 фунтов на квадратный дюйм. Это увеличивает максимальную буксировочную способность Ram до 37 100 фунтов.

Volkswagen Auto Group Twin-Turbo 4,0-литровый V-8: слишком много автомобилей, чтобы перечислять

Чарли МагиАвтомобиль и водитель

Двойной турбодвигатель V-8 от Volkswagen Auto Group приводит в движение длинный список автомобилей Audi, Bentley и Porsche, седанов и внедорожников. А вот самая мощная версия 4,0-литрового DOHC находится под капотом Lamborghini Urus. Там он развивает 641 лошадиную силу при 6000 об/мин и 627 фунт-футов при 2250 об/мин, чего достаточно, чтобы разогнать 5300-фунтовый внедорожник до 60 миль в час всего за 3,1 секунды и преодолеть четверть мили за 11,3 секунды. Это делает его самым быстрым внедорожником, который мы когда-либо тестировали. Первое использование Lambo двигателя с турбонаддувом имеет алюминиевую конструкцию, 32 клапана, турбины с двойной спиралью, установленные между рядами цилиндров, и свирепое рычание. Он также достигает красной черты при приличных 6750 оборотах в минуту, но малолитражный V-8 представляет собой исследование крутящего момента на низких и средних оборотах, производя больше ударов, чем любой предыдущий двигатель Lamborghini.

Самые быстрые пикапы, которые мы когда-либо тестировали

Марк УрбаноАвтомобиль и водитель

Лучшие из лучших двигателей внутреннего сгорания, которые стоит попробовать, пока не стало слишком поздно – The Irish Times они будут полностью электрическими. Это не шокирующие объявления: Ирландия — не единственная страна, планирующая запретить продажу новых двигателей внутреннего сгорания к 2030 году, так что реально скоро всем придется переходить на более или менее полностью электрические автомобили, если они захотят.

продолжать продавать автомобили.

Все это означает, что наш многовековой роман с бензиновым и дизельным двигателем подходит к концу. Это была дикая поездка — возможно, с большим количеством падений, чем подъемов, — но она, бесспорно, породила несколько замечательных примеров инженерного искусства. Итак, прежде чем запрет или ваша экологическая совесть остановят вас, вот некоторые из лучших двигателей, которые можно приобрести и испытать, прежде чем вы не сможете.

1.Toyota GR Yaris 1.6 turbo

Маленькая карманная ракета GR Yaris возродила всю концепцию специальной омологации для ралли. Правила, которые гарантируют, что раллийные автомобили основаны на дорожных автомобилях, дали нам таких титанов асфальта, как Ford Escort RS2000, Lancia Delta Integrale и Subaru Impreza Turbo. Мы думали, что это вымершая порода, но мы не рассчитывали на помешанного на автомобилях босса Toyota Акио Тойоды, который подписал контракт на GR Yaris, который во всех смыслах является раллийным автомобилем с номерными знаками. И у него есть жемчужина двигателя — изящный 1,6-литровый трехцилиндровый агрегат, который каким-то образом выдает 261 л.

2. Ford Mustang, 5,0-литровый двигатель Coyote V8

Большой двигатель V8 в той или иной форме производится для Mustang с начала девяностых годов. Более того, он находится в конце длинной линии эволюции двигателей Ford V8, которая восходит к двигателям с плоской головкой 1920-х годов. Эти оригинальные двигатели Ford V8 были такими мощными и быстрыми, что грабитель банков Клайд Бэрроу даже написал Генри Форду, чтобы поблагодарить его за создание идеального двигателя для побега… Тогда вы можете предположить, что большая изогнутая восьмерка, скажем так, устарела. вылепленный. Однако это не так — Ford оснастил его непосредственным впрыском топлива и даже технологией «Plasma Wire Arc Transfer» для выравнивания цилиндров. Однако вождение кажется старомодным, с этим вызывающим воспоминания саундтреком автомобильной погони и большим крутящим моментом. Лучший опыт с механической коробкой передач.

ПОДРОБНЕЕ

3. BMW 40i, рядная шестерка

Репутация BMW в производстве шестицилиндровых рядных двигателей всегда была краеугольным камнем ее привлекательности. Инженеры считают, что рядная шестерка — лучшая компоновка двигателя, когда дело доходит до совершенства — есть что-то в присущем механическом балансе компоновки, что обеспечивает более плавную работу. Конечно, дело не только в утонченности, есть также сладкий, четкий звук рядной шестерки, приближающейся к красной черте, не говоря уже о том факте, что этот агрегат BMW, в частности, агрегат 40i мощностью 340 л. , мощность и экономичность. Возможно, он находится на пике своего развития в великолепной 8-й серии Gran Coupe, но вы можете найти этот же двигатель в более доступных 3-й или 5-й серии.

4. Volkswagen 1.0 TSI

Этот маленький трехцилиндровый двигатель можно найти практически в каждом малом и среднем автомобиле Volkswagen Group, от Skoda Fabia до Audi A3. Это ни в коем случае не высокопроизводительный агрегат — в основном он получается между 95 и 115 л.с. — но в этом и есть смысл. 1.0 TSI является символом того, что VW делает лучше всего: создание доступных, разумных автомобилей, в которых есть лишь небольшая капля инженерной магии. Благодаря тому, что он трехцилиндровый, на слух он звучит более заманчиво, чем плоский, мягкий звук четырехцилиндрового двигателя, и, несмотря на свои миниатюрные размеры, у него достаточно мощности для большинства дорожных условий. Это также экономично и, по крайней мере, до сих пор кажется надежным и долговечным. Он не будет приводом в движение гоночного автомобиля и не будет изображен на плакате в спальне мальчика-подростка, но это кусочек обычного автомобиля, который играет немного выше своего места.

5. Оппозитная шестерка Porsche

Если вы собираетесь в последний раз попробовать двигатель внутреннего сгорания, вы можете сделать его настоящей классикой. Оппозитная шестерка Porsche, которая выпускается в самых разных вариантах: от 3,0-литрового двигателя с турбонаддувом мощностью 385 л. и отслеживать с шестидесятых годов. То, что начиналось как небольшой (первоначально всего 2,0 литра) двигатель с воздушным охлаждением, теперь удвоилось по мощности и попутно получило водяное охлаждение. Несмотря на все эти изменения, то, как он скрежещет и дергается, когда вы приближаетесь к красной черте, по-прежнему звучит в основном одинаково для ваших ушей, и в автоспорте нет более запоминающегося звука, чем плоская шестерка, мчащаяся по Mulsanne Straight в Ле-Мане.

На самом деле именно у Porsche есть ключ к тому, чтобы двигатели внутреннего сгорания продолжали работать после 2030 года. Компания открыла новое предприятие с немецким машиностроительным гигантом Siemens. На заводе, расположенном в Южной Америке, две компании надеются извлекать углекислый газ из атмосферы и объединять его с водородом, извлеченным из воды. Смешайте их вместе, и вы получите углеводород, который можно превратить в жидкое топливо, подобное бензину. Жидкое топливо, которое, по словам босса Porsche Фрэнка Валлисера, так же безвредно для окружающей среды, как и электромобиль.

«Общая идея, стоящая за этим синтетическим топливом, заключается в том, что нет необходимости менять двигатель, в отличие от того, что мы видели с биотопливом, поэтому на самом деле его может использовать каждый, и мы проводим испытания с обычными характеристиками топлива для насосов». Об этом Уоллизер заявил на пресс-конференции. «Это не влияет на производительность — на несколько лошадей больше, так что все идет в правильном направлении — но выбросы намного лучше; мы видим меньше частиц, меньше NOX — так что все идет в правильном направлении. В полном масштабе мы ожидаем снижения воздействия CO2 примерно на 85 процентов. Если вы считаете, что мы должны транспортировать топливо, у нас есть глобальная цепочка поставок и все, что с ней связано, вы получаете эффективность на протяжении всего процесса. С точки зрения управляемости он находится на том же уровне, что и электромобиль».

В то время как критики таких концепций синтетического топлива говорят, что процесс их производства требует огромных затрат энергии на входе, и что они будут очень дорогими в пересчете на литр, вероятность того, что Porsche ( и Siemens, и другие) смотрят не только на использование в автомобиле. Самолеты уже начинают переходить на био- и синтетическое топливо, и если процесс Porsche и Siemens можно будет масштабировать для производства промышленных объемов, тогда может быть достаточный спрос и достаточно инвестиций, чтобы решить как проблему энергозатрат , и снизить потенциальную цену на пампе. Может быть, нам следует просто сложить эту хвалебную речь бензиновому двигателю и ненадолго убрать в ящик стола?

10 простых способов повысить мощность двигателя

Джим Смарт

С момента появления двигателя внутреннего сгорания более века назад было сделано много обещаний: чудесные смазочные материалы, присадки к бензину, новомодные карбюраторы , свечи зажигания с инжектором и множество других чудесных путей к власти, каждый со своими разочарованиями.

Но бесплатных обедов в мире мощных двигателей не бывает. Двигатели в основном связаны с физикой, математикой и процессом преобразования тепловой энергии в механическое движение. Так как же получить больше крутки от этой тепловой энергии и вращательного движения обезьяны? У нас есть 10 быстрых и простых способов увеличить мощность вашего автомобиля и производительность двигателя. Убедитесь, что все работы выполнены правильно и не аннулируют гарантию производителя.

1. Синтетические смазочные материалы

Поскольку синтетические смазочные материалы, такие как синтетические моторные масла Mobil 1™, снижают трение, они продлевают срок службы двигателей. Синтетические смазочные материалы обеспечивают лучшую смазку между движущимися частями, чем обычные масла. Они не ломаются в условиях высоких температур и высоких нагрузок, поэтому вы видите, что они часто используются в высокопроизводительных приложениях. Они также предлагают отличные характеристики в холодную погоду и защиту от экстремальных температур. Например, синтетическое масло Mobil 1 разработано таким образом, чтобы быть более прочным с точки зрения прокачиваемости при низких температурах, стабильности при высоких температурах и защиты от отложений.

2. Зажигание

Поскольку за последние 20 лет системы зажигания стали малообслуживаемыми, мы не проверяем их, пока не получим пропуски зажигания и не загорится индикатор «Проверьте двигатель». Факт остается фактом, обслуживание автомобиля все же должно включать в себя системы зажигания. А свечи все равно надо периодически менять. Когда придет время заменить компоненты зажигания, выберите лучшие высокопроизводительные детали зажигания, которые вы можете найти, то есть катушки, провода зажигания и свечи зажигания с платиновым наконечником.

Оригинальное оборудование — лучший вариант или высококачественные запасные части, такие как MSD. Причина: точное зажигание означает мощность. Пропуски зажигания или тусклый свет означают потерю мощности, расход топлива и увеличение выбросов выхлопных газов. Мощная искра от высокоэнергетической системы зажигания действительно влияет на мощность, какой бы малой она ни была. Урок здесь заключается в том, что все это приводит к значительному общему увеличению мощности.

Момент зажигания также является динамическим параметром мощности, с которым следует играть осторожно, потому что слишком большая его часть может повредить двигатель. С обычными системами зажигания с распределителем установите общий угол опережения зажигания на 2500 об/мин, начиная с 32 градусов до ВМТ (до верхней мертвой точки) с помощью дорожного испытания или динамометрического стенда. Затем меняйте время на один градус за раз — 33, 34, 35 и так далее вместе с дорожными/динамическими испытаниями. Никогда не превышайте общее время за 36 градусов до ВМТ.

Некоторые тюнеры работают на 38, 40 и даже 42 градусах до ВМТ, что глупо. Все, что превышает 36 градусов до ВМТ, представляет собой риск детонации. Если у вас внезапно возникнет обедненная смесь в сочетании с ранним синхронизацией, у вас может выйти из строя двигатель за наносекунду при полностью открытой дроссельной заслонке. Момент зажигания с электронным управлением двигателем требует профессионала, который знает, как настроить карты зажигания и топлива, чтобы получить мощность, не нанося вред двигателю.

3. Увеличенный корпус дроссельной заслонки и форсунки

Более крупный высокоэффективный корпус дроссельной заслонки обеспечивает большую мощность. В зависимости от того, какой тип двигателя у вас есть, вы можете получить на 10-20 лошадиных сил больше и сопоставимый крутящий момент. Однако есть одна загвоздка. Становитесь слишком большим, и вы можете потерять власть. Не каждый двигатель хорошо подходит для корпуса дроссельной заслонки большего размера, а это означает, что вам нужно заранее подготовиться. Побродите по Интернету и узнайте, что делают другие с таким же движком, и берите пример с них. Также помните, что большая дроссельная заслонка требует топливных форсунок с более высоким расходом. Размер корпуса дроссельной заслонки и форсунки пропорциональны. Вы также должны отвезти свой автомобиль к авторитетному тюнеру на динамометрическом стенде, чтобы отрегулировать кривые подачи топлива и искры, что позволит точно настроить модернизацию корпуса дроссельной заслонки / форсунки.

4. Компрессия

Повышение степени сжатия является наиболее продуктивным способом увеличения мощности. Создайте компрессию в вашем двигателе, и вы увеличите мощность. За более чем столетие внутреннего сгорания никогда не было более здравого способа получения энергии. Но будьте осторожны с тем, как вы повышаете компрессию. Сжатие и выбор кулачка идут рука об руку, потому что выбор кулачка также влияет на давление в цилиндре или рабочее сжатие.

Ваш изготовитель двигателя может лучше всего проконсультировать вас по компрессии и выбору кулачка. Оба должны быть выбраны в духе сотрудничества, поэтому вы получаете мощность, не повреждая свой двигатель. Сжатие выше 10,0:1 в наши дни может вызвать детонацию, искровой стук, преждевременное зажигание или то, что также известно как «пинг», если у вас недостаточно октанового числа. Следите за кривыми расхода топлива и искры, пока вы поднимаете компрессию. И помните, насосный газ уже не тот, что раньше. Тем не менее, высокооктановое неэтилированное топливо, разрешенное для использования в условиях смога, доступно в пятигаллонных канистрах, если у вас есть на это бюджет.

5. Найденная бонусная мощность

Задумайтесь об этом на минуту: ваш двигатель на самом деле производит больше мощности, чем выдает. Подумайте о мощности, теряемой из-за внутреннего трения, компонентов, которые потребляют неисчислимое количество энергии только для того, чтобы их двигать. И подумайте, сколько тепловой энергии теряется в атмосфере, которая ничего не дает для производства энергии. Знаете ли вы, что ваш двигатель тратит впустую 70-75 процентов тепловой энергии, вырабатываемой топливом/воздухом? Пятьдесят процентов из выхлопной трубы и 25 процентов через систему охлаждения. Это означает, что мы используем только 25 процентов БТЕ (британских тепловых единиц) топлива. Разговор об отходах. Это оскорбительно для экспертов по эффективности во всем мире.

Так как же уменьшить трение и высвободить энергию?

• Ролик толкателя распределительного вала
• Роликовые коромысла
• Комплект ГРМ с двумя роликами
• Звездочка кулачка с игольчатым подшипником
• Поршневые кольца низкого напряжения
• Увеличенные зазоры между поршнем и стенкой цилиндра (в пределах допустимого)
• Увеличенные зазоры подшипников (в пределах)
• Увеличенные зазоры между клапаном и направляющей (в пределах допустимого)
• Лоток лопасти (масляная форсунка на высоких оборотах снижает мощность)

Имейте в виду, что это всегда компромисс. Когда вы используете компоненты с низким коэффициентом трения, такие как роликовые толкатели и коромысла, вы выигрываете, но при этом тратите деньги. Поршневые кольца с низким натяжением и более широкие зазоры означают некоторую жертву долговечности.

Какая часть трансмиссии вашего автомобиля отнимает у вас мощность? И хотя это может звучать как старая пила, накачивание шин и размер шин/колес также являются факторами медлительности. Чем больше пятно контакта вашего автомобиля, тем больше энергии требуется для движения. Шины с недостаточным давлением заставят ваш автомобиль чувствовать себя так, будто он прикован к дереву при резком ускорении. Доведите накачку шин до предела их возможностей, в зависимости от температуры окружающей среды. Температура напрямую влияет на давление.

6. Блок скорости

Блок скорости представляет собой устройство в форме трубы, которое устанавливается на входе воздуха в систему впуска двигателя, карбюратора или системы впрыска топлива и улучшает воздушный поток. Продукт снижает индукционную турбулентность, поэтому можно ожидать увеличения мощности.

7. Выбор правильного размера топливопровода

Вы можете смеяться, но удивитесь, как часто мы ошибаемся в этом вопросе. Вы не получите 450 лошадиных сил от 5/16-дюймовой топливной магистрали. Думайте об этом, как о попытке быстро налить чай со льдом через соломинку для коктейля. Вы не дотянете. Мощным двигателям нужно топливо, и его много. Минимальный размер топливопровода должен составлять 3/8 дюйма для большинства применений. Когда мощность превышает 500 лошадиных сил, вам понадобится топливопровод диаметром 7/16 дюйма.

8. Двухплоскостной коллектор

Вот еще один вариант, в котором энтузиасты производительности ошибаются чаще, чем нет. Пока мы так заняты, уделяя внимание лошадиным силам, мы забываем учитывать крутящий момент. Крутящий момент — ваш друг на улице, а не лошадиные силы. Вы хотите, чтобы крутящий момент плавно переходил в лошадиные силы при полностью открытой дроссельной заслонке. Однако с одноплоскостным впускным коллектором вы не доберетесь туда гладко.

Двухплоскостной впускной коллектор обеспечивает большой крутящий момент в диапазоне низких и средних оборотов, а также позволяет двигателю «дышать» на высоких оборотах. Это означает более высокие показатели крутящего момента во время ускорения и более высокие показатели мощности в лошадиных силах. Именно длинные впускные каналы двухплоскостного коллектора дают вам крутящий момент, а высокие потолки обеспечивают мощность. И еще: рассмотрите возможность использования проставки карбюратора, чтобы получить еще больше крутящего момента от светофора 9.0003

9. Поэкспериментируйте с размером струи

Мы снова и снова убеждаемся в динамометрических испытаниях, что смена струи может быть любой, когда дело касается мощности. Слишком много или слишком мало может означать потерю мощности, поэтому рекомендуется взять реактивный комплект Holley и немного поэкспериментировать. Увеличивайте размер струи за раз и смотрите, что у вас получится, начиная сначала с основных, затем второстепенных. Всегда лучше ошибиться в сторону того, что богаче, чем беднее. Если вы теряете силу по мере того, как становитесь богаче, начните отступать на один размер струи за раз. Используйте показания свечи зажигания сразу после полного отключения дроссельной заслонки, чтобы определить дальнейшие действия.

Если вы используете карбюратор с сеткой топливопровода в топливном баке, снимите ее, пока вы там находитесь. Проходного топливного фильтра достаточно, и он не будет препятствовать подаче топлива.

10. Головка блока цилиндров

Было время, когда выбор головки блока цилиндров был явно скромным для тех, кто задавался вопросом, как повысить мощность двигателя. Сегодня отбор откровенно греховен. Хорошая замена головки блока цилиндров даст вам больше мощности, если вы сделаете это правильно. Больше не всегда значит лучше. Посмотрите на размер клапана и порта вместе с показателями расхода, чтобы принять взвешенное решение.

Помните, что вам нужен крутящий момент на улице, что требует хорошей скорости впуска в сочетании с совместимой продувкой выхлопных газов. Вам не нужны огромные клапаны и гигантские порты, чтобы добраться туда. Вам также нужен профиль распределительного вала, который хорошо работает с головками цилиндров, что означает хорошее перекрытие и хороший импульс потока.

Двигатели внутреннего сгорания | Создание двадцатого века: технические инновации 1867-1914 гг. и их долговременное влияние

Фильтр поиска панели навигации

Oxford AcademicСотворение двадцатого века: технические инновации 1867-1819 гг.14 и их долгосрочное влияниеЭкономическая историяКнигиЖурналы
Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации

Oxford AcademicСоздание двадцатого века: технические инновации 1867-1914 гг. и их долгосрочное влияниеЭкономическая историяКнигиЖурналы
Термин поиска на микросайте

Расширенный поиск

• 
  Иконка Цитировать
  
  Цитировать

• Разрешения

• Делиться

  • Твиттер
  • Подробнее

CITE

Smil, Vaclav,

‘Двигатели внутреннего сжигания

,

Создание двадцатого века: технические инновации 1867-1914 и их длительный удар

(

Нью-Йорк,

2005;

(

,

2005; онлайн-издание,

Oxford Academic

, 14 июля 2005 г.

), https://doi.org/10.1093/0195168747.003.0003,

по состоянию на 2 октября 2022 г.

Выберите формат
Выберите format.ris (Mendeley, Papers, Zotero).enw (EndNote).bibtex (BibTex).txt (Medlars, RefWorks)

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации

Oxford AcademicСоздание двадцатого века: технические инновации 1867-1914 гг. и их долгосрочное влияниеЭкономическая историяКнигиЖурналы
Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации

Oxford AcademicСоздание двадцатого века: технические инновации 1867-1914 гг. и их долгосрочное влияниеЭкономическая историяКнигиЖурналы
Термин поиска на микросайте

. Соединенные Штаты. Бензиновые двигатели с циклом Отто стали доминирующими двигателями в легковых автомобилях, а также в первых самолетах, в то время как дизельные двигатели первоначально использовались только в тяжелых морских и железнодорожных условиях. Поточная сборка, введенная Генри Фордом, обеспечила долгосрочное решение для массового производства. Автомобильная промышленность со временем стала ведущим сектором современной экономики, а автомобильная культура оказала глубокое влияние на многие аспекты современной жизни.

Ключевые слова:
двигатели внутреннего сгорания, цикл Отто, бензиновые двигатели, дизельные двигатели, легковые автомобили, Генри Форд, массовое производство, автомобильная промышленность, автомобильная культура

Предмет

Экономическая история

В настоящее время у вас нет доступа к этой главе.

Войти

Получить помощь с доступом

Получить помощь с доступом

Доступ для учреждений

Доступ к контенту в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту одним из следующих способов:

Доступ на основе IP

Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с IP-аутентификацией.

Войдите через свое учреждение

Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения. Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

1. Нажмите Войти через свое учреждение.
2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
3. При посещении сайта учреждения используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

Войти с помощью читательского билета

Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

Члены общества

Доступ члена общества к журналу достигается одним из следующих способов:

Вход через сайт сообщества

Многие общества предлагают единый вход между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Если вы видите «Войти через сайт сообщества» на панели входа в журнале:

1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

Вход через личный кабинет

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам. Смотри ниже.

Личный кабинет

Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

Просмотр учетных записей, вошедших в систему

Щелкните значок учетной записи в правом верхнем углу, чтобы:

• Просмотр вашей личной учетной записи и доступ к функциям управления учетной записью.
• Просмотр институциональных учетных записей, предоставляющих доступ.

Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции. Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

Ведение счетов организаций

Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью. Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

Покупка

Наши книги можно приобрести по подписке или приобрести в библиотеках и учреждениях.

Информация о покупке

10 лучших двигателей мира по версии Ward

Рынки США Загрузка. ..

ЧАС
М
С

В новостях

Значок шевронаОн указывает на расширяемый раздел или меню, а иногда и на предыдущие/следующие параметры навигации.ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА

Транспорт

Значок «Сохранить статью» Значок «Закладка» Значок «Поделиться» Изогнутая стрелка, указывающая вправо.

Скачать приложение

Уклоняться

Ward’s Automotive публикует ежегодный список 10 лучших двигателей в мире — и прошлогодний выбор силовых установок был самым разнообразным за всю 21-летнюю историю премии. Шесть используют технологию турбонаддува для увеличения мощности, а один использует наддув для создания невероятной мощности.

В этом списке есть один безнаддувный двигатель внутреннего сгорания, один топливный элемент и один электродвигатель. Из 10 лучших двигателей четыре являются пережитками прошлогоднего списка, а шесть дебютируют.

По данным Ward’s, только новые или значительно переработанные двигатели или двигательные установки, которые доступны для продажи в США и устанавливаются на автомобили с базовой ценой менее 60 000 долларов США, имеют право на попадание в первую десятку.

Из 37 позиций — 10 вернувшихся победителей 2013 года и 27 новых претендентов — были оценены командой редакторов Уорда. Все автомобили были испытаны редакторами в обычных ежедневных поездках за последние два месяца в Детройте. Редакторы Ward оценили каждый двигатель на основе мощности, крутящего момента, технологии, экономии топлива и относительной конкурентоспособности, принимая во внимание шум, вибрации и качество обработки.

268-сильный двигатель является одним из трех 4-цилиндровых двигателей с турбонаддувом, попавших в список.

Субару

Своим недавним ростом продаж Volkswagen обязан модели Golf. Хотя автомобиль может быть новым, его 1,8-литровый 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом является пережитком прошлогоднего списка 10 лучших.

Фольксваген

Редакторам Ward понравилась мощность, универсальность и топливная экономичность 170-сильного двигателя.

Фольксваген

Третий и последний 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом — Volvo S60 T5 Drive-E; он послужит основой для всех силовых установок компании на долгие годы. 2,0-литровая 240-сильная версия, представленная в списке, хвалят за невероятную мощность и легкое ускорение.

Вольво

Проведя некоторое время за рулем S60 с системой Drive-E, я могу подтвердить его плавную и мощную подачу мощности.

Хотя он и не такой экономичный, как двигатель T5, 302-сильный двигатель Drive-E S60 T6 с турбонаддувом и наддувом прекрасно имитирует двигатель V6 или небольшой двигатель V8.

Вольво

Какими бы замечательными ни были маленькие четырехколесные автомобили, ничто не заменит настоящий V8. Тот, кто снова попал в список, — это мощный малоблочный двигатель Corvette LT1 V8.

Дженерал Моторс

Редакторы Уорда проехали на Vette с 8-ступенчатой ​​автоматической коробкой передач 300 миль и добились приличных 20 миль на галлон.

Дженерал Моторс

Самый обсуждаемый двигатель года — Hellcat Hemi от Fiat Chrysler Automobiles.

Уклоняться

Обладая мощностью 707 лошадиных сил, Hellcat мгновенно сделал Challenger самым мощным мускулом в мире, а Charger стал самым мощным и быстрым седаном на рынке.

Уклоняться

В паре с пятиступенчатой ​​механической коробкой передач этот смелый двигатель обеспечивает удобную для пользователя массу лошадиных сил, почти не демонстрируя турбо-запаздывания. Редактору One Ward удалось набрать в среднем 38,9 балла.миль на галлон. Очень впечатляюще.

Форд

Еще один 3-цилиндровый двигатель в списке — турбодвигатель BMW Twinpower, который используется в Mini Cooper.

Мини

Как и двигатель Ford EcoBoost, редакторы Ward высоко оценили трехцилиндровый двигатель Mini за его высокую производительность и скудный расход топлива.

МИНИ

Еще один забавный факт о двигателе с турбонаддувом Twin Power: 228-сильная версия установлена ​​на новом спортивном автомобиле BMW i8.

Пресса

Еще один двигатель BMW в десятке лучших по версии Ward — это 127-киловаттный электродвигатель i3.

БМВ

170-сильный агрегат разгоняет компактный электромобиль до 60 миль в час всего за семь секунд.

БМВ

Еще одна альтернативная топливная технология, попавшая в список, — водородный топливный элемент Hyundai мощностью 100 киловатт.

Топливные элементы Hyundai питают автомобили, преобразовывая водород в электричество.

Хендай

Топливный элемент предлагается на внедорожнике Hyundai Tucson FCV, который редакторы Ward высоко оценили за его мощность, бесшумность и удобство в использовании.

Хендай

Последний двигатель в списке также является единственным дизельным двигателем, который попал в список — турбодизель V-6 объемом 3,0 л от RAM.

Мощный двигатель грузовика — единственный из трех дизельных двигателей из прошлогоднего списка, попавший в десятку лучших в этом году.

Крайслер

Разработанная в Италии масляная горелка хвалят за высокую топливную экономичность и точность, не уступающую лучшим дизелям, производимым немецкими производителями элитных автомобилей класса люкс.

БАРАН

Вот еще несколько аттракционов с потрясающими двигателями.