Необычные двигатели внутреннего сгорания
Другой цикл
В начале ХХ века тихие бесклапанные моторы устанавливались на многие престижные модели. К примеру, под капотом этого шикарного “Daimler Double Six 40/50” стоял именно такой двигатель.
“Mazda Millenia/Xedos 9” – один из немногих массовых автомобилей, который оснащался двигателем Аткинсона.
ОБЫЧНЫЙ 4-тактный двигатель работает по циклу, изобретенному еще в 1876 году немецким инженером Николаусом Отто: в цилиндре при определенных условиях попеременно происходят определенные процессы – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В 1886 году эту схему попытался усовершенствовать британский инженер Джеймс Аткинсон.
На первый взгляд его двигатель мало отличался от прародителя – тот же порядок тактов, схожий принцип работы… Однако на самом деле различий было немало. К примеру, за счет специального коленвала со смещенными точками крепления Аткинсону удалось снизить потери на трение в цилиндре и поднять степень сжатия мотора.
Также в подобных двигателях другие фазы газораспределения. Если на обычном ДВС впускной клапан закрывается практически сразу по прохождении поршнем нижней мертвой точки, то в цикле Аткинсона такт впуска значительно длиннее – клапан закрывается лишь на полпути поршня к верхней мертвой точке, когда в цикле Отто уже вовсю идет такт сжатия.
Что это дало? Самое главное – лучшее наполнение цилиндров благодаря снижению так называемых насосных потерь. Не вдаваясь в технические подробности, лишь скажем, что в результате двигатель Аткинсона примерно на 10% эффективнее (и экономичнее) обычного ДВС.
Однако на серийных автомобилях моторы, действующие по схеме Аткинсона, до последнего времени не встречались. Дело в том, что такой двигатель может правильно работать и выдавать хорошие показатели лишь на высоких оборотах. А на холостых он, наоборот, норовит заглохнуть. Чтобы решить проблему наполнения цилиндров на малых оборотах, на подобные моторы приходится устанавливать механические нагнетатели (такую схему иногда не совсем верно еще называют “двигатель Миллера”), что еще больше усложняет и удорожает конструкцию. К тому же потери на привод компрессора практически сводят на нет преимущества необычного мотора.
Поэтому серийные массовые автомобили с двигателями Аткинсона можно пересчитать по пальцам одной руки. Характерный пример – “Mazda Xedos 9/Millenia”, которая выпускалась с 1993-го по 2002 год и оснащалась 210-сильным 2,3-литровым V6.
Зато в чистом виде моторы Аткинсона оказались очень подходящими для гибридных моделей вроде знаменитого “Toyota Prius” или новейшего “Mercedes-Benz” S-класса, который вскоре пойдет в серийное производство. Ведь на малых скоростях такие машины передвигаются в основном на электротяге, а бензиновый двигатель подключается только при разгоне или при больших нагрузках. Эта схема, с одной стороны, позволяет нивелировать врожденные недостатки мотора Аткинсона, а c другой – максимально использовать его положительные качества.
Бесшумные золотники
Благодаря высокой экономичности моторы, работающие по циклу Аткинсона, сегодня все чаще используются на гибридных автомобилях вроде “Toyota Prius”.
МЕХАНИЗМ газораспределения – один из самых сложных и шумных в традиционном двигателе. Поэтому многие изобретатели пытались полностью избавиться от него или хотя бы существенно модернизировать.
Пожалуй, самой успешной альтернативной конструкцией стал мотор, созданный американским инженером Чарльзом Найтом в начале ХХ века. Привычных клапанов и их громоздкого привода в этом двигателе не было – их заменили специальные золотники в виде двух гильз, размещенных между цилиндром и поршнем. С помощью оригинального привода золотники перемещались вверх-вниз и в необходимый момент открывали окна в стенке цилиндра, через которые внутрь поступала свежая горючая смесь и удалялись в атмосферу выхлопные газы.
Такой мотор был сложен в изготовлении и достаточно дорог, зато он отличался очень тихой, практически бесшумной по меркам того времени работой. Поэтому многие компании, выпускавшие представительские автомобили, стали устанавливать двигатели Найта на свои модели. Покупатели готовы были переплачивать ради высокого комфорта. В начале прошлого века подобные моторы использовали такие известные фирмы, как “Daimler”, “Mercedes-Benz”, “Panhard-Levassor”..
Однако первоначальный восторг от бесшумной работы двигателей Найта вскоре сменился разочарованием. Конструкция оказалась ненадежной, к тому же отличалась повышенным потреблением бензина и масла из-за высокого трения между золотниками и стенками цилиндра, которое в разы возрастало при увеличении оборотов коленвала. Поэтому позади автомобилей с такими моторами всегда вился характерный сизый дымок.
Эпоха двигателей Найта закончилась в 30-е годы, когда на рынке появились моторы с усовершенствованным клапанным механизмом газораспределения, который почти избавился от чрезмерной шумности. Тем не менее в наши дни то и дело появляются сообщения о различных опытных вариантах бесклапанных двигателей, так что не исключено, что в будущем мы еще увидим такие моторы на серийных машинах.
Переменная степень сжатия
СТЕПЕНЬ сжатия – одна из важнейших характеристик двигателя. Чем больше этот параметр, тем выше максимальная мощность, экономичность и КПД бензинового мотора. Однако бесконечно увеличивать степень сжатия нельзя – в цилиндрах будет происходить детонация, то есть взрывное, неконтролируемое сгорание рабочей смеси, приводящее к повышенному износу деталей и механизмов.
Еще острее эта проблема стоит при создании двигателей с наддувом, которые в последнее время получают все большее распространение. Дело в том, что детали таких моторов работают в более жестких условиях, поэтому они сильнее нагреваются, и риск появления детонации выше. Так что степень сжатия приходится снижать. При этом соответственно падает и эффективность двигателя.
В идеале степень сжатия должна плавно меняться в зависимости от режима работы мотора. Для получения максимальной отдачи ее надо увеличивать, когда нагрузка на двигатель невелика, а затем по мере роста сопротивления движению постепенно уменьшать.
Первые проекты моторов с изменяемой степенью сжатия появились еще во второй половине ХХ века, однако сложность конструкции пока не позволяет широко использовать на массовых моделях. Тем не менее над совершенствованием этой схемы работают многие автопроизводители.
К примеру, SAAB в 2000 году представил опытный рядный 5-цилиндровый мотор SVC (“Saab Variable Compression”), который за счет изменяемой степени сжатия при скромном рабочем объеме 1,6 л выдает приличные 225 л.с. Шведский двигатель по горизонтали разделен на две части, шарнирно соединенные друг с другом с одной стороны. В нижней находятся коленвал, шатуны и поршни, а верхняя объединяет в едином моноблоке цилиндры и их головки. Специальный гидропривод может слегка наклонять моноблок, варьируя степень сжатия от 14 единиц на холостых оборотах до 8 – на высоких, когда в работу включается приводной компрессор. Такая конструкция оказалась эффективной, но очень дорогой, поэтому вскоре после премьеры проект SVC закрыли до лучших времен.
По мнению специалистов, более жизнеспособной выглядит другая схема. Такой двигатель практически неотличим от обычного, за исключением оригинального кривошипно-шатунного механизма. Коленвал здесь связан с поршнем через специальное коромысло. Оно, в свою очередь, закреплено на специальном валу, который может поворачиваться с помощью электро- или гидропривода. При наклоне коромысла меняется положение поршня в цилиндре, а значит, и степень сжатия. Преимущества такой компоновки в относительной простоте – в принципе ее можно создать на основе практически любого мотора.
Таким образом, современные технологии уже позволяют построить двигатель с переменной степенью сжатия. Осталось только решить проблему высокой стоимости таких проектов..
Не тот гибрид
Возможно, в недалеком будущем мы увидим на автомобилях концерна GM двигатели, сочетающие в себе преимущества как дизельных, так и бензиновых моторов.
НА СОВРЕМЕННЫХ автомобилях в основном применяются два типа двигателей – бензиновые и дизельные. Первые отличаются высокой мощностью, вторые – хорошей тяговитостью и экономичностью.
Сейчас многие автопроизводители работают над созданием мотора, который совместил бы в себе оба эти достоинства. В принципе конструкция обычных бензиновых агрегатов уже стала очень похожей на дизель: непосредственный впрыск топлива позволил поднять степень сжатия до 13-14 единиц (против 17-19 у дизельных вариантов).
На экспериментальных моделях степень сжатия еще выше – 15-16 единиц. Однако для постоянного самовоспламенения смеси этого не всегда достаточно. Поэтому при запуске двигателя, а также при высоких нагрузках топливо поджигается обычной свечой. При равномерном движении она отключается, и мотор переходит на “дизельный” режим работы, потребляя минимум топлива. Контролирует всю систему электроника, которая следит за условиями движения и при их изменении дает соответствующие команды исполнительным механизмам. По словам разработчиков, подобные двигатели весьма экономичны и практически не загрязняют окружающую среду. Однако уже сейчас ясно, что стоимость автомобилей с такими моторами будет достаточно высокой. Найдут ли они свое место на рынке, пока сказать сложно.
- Автор
- Юрий УРЮКОВ
- Издание
- Клаксон №24 2008 год
- Фото
- фото фирм-производителей
Самые необычные двигатели внутреннего сгорания. Необычные двигатели внутреннего сгорания Необычные и завораживающие пуски моторов
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.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.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.
Как заявляет Новозеландская компания Duke Engines , что их осевые двигатели являются наиболее экономичными и самыми легкими. Силовые агрегаты, которые производит компания можно устанавливать на лодки и легкие самолеты. Но это еще не все. В ближайшем будущем компания обещает выпустить подобные моторы для .
Мы, не знаем получиться ли у Duke Engines сделать хорошие и качественные двигатели для автопромышленности. Вполне возможно, что в будущем эта компания перевернет наше представление о силовых агрегатах в современных транспортных средствах. Но в любом случае обратить свое внимание на эти моторы стоит. Они выглядят необычно, особенно если , которое показывает, как работает этот необычный силовой агрегат. Впечатляет.
Принцип работы двигателя не только удивляет но и завораживает.
Конструкция мотора прошла долгий путь от концептуальной разработки до первых рабочих образцов. Несмотря на то, что в настоящий момент разработки двигателя продолжаются, выглядит он не хуже современных моторов.
Пока что силовой агрегат существует в качестве прототипа. Он также как и обычные моторы имеет систему смазки, коллектор и камеру сгорания. Но обратите внимание на поршневую систему с наклонным механизмом. Мы думаем, что подобного Вы еще не видели.
Другой цикл
В начале ХХ века тихие бесклапанные моторы устанавливались на многие престижные модели. К примеру, под капотом этого шикарного “Daimler Double Six 40/50” стоял именно такой двигатель.
“Mazda Millenia/Xedos 9” — один из немногих массовых автомобилей, который оснащался двигателем Аткинсона.
ОБЫЧНЫЙ 4-тактный двигатель работает по циклу, изобретенному еще в 1876 году немецким инженером Николаусом Отто: в цилиндре при определенных условиях попеременно происходят определенные процессы — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В 1886 году эту схему попытался усовершенствовать британский инженер Джеймс Аткинсон.
На первый взгляд его двигатель мало отличался от прародителя — тот же порядок тактов, схожий принцип работы… Однако на самом деле различий было немало. К примеру, за счет специального коленвала со смещенными точками крепления Аткинсону удалось снизить потери на трение в цилиндре и поднять степень сжатия мотора.
Также в подобных двигателях другие фазы газораспределения. Если на обычном ДВС впускной клапан закрывается практически сразу по прохождении поршнем нижней мертвой точки, то в цикле Аткинсона такт впуска значительно длиннее — клапан закрывается лишь на полпути поршня к верхней мертвой точке, когда в цикле Отто уже вовсю идет такт сжатия.
Что это дало? Самое главное — лучшее наполнение цилиндров благодаря снижению так называемых насосных потерь. Не вдаваясь в технические подробности, лишь скажем, что в результате двигатель Аткинсона примерно на 10% эффективнее (и экономичнее) обычного ДВС.
Однако на серийных автомобилях моторы, действующие по схеме Аткинсона, до последнего времени не встречались. Дело в том, что такой двигатель может правильно работать и выдавать хорошие показатели лишь на высоких оборотах. А на холостых он, наоборот, норовит заглохнуть. Чтобы решить проблему наполнения цилиндров на малых оборотах, на подобные моторы приходится устанавливать механические нагнетатели (такую схему иногда не совсем верно еще называют “двигатель Миллера”), что еще больше усложняет и удорожает конструкцию. К тому же потери на привод компрессора практически сводят на нет преимущества необычного мотора.
Поэтому серийные массовые автомобили с двигателями Аткинсона можно пересчитать по пальцам одной руки. Характерный пример — “Mazda Xedos 9/Millenia”, которая выпускалась с 1993-го по 2002 год и оснащалась 210-сильным 2,3-литровым V6.
Зато в чистом виде моторы Аткинсона оказались очень подходящими для гибридных моделей вроде знаменитого “Toyota Prius” или новейшего “Mercedes-Benz” S-класса, который вскоре пойдет в серийное производство. Ведь на малых скоростях такие машины передвигаются в основном на электротяге, а бензиновый двигатель подключается только при разгоне или при больших нагрузках. Эта схема, с одной стороны, позволяет нивелировать врожденные недостатки мотора Аткинсона, а c другой — максимально использовать его положительные качества.
Бесшумные золотники
Благодаря высокой экономичности моторы, работающие по циклу Аткинсона, сегодня все чаще используются на гибридных автомобилях вроде “Toyota Prius”.
МЕХАНИЗМ газораспределения — один из самых сложных и шумных в традиционном двигателе. Поэтому многие изобретатели пытались полностью избавиться от него или хотя бы существенно модернизировать.
Пожалуй, самой успешной альтернативной конструкцией стал мотор, созданный американским инженером Чарльзом Найтом в начале ХХ века. Привычных клапанов и их громоздкого привода в этом двигателе не было — их заменили специальные золотники в виде двух гильз, размещенных между цилиндром и поршнем. С помощью оригинального привода золотники перемещались вверх-вниз и в необходимый момент открывали окна в стенке цилиндра, через которые внутрь поступала свежая горючая смесь и удалялись в атмосферу выхлопные газы.
Такой мотор был сложен в изготовлении и достаточно дорог, зато он отличался очень тихой, практически бесшумной по меркам того времени работой. Поэтому многие компании, выпускавшие представительские автомобили, стали устанавливать двигатели Найта на свои модели. Покупатели готовы были переплачивать ради высокого комфорта. В начале прошлого века подобные моторы использовали такие известные фирмы, как “Daimler”, “Mercedes-Benz”, “Panhard-Levassor”..
Однако первоначальный восторг от бесшумной работы двигателей Найта вскоре сменился разочарованием. Конструкция оказалась ненадежной, к тому же отличалась повышенным потреблением бензина и масла из-за высокого трения между золотниками и стенками цилиндра, которое в разы возрастало при увеличении оборотов коленвала. Поэтому позади автомобилей с такими моторами всегда вился характерный сизый дымок.
Эпоха двигателей Найта закончилась в 30-е годы, когда на рынке появились моторы с усовершенствованным клапанным механизмом газораспределения, который почти избавился от чрезмерной шумности. Тем не менее в наши дни то и дело появляются сообщения о различных опытных вариантах бесклапанных двигателей, так что не исключено, что в будущем мы еще увидим такие моторы на серийных машинах.
Переменная степень сжатия
СТЕПЕНЬ сжатия — одна из важнейших характеристик двигателя. Чем больше этот параметр, тем выше максимальная мощность, экономичность и КПД бензинового мотора. Однако бесконечно увеличивать степень сжатия нельзя — в цилиндрах будет происходить детонация, то есть взрывное, неконтролируемое сгорание рабочей смеси, приводящее к повышенному износу деталей и механизмов.
Еще острее эта проблема стоит при создании двигателей с наддувом, которые в последнее время получают все большее распространение. Дело в том, что детали таких моторов работают в более жестких условиях, поэтому они сильнее нагреваются, и риск появления детонации выше. Так что степень сжатия приходится снижать. При этом соответственно падает и эффективность двигателя.
В идеале степень сжатия должна плавно меняться в зависимости от режима работы мотора. Для получения максимальной отдачи ее надо увеличивать, когда нагрузка на двигатель невелика, а затем по мере роста сопротивления движению постепенно уменьшать.
Первые проекты моторов с изменяемой степенью сжатия появились еще во второй половине ХХ века, однако сложность конструкции пока не позволяет широко использовать на массовых моделях. Тем не менее над совершенствованием этой схемы работают многие автопроизводители.
К примеру, SAAB в 2000 году представил опытный рядный 5-цилиндровый мотор SVC (“Saab Variable Compression”), который за счет изменяемой степени сжатия при скромном рабочем объеме 1,6 л выдает приличные 225 л.с. Шведский двигатель по горизонтали разделен на две части, шарнирно соединенные друг с другом с одной стороны. В нижней находятся коленвал, шатуны и поршни, а верхняя объединяет в едином моноблоке цилиндры и их головки. Специальный гидропривод может слегка наклонять моноблок, варьируя степень сжатия от 14 единиц на холостых оборотах до 8 — на высоких, когда в работу включается приводной компрессор. Такая конструкция оказалась эффективной, но очень дорогой, поэтому вскоре после премьеры проект SVC закрыли до лучших времен.
По мнению специалистов, более жизнеспособной выглядит другая схема. Такой двигатель практически неотличим от обычного, за исключением оригинального кривошипно-шатунного механизма. Коленвал здесь связан с поршнем через специальное коромысло. Оно, в свою очередь, закреплено на специальном валу, который может поворачиваться с помощью электро- или гидропривода. При наклоне коромысла меняется положение поршня в цилиндре, а значит, и степень сжатия. Преимущества такой компоновки в относительной простоте — в принципе ее можно создать на основе практически любого мотора.
Таким образом, современные технологии уже позволяют построить двигатель с переменной степенью сжатия. Осталось только решить проблему высокой стоимости таких проектов..
Не тот гибрид
Возможно, в недалеком будущем мы увидим на автомобилях концерна GM двигатели, сочетающие в себе преимущества как дизельных, так и бензиновых моторов.
НА СОВРЕМЕННЫХ автомобилях в основном применяются два типа двигателей — бензиновые и дизельные. Первые отличаются высокой мощностью, вторые — хорошей тяговитостью и экономичностью.
Сейчас многие автопроизводители работают над созданием мотора, который совместил бы в себе оба эти достоинства. В принципе конструкция обычных бензиновых агрегатов уже стала очень похожей на дизель: непосредственный впрыск топлива позволил поднять степень сжатия до 13-14 единиц (против 17-19 у дизельных вариантов).
На экспериментальных моделях степень сжатия еще выше — 15-16 единиц. Однако для постоянного самовоспламенения смеси этого не всегда достаточно. Поэтому при запуске двигателя, а также при высоких нагрузках топливо поджигается обычной свечой. При равномерном движении она отключается, и мотор переходит на “дизельный” режим работы, потребляя минимум топлива. Контролирует всю систему электроника, которая следит за условиями движения и при их изменении дает соответствующие команды исполнительным механизмам. По словам разработчиков, подобные двигатели весьма экономичны и практически не загрязняют окружающую среду. Однако уже сейчас ясно, что стоимость автомобилей с такими моторами будет достаточно высокой. Найдут ли они свое место на рынке, пока сказать сложно.
Автор Издание Клаксон №24 2008 год Фото фото фирм-производителейСложные по конструкции двигатели: обзор и описание
Назад в прошлое: экскурсия по двигателям.
Открыв капот автомобиля сегодня, вы наверняка встретите знакомый кусок металла. Но в истории автопромышленности было немало попыток предложить миру что-то другое. Мы собрали для вас необычные конструкции двигателей, которые были выпущены за долгую историю развития автомира.
Смотрите также: Почему автомобили называются седанами, лимузинами и хэтчбеками
Как же удивителен автомир! Вы посмотрите, как изменились автомобили за последние 50 лет. Но изменения можно увидеть не только во внешности и в салоне. Наибольшее количество преобразований, конечно, коснулось двигателя, коробки передач и подвески. Сегодня мы хотим поговорить о самых удивительных силовых агрегатах, которые выпускались (а некоторые выпускаются до сих пор) за долгую историю автопромышленности. Но независимо от того, снят двигатель с производства или по-прежнему выпускается, все силовые агрегаты, которые мы собрали в нашем обзоре, подчеркивают удивительную инженерную мысль, присутствующую в том или ином моторе, которая нужна для развития автомобиля в целом. Итак, вот все необычные двигатели в порядке их появления в мире:
Одноцилиндровый двигатель
Используется: с 1885 года
Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания относится к самому первому автомобилю в мире, который был выпущен в 1885 году. Речь идет об автомобиле Benz Patent-Motorwagen (на фото).
Это транспортное средство было оснащено четырехтактным мотором объемом 954 куб. см. Двигатель был установлен под сиденьем пассажира и выдавал менее 1 л. с.
Тем не менее благодаря простой конструкции мотор было легко производить и модернизировать. В итоге новые версии мотора быстро выросли в мощности до 2 л. с. Одноцилиндровые двигатели применялись с тех пор во многих легковых и экономичных автомобилях.
Используется: с 1889 года
Двигатель V-twin предлагает множество привлекательных черт для использования в автомобиле. Он компактный и легкий, поскольку большинство из них производилось на основе мотоциклетных блоков. Первым автомобилем, где начали использовать V-образный мотор, был Stahlradwagen Daimler (на фото). Но сначала этот силовой агрегат не получил большую популярность, и только в 1920-х годах эта конструкция моторов привлекла внимание, когда такие компании, как GN и Morgan, начали создавать спортивные автомобили.
Кстати, вы не поверите, но подобная конструкция мотора до сих пор производится компанией Morgan для транспортных средств Three-wheeler. Мощность современного V-twin двигателя составляет 82 л. с., которые достигаются за счет 2,0-литрового объема.
Двигатель V4
Используется: с 1887 года
На протяжении многих лет двигатель V4 не завоевал доверия у автопроизводителей. Этот мотор имеет не очень хорошую репутацию, после того как компания Ford испытала проблемы с этой конструкцией двигателей, устанавливаемых на американские автомобили в 1960-х и 1970-х годах.
Хотя его компактные размеры и неотъемлемая плавность работы должны были сделать этот мотор идеальным для использования в автомобилях различных классов. Первый двигатель V4 появился в далеком 1897 году на автомобилях компании Émile Mors.
Самым же большим двигателем V4 в истории автопромышленности стал силовой агрегат Grand Prix V4, который использовался в 1907 году в машине Дж. Уолтера Кристи. Объем мотора в этом транспортном средстве был гигантским и составлял 19 981 куб. см.
Также V-образные четырехцилиндровые двигатели использовались компанией Lancia в моделях Appia и Fulvia. С этой конструкцией мотора экспериментировала и компания Porsche в своем спорткаре 919 Le Mans.
Рядный восьмицилиндровый двигатель
Используется: с 1919 года
Как и многие другие двигатели, стоявшие на ранних автомобилях, «прямая восьмерка» была впервые разработана для самолетов. Мощность, количество цилиндров, аэродинамическая форма этого мотора делали его идеальным для этого вида воздушного транспорта. В автомобилях же этот двигатель начал использоваться в Isotta Fraschini. Затем восьмицилиндровый мотор появился в автомобилях компании Leyland Motors (1920 год). Но популяризировала его компания Bugatti, которая начала продавать автомобили не только в Европе, но и в США. Так о рядном моторе узнал весь мир.
Автомобили Bugatti (на фото) с этим мотором также долгое время доминировали в различных гонках, становясь победителями в таких соревнованиях, как Indianapolis 500, в турнирах Grand Prix и в Bonneville Salt Flats.
Рядный 12-цилиндровый двигатель
Используется: с 1920 года
С самого начала появления мощного 12-цилиндрового двигателя автопроизводители сразу поняли, что его можно использовать в роскошных автомобилях. Например, этот мотор в рамках эксперимента был установлен на автомобиль Packard (на фото).
Объем мотора составлял 7238 куб. см.
Двигатель W12
Используется: с 1927 года
Несмотря на то что W12 двигатель популяризировала компания Bentley, появились они еще в далеком 1920 году. Мотор разработали Джон Кобб и Малькольм Кэмпбелл из компании Land Speed Record. Он получил название Napier Lion aero W12.
Но идея мотора в последующем не получила распространение в автопромышленности. И только в 1990 году этот двигатель появился на болиде Life F35 Grand Prix. Однако его признали недостаточно надежным.
Затем компания Audi решила использовать W12 двигатель на своей концепции Avus. В последующем W12 мотор стали ставить на различные автомобили VW Group.
Двигатель V16
Используется: с 1929 года
Компания Maserati стала первой в автомире, кто использовал на своих автомобилях блок двигателя конфигурации V16. Впервые этот странный двигатель установили на модель Tipo V4. Затем компания Alfa Romeo установила его на Tipo 162. Также этот мотор использовала компания Auto Union при создании 490-сильного автомобиля для участия в гонках.
Во время Второй мировой войны с V16 двигателем экспериментировала компания BRM (на фото). Этот автомобиль оснащался 1,5-литровым двигателем мощностью 600 л. с. Но проблемы с системой наддува показали, что этот мотор недостаточно надежный.
Звездообразный, или радиальный двигатель
Используется: с 1935 года
Легкость и простота конструкции радиального двигателя позволяли использовать его не только в самолетах, но и в танках. Однако размер звездообразных двигателей и конструкция клапанов делали этот силовой агрегат менее привлекательным для применения в автопромышленности. Поэтому этот мотор пришел в автопромышленность лишь в 1935 году. Так, этими двигателями были оснащены некоторые болиды, принимающие участие в Гран-при Monaco Trossi (на фото).
Двухтактный радиальный двигатель с воздушным охлаждением использовал наддув и оснащался двумя рядами цилиндров (по 8 шт.).
Мощность мотора составляла 250 л. с. Это не так впечатляет, с учетом того, что объем мотора был 4,0 литра.
Этот силовой агрегат оказался проблемным: он часто перегревался. Также были проблемы с автомобилем, на который устанавливался этот тяжелый двигатель. Дело в том, что 75% веса автомобиля с радиальным мотором было сосредоточено над передней осью, что приводило к недостаточной поворачиваемости машины.
Оппозитный 12-ти цилиндровый двигатель Flat-12
Используется: с 1946 года
В 1947 году Фердинанд Порше придумал оппозитный 1,5-литровый двигатель для Cisitalia (на фото), предназначавшийся для спортивного автомобиля, участвующего в гонках. Этим автомобилем должен был стать Porsche 360. Но в итоге он так и не вышел на трассу.
Смотрите также: 10 автомобилей с самыми ужасными и ненадежными двигателями
В 1964 году компания Ferrari забрала эстафету по разработке этого типа двигателей себе, установив его на болид Формулы-1 Ferrari 1512. Однако когда в конце 1970-х годов появились крылатые болиды, требующие вентиляции с воздушным потоком, широкая плоская форма двигателей Flat препятствовала воздушному потоку и компания Ferrari приняла решение больше не использовать мотор в болидах F1.
Оснащались этим двигателем и Ferrari 312T, которые помогли Ferrari стать чемпионами Формулы-1 в 70-х годах. Двигатели Flat-12 также были и в серийных моделях: Berlinetta Boxer и Testarossa.
Газотурбинный двигатель в автомобиле
Используется: с 1950 года
Впервые газотурбинный двигатель в автомобиле, как это ни удивительно, использовала консервативная британская компания Rover на модели Jet 1 (на фото). После окончания Второй мировой войны в этой технологии в автопромышленности компания Rover была лидером. Первый газотурбинный мотор был установлен на шасси Р4. Автомобиль с 0-100 км/час разгонялся за 14 секунд. Первый мотор мог разгонять автомобиль до 145 км/час.
Далее модернизация мотора позволила разработчикам довести его мощность до 230 л. с., подняв максимальную скорость до 245 км/ч.
Компании General Motors и Chrysler также делали попытки в создании автомобильных газотурбинных двигателей и даже оснащали ими некоторые спортивные автомобили для участия в гонках в Ле-Мане и Формуле-1. Но в итоге американцы так и не смогли продвинуть эту идею дальше.
Сегодня газотурбинные моторы чаще всего используются в танках и другой военной технике.
Линейный трехцилиндровый двигатель
Используется: с 1953 года
Линейный трехцилиндровый двигатель впервые появился в 1950-х годах, когда компании DKW (на фото) и Saab начали использовать их в своих новых моделях. Правда, в то время эксперты не оценили модель трехцилиндрового двигателя, посчитав его очень скоромным. Это сегодня такие двигатели на вес золота благодаря легкому весу, эффективности и т. п.
Сейчас трехцилиндровые моторы устанавливаются на многие модели. Популяризацию этих моторов в 21 веке начали в автомире компании Ford и Volkswagen.
Двигатель BRM h26
Используется: с 1966 года
В 1966 году британская команда Формулы-1 British Racing Motors представила странный новый мотор для своего болида, который назывался BRM h26. Конструкция мотора, по сути, представляла два плоских восьмицилиндровых двигателя, установленных друг над другом. Каждый из них оснащался отдельным коленвалом, к которым были присоединены шестерни, что делало всю конструкцию очень тяжелой.
Этот мотор устанавливался на Lotus 43 (на фото), за рулем которого сидел Джим Кларко, ставший в 1966 году победителем Гран-при США. Однако это была единственная победа болида с двигателем h26. Вскоре разработка этого мотора прекратилась в пользу более прогрессивного двигателя V12.
Роторный двигатель
Используется: с 1967 года
Компания Mazda с самого начала была привязана к роторным двигателям. Так, многие известные автомобили Mazda использовали в своей конструкции роторные моторы.
Но роторный двигатель создала не компания Mazda. Его автор – немецкий инженер Феликс Ванкель, который работал в компании NSU. Уже после изобретения роторного двигателя компания NSU была куплена компанией Mazda. Вот откуда у японцев технологии роторных силовых агрегатов.
Кстати, на основе роторных моторов на свет появилась Mazda Cosmo 110S (на фото), на основе которых японцы основали линию спортивных автомобилей.
Оппозитный восьмицилиндровый двигатель
Используется: с 1968 года
Оппозитный восьмицилиндровый двигатель уже давно популярен на самолетах. Да, оппозитные моторы дороги, но плавность их хода перечеркивает этот минус. Впервые оппозитный мотор появился на Porsche 908. Этот автомобиль был построен для спортивных гонок. Объем 3 литра, мощность 355 л. с.
Это был неудачный опыт.
Двигатель V5
Используется: с 1983 года
Когда начинают говорить о двигателях V5, то, как правило, сразу вспоминают четвертое поколение Volkswagen Golf и Volkswagen Bora, в некоторых модификациях которых использовался этот вид силовых агрегатов. Впервые этот мотор VW применила на модели Passat в 1997 году. Мощность двигателя составляла 148 л. с. Этот мотор стал альтернативой для мощного V6 и недостаточно мощного четырехцилиндрового рядного мотора.
Но, несмотря на инновационность, эти моторы встретили настороженно.
Смотрите также: Самые мощные 3-х цилиндровые автомобильные двигатели
Впервые подобные двигатели начала применять компания General Motors, которая разрабатывала дизельный V5. Однако до серийного выпуска GM дело так и не дошло.
Двигатель W16
Используется: с 1995 года
Обычно, когда говорят о двигателях W16, сразу вспоминают компанию Bugatti, которая оснащала свои спорткары Veyron этим мотором, который затем перешел и на новый суперкар Chiron. Но первым, кто сделал мотор W16, стал француз Рамон Хименес, построивший суперкар с таким невероятным двигателем (на фото).
Француз объединил четыре мотоциклетных двигателя Yamaha 1000cc. Двигатель оснащался двумя коленвалами и 80 клапанами. Мощность мотора составляла 560 л. с.
Bugatti же пошла еще дальше, создав мотор W16 для спорткара Veyron, мощность которого составляет от 1000 до 1200 л. с. Спорткар же Chiron, который пришел на смену Veyron, имеет мощность 1500 л. с.
Двигатель W8
Используется: с 2001 года
Возможно, этот мотор и оказался технологическим тупиком, но двигатель Volkswagen W8 все равно является довольно- таки интригующим. Он соединяет в себе два узкоугольных мотора V4 с одним общим коленчатым валом, что позволяет восьмицилиндровому двигателю занимать пространство, которое, например, занимает обычный двигатель V6.
Больше цилиндров дают большую мощность, крутящий момент и плавность хода. Например, этот двигатель устанавливался в 4,0-литровый Volkswagen Passat W8. Но эта модификация автомобиля не стала популярной. Всего было продано 11 000 автомобилей с двигателем W8.
Самые необычные двигатели внутреннего сгорания
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.
Источник
– «Необычные двигатели внутреннего сгорания». Необычные двигатели Необычные двигатели внутреннего сгорания
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.
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.
Другой цикл
В начале ХХ века тихие бесклапанные моторы устанавливались на многие престижные модели. К примеру, под капотом этого шикарного “Daimler Double Six 40/50” стоял именно такой двигатель.
“Mazda Millenia/Xedos 9” — один из немногих массовых автомобилей, который оснащался двигателем Аткинсона.
ОБЫЧНЫЙ 4-тактный двигатель работает по циклу, изобретенному еще в 1876 году немецким инженером Николаусом Отто: в цилиндре при определенных условиях попеременно происходят определенные процессы — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В 1886 году эту схему попытался усовершенствовать британский инженер Джеймс Аткинсон.
На первый взгляд его двигатель мало отличался от прародителя — тот же порядок тактов, схожий принцип работы… Однако на самом деле различий было немало. К примеру, за счет специального коленвала со смещенными точками крепления Аткинсону удалось снизить потери на трение в цилиндре и поднять степень сжатия мотора.
Также в подобных двигателях другие фазы газораспределения. Если на обычном ДВС впускной клапан закрывается практически сразу по прохождении поршнем нижней мертвой точки, то в цикле Аткинсона такт впуска значительно длиннее — клапан закрывается лишь на полпути поршня к верхней мертвой точке, когда в цикле Отто уже вовсю идет такт сжатия.
Что это дало? Самое главное — лучшее наполнение цилиндров благодаря снижению так называемых насосных потерь. Не вдаваясь в технические подробности, лишь скажем, что в результате двигатель Аткинсона примерно на 10% эффективнее (и экономичнее) обычного ДВС.
Однако на серийных автомобилях моторы, действующие по схеме Аткинсона, до последнего времени не встречались. Дело в том, что такой двигатель может правильно работать и выдавать хорошие показатели лишь на высоких оборотах. А на холостых он, наоборот, норовит заглохнуть. Чтобы решить проблему наполнения цилиндров на малых оборотах, на подобные моторы приходится устанавливать механические нагнетатели (такую схему иногда не совсем верно еще называют “двигатель Миллера”), что еще больше усложняет и удорожает конструкцию. К тому же потери на привод компрессора практически сводят на нет преимущества необычного мотора.
Поэтому серийные массовые автомобили с двигателями Аткинсона можно пересчитать по пальцам одной руки. Характерный пример — “Mazda Xedos 9/Millenia”, которая выпускалась с 1993-го по 2002 год и оснащалась 210-сильным 2,3-литровым V6.
Зато в чистом виде моторы Аткинсона оказались очень подходящими для гибридных моделей вроде знаменитого “Toyota Prius” или новейшего “Mercedes-Benz” S-класса, который вскоре пойдет в серийное производство. Ведь на малых скоростях такие машины передвигаются в основном на электротяге, а бензиновый двигатель подключается только при разгоне или при больших нагрузках. Эта схема, с одной стороны, позволяет нивелировать врожденные недостатки мотора Аткинсона, а c другой — максимально использовать его положительные качества.
Бесшумные золотники
Благодаря высокой экономичности моторы, работающие по циклу Аткинсона, сегодня все чаще используются на гибридных автомобилях вроде “Toyota Prius”.
МЕХАНИЗМ газораспределения — один из самых сложных и шумных в традиционном двигателе. Поэтому многие изобретатели пытались полностью избавиться от него или хотя бы существенно модернизировать.
Пожалуй, самой успешной альтернативной конструкцией стал мотор, созданный американским инженером Чарльзом Найтом в начале ХХ века. Привычных клапанов и их громоздкого привода в этом двигателе не было — их заменили специальные золотники в виде двух гильз, размещенных между цилиндром и поршнем. С помощью оригинального привода золотники перемещались вверх-вниз и в необходимый момент открывали окна в стенке цилиндра, через которые внутрь поступала свежая горючая смесь и удалялись в атмосферу выхлопные газы.
Такой мотор был сложен в изготовлении и достаточно дорог, зато он отличался очень тихой, практически бесшумной по меркам того времени работой. Поэтому многие компании, выпускавшие представительские автомобили, стали устанавливать двигатели Найта на свои модели. Покупатели готовы были переплачивать ради высокого комфорта. В начале прошлого века подобные моторы использовали такие известные фирмы, как “Daimler”, “Mercedes-Benz”, “Panhard-Levassor”..
Однако первоначальный восторг от бесшумной работы двигателей Найта вскоре сменился разочарованием. Конструкция оказалась ненадежной, к тому же отличалась повышенным потреблением бензина и масла из-за высокого трения между золотниками и стенками цилиндра, которое в разы возрастало при увеличении оборотов коленвала. Поэтому позади автомобилей с такими моторами всегда вился характерный сизый дымок.
Эпоха двигателей Найта закончилась в 30-е годы, когда на рынке появились моторы с усовершенствованным клапанным механизмом газораспределения, который почти избавился от чрезмерной шумности. Тем не менее в наши дни то и дело появляются сообщения о различных опытных вариантах бесклапанных двигателей, так что не исключено, что в будущем мы еще увидим такие моторы на серийных машинах.
Переменная степень сжатия
СТЕПЕНЬ сжатия — одна из важнейших характеристик двигателя. Чем больше этот параметр, тем выше максимальная мощность, экономичность и КПД бензинового мотора. Однако бесконечно увеличивать степень сжатия нельзя — в цилиндрах будет происходить детонация, то есть взрывное, неконтролируемое сгорание рабочей смеси, приводящее к повышенному износу деталей и механизмов.
Еще острее эта проблема стоит при создании двигателей с наддувом, которые в последнее время получают все большее распространение. Дело в том, что детали таких моторов работают в более жестких условиях, поэтому они сильнее нагреваются, и риск появления детонации выше. Так что степень сжатия приходится снижать. При этом соответственно падает и эффективность двигателя.
В идеале степень сжатия должна плавно меняться в зависимости от режима работы мотора. Для получения максимальной отдачи ее надо увеличивать, когда нагрузка на двигатель невелика, а затем по мере роста сопротивления движению постепенно уменьшать.
Первые проекты моторов с изменяемой степенью сжатия появились еще во второй половине ХХ века, однако сложность конструкции пока не позволяет широко использовать на массовых моделях. Тем не менее над совершенствованием этой схемы работают многие автопроизводители.
К примеру, SAAB в 2000 году представил опытный рядный 5-цилиндровый мотор SVC (“Saab Variable Compression”), который за счет изменяемой степени сжатия при скромном рабочем объеме 1,6 л выдает приличные 225 л.с. Шведский двигатель по горизонтали разделен на две части, шарнирно соединенные друг с другом с одной стороны. В нижней находятся коленвал, шатуны и поршни, а верхняя объединяет в едином моноблоке цилиндры и их головки. Специальный гидропривод может слегка наклонять моноблок, варьируя степень сжатия от 14 единиц на холостых оборотах до 8 — на высоких, когда в работу включается приводной компрессор. Такая конструкция оказалась эффективной, но очень дорогой, поэтому вскоре после премьеры проект SVC закрыли до лучших времен.
По мнению специалистов, более жизнеспособной выглядит другая схема. Такой двигатель практически неотличим от обычного, за исключением оригинального кривошипно-шатунного механизма. Коленвал здесь связан с поршнем через специальное коромысло. Оно, в свою очередь, закреплено на специальном валу, который может поворачиваться с помощью электро- или гидропривода. При наклоне коромысла меняется положение поршня в цилиндре, а значит, и степень сжатия. Преимущества такой компоновки в относительной простоте — в принципе ее можно создать на основе практически любого мотора.
Таким образом, современные технологии уже позволяют построить двигатель с переменной степенью сжатия. Осталось только решить проблему высокой стоимости таких проектов..
Не тот гибрид
Возможно, в недалеком будущем мы увидим на автомобилях концерна GM двигатели, сочетающие в себе преимущества как дизельных, так и бензиновых моторов.
НА СОВРЕМЕННЫХ автомобилях в основном применяются два типа двигателей — бензиновые и дизельные. Первые отличаются высокой мощностью, вторые — хорошей тяговитостью и экономичностью.
Сейчас многие автопроизводители работают над созданием мотора, который совместил бы в себе оба эти достоинства. В принципе конструкция обычных бензиновых агрегатов уже стала очень похожей на дизель: непосредственный впрыск топлива позволил поднять степень сжатия до 13-14 единиц (против 17-19 у дизельных вариантов).
На экспериментальных моделях степень сжатия еще выше — 15-16 единиц. Однако для постоянного самовоспламенения смеси этого не всегда достаточно. Поэтому при запуске двигателя, а также при высоких нагрузках топливо поджигается обычной свечой. При равномерном движении она отключается, и мотор переходит на “дизельный” режим работы, потребляя минимум топлива. Контролирует всю систему электроника, которая следит за условиями движения и при их изменении дает соответствующие команды исполнительным механизмам. По словам разработчиков, подобные двигатели весьма экономичны и практически не загрязняют окружающую среду. Однако уже сейчас ясно, что стоимость автомобилей с такими моторами будет достаточно высокой. Найдут ли они свое место на рынке, пока сказать сложно.
Автор Издание Клаксон №24 2008 год Фото фото фирм-производителейБольшинство 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.
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.
Необычные моторы: ТОП-7
Статья о необычных силовых агрегатах: топ-7, их история, технические характеристики, особенности. В конце статьи — видео про удивительные двигатели.Статья о необычных силовых агрегатах: топ-7, их история, технические характеристики, особенности. В конце статьи — видео про удивительные двигатели.
Содержание статьи:
История автомобилестроения — это, в первую очередь, история двигателя. Первые моторы, которые стали основой современного ДВС, были технологическим прорывом в свое время, многие из них до сих пор легко узнать.
Какие самые необычные моторы были сконструированы за последние сто лет? Предлагаем топ-7 необычных двигателей, которые достигли серийного производства.
1. Бесклапанный мотор Knight Sleeve Valve
С начала 20 века инженеры трудились над разработкой двигателя внутреннего сгорания с большой мощностью и минимальным потреблением топлива. Рабочая скорость первых моторов долгое время оставалась минимальной — первые автомобили едва могли развить скорость в 50 км/ч.
Технологический прорыв совершил Чарльз Найт, когда в 1905 году начал проектировать моторы, где вместо тарельчатого впускного и выпускного клапана использовалась втулка.
Технология бесклапанного мотора с гильзовым распределением оказалась рабочей и весьма продуктивной. Бесшумные моторы «Тихий рыцарь» изобретатель запатентовал в 1908 году и в течение последующих 30 лет двигатели устанавливались в модели Panhard, Peugeot и Mercedes-Benz.
Преимущества моторов Найта были на 1909 год очевидны. Двигатели издавали минимальный шум, клапан с втулкой работал более плавно, но в Америке к 1910 году ни один производитель не был готов ставить моторы на поток.
Основным недостатком нового двигателя было его дорогое производство и точность расчетов — допуск между поршнем, стенками цилиндра и гильзой должен быть рассчитан до микрона. Изобретатель посчитал, что европейские компании, которые уже начали выпускать автомобили для элиты, будут более заинтересованы в его разработках.
Расчет оправдался, и в 1909 году контракт на поставку моторов Knight Sleeve Valve подписали компании Даймлер (Англия), Панхард, Левассор (Франция), Минерва (Бельгия).
Компания Mercedes пошла еще дальше — после успешных испытаний, они приобрели эксклюзивное право на 10 лет на производство лицензионного двигателя, и в 1910 дебютировал первый Mercedes-Knight (16/40 Mercedes).
2. Wankel Rotary Mazda
Роторные двигатели Мазда, основанные на разработках немецкого инженера Ванкеля, можно считать порывом 60-х. Эксперименты оказались настолько удачными, что сегодня на Mazda RX-8 стоит последнее поколение первого роторного мотора. Агрегат выдает 9 000 крутящего момента и считается одним из самых надежных в семействе.
В 2003 году двигатель 13B-MSP получил награду как лучший агрегат года и брендовое имя «Renesis».
Преимущества роторного мотора, в сравнении с традиционным поршневым, очевидны. Меньшее количество деталей обеспечивает большую надежность силового блока. Объем, который двигатель занимает в авто, также значительно меньше.
Главное преимущество роторного мотора, которое на все 100% использовали инженеры компании Mazda — это высокий КПД двигателя. Полуторалитровый агрегат стабильно обеспечивает мощность в 250 л.с. и дает высокие показатели крутящего момента.
Одним из главных недостатков Wankel Rotary Mazda и остальных роторных двигателей остается их быстрый износ. Моторы-расходники (их второе название) стабильно ходят до 100 000 км., затем обязательна переборка или покупка нового.
В комплектации 13B-MSP использованы две масляные форсунки новой версии. Производитель заявляет, что его моторы проходят до 350 000 км. Но это не более, чем маркетинговый ход. Суперкар Mazda RX-8 просто не предназначен для спокойного драйва, и пробег в 300 000 возможен только после двух, а иногда и трех капремонтов мотора.
Роторные двигатели от Mazda заслуженно пользуются репутацией экономичных и надежных агрегатов, но только в границах своего ресурса.
3. Eisenhuth Compound
Еще один необычный двигатель, который стал серийным только на один год. Но сама идея, которую выдвинул Д. Айзенхат, достаточно интересна. В начале 20-го века он сконструировал мотор на три цилиндра, где рабочими были два крайних отсека, которые вбрасывали отработанные газы в средний цилиндр. Средний блок в свою очередь выдавал основные параметры КПД.
Изобретатель рассчитывал, что его мотор сможет сэкономить до 40%, но внезапный кризис обанкротил его компанию…
Изобретение инженера не было забыто. Его двигатель получил в дальнейшем техническое наименование «пятитактный двигатель Айзенхата».
4. Bugatti Veyron W16
Ни один рейтинг интересных и необычных моторов не обходится без упоминания о Bugatti Veyron W16 — этом тысячесильном короле моторов. Точно неизвестно, какая идея родилась раньше — построить гиперкар, который бы срывался с места со скоростью в 300 км/ч, или сконструировать двигатель.
Но чудо произошло, и уникальная редкая машина Bugatti Veyron комплектуется не менее уникальным мотором. Veyron W16 проектировался более пяти лет, мотор имеет 64 клапана, четыре турбины, 16 цилиндров, рабочий объем 8 литров, W-компоновка и гарантия пять лет.
Гиперкар Bugatti Veyron остается самым быстрым автомобилем, который выпущен в ограниченной серии в 450 экземпляров. Двигатель Veyron W16 позволяет машине развить максимальную скорость 407 км/ч. Во всех модификация гиперкара устанавливается единственная версия мотора.
Двигатель W16 состоит из двух пар поршневой группы 8-цилиндровых моторов, которые расположены под углом. Каждый клапан оснащен индивидуальным газораспределительным механизмом и турбонагнетателем. Это позволяет мотору показывать мощность до 1040 л.с. Количество всех деталей мотора превышает 3000 единиц.
Инженеры этого королевского силового блока по праву гордятся своим ноу-хау для системы охлаждения. Двигатель не перегревается за счет установки системы охлаждения на два контура, которая состоит из трех радиаторов главного контура и трех радиаторов дополнительных контуров.
Объем охладителя, который идет только на штатную работу главного контура — 40 литров, дополнительный контур подключается к работе во время критических нагрузок и имеет в составе еще 20 литров охладителя.
5. Panhard Flat-Twin
Плоские двухцилиндровые двигатели — не изобретение Рене Панара, основателя автомобильной компании Panhard. Но именно эта небольшая французская компания впервые модернизировала плоский сдвоенный мотор и соединила блок цилиндров и головку в целый алюминиевый корпус.
Объем этого малолитражного мотора не превышал 1 литр (сохранилось два варианта комплектации на 0,61 и 0,85 л.) максимальная мощность была не более 60 л.с., автомобили показывали стабильную динамику и высокую (как для того времени) скорость.
Самым знаменитым родстером, на который устанавливались двухтактные моторы Panhard Flat-Twin, был Dyna Junior. Производство машины продолжалось четыре года и закончилось в 1954 году.
В дизайне мотора присутствовала серия нетрадиционных конструкторских решений. Здесь впервые были установлены торсионы вместо пружин клапана в системе ГРМ, использовалось двойное воздушное охлаждение, впервые для блока был применен алюминий.
6. Commer Rootes TS3
Дизельный двигатель с качающимся коленвалом объемом в 3,261 л. остается одним из самых необычных моторов. Двигатель разрабатывался с 1950 по 1960 год и устанавливался на грузовики компании Commer.
Главной идеей инженера было создать мотор, который бы прекрасно размещался под сидением водителя. Конструкция TS3 предполагала оппозитное расположение поршней, которые работали на два такта.
В 1959 году с конвейера сошел первый грузовик с плоским двигателем и горизонтальными цилиндрами по два поршня на каждом, которые приводили в движение один коленвал.
Большинство оппозитных моторов имеют по коленчатому валу на каждом конце цилиндра. Для этого был установлен специальный шатун, кулисный рычаг и второй шатун. Сам коленчатый вал комплектовался шестью кулисами и шестью кривошипами.
7. Twin-Crank Twin
На фото: Ford Model A, 1903 год
На звание первого атмосферного двигателя может смело претендовать четырехлитровый мотор от компании Lanchester, который появился в конце 19 века. Мощность первого атмосферника была всего 10,5 л.с., но этот малыш давал 1250 об/мин. Первый сдвоенный двигатель с двумя коленвалами появился в 1897 году и широко использовался всеми первыми автоконцернами.
Форд комплектовал мини-близнецами свои первые модели. В 1903-04 годах Twin-Crank Twin устанавливались на Model A, C и F. Плоские сдвоенные моторы использовались на экономичных автомобилях до конца 20 века, но это были уже не те первые Twin-Crank от Lanchester.
Заключение
В топ не вошли еще десятки инженерных решений, каждое из которых по-своему уникально и интересно. Это, например, 6-литровый монстр Cizeta V16T, который был построен специально для суперкара Чизета, и мотор с неподвижным коленвалом Adams-Farwell и многие другие. Да и знакомые многим «плиты» от БМВ могут смело претендовать на звание если не самого необычного мотора, то «самого необыкновенного» вполне заслуженно.
Видео про удивительные двигатели:
cгорание Необычные двигатели внутреннего сгорания
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.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.
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.
Другой цикл
В начале ХХ века тихие бесклапанные моторы устанавливались на многие престижные модели. К примеру, под капотом этого шикарного “Daimler Double Six 40/50” стоял именно такой двигатель.
“Mazda Millenia/Xedos 9” — один из немногих массовых автомобилей, который оснащался двигателем Аткинсона.
ОБЫЧНЫЙ 4-тактный двигатель работает по циклу, изобретенному еще в 1876 году немецким инженером Николаусом Отто: в цилиндре при определенных условиях попеременно происходят определенные процессы — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В 1886 году эту схему попытался усовершенствовать британский инженер Джеймс Аткинсон.
На первый взгляд его двигатель мало отличался от прародителя — тот же порядок тактов, схожий принцип работы… Однако на самом деле различий было немало. К примеру, за счет специального коленвала со смещенными точками крепления Аткинсону удалось снизить потери на трение в цилиндре и поднять степень сжатия мотора.
Также в подобных двигателях другие фазы газораспределения. Если на обычном ДВС впускной клапан закрывается практически сразу по прохождении поршнем нижней мертвой точки, то в цикле Аткинсона такт впуска значительно длиннее — клапан закрывается лишь на полпути поршня к верхней мертвой точке, когда в цикле Отто уже вовсю идет такт сжатия.
Что это дало? Самое главное — лучшее наполнение цилиндров благодаря снижению так называемых насосных потерь. Не вдаваясь в технические подробности, лишь скажем, что в результате двигатель Аткинсона примерно на 10% эффективнее (и экономичнее) обычного ДВС.
Однако на серийных автомобилях моторы, действующие по схеме Аткинсона, до последнего времени не встречались. Дело в том, что такой двигатель может правильно работать и выдавать хорошие показатели лишь на высоких оборотах. А на холостых он, наоборот, норовит заглохнуть. Чтобы решить проблему наполнения цилиндров на малых оборотах, на подобные моторы приходится устанавливать механические нагнетатели (такую схему иногда не совсем верно еще называют “двигатель Миллера”), что еще больше усложняет и удорожает конструкцию. К тому же потери на привод компрессора практически сводят на нет преимущества необычного мотора.
Поэтому серийные массовые автомобили с двигателями Аткинсона можно пересчитать по пальцам одной руки. Характерный пример — “Mazda Xedos 9/Millenia”, которая выпускалась с 1993-го по 2002 год и оснащалась 210-сильным 2,3-литровым V6.
Зато в чистом виде моторы Аткинсона оказались очень подходящими для гибридных моделей вроде знаменитого “Toyota Prius” или новейшего “Mercedes-Benz” S-класса, который вскоре пойдет в серийное производство. Ведь на малых скоростях такие машины передвигаются в основном на электротяге, а бензиновый двигатель подключается только при разгоне или при больших нагрузках. Эта схема, с одной стороны, позволяет нивелировать врожденные недостатки мотора Аткинсона, а c другой — максимально использовать его положительные качества.
Бесшумные золотники
Благодаря высокой экономичности моторы, работающие по циклу Аткинсона, сегодня все чаще используются на гибридных автомобилях вроде “Toyota Prius”.
МЕХАНИЗМ газораспределения — один из самых сложных и шумных в традиционном двигателе. Поэтому многие изобретатели пытались полностью избавиться от него или хотя бы существенно модернизировать.
Пожалуй, самой успешной альтернативной конструкцией стал мотор, созданный американским инженером Чарльзом Найтом в начале ХХ века. Привычных клапанов и их громоздкого привода в этом двигателе не было — их заменили специальные золотники в виде двух гильз, размещенных между цилиндром и поршнем. С помощью оригинального привода золотники перемещались вверх-вниз и в необходимый момент открывали окна в стенке цилиндра, через которые внутрь поступала свежая горючая смесь и удалялись в атмосферу выхлопные газы.
Такой мотор был сложен в изготовлении и достаточно дорог, зато он отличался очень тихой, практически бесшумной по меркам того времени работой. Поэтому многие компании, выпускавшие представительские автомобили, стали устанавливать двигатели Найта на свои модели. Покупатели готовы были переплачивать ради высокого комфорта. В начале прошлого века подобные моторы использовали такие известные фирмы, как “Daimler”, “Mercedes-Benz”, “Panhard-Levassor”..
Однако первоначальный восторг от бесшумной работы двигателей Найта вскоре сменился разочарованием. Конструкция оказалась ненадежной, к тому же отличалась повышенным потреблением бензина и масла из-за высокого трения между золотниками и стенками цилиндра, которое в разы возрастало при увеличении оборотов коленвала. Поэтому позади автомобилей с такими моторами всегда вился характерный сизый дымок.
Эпоха двигателей Найта закончилась в 30-е годы, когда на рынке появились моторы с усовершенствованным клапанным механизмом газораспределения, который почти избавился от чрезмерной шумности. Тем не менее в наши дни то и дело появляются сообщения о различных опытных вариантах бесклапанных двигателей, так что не исключено, что в будущем мы еще увидим такие моторы на серийных машинах.
Переменная степень сжатия
СТЕПЕНЬ сжатия — одна из важнейших характеристик двигателя. Чем больше этот параметр, тем выше максимальная мощность, экономичность и КПД бензинового мотора. Однако бесконечно увеличивать степень сжатия нельзя — в цилиндрах будет происходить детонация, то есть взрывное, неконтролируемое сгорание рабочей смеси, приводящее к повышенному износу деталей и механизмов.
Еще острее эта проблема стоит при создании двигателей с наддувом, которые в последнее время получают все большее распространение. Дело в том, что детали таких моторов работают в более жестких условиях, поэтому они сильнее нагреваются, и риск появления детонации выше. Так что степень сжатия приходится снижать. При этом соответственно падает и эффективность двигателя.
В идеале степень сжатия должна плавно меняться в зависимости от режима работы мотора. Для получения максимальной отдачи ее надо увеличивать, когда нагрузка на двигатель невелика, а затем по мере роста сопротивления движению постепенно уменьшать.
Первые проекты моторов с изменяемой степенью сжатия появились еще во второй половине ХХ века, однако сложность конструкции пока не позволяет широко использовать на массовых моделях. Тем не менее над совершенствованием этой схемы работают многие автопроизводители.
К примеру, SAAB в 2000 году представил опытный рядный 5-цилиндровый мотор SVC (“Saab Variable Compression”), который за счет изменяемой степени сжатия при скромном рабочем объеме 1,6 л выдает приличные 225 л.с. Шведский двигатель по горизонтали разделен на две части, шарнирно соединенные друг с другом с одной стороны. В нижней находятся коленвал, шатуны и поршни, а верхняя объединяет в едином моноблоке цилиндры и их головки. Специальный гидропривод может слегка наклонять моноблок, варьируя степень сжатия от 14 единиц на холостых оборотах до 8 — на высоких, когда в работу включается приводной компрессор. Такая конструкция оказалась эффективной, но очень дорогой, поэтому вскоре после премьеры проект SVC закрыли до лучших времен.
По мнению специалистов, более жизнеспособной выглядит другая схема. Такой двигатель практически неотличим от обычного, за исключением оригинального кривошипно-шатунного механизма. Коленвал здесь связан с поршнем через специальное коромысло. Оно, в свою очередь, закреплено на специальном валу, который может поворачиваться с помощью электро- или гидропривода. При наклоне коромысла меняется положение поршня в цилиндре, а значит, и степень сжатия. Преимущества такой компоновки в относительной простоте — в принципе ее можно создать на основе практически любого мотора.
Таким образом, современные технологии уже позволяют построить двигатель с переменной степенью сжатия. Осталось только решить проблему высокой стоимости таких проектов..
Не тот гибрид
Возможно, в недалеком будущем мы увидим на автомобилях концерна GM двигатели, сочетающие в себе преимущества как дизельных, так и бензиновых моторов.
НА СОВРЕМЕННЫХ автомобилях в основном применяются два типа двигателей — бензиновые и дизельные. Первые отличаются высокой мощностью, вторые — хорошей тяговитостью и экономичностью.
Сейчас многие автопроизводители работают над созданием мотора, который совместил бы в себе оба эти достоинства. В принципе конструкция обычных бензиновых агрегатов уже стала очень похожей на дизель: непосредственный впрыск топлива позволил поднять степень сжатия до 13-14 единиц (против 17-19 у дизельных вариантов).
На экспериментальных моделях степень сжатия еще выше — 15-16 единиц. Однако для постоянного самовоспламенения смеси этого не всегда достаточно. Поэтому при запуске двигателя, а также при высоких нагрузках топливо поджигается обычной свечой. При равномерном движении она отключается, и мотор переходит на “дизельный” режим работы, потребляя минимум топлива. Контролирует всю систему электроника, которая следит за условиями движения и при их изменении дает соответствующие команды исполнительным механизмам. По словам разработчиков, подобные двигатели весьма экономичны и практически не загрязняют окружающую среду. Однако уже сейчас ясно, что стоимость автомобилей с такими моторами будет достаточно высокой. Найдут ли они свое место на рынке, пока сказать сложно.
Автор Издание Клаксон №24 2008 год Фото фото фирм-производителей10 самых необычных двигателей всех времен — Feature — Car and Driver
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Большинство автомобильных двигателей сегодня очень похожи. Даже те, которые мы назвали бы разными, такие как плоские шестерки Porsche или новый двухцилиндровый Fiat, следуют проверенным инженерным принципам, которые доминировали в отрасли на протяжении последних 50 лет.Но не каждый производитель автомобилей играет по правилам при разработке двигателей. Некоторые из движущих сил нонконформистов достаточно странны, чтобы поднять бровь, но некоторые из них совершенно неординарные, поедающие рубашки и обнимающие незнакомцев безумцы. Иногда к безумию добавлялся метод, например, попытка повысить эффективность. В других случаях было ясно, что заключенные получили контроль над инженерным отделом. И у нас отлично с этим .
Чтобы составить наш список из 10 безумных автомобильных двигателей, мы следовали некоторым правилам: только серийные силовые установки для легковых автомобилей; никаких гоночных мельниц или разовых экспериментов, потому что это странно по определению.Мы также отказались от двигателей, которые выделяются только тем, что являются первыми или самыми крупными в чем-либо. Это потому, что цель здесь — подчеркнуть безумный дизайн двигателя, от которого страдает ваш мозг.
Так что давайте стрелять.
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Статистика — это легенда: 8,0-литровый двигатель W-16 мощностью более 1000 л.с. является самым мощным и сложным серийным двигателем в истории.Он имеет 64 клапана, четыре турбокомпрессора и достаточную мощность для измельчения дорожного покрытия — 922 фунт-фут при 2200 оборотах в минуту — чтобы помять нижнее белье Бога. Его W-образная 16-цилиндровая компоновка, по сути, оргия узкоугольных Volkswagen VR4, никогда не использовалась раньше и, вероятно, никогда не будет больше. Да, и еще с гарантией.
Это инженерный единорог, который встречается только раз в жизни, вроде того, что случилось бы, если бы космическая программа «Аполлон» и Фердинанд Порше каким-то образом совместно забеременели Титаник .Если это не интересно, мы не знаем, что.
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
В начале прошлого века автомобильный пограничник Чарльз Йель Найт получил прозрение. Он рассудил, что традиционные тарельчатые клапаны слишком сложны, а сопутствующие пружины и толкатели слишком неэффективны. Его решение было названо втулочным клапаном — скользящей гильзой вокруг поршня, приводимой в движение валом с зубчатой передачей, который открывал впускные и выпускные отверстия в стенке цилиндра.
Удивительно, но это сработало. Двигатели с клапаном на втулку обеспечивают высокий объемный КПД, низкий уровень шума и отсутствие риска смещения клапана; Недостатков было немного, но среди них был высокий расход масла. Найт запатентовал свою идею в 1908 году, и позже она появилась во всем, от Mercedes-Benz до Panhards и Peugeot. Технология вышла из моды, когда тарельчатые клапаны стали лучше справляться с нагревом и высокими оборотами.
МАРК БРЭМЛИ, АРКИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, УГО.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Представьте, что вам, автомобилестроителю 1950-х годов, предлагают экспериментальный двигатель. Этот немецкий чувак по имени Феликс заходит в ваш офис и пытается продать вам идею трехконечного поршня, вращающегося внутри овального ящика, сжигающего топливо на своем пути. Это похоже на огненный шар в клетке для бинго или, может быть, на футбольный мяч в стиральной машине. И он не только работает, но и невероятно сбалансирован.
Сам ротор имеет треугольную форму с выпуклыми гранями, а его три угла называются вершинами.Когда ротор вращается внутри корпуса, он создает три камеры, которые отвечают за четыре фазы цикла мощности: впуск, сжатие, мощность и выпуск. Каждая поверхность ротора всегда работает на одной стадии цикла. Если это звучит эффективно, то это потому, что это вроде как. Выходная мощность в лошадиных силах высока по сравнению с рабочим объемом двигателя, но они всасывают топливо как эй, потому что камера сгорания удлиненная.
Странные штуки, не так ли? Знаете, что страннее? Он все еще находится в производстве . Купите Mazda RX-8 и получите двигатель Ванкеля на 9000 об / мин! Чего же ты ждешь? Вставай с дивана!
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Компания Eisenhuth Horseless Vehicle Company в Коннектикуте была основана Джоном Эйзенхутом, жителем Нью-Йорка, который утверждал, что изобрел бензиновый двигатель и имел неприятную привычку получать иски от своих деловых партнеров.Его составные модели 1904–07 годов имели рядный трехцилиндровый двигатель, в котором два внешних цилиндра приводили в действие невоспламененный, «мертвый» средний цилиндр своими выхлопными газами; средний цилиндр обеспечивал мощность двигателя. Наружные цилиндры были огромными, с отверстиями диаметром 7,5 дюймов, но внутренние, диаметром 12 дюймов, были еще больше. Айзенхут заявил о 47-процентном увеличении экономии топлива по сравнению со стандартным двигателем аналогичного размера. Он также обанкротился в 1907 году. Подумайте.
МАРК БРЭМЛИ, АРКИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, УГО.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Предоставьте французам разработать интересный двигатель, который на первый взгляд кажется обычным. Знаменитый галльский производитель Panhard, широко известный своей одноименной штангой подвески, снабдил свои послевоенные автомобили серией боксеров с воздушным охлаждением и алюминиевыми блоками. Они отличались блочной конструкцией — блок и головка блока цилиндров представляли собой одну отливку — пружины торсионных клапанов, кривошип с роликовым подшипником, полые алюминиевые толкатели и выхлопные трубы, которые в одном варианте служили опорами двигателя.Рабочий объем варьировался от 610 до 850 куб. мощность составляла от 42 до 60 л.с., в зависимости от модели. Лучшая часть? Twin Panhard остается самым странным двигателем, когда-либо побеждавшим в своем классе на «24 часах Ле-Мана».
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Странное название, конечно, но двигатель еще более странный. 3,3-литровый Commer TS3 был с наддувом, оппозитно-поршневым (каждый цилиндр имеет два поршня с обращенными друг к другу головками, и нет головок цилиндров), с одним коленчатым валом (у большинства двигателей с оппозитными поршнями их два), с трехцилиндровым двигателем. , двухтактный дизельный двигатель.Группа Rootes придумала этого зверя для своих грузовиков Commer. TS3 обладал оригинальной компоновкой, шатунными коромыслами размером с маленькую кошку и крутящим моментом в 270 фунт-фут, более мощным, чем у многих более крупных дизелей того времени.
Запутались? Посмотреть анимацию можно здесь.
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Думаете, Коммерсант был умен? Этот кладет его на трейлер.Английская Lanchester Motor Company была основана в 1899 году. Lanchester Ten, представленный годом позже, имел 4,0-литровый плоский двухколенчатый двигатель с воздушным охлаждением, приводящий в движение задние колеса. Один кривошип располагался над другим, и каждый поршень имел по три шатуна — два легких внешних и более тяжелый в центре. Легкие стержни шли к одному кривошипу, тяжелые — к другому, и два вала вращались в противоположных направлениях. Результат — 10,5 л.с. при 1250 об / мин и заметное отсутствие вибрации. Если вы когда-нибудь задумывались, как выглядит инженерная элегантность, то вот оно.
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Как и Veyron, ограниченный выпуск суперкара Cizeta (урожденная Cizeta-Moroder) V16T определяется его двигателем. 6,0-литровый V-16 мощностью 560 л.с. в брюхе Ciz — это не настоящий V-16. Если исходить из порядка стрельбы и конструкции, это всего лишь два плоских двигателя V-8, которые делят один блок и соединены центральным ГРМ.Это делает его не менее безумным. Поскольку двигатель установлен поперечно, центральный вал передает мощность на задний мост. Чизеты встречаются реже, чем честные политики, их всего лишь крошечное число. Истинный производственный номер, конечно, является секретом, но один из них время от времени всплывал в Лос-Анджелесе, где его владелец безжалостно проверял его до того, как таможенники конфисковали его в 2009 году.
МАРК БРЭМЛИ, АРКИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, УГО.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Двигатель Commer Knocker был фактически вдохновлен (если это правильное слово) французским семейством двигателей с оппозитными поршнями, которые выпускались в двух-, четырех- и шестицилиндровом исполнении до начала 1920-х годов. Вот как это работает для двухцилиндрового двигателя: два поршня приводят в движение коленчатый вал обычным образом. Против двух поршней находится еще один набор из двух вертикально противоположных поршней, соединенных крейцкопфом. В свою очередь, эта крейцкопфа приводит в движение два длинных шатуна, соединенных с кривошипом на 180 градусов относительно нижних поршней.Противоположные поршни эффективно образуют головки цилиндров. Таким образом, шестицилиндровый двигатель имеет 12 поршней и кривошип с жесткостью спагетти на кручение.
Серийные двигатели варьировались от 2,3-литровых двойных до 11,4-литровых «шестерок». Был также чудовищный 13,5-литровый четырехцилиндровый гоночный автомобиль, который был первым автомобилем, разогнавшимся до 100 миль в час, за рулем которого был Луи Риголли в Остенде, Бельгия, в 1904 году. Эти сумасшедшие французы, явно не скованные традиционным мышлением, также управляли грубой формой впрыск топлива в их первых двигателях.
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Если идея о том, что ваш двигатель вращается позади вас, кажется хорошей, то Adams-Farwell, родом из Дабьюка, штат Айова, — это ваша машина. Что ж, вращался не весь двигатель: только цилиндры и поршни, потому что коленчатые валы на этих трех- и пятицилиндровых двигателях были неподвижными. Расположенные в радиальном направлении цилиндры имели воздушное охлаждение и действовали как маховик, когда двигатель запускался и работал.Привод был снят с цилиндра через короткую одинарную цепь, и агрегаты были легкими для того времени — 190 фунтов для 4,3-литрового трехцилиндрового двигателя и 265 фунтов для 8,0-литрового пятого.
Сами машины были с задним расположением двигателя, а пассажирский салон был установлен далеко вперед, что идеально подходило для того, чтобы полностью разрушиться в результате аварии. Принимая во внимание отсутствие механической надежности на заре автомобилестроения, мы задаемся вопросом, насколько комфортно вы чувствовали бы себя, когда вы набираете 265 фунтов на скорости 1000 об / мин позади своих икр.
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Тридцать цилиндров, пять рядов, пять карбюраторов, пять распределителей, 1255 кубических дюймов. Вот что происходит, когда Детройт идет на войну. Chrysler построил A57, чтобы в спешке выполнить контракт на поставку танковых двигателей времен Второй мировой войны, используя как можно больше готовых компонентов. Он состоял из пяти рядных шестеренных легковых автомобилей размером 251 куб, расположенных радиально вокруг центрального выходного вала.Получившаяся 425-сильная куча волосатой свободы приводила в движение танки M3A4 Lee и M4A4 Sherman.
МАРК БРЭМЛИ, АРХИВИО ПЕРИНИ, АНДРЕ РИТЦИНГЕР, ДЖОН РОУ, ДЭНИЕЛ ВОН, UGO.COM, AVTOINDEX.COM, ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Хотя простое упоминание о гоночном двигателе — это ящик странностей для автомобилей Пандоры, BRM H-16 слишком неприятен, чтобы не упомянуть. 3,0-литровый 32-клапанный H-16 от BRM, по сути, две плоские восьмерки, делающие горизонтальный удар, был работой дизайнера Тони Радда.Он выдавал более 400 л.с., но был ограничен весом и надежностью. Джим Кларк дал двигателю единственную победу в Формуле-1 на Гран-при США 1966 года, а Джеки Стюарт однажды сравнил его с лодочным якорем. Это звучало как четыре субаруса в почтовом ящике.
Это был не единственный 16-цилиндровый двигатель, с которым баловались ребята из BRM. Они также разработали 1,5-литровый V-16 с наддувом. Он разгонялся до 12 000 об / мин и выдавал 485 л.с. Это была бы чертовски крутая замена на Corolla AE86.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
3 самых необычных двигателя в мире
Быстро и с минимальными усилиями перемещаться из одного места в другое — подвиг исключительно для людей. Поколения автомобильных инноваций и стремление людей делать вещи быстрее и эффективнее привели к транспортным технологиям, на которые люди продолжают полагаться.
Существуют тысячи различных типов транспортных средств, предназначенных для перевозки кого-либо или чего-либо из пункта А в пункт Б, и все они полагаются на критически важный компонент — двигатель.По мере появления новых технологий и усиления желания отказаться от ископаемого топлива инженеры продолжают адаптироваться, модифицируя и модернизируя двигатели.
СВЯЗАННЫЕ С: СТРАНЫ НАИБОЛЕЕ ВЛАДЕЛЬЦЕВ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ
Источник: Darryl Braaten / FlickrКакие самые необычные двигатели из когда-либо созданных?
Итак, без лишних слов, вот одни из самых необычных двигателей на планете. Этот список далеко не исчерпывающий и в нем нет определенного порядка.
1. Технология расширения диапазона двигателя со свободным поршнем представляет собой интересный вариант двигателя.
Двигатель со свободным поршнем. Источник: DLRВ принципе, электромобили — это фантастика. Однако трудно изготовить аккумуляторные батареи, достаточно большие для транспортировки на большие расстояния. Многие электромобили являются гибридами, что позволяет им расширять свой диапазон за счет использования двигателя внутреннего сгорания для добавления дополнительной мощности и зарядки аккумулятора.
Термин «расширитель диапазона» обычно используется для описания бензиновых генераторов, которые используются для зарядки аккумуляторной батареи электромобиля, но не используются для непосредственного включения колес.Этот тип расширителя диапазона используется в «серийных» или «встроенных» гибридах, таких как Chevy Volt. Они отличаются от «параллельных» гибридов, таких как Toyota Prius, где колеса могут приводиться в движение либо электродвигателем, либо двигателем внутреннего сгорания, в зависимости от условий.
Сейчас инженеры ищут способы полностью отсоединить двигатель от карданного вала. Вместо мощности, направляемой на генератор, поршневой двигатель будет самим генератором.
В одной конструкции кривошип между поршнями будет удерживать сильный магнит, который будет проходить через серию катушек, создавая электрический ток.Затем электричество будет использоваться для зарядки батарей.
В идеале этот двигатель уменьшит количество требуемых батарей. Меньшее количество батарей потребуется перерабатывать, что делает это экономичным и экологически безопасным решением.
К сожалению, конструкция двигателя производит много вибраций, поскольку поршни колеблются из стороны в сторону. Хотя принцип работы двигателя остается верным, конструкторам необходимо значительно уменьшить вибрации, прежде чем эти двигатели можно будет интегрировать в настоящие автомобили.
Другая конструкция, линейный генератор со свободным поршнем, использует камеру внутреннего сгорания, линейный генератор и газовую пружину. Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение поршни. Однако вместо преобразования линейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала, как в обычном двигателе, устройство преобразует кинетическую энергию поршня непосредственно в электричество, которое используется для зарядки аккумуляторов.
2. SABRE Skylon — еще одна необычная конструкция двигателя.
Источник: СМИ MDx / YouTube.SABRE, или синергетический ракетный двигатель с воздушным дыханием, который в настоящее время находится в разработке, предназначен для использования в обоих высокоскоростных самолетах. и космический корабль.
Обычные ракеты приводят в движение топливо (жидкий водород, керосин или метан) и окислитель (жидкий кислород). Когда топливо и окислитель сгорают, масса выбрасывается из задней части ракеты, создавая тягу. Однако этот тип двигателя ограничивает размер полезной нагрузки, поскольку большая масса означает более высокую потребность в топливе для подъема аппарата от земли.
SABRE, напротив, представляет собой гибридный воздушно-реактивный двигатель, способный развивать скорость 5 Махов.Находясь в атмосфере, он будет забирать кислород из атмосферы и переключаться на бортовой кислород только после того, как покинет атмосферу. Это дало бы более низкое отношение массы к полезной нагрузке, чем у обычной ракеты.
Уменьшение массы может быть использовано для добавления таких функций, как крылья и системы тепловой защиты, которые сделают корабль многоразовым.
Одним из ключевых компонентов SABRE является предварительный охладитель. Чтобы создать тягу от воздушно-реактивного двигателя, вы должны увеличить скорость проходящего через него воздуха.Однако, как только вы достигнете высоких скоростей, поток воздуха необходимо замедлить, чтобы внутренние механизмы могли работать.
Когда быстро движущийся воздух замедляется, он также нагревается, поскольку кинетическая энергия преобразуется в тепловую. Таким образом, на скорости около 5 Махов воздух, входящий в двигатель, имеет температуру около 1832 градусов по Фаренгейту (1000 градусов по Цельсию) и , что слишком жарко для работы реактивного двигателя.
SABRE использует предварительный охладитель для замедления потока воздуха. Быстро движущийся воздух сначала замедляется всасыванием серией ударных волн, создаваемых геометрией компонентов двигателя.По мере замедления воздух нагревается, но затем этот горячий воздух проходит в предварительный охладитель, где тепло передается от воздушного потока внутренней жидкости, такой как криогенный гелий.
Попадая в двигатель, воздух проходит цикл, включающий сжатие, сгорание, регенерацию и, наконец, расширение, когда он проходит через сопло двигателя, создавая движущую силу. Тепловая энергия, которая была передана предварительному охладителю, используется для приведения в действие двигателя.
После достижения достаточно высокой скорости обычный ракетный двигатель Lh3 / LOX совершает последний рывок в космос.
3. Двигатель испарения — действительно очень необычный двигатель.
Двигатель испарения. Источник: ExtremeBio / YouTubeНовый двигатель испарения, работающий на бактериях, не похож ни на один другой двигатель. В двигателе, разработанном Колумбийским университетом, не используется обычное топливо, а вместо этого используются бактерии.
В природе многие виды бактериальных спор остаются бездействующими до тех пор, пока не вступят в контакт с влажностью. Исследователи поместили эти споры на пластиковую пленку, чтобы воспользоваться способностью бактерий очень быстро впитывать и повторно выделять воду.Пленки, покрытые спорами, изгибаются и распрямляются в ответ на изменение относительной влажности.
«Двигатель» создается путем закрепления сотен покрытых бактериями лент на стороне колеса. Используя механизм заслонки для создания колебаний, создается разница во влажности. По мере того, как пленка впитывает влагу, бактерии расширяются, закрывая ставни. Недостаток влажности приводит к тому, что бактерии сжимаются, открывая ставни, заставляя бактерии впитывать влагу и расширяться и т. Д.
Техника захватывающая.Однако, хотя исследователи смогли привести в действие транспортное средство размером с игрушечный автомобиль, двигатель в ближайшее время не будет приводить в действие транспортное средство, в котором находятся люди. Тем не менее, теоретически споры могут производить больше энергии на квадратный фут, чем ветряные электростанции, при гораздо меньших затратах.
Источник: Питер Миллер / FlickrА это, как говорится, накатка.
Со временем меняются и технологии, которые будут переносить людей из одной точки в другую. В настоящее время в разработке находятся сотни двигателей.
Хотя некоторые из них могут показаться невероятно причудливыми, именно благодаря диковинным инновациям человечество «продвинется» в будущее.
10 самых необычных двигателей в истории
Парадокс в том, что чем больше развиваются технологии, тем монотоннее становятся наши автомобили. Из-за ужесточения безжалостных стандартов выбросов экзотические двигатели, такие как V12 и V10, исчезают, и вскоре за ними последует V8. Вполне вероятно, что в ближайшем будущем уцелевшие двигатели будут только с 3-мя или 4-мя цилиндрами.
В этом обзоре мы рассмотрим малоизвестные комплектации, которые нам предложила автомобильная промышленность. В список вошли только те двигатели, которые устанавливаются на серийные автомобили.
1 Bugatti Veyron W-16, 2005–2015
При разработке самого быстрого автомобиля на планете Фердинанда Пиеха первоначально использовался двигатель V8, но быстро стало ясно, что эта задача невыполнима. Вот почему инженеры создали этот легендарный 8-литровый агрегат W16, возможно, самый продвинутый из когда-либо существовавших.
Он имеет 64 клапана, 4 турбокомпрессора, 10 различных радиаторов и фактически представляет собой комбинацию из четырех ревущих VR4 от Volkswagen. Он никогда не устанавливался на серийный автомобиль из-за его невероятной мощности — и, вероятно, больше никогда не повторится.
2 Бесклапанный двигатель Knight, 1903-1933 гг.
Американского дизайнера Чарльза Йеля Найта смело можно поставить в один ряд с такими великими разработчиками, как Фердинанд Порше и Этторе Бугатти. На заре прошлого века он решил, что уже установленные клапаны в виде пластин (старые механики называют их пластинами) слишком сложны и неэффективны.Именно поэтому он разрабатывает принципиально новый двигатель, который получил название «бесклапанный».
На самом деле, это неправильное название, потому что на самом деле в моторе есть клапаны. Они имеют форму скользящей вокруг поршня втулки, которая последовательно открывает вход и выход в стенке цилиндра.
Двигатели этого типа обладают неплохим КПД по объему, работают тихо и менее подвержены поломкам. Недостатков не так много, но самый существенный — довольно большой расход масла.Найт запатентовал свою идею в 1908 году, а позже ее производные появились в автомобилях Mercedes, Panhard, Peugeot. От этой концепции отказались только после совершенствования тарельчатых клапанов в 1920-х и 1930-х годах.
3 Двигатель Ванкеля (1958–2014)
Идея, рожденная в голове Феликса Ванкеля, чрезвычайно необычна — во всяком случае, так казалось в начале главам немецкого NSU, которым она была предложена. Это был двигатель, в котором поршень представлял собой треугольный ротор, вращающийся в овальной коробке. Когда он вращается, его три угла, называемые вершинами, образуют три камеры сгорания, которые выполняют четыре фазы: всасывание, сжатие, зажигание и выхлоп.
Каждая сторона ротора постоянно работает. Звучит потрясающе — и это действительно так. Максимальная мощность таких двигателей намного выше, чем у обычных аналогов с таким же объемом. Но износ серьезен, а расход топлива и выбросы еще более серьезны. Однако Mazda произвела его несколько лет назад и еще не отказалась полностью от идеи воссоздать его.
4 Eisenhuth Compound, 1904–1907
Джон Эйзенхут, изобретатель из Нью-Йорка, был довольно экстравагантным человеком.Он настаивал на том, что он, а не Отто, был отцом двигателя внутреннего сгорания. Изобретатель основал компанию со знаменитым названием Eisenhuth Horseless Vehicle Company, а затем долгие годы постоянно судился со всеми партнерами по бизнесу.
С инженерной точки зрения его наиболее интересным наследием является трехцилиндровый двигатель для модели Compound.
В этом блоке потока два конечных цилиндра снабжают своими выхлопными газами средний, «мертвый» цилиндр, и именно средний цилиндр приводит в движение транспортное средство.Обе стороны были довольно большими, диаметром 19 см, но середина была еще больше — 30 см. Айзенхут утверждал, что экономия по сравнению со стандартным двигателем составляет 47%. Но в 1907 году он обанкротился, и идея умерла вместе с компанией.
5 Двухцилиндровый боксер Panhard, 1947-1967 гг.
Компания Panhard, основанная в 1887 году, является одним из первых производителей автомобилей в мире, а также одним из самых интересных. Это компания, которая дала нам руль, затем реактивные тяги в подвеске, а после Второй мировой войны добавила один из самых любопытных двигателей, когда-либо созданных.
По сути, это был двухцилиндровый плоский двигатель с двумя горизонтальными цилиндрами, расположенными по разные стороны от коленчатого вала. Сегодня разработка известна как оппозитный двигатель. Французские инженеры добавили в этот агрегат воздушного охлаждения весьма оригинальные решения — в некоторых моделях, например, выхлопные трубы одновременно являлись крепежом.
В различных моделях используются двигатели объемом от 610 до 850 куб. см и мощностью от 42 до 60 лошадиных сил, что довольно неплохо для того времени (этот мотор фактически выиграл в своем классе за 24 часа Ле-Мана и сохранил второе место в ралли Монте-Карло).Хозяева оценили их как изысканные и экономичные.
Проблем было всего две: во-первых, эти двухцилиндровые двигатели стоили больше, чем четырехцилиндровые, и требовали более сложного обслуживания. Во-вторых, Panhard разработал их для легких алюминиевых купе, а экономические обстоятельства сделали алюминий слишком дорогим. Компания закрылась и была поглощена Citroen. Двухцилиндровый боксер вошел в историю.
6 Commer / Rootes TS3, 1954–1968
Этот довольно странный 3,3-литровый трехцилиндровый агрегат вошел в историю под прозвищем Commer Knocker (или «стукач»).Устройство его, мягко говоря, необычное — с противоположными поршнями, по два в каждом цилиндре, и без головок блока цилиндров. История помнит и другие подобные агрегаты, но коленчатых валов у них два, а здесь только один.
Стоит добавить, что он двухтактный и работает на дизельном топливе.
Производитель Rootes Group надеется, что это подразделение даст значительное преимущество в линейке грузовиков и автобусов Commer. Крутящий момент действительно замечательный, но цена и технологическая сложность вытесняют его с рынка.
7 Lanchester Twin-Crank Twin, 1900–1904
Вы можете вспомнить эту марку из эпизода Top Gear, в котором Хаммонд купил на аукционе автомобиль, якобы собранный его дедом, и отправился с ним на ретро-ралли.
Фактически, Lanchester был одним из первых производителей в Англии, основанным в 1899 году. Его дебютный двигатель, выпущенный на заре двадцатого века, чрезвычайно необычен: двухцилиндровый оппозитный двигатель объемом 4 литра, но с два коленвала.
Они расположены друг под другом, и каждый поршень имеет три шатуна — два легких внешних и один тяжелый в центре.Легкие переходят к одному коленчатому валу, тяжелые — к другому, так как они вращаются в противоположных направлениях.
Результат — 10,5 лошадиных сил при 1250 об / мин. и поразительное отсутствие вибрации. Несмотря на 120-летнюю историю, этот агрегат до сих пор остается символом инженерной элегантности.
8 Cizeta V16T, 1991–1995
Еще один автомобиль, который, как и Veyron, уникален своим двигателем. Название модели — «V16», но этот 6-литровый агрегат мощностью 560 лошадиных сил на самом деле не является настоящим V16, а всего лишь двумя V8, соединенными в один агрегат и имеющими общий впускной коллектор.Но это не делает его менее сумасшедшим. Поскольку центральный вал установлен поперечно, он передает крутящий момент на заднюю трансмиссию.
Сегодня эти автомобили крайне редки, ведь было выпущено очень мало экземпляров. Один из них появился в Лос-Анджелесе. Его владелец любил шуметь по соседству, заводя двигатель, но однажды таможня конфисковала машину.
9 Gobron-Brille, 1898–1922
«Снитч» Commer, о котором упоминалось ранее, на самом деле вдохновлен этими французскими двигателями с противоположными поршнями, собранными в конфигурации с двумя, четырьмя и даже шестью цилиндрами.
В варианте с двумя цилиндрами блок работает следующим образом: два поршня приводят в движение коленчатый вал традиционным способом. Однако напротив них находится еще одна пара поршней, соединенных друг с другом, и это соединение, в свою очередь, перемещает два длинных шатуна, прикрепленных к распределительному валу. Таким образом, шестицилиндровый двигатель Gobron-Brille имеет 12 поршней и один коленчатый вал.
10 Адамс-Фарвелл, 1904–1913
Этот двигатель выделяется даже в мире безумных инженерных идей. Агрегат Adams-Farwell из небольшого сельскохозяйственного городка в штате Айова, США, работает по принципу роторного двигателя.Цилиндры и поршни в нем расположены вокруг неподвижного коленчатого вала.
Среди преимуществ данной технологии — плавность работы и отсутствие возвратно-поступательных движений. Радиально расположенные цилиндры имеют воздушное охлаждение и действуют как маховики при работающем двигателе.
Плюс дизайн — его вес. 4,3-литровый трехцилиндровый агрегат весит менее 100 кг, что на удивление мало для того времени. В основном эти двигатели использовались в авиации, хотя некоторые мотоциклы и автомобили также оснащались такими двигателями внутреннего сгорания.Среди недостатков — сложность смазки из-за центробежной силы в картере, что затрудняет слив масла из моторных агрегатов.
ПОДОБНЫЕ СТАТЬИ
Семь самых странных новых двигателей в отрасли
Здесь, в EngineLabs , нельзя отрицать, что мы технические ботаники. Нам нравятся новые технологии, особенно когда речь идет о двигателях, но мы также понимаем менталитет «Если не сломалось, не чини».Тем не менее, мы сами исправили множество вещей, которые не были сломаны, и смогли извлечь выгоду из желания пробовать что-то новое.
С этой целью мы представляем вам это видео, которое мы нашли на Tech Planet, в котором задокументированы их «7 самых странных двигателей». Хотя эти технологии действительно продвинуты — одна настолько высока, что мы даже не включаем ее, поскольку на самом деле это не движок — на самом деле мы уже рассмотрели два движка в видео в более подробных статьях ранее. С учетом сказанного, мы кратко рассмотрим шесть из семи конструкций двигателей, представленных в видео.
Infiniti Variable Compression Turbo
Эту первую технологию мы рассмотрели почти год назад сегодня в этой статье, и это интересный механизм сжатия переменных Infiniti. За счет использования набора сдвоенных шатунов в каждом цилиндре, соединенных эллиптическим соединителем, называемым Multilink, который на первый взгляд напоминает связь Watts, и может быть ограничен снаружи, что позволяет регулировать диапазон хода поршня в отверстии.
Регулируемый диапазон хода поршня — 8.Регулируемая степень сжатия от 0: 1 до 14,0: 1, которая в сочетании с турбонагнетателем обеспечивает преимущества конфигурации с принудительной индукцией с низким уровнем сжатия и без наддува с высокой степенью сжатия в одном и том же двигателе, регулируемые « на лету » как того требуют условия вождения. Несомненно, это очень сложная система, дебют которой запланирован на 2019 год.
Технология переменного сжатияInfiniti значительно сложнее и сложнее, чем традиционная установка, включающая Multilink и связанные с ней механизмы управления.
Двигатель кругового цикла
Двигатель с круговым циклом — это странное изобретение, определенно заслуживающее звания «странного», поскольку это двигатель с «орбитальным, не возвратно-поступательным движением». В этом двигателе и поршень, и цилиндр вращаются на ведущих колесах, вращающихся в противоположных направлениях. В конструкции не используются клапаны двигателя, вместо этого они полагаются на разделение поршня и цилиндра для выполнения функций выпуска, а также на движение соединения цилиндра и поршня, составляющее такт впуска.
Он работает аналогично двухтактному двигателю, за исключением того, что у двигателя всего два цикла, и все движется постоянно вперед, поэтому нет никаких «ходов»; таким образом, титул «не отвечающий взаимностью». В настоящее время в эксплуатации находятся два прототипа двигателей, и, вероятно, можно с уверенностью сказать, что конструкция в целом все еще находится на стадии прототипа.
Квазитурбина
Квазитурбина похожа на что-то, придуманное инженером, фанатом научной фантастики, первым автомобилем которого стал RX-7.Это двигатель роторного типа, но с четырехсторонним ротором с изменяемой геометрией, который расположен в овальном корпусе. Этот конкретный двигатель отличается от роторного двигателя Ванкеля тем, что в коленчатый вал не встроен эксцентрик, а изменяется геометрия ротора, обеспечивая постоянное межосевое расстояние.
Он по-прежнему поддерживает традиционный четырехтактный режим работы, но обеспечивает один полный рабочий ход на каждую поверхность ротора за один оборот. С четырьмя поверхностями ротора, что обеспечивает четыре рабочих хода на оборот коленчатого вала, что в восемь раз больше, чем у традиционного цилиндра в поршневом двигателе (если вы считаете, что один роторный узел квазитурбинного двигателя эквивалентен одному цилиндру).Эта конструкция двигателя в настоящее время продается только как двигатель с воздушным или паровым приводом, при этом разрабатывается версия двигателя внутреннего сгорания.
Двигатель с круговым циклом устраняет необходимость в клапанном механизме, поскольку сохраняются только такты сжатия и мощности, а поршень и цилиндр полностью разделяются между каждым циклом.
Mazda Skyactiv-X
Вторая технология двигателей, о которой мы уже сообщали, — это система зажигания от сжатия Mazda с контролем искры или SPCCI.Двигатель, известный как Skyactiv-X, сочетает в себе преимущества двигателя с искровым зажиганием и дизельного двигателя с воспламенением от сжатия.
Поскольку управление моментом воспламенения от сжатия бензина чрезвычайно сложно, ответ Mazda заключался в использовании искрового зажигания сверхбедной воздушно-топливной смеси в качестве механизма заключительного сжатия, необходимого для воспламенения всего заряда от сжатия.
Преимущество состоит в том, что путем изменения топливовоздушной смеси и момента зажигания система Skyactiv-X может очень быстро и динамично переключаться между традиционным бензиновым искровым зажиганием и SPCCI, мгновенно оптимизируя производительность и экономию двигателя на основе карты нагрузки.Эта технология публично дебютировала в этом месяце на автосалоне в Лос-Анджелесе и будет доступна на Mazda 3.
модельного года 2019 года.Ахатес 2.7L
Двигатель Achates 2,7 л не является новой концепцией, но определенно отличается от других и демонстрирует серьезные перспективы при использовании в серийных автомобилях. Шестицилиндровый дизельный двигатель Achates представляет собой горизонтально расположенный оппозитный двигатель, но не похожий на традиционный оппозитный двигатель.
В конструкции двигателя с оппозитными поршнями используются два внешних коленчатых вала и поршни, которые движутся внутрь друг к другу в общем цилиндре.Две поверхности поршня соединяются вместе, образуя камеру сгорания, в которой воздух и заряд дизельного топлива воспламеняются от сжатия, как в традиционном дизельном двигателе.
Однако, в отличие от современных традиционных дизельных двигателей, здесь нет клапанного механизма, так как двигатель имеет двухтактную конструкцию, обеспечивающую вдвое большее количество ходов на один оборот коленчатого вала. В конструкции с общим цилиндром один поршень управляет впускными отверстиями, а другой — выхлопом, приводимый в движение простым движением поршня и продувкой воздушного потока.Этот двигатель прошел обширные испытания на выбросы и эксплуатационные характеристики, и было доказано, что он соответствует предложенным требованиям CAFÉ 2025.
Дизельный двигатель Achates — это, по сути, оппозитный двигатель, вывернутый наизнанку. Двухтактная конструкция с двумя поршнями на цилиндр уникальна с впускным и выпускным портами на противоположных концах цилиндров, «управляемыми» разными поршнями.
Двигатель LiquidPiston X
Двигатель X EngineLiquidPiston описывается как роторный двигатель не Ванкеля.Хотя, как и Ванкель (и в отличие от Кругового цикла), X Engine использует эксцентриковый вал, на этом сходство X Engine с Ванкелем в значительной степени заканчивается.
Рекламируемый как «простой» и «элегантный» из-за очень небольшого количества движущихся частей, X Engine использует высокоэффективный гибридный цикл LiquidPiston, который позволяет одному ротору работать на разных ступенях из четырех. -циклический процесс в трех разных «цилиндрах» одновременно.
За один полный оборот ротора выполняются три отдельных цикла сгорания.Хотя компания утверждает, что эффективность намного выше, чем у Wankel, к сожалению, мы живем в мире, регулируемом стандартами выбросов, и мы должны задаться вопросом, не станет ли X Engine жертвой тех же жестких правил, которые всегда преследовали Wankel.
Как вы думаете? Были ли мы правы, пропустив X3 Thruster как «не двигатель»? Есть ли еще какие-то странные движки, которые пропустили в видео? Дайте нам знать об этом в комментариях.
LiquidPiston X Engine — роторный двигатель, но не двигатель Ванкеля.С тремя камерами сгорания на «корпус ротора» приходится три такта мощности на оборот двигателя, что создает серьезный потенциал мощности в очень маленьком корпусе.
Это должен быть самый странный автомобильный двигатель, когда-либо производившийся серийно
По большей части автомобильные двигатели — довольно консервативная вещь — подавляющее большинство автомобилей, которые вы видите и водите, используют одну из нескольких базовых конструкций и компоновок двигателей. Вот почему необычные конструкции двигателей — с воздушным охлаждением, роторные, радиальные и т. Д. — так увлекательны — они служат рабочим, энергичным напоминанием о том, что существуют всевозможные интересные способы решения одних и тех же проблем.Конечно, есть несколько интересных моментов, и когда дело доходит до новых и новаторских способов превращения нефти в шум и движение, двигатели, созданные Trojan, должны быть самыми интересными из когда-либо производившихся серийно. И под интересным я имею в виду действительно очень странно.
Trojan был британским автомобилестроительным предприятием с 1914 по 1965 год, хотя в 1960-х они в основном просто производили микрокары типа Heinkel Isetta по лицензии. Они всегда были компанией, которая специализировалась на низком ценовом сегменте рынка, создавая простые и очень доступные — но при этом прочные — автомобили для фермеров, рабочих и людей, у которых больше практичности, чем денег.
Эпоха, о которой я хочу поговорить больше всего, — это период между 1920-ми и 1930-ми годами, когда Trojan строил дешевые автомобили, чтобы конкурировать с Ford Model T. Первый из этих автомобилей, сексуально названный Trojan Utility Car, был глубоко необычным. около.
По низкой цене, а затем даже дешевле, чтобы конкурировать с Model T, у служебного вагона вместо обычного шасси было что-то вроде лодки, и вся трансмиссия была размещена плоско и низко в этом лотке вместе с сиденьями и кузов и все остальное шлепнулось сверху.
G / O Media может получить комиссию
Выглядела она как обычная машина, но передняя часть капота была в основном пуста. Он был не совсем быстрым, с максимальной скоростью менее 40 миль в час, и большинство из них продавалось с цельнорезиновыми шинами, потому что они были более жесткими, долговечными и не могли спуститься. Мягкие пружины подвески компенсировали нехватку воздушной подушки, хотя, если бы вы действительно хотели, вы могли бы получить ее с пневматическими шинами, хотя говорят, что продавцы троянцев попытаются отговорить вас от такого легкомысленного шага.
Что ты, султан, что тебе нужно разъезжать на воздушной подушке?
Троянец был настолько дешевым, что компания посчитала и обнаружила, что на расстоянии более 200 миль управление троянцем обходится дешевле, чем то, что вы заплатили бы за обувь из кожи и носки. Это означало, что это было дешевле, чем прогулка, и результат, который они радостно рекламировали в своих объявлениях:
Но давайте не сбиваться с пути. Конечно, троянец был дешев, как грязь, но я действительно хочу вам рассказать об этом странном 11-сильном двигателе.Это был двухтактный двигатель, что, конечно, необычно по сегодняшним меркам, но когда-то было не так уж необычно для очень дешевой машины. Это был четырехцилиндровый двигатель с объемом двигателя 1527 куб. См или 1488 куб.
Нет, странным этот двигатель делала вся его принципиальная схема: это не была ни рядная четверка, ни плоская четверка, ни даже необычный V4. Это было, мм, 2×2, я думаю, вы могли бы это назвать. Это был квадратный блок с четырьмя цилиндрами, расположенными в сетке два на два.Вы знаете, как никакая другая машина не делает этого.
Каждая пара цилиндров имела общую камеру сгорания с общей свечой зажигания, так что это действительно было похоже на рядный твин с двумя поршнями на цилиндр, вроде того.
Что еще более странно, так это то, что каждая пара поршней должна иметь общий шатун, но поскольку поршней было два, этот шатун выглядел как удлиненная буква «V»:
В случае, если это не достаточно странно, Эти сиамские шатуны были спроектированы так, чтобы изгибать и изгибать , когда поршни перемещаются вверх и вниз внутри цилиндра, и это было абсолютно нормально.На самом деле, это было бы невозможно, если бы шатуны не гнулись . Двигатель никогда не превышал 1500 об / мин, а шток был сделан из упругого металла, так что он вроде как работал.
Также странным было то, что в переднем капоте, не обремененном двигателем, действительно были забиты кое-что, что ожидалось, например, рулевая колонка и топливный бак, и, по крайней мере, одно, чего я не ожидал: карбюратор.
Я не могу придумать другого двигателя, в котором карбюратор расположен на другом конце машины, кроме остальной части двигателя.Это кажется безумием, но я считаю, что это произошло потому, что топливная система питалась самотеком, а топливного насоса не было. Думаю, в этом есть смысл?
В двухтактном двигателе не было клапанного механизма как такового, каждый поршень в цилиндре отвечал за открытие и закрытие выпускного или впускного клапана. Эта установка, с одним поршнем для каждого клапана вместо одного поршня, управляющего обоими клапанами, как в обычном двухтактном варианте с одним поршнем на цилиндр, на самом деле, по-видимому, обеспечивала лучший поток и продувку внутри цилиндра.
Благодаря загадочным британским налоговым законам, которые основывались на диаметре цилиндра, а не на ходе, двигатели также оказались очень неквадратными, с длинными ходами и узкими отверстиями, что потребовало странных поршней в форме бревен.
Какой бы странной и маломощной ни была эта конструкция двигателя, она действительно работала, и она была удивительно прочной, всего с семью движущимися частями. В 1929 году Троян переместил двигатель в заднюю часть и увеличил его мощность — способную развивать скорость до 45 миль в час — и назвал новую машину Trojan RE, что означает «Задний двигатель».
RE выглядел немного более изысканно, но на самом деле имел ту же странную формулу, со странным двигателем, спрятанным в суматохе сзади.
Trojan даже попытался сделать свою формулу более высококлассной, представив стильный концепт-кар, который они назвали Mastra. Кажется, два из них — скорее всего, просто макеты — были построены для показа в 1935 году.
Говорят, что это будут шестицилиндровые автомобили (ну, шесть поршневых), предположительно с компоновкой 3×2 и все еще использующие необычную конструкцию двигателей Trojan.
Схема шасси очень похожа на RE, простая, но умная.На этом снимке я считаю, что я насчитываю три провода свечи зажигания, предполагая, что да, они планировали использовать шестипоршневую конфигурацию с тремя соединенными двухцилиндровыми двигателями.
Несмотря на некоторые красивые рисунки, не похоже, что попытка троянца бросить вызов Роверу и Остину за среднюю и верхнюю часть рынка привела к чему-то, и троян прекратил производство легковых автомобилей примерно в 1937 году.
Они продолжали использовать однако их странный двигатель 2×2 в грузовых фургонах, и после перерыва во время Второй мировой войны, когда они строили бомбодержатели и парашютные контейнеры, они продолжали использовать его после войны, окончательно отказавшись от странной конструкции двигателя в 1952 году.
Я почти уверен, что никогда не было другого серийного автомобиля с тех пор, как они использовали такой двигатель, и я собираюсь рискнуть и сказать, что его никогда не будет.
Итак, имея это в виду, поднимите стакан 20W-50 или китового масла или чего-то еще, черт возьми, этот причудливый двигатель любил смешивать с его бензином, и произнесите тост за Трояна, настоящего инженерного чудака.
Пришло время узнать о чудесных и необычных двигателях с оппозитными поршнями
Горизонтально-оппозитные двигатели часто называют «оппозитными» двигателями, потому что движение поршней напоминает боксерские удары.На самом деле, если какой-либо двигатель и должен быть назван в честь оппозитного двигателя, то это другой тип оппозитного двигателя : тот, в котором поршни фактически «бьют» друг в друга. Их называют двигателями с оппозитными поршнями , и они восхитительны.
Двигатели с оппозитными поршнями вовсе не новы; они существуют с конца 1800-х годов и даже раньше в форме пара. Фактически, знаменитый броненосный аппарат времен Гражданской войны USS Monitor использовал вариант двигателя с оппозитными поршнями, известного как двигатель с «вибрирующим рычагом».
По сути, двигатель внутреннего сгорания с оппозитными поршнями представляет собой двухтактный двигатель без головки блока цилиндров, с двумя отдельными коленчатыми валами, на которых соединены два набора поршней, причем поршни используют один цилиндр.
Поршни встречаются (ну почти встречаются) в центре цилиндра, в верхней мертвой точке (ВМТ) обоих поршней. Порты по бокам цилиндра позволяют впускать и выпускать топливо / воздух и открываются при движении поршня.
G / O Media может получить комиссию
Знаете что? Просто посмотрите небольшую анимацию, это все упростит:
Поскольку эти двигатели двухтактные, каждый раз, когда встречаются поршни, происходит рабочий ход.Они редко использовались в автомобильной промышленности, вероятно, потому, что, поскольку они изначально являются двухтактными, они, как правило, больше подходят для бюджетных автомобилей, которые, как правило, были областью двухтактных двигателей. Стоимость и сложность конструкции с двумя кривошипами двигателя с оппозитными поршнями, должно быть, делали эти двигатели более сложными и дорогими в строительстве, чем небольшие двухтактные двигатели, даже с учетом головок цилиндров в таких двигателях, как знаменитый двухтактный трехтактный двигатель DKW. цилиндр.
Это сделало бы двигатели с оппозитными поршнями слишком дорогими для дешевых автомобилей и все же не предпочтительными для автомобилей более высокого класса, поскольку они являются дымными двухтактными.
Это сделало бы двигатели с оппозитными поршнями слишком дорогими для дешевых автомобилей и все же не предпочтительными для автомобилей более высокого класса, поскольку они являются дымными двухтактными.
Мне напомнили об этих двигателях, потому что наши друзья из Engineering Explained только что выложили о них это превосходное видео с пояснениями:
Что особенно примечательно в двигателях, так это то, что в трехцилиндровой (помните, шестипоршневой) форме они Вертикально ориентированный дизельный двигатель с оппозитными поршнями Achates Power, показанный на видео, позволил получить тепловой КПД в диапазоне высоких 40% / низких 50%.Имейте в виду, что обычный четырехтактный дизельный двигатель в среднем будет иметь термический КПД всего около 35 процентов. Это большая шишка.
Achates Power в настоящее время разрабатывает двигатели для военных транспортных средств, но они выпустили видеоролики, которые предполагают, что они думают о дизельных двигателях для грузовых автомобилей массового рынка:
Это очень интересные двигатели, и я мог смотреть анимации того, как они работают в течение всего дня. . Кроме того, если они действительно станут вариантом для полноразмерных пикапов, мне не терпится увидеть, как пиарщики попытаются найти способ объяснить, почему трехцилиндровый двигатель в чем-то лучше одержимого среднестатистического покупателя грузовиков. .
Признаков снижения производительности двигателя
Плохая работа двигателя может привести к серьезным и дорогостоящим проблемам для вашего автомобиля. Очень важно выявлять и решать проблемы двигателя на раннем этапе, прежде чем они приведут к разрушительным последствиям. К счастью, современные автомобили оснащены сигнальными лампами, в том числе лампой проверки двигателя, чтобы вы знали, есть ли проблема. Когда загорится индикатор проверки двигателя, вам следует запланировать диагностические услуги для выявления проблемы.Если индикатор мигает, это указывает на более серьезную проблему, на которую следует немедленно обратить внимание.
Помимо контрольной лампы двигателя, вот некоторые дополнительные признаки того, что производительность вашего двигателя может быть нарушена:
1. Потеря мощности
Двигатели внутреннего сгорания преобразуют топливо в энергию, необходимую для движения транспортного средства. Работа двигателя внутреннего сгорания включает четырехтактный цикл — такт впуска, такт сжатия, такт сгорания и такт выпуска. Отказ во время любого из этих ходов может привести к потере мощности двигателя и снижению производительности двигателя.
2. Необычный или чрезмерный шум
Проблемы с потоком горения могут привести к появлению большого количества странных звуков, таких как стук, шипение, треск или обратное воспламенение. Каждый раз, когда вы слышите странные звуки при запуске автомобиля, считайте это предупреждающим знаком и запланируйте обращение в службу поддержки.
3. Низкий расход топлива
Необходимость заправлять бензобак чаще, чем обычно, может означать больше, чем сокращение вашего бюджета. Это может означать, что есть проблема с тактом сжатия вашего двигателя.Исправить это может быть так же просто, как заказать услугу впрыска топлива или провести настройку. Лучше всего провести диагностику, чтобы убедиться, что это не более серьезная проблема.
4. Остановка двигателя
Когда дело доходит до автомобилей с автоматической коробкой передач, остановка двигателя является весьма необычным явлением и, вероятно, означает наличие проблемы с двигателем. Чаще всего проблема заключается в том, что на такт впуска не попадает искра или топливовоздушная смесь, в которой он нуждается. Здесь проблема также может быть решена путем настройки, но она также может быть более серьезной и не должна оставаться незамеченной.
5. Странные запахи
Как и звуки, нельзя игнорировать все стойкие и необычные запахи. Проблемы с тактом выпуска могут привести к появлению в автомобиле странных запахов выхлопных газов.
6. Обкатка двигателя
Если ваш автомобиль продолжает работать после того, как вы его выключили, вам следует проверить его. Этот признак плохой работы двигателя чаще всего встречается в автомобилях с высокими техническими характеристиками. Причины проблемы могут включать неправильное октановое число бензина для автомобиля, неисправный соленоид или проблемы с карбюратором.
7. Двигатель работает нестабильно.
Засорение системы или старые свечи зажигания могут стать причиной неустойчивой работы двигателя, равно как и неправильное октановое число бензина или низкий заряд аккумулятора. Как и в случае с другими упомянутыми проблемами, простая настройка может быть всем, что нужно, чтобы исправить грубую работу двигателя.
Как и в случае любых проблем с автомобилем, с которыми вы можете столкнуться, важно как можно скорее устранить проблемы с производительностью двигателя или признаки, чтобы избежать дополнительных расходов и осложнений.