Вже понад 100 років в легковому автомобілебудування використовуються двигуни внутрішнього згоряння і за весь цей час ніяких революційних змін в їх роботі або промисловому будова придумано не було. Однак, недоліків у цих моторів предостатньо. Боротьбу з ними інженери вели завжди, як ведуть і до цього дня. Трапляється, що деякі ідеї переростають в досить оригінальні і вражаючі технічні рішення. Одні з яких так і залишаються на стадії розробки, а інші втілюються в життя на деяких серіях автомобілів.
Поговоримо про найбільш цікавих інженерних розробках в області «двигунів»
Помітні факти історії
Класичний чотиритактний мотор був винайдений в далекому 1876 році одним німецьким інженером по імені Ніколаус Отто, цикл роботи такого двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) простий: впуск, стиснення, робочий хід, випуск. Але вже через 10 років після варіанту Отто британський винахідник Джеймс Аткінсон запропонував удосконалити дану схему. На перший погляд цикл Аткінсона, його порядок тактів і принцип роботи такий же як і двигуна, який винайшов німець. Однак, по суті це абсолютно інша і досить оригінальна система.
Перед тим як ми розповімо про зміни в класичному будові ДВС, подивимося про принцип роботи такого двигуна, щоб усім було зрозуміло про що ми говоримо.
3-D модель роботи ДВС:
Коментарі та найпростіша схема ДВС:
цикл Аткінсона
По-перше, в двигуні Аткінсона є унікальний колінчастий вал, що володіє зміщеними точками кріплення.
Така новація дозволила скоротити кількість втрат на тертя і збільшити рівень стиснення двигуна.
По-друге, двигун Аткінсона має інші фази розподілу газу. На відміну від двигуна Отто, де клапан впускання закривається майже відразу після проходження поршнем нижньої точки, в двигуні британського винахідника такт впуску набагато довше, в результаті чого клапан здійснює закриття, коли поршень уже на півдорозі до верхньої мертвої точки циліндра. В теорії така система повинна була поліпшити процес наповнення циліндрів, що в свою чергу призвело б до економії палива і збільшення показників потужності мотора.
В общем-то, цикл Аткінсона на 10% Показово по ефективності, ніж цикл Отто. Але все ж серійно автомобілі з таким ДВС не випускалися і не випускаються.
Цикл Аткінсона на практиці
А справа вся в тому, що забезпечити свою нормальну роботу такий двигун може тільки на підвищених обертах, при неодружених - він так і прагне стихнути. Щоб цього не відбувалося, розробники та інженери намагалися впровадити в систему нагнітач з механікою, але його установка, як з'ясувалося, зводить практично до нуля всі плюси і гідності двигуна Аткінсона. З огляду на це серійно автомобілі з таким двигуном практично не випускалися. Один з найвідоміших - Mazda Xedos 9 / Eunos 800, що випускається в 1993-2002 роках. Автомобіль оснащувався 2,3-літровим двигуном V6, з потужність в 210 к.с.
Mazda Xedos 9 / Eunos 800:
А ось виробники гібридних автомобілів з радістю стали застосовувати в розробках даний цикл ДВС. Тому як при малій швидкості така машина рухається, використовуючи свій електричний двигун , А для розгону і швидкої їзди їй потрібен бензиновий, тут-то і можна по максимуму втілити в життя всі достоїнства циклу Аткінсона.
золотниковое газорозподіл
Головним джерелом шуму в двигуні автомобіля є газорозподільний механізм, адже в ньому досить багато рухомих частин - різні клапани, штовхачі, розподільні вали і т.д. Багато винахідників намагалися «втихомирити» такий громіздкий механізм. Мабуть, найбільше це вдалося американському інженерові Чарльзу Найту. Він винайшов свій власний двигун.
У ньому немає ні стандартних клапанів, ні приводу до них. Замінюють ці деталі - золотники, в формі двох гільз, які розміщені між поршнем і циліндром. Унікальний привід змушував рухатися золотники в верхнє і нижнє положення, вони в свою чергу відкривали в потрібний момент вікна в циліндрі, куди надходило паливо, а в атмосферу виділялися вихлопні гази.
Для початку XX століття така система була досить безшумної. Не дивно, що їй стало цікавитися все більша і більша кількість автовиробників.
Тільки ось коштував такий двигун далеко не дешево, тому і прижився він тільки на престижних марках, типу Mercedes-Benz, Daimler або Panhard Levassor, покупці яких гналися за максимальним комфортом, а не дешевизною.
Але вік мотора, винайденого Найтом, виявився недовгим. І вже в 30-ті роки минулого століття автовиробники зрозуміли, що двигуни такого типу досить не практичні, тому як конструкція їх не зовсім надійна, а високий ступінь тертя між Золотниками збільшує і витрати палива і масла. Тому-то дізнатися автомобіль з ДВЗ такого типу можна було по сизому серпанок з вихлопної труби автомобіля від палаючої мастила.
У світовій практиці було безліч всіляких рішень в області модернізації класичного двигуна внутрішнього згоряння, однак, його первісна схема збереглася до сих пір. Деякі автовиробники звичайно ж застосовують на практиці відкриття успішних вчених і умільців, але по своїй суті, ДВС - залишився колишнім.
У статті використані зображення з сайтів www.park5.ru, www.autogurnal.ru