Международный Клуб владельцев автомобилей HUMMER^®

Особенности, отличия.
В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объемом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмеркой».
Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости все расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далеком прошлом. Средний объем цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трехсот до шестисот кубических сантиметров (плюс-минус сто «кубиков» в исключительных случаях вроде трехцилиндровой мотоколяски Smart или рядной 4,5-литровой «шестерки» внедорожника Nissan Patrol). Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового мотора. Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.
Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. будет четырехцилиндровым, двухсотсильный будет иметь четыре, пять или шесть цилиндров, трехсотсильный — восемь...
Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?
Простота и компактность
О чем болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Иными словами, увеличить КПД.
Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие двигатели индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объем.
Двух- и трехцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, и рядные в том числе. Зато рядная «четверка» попала в самый массовый диапазон рабочего объема легковых автомобилей — от 1.0 до 2.3 л.
Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятерками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.
Рядные «шестерки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмерку« и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах, так как с ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создает массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперек моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестерку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и новейший Volvo S80 с суперкомпактной КПП.
Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60 о и 90 градусов. А V-образный мотор с углом развала блока 180 градусов, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).
Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели еще и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.
А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — сделать угол развала блока менее 60 градусов. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23 градуса. Почему же этим не пользовались все? Тут возникает другая проблема — вибрации.
О силах и моментах
Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров.
Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями.
Отчего происходят вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента.
Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — они сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне.
В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мертвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.
Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверенной частотой вращения коленвала... Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться.
Плюс к этому, пары сил, приложенные на определенном расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.
Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.
А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.
Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зеленым в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).
Что же получается? Из распространенных типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная "шестерки". Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну, а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали.
Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.
Уравновешенные и не очень
Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (например, такой стоит на отечественной Оке). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того, чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе Оки слева и справа от коленвала стоят два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка?Для того, чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить еще два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешевых автомобилей, было бы совершенно неуместным.
Впрочем, это еще ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата... Но мотор зато получался простым и дешевым!
Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180 о), можно встретить только на мотоциклах. Поскольку поршни в нем всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше.
Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели можно было встретить на довоенных DKW и их прямых наследниках, пластиковых гэдээровских Трабантах. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.
Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1.
А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно.
Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают...
Автомобилей c оппозитным мотором, наиболее уравновешенным из всех двухцилиндровых, было немного — по экономическим и компоновочным соображениям. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.
Трехцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четверка», и поэтому производители трехцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. Однако опелевские двигателисты, недавно снабдившие Opel Corsa новым трехцилиндровым мотором семейства Ecotec, и конструкторы двигателя «городского купе» Smart в целях удешевления и уменьшения механических потерь отказались от балансирного вала. Правда, трехцилиндровая Corsa уже была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».
В самой популярной среди двигателистов рядной «четверке» остается свободной сила инерции второго порядка. Ее можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью (вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?).
А для компенсации момента от балансирного вала придется ставить еще один, вращающийся в противоположную сторону.
Дорого? Безусловно. Однако, моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat, VW. Самый свежий пример — 2.2-литровая «четверка» из семейства Opel Ecotec.
Кстати, оппозитная «четверка» уравновешена лучше, чем рядная — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.
У рядных «пятерок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил... Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жестким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата. И только фиатовские мотористы применяют балансирный вал, который полностью уравновешивает все моменты.
Кстати, практически все «пятерки» образованы путем прибавления еще одного цилиндра к четырехцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четверки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72 градусов.
О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — уже упоминалось.
А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные, ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трешки», то есть не ахти. Поэтому балансирные валы можно увидеть на трехлитровом двигателе V6 Citroen/Peugeot или на новом 3.2-литровом моторе Mercedes-Benz М112. А на других моторах пытаются не усложнять конструкцию и стараются свести уровень вибраций к минимуму за счет усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещенного расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).
Добавим сюда еще одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90 градусов не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счет утяжеленного маховика, но лишь отчасти. Вот вам и еще один источник вибраций...
V-образные «восьмерки» с углом развала цилиндров в 90 градусов и коленвалом, кривошипы которого располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров.
Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов?
Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят...
Напоследок можно поговорить о схемах необычных.
Сначала можно вспомнить про моторы V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного Запорожца. Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.
А что насчет V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5.
Впрочем, конструкторы некоторых моторов Формулы-1 или монстров Chrysler Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думают далеко не в первую очередь.
Ну, а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмерка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четверки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестеркам».
VR6, VR5, W12...
Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах?
Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60 градусов или 90 градусов, а выигрыш в компактности тогда ценили не так...
Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, созданы и применяются гидроопоры силового агрегата, которые могут значительно ослабить вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2.8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста: VW Golf VR6 предыдущего, третьего, поколения!
Этот знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока.
Цилиндры этого мотора разведены на еще меньший угол, чем на Лянчах — всего на 15 град. Гениальное решение — 2.8-литровая «шестерка» компактнее, чем обычный мотор V6, да еще и имеет одну головку блока! А в прошлом году на автомобилях Volkswagen Golf IV появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр.
После этого мотористы концерна VW вообще словно с цепи сорвались.
Они придумали суперкомпактный W-образный двигатель. W12, которым снабжен концепт-кар W12 Roadster, — это два двигателя VR6, установленные под углом 72 градуса на одном коленвале. А мотор W8, которым будут оснащать VW Passat Plus, — это два мотора VR6, от которых отрезано по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале.
А еще в Вольфсбурге подумывают о восемнадцатицилиндровом двигателе — страшно подумать, на какую он будет похож букву...
Почему же таких моторов не было раньше? О новых гидроопорах мы уже упоминали. Есть причины чисто технологического свойства. Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится!
А еще создателям новых схем помогает... компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без компьютера обойтись очень сложно.
Теория и практика
Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности.
Потом, двигатели сейчас все чаще строятся по модульному принципу, и кульминацией этого стали фольксвагеновские изыски. Говоря упрощенно, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трехцилиндровый, и W12.
А вибрации... Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестерку».
А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации деталей под нагрузкой.
Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле, конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора.

Интересное чтиво.
А про роторный чего ж не написал?

Познавательно. Про роторные говорят машины КГБ оснащали, мощь была большая, а ресурс маленький.

Исправляюсь
Роторный (ДВС) действительно великое и гениальное изобретение. Но его сложная конструкция не даёт столь широкого применения.В отличии от обычных поршневых двигателях в которых поршень совершает 4 такта, за два оборота коленчатого вала, в роторном эти же 4 такта происходит за одно вращение вала.
В современном двигателестроении известны роторные двигатели внутреннего сгорания различного типа. Их можно разделить на роторно-поршневые, роторно-лопастные и собственно роторные двигатели. Роторно-поршневые двигатели содержат поршни и цилиндры, которые объединяются в единый блок либо в виде многолучевой звезды, либо в виде барабана. В звездообразных двигателях каждый поршень имеет ролик, опирающийся на рабочую дорожку, проточенную в виде "восьмерки" на неподвижном силовом кольце, а в центре корпуса расположен неподвижный золотник для подвода рабочей смеси в цилиндры. В двигателях барабанного типа поршни движутся в цилиндрах навстречу друг другу, образуя рабочие камеры переменного объема, а их поступательное движение преобразуется во вращательное движение вала с помощью "косых" шайб. В роторно-лопастных двигателях внутреннего сгорания основными рабочими элементами являются лопасти, которые делят цилиндрическую полость корпуса на четыре замкнутых объема. Для осуществления в них термодинамических процессов лопасти должны совершать сложное движение, которое кроме вращательного состоит также из движения, подобного движениям ножниц. Более простую конструкцию имеют собственно роторные двигатели внутреннего сгорания, в которых переменные рабочие объемы для осуществления термодинамических процессов образуются рабочими поверхностями ротора и корпуса. Такие двигатели имеют либо внутреннюю полость сложной формы и простой ротор как, например, в двигателях Ванкеля, либо цилиндрическую форму внутренней полости и ротор сложной конструкции с подвижными поршнями.
Основным недостатком известных роторно-поршневых и собственно роторных двигателей внутреннего сгорания является небольшой ресурс их работы вследствие быстрого износа рабочих поверхностей, что обусловлено наличием больших центробежных сил, действующих на рабочие элементы двигателя. К недостаткам известных собственно роторных двигателей, кроме того, можно отнести также ненадежную работу уплотнений, неудобную форму камеры сгорания, сложную форму внутренней полости либо сложную конструкцию ротора. Да и и ремонт не практичен из-за высокой стоимости и в невозможности найти заменяемые детали. К тому же и специалистов не очень много которые могли бы это сделать.

Не только. В Тольятти экспериментировали и даже выпускали ВАЗ-2108-91, 2109-91, 21099-91 с роторными -поршневыми двигателями ВАЗ-4132 И ВАЗ-415.

Спасибо, Серж!

Необычные автомобильные ДВС
Цикл Аткинсона
Впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск – по такому циклу, изобретенному еще в 1876 году немецким инженером Николаусом Отто, работает традиционный четырехтактный двигатель. Тем не менее, уже в 1886 году британский изобретатель Джеймс Аткинсон усовершенствовал эту схему.
На первый взгляд, мотор мало изменился. У него тот же порядок тактов, принцип работы и т.д. Но если разобраться, то Аткинсон создал, по сути, совершенно оригинальный тип ДВС.Судите сами: прежде всего двигатель получил специальный коленвал со смещенными точками крепления. Это позволило снизить потери на трении и поднять степень сжатия мотора. Также в двигателе Аткинсона другие фазы газораспределения. Если на обычном ДВС впускной клапан закрывается практически сразу по прохождении поршнем нижней мертвой точки, то в новой схеме такт впуска значительно длиннее – клапан закрывается лишь на полпути поршня к верхней мертвой точке, то есть, когда в цикле Отто уже вовсю идет такт сжатия. Теоретически, благодаря этим доработкам должно было существенно улучшиться наполнение цилиндров, а, следовательно – экономичность и мощностные показатели двигателя. В целом, цикл Аткинсона примерно на 10% эффективнее цикла Отто.Но на серийных автомобилях творение британского инженера долгое время почти не встречалось. Дело в том, что такой мотор способен нормально работать лишь на достаточно высоких оборотах. А на холостых он, наоборот, норовит заглохнуть. То есть, здесь приходится решать проблему наполнения цилиндров на малых оборотах. Для этого пытались использовать механический нагнетатель (кстати, такую схему иногда не совсем верно еще называют «цикл Миллера»), но оказалось, что потери на привод компрессора практически сводят на нет все достоинства мотора Аткинсона.Поэтому, массовых моделей с таким ДВС очень мало. И, пожалуй, самая известная из них – Mazda Xedos 9/Eunos 800, которая выпускалась с 1993 по 2002 год и оснащалась 210-сильным 2,3-литровым V6. Зато цикл Аткинсона очень пригодился автопроизводителям при создании гибридных моделей (вроде Toyota Prius). 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 другой – максимально использовать его положительные качества.
Золотниковое газораспределение
Традиционный газораспределительный механизм, со всеми клапанами, толкателями, распредвалами и прочими движущимися частями – один из основных источников шума в автомобильном двигателе. Поэтому создатели еще самых первых машин пытались избавиться от громоздкого ГРМ.Пожалуй, наибольшего успеха на этом поприще добился американский инженер Чарльз Найт, который в начале прошлого века изобрел мотор собственной конструкции. Привычных клапанов и их 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.
Моторы с золотниковым газораспределением Найта отличались практически бесшумной по меркам того времени работой. Неудивительно, что вскоре изобретением американца заинтересовались многие автомобильные компании. Правда, из-за высокой сложности изготовления стоили такие моторы немало, поэтому они прижились в основном на престижных моделях, покупатели которых готовы были переплачивать за комфорт. В частности, двигатели Найта тогда использовали такие знаменитые фирмы, как Daimler, Mercedes-Benz или Panhard Levassor.
Однако век бесшумных моторов Найта оказался недолог. Уже в 30-х годах прошлого века практически все автопроизводители отказались от таких двигателей. Как показала практика, конструкция оказалась очень ненадежной, да к тому же из-за высокого трения между золотниками и стенками цилиндра (особенно на высоких оборотах) расход топлива и масла оказался очень значительным.Поэтому позади автомобилей с такими моторами всегда вился характерный сизый дымок от сгорающей смазки.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.
Бензодизель
Мы привыкли, что в последнее время на легковых автомобилях используются в основном два типа двигателей – бензиновые и дизельные. Но вскоре, возможно, этого разделения не будет. Ведь многие автопроизводители сегодня работают над созданием универсального мотора, который совместит в себе высокую мощность бензиновых силовых агрегатов с хорошей тяговитостью и экономичностью дизелей.В принципе, первый шаг в этом направлении уже сделан. Современные бензиновые двигатели с непосредственным впрыском топлива уже могут похвастать достаточно высокой степенью сжатия на уровне 13-14 единиц (у дизелей – 17-19), да и работают они практически так же, как моторы с воспламенением от сжатия. Разве что рабочую смесь по-прежнему приходится искусственно поджигать свечой.На экспериментальных моделях степень сжатия достигает 15-16 единиц. Правда, этого все равно недостаточно для самовоспламенения смеси в ряде случаев. Поэтому при запуске двигателя, а также при высоких нагрузках топливо все равно поджигается от искры. Однако при равномерном движении свеча отключается, и мотор переходит на «дизельный» режим работы, потребляя минимум топлива.Причем процесс сгорания постоянно контролируется электроникой, которая в зависимости от внешних условий вносит поправки в работу двигателя.
По словам разработчиков, подобный двигатель очень экономичен и дружелюбен к окружающей среде. Впрочем, говорить о перспективах таких моторах на серийных моделях пока рано, ведь все преимущества такой системы могут свестись на нет ее высокой стоимостью.
Переменная степень сжатия
Этот параметр специалисты считают одним из главных в двигателе. Ведь чем выше степень сжатия, тем больше мощность, КПД мотора и лучше его экономичность. Поэтому, чем современнее становились ДВС, тем больше у них становилась степень сжатия. Но в последнее время такая тенденция практически прекратилась. Дело в том, что бесконечно увеличивать этот параметр тоже нельзя, иначе в цилиндрах будет происходить взрывное, неконтролируемое сгорания рабочей смеси. Иными словами – детонация, которая может привести даже к разрушению мотора. Причем особенно чувствительны к увеличению степени сжатия моторы с наддувом. Ведь у них нагрузка на детали больше, они сильнее нагреваются и риск появления детонации соответственно выше. Так что степень сжатия приходится снижать. При этом соответственно падает и эффективность двигателя.Таким образом, в идеальном случае степень сжатия должна плавно меняться в зависимости от режима работы и нагрузки на мотор. Об этом задумались еще в середине прошлого века. Появилось множество проектов весьма оригинальных конструкций, у которых, по сути, была одна общая черта – сложность, дороговизна и как следствие, непригодность к серийному производству.Пожалуй, наибольшего прогресса в создании двигателей с переменной степенью сжатия добилась шведская компания Saab. В 2000 году она представила рядный пятицилиндровый мотор SVC (Saab Variable Compression), который при рабочем объеме всего 1.6 л выдавал 225 л.с.(!) Даже не сегодняшний день это фантастический показатель. Этот двигатель по горизонтали разделен на две части, шарнирно соединенных друг с другом. В нижней части 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. А сегодня и само существование шведской компании сегодня под большим вопросом...
По мнению специалистов, более жизнеспособной выглядит другая схема. Такой двигатель практически не отличим от обычного, за исключением оригинального кривошипно-шатунного механизма. Коленвал здесь связан с поршнем через коромысло. Оно в свою очередь закреплено на специальном валу, который может поворачиваться с помощью электро- или гидропривода. При наклоне коромысла меняется и положение поршня в цилиндре, а значит и степень сжатия. Преимущества такой компоновки в относительно простоте – теоретически ее можно создать на основе практически любого мотора.

"В 2000 году она представила рядный пятицилиндровый мотор SVC (Saab Variable Compression), который при рабочем объеме всего 1.6 л выдавал 225 л.с.(!) Даже не сегодняшний день это фантастический показатель". - показатели очень близкие к Ауди ТТ того же 2000г. серийно выпускаемой.

А на ё-мобиль собираются ставить роторно-лопастные двигателя. Двигатлей много, а технологий для изготовления материалов для них немного. Думаю тут дело обстоит в проблеме материалов.

Двигатель будущего из прошлого века
Эта действующая модель уникального роторно-лопастного двигателя с внешним подводом тепла и рычажно-кулачковым механизмом появилась на свет в Псковском политехническом институте.
Новое изобретение явно выигрывает в сравнении со своим прародителем. Компактный, в три раза легче весом, но поддерживающий ту же мощность, что и двигатель внутреннего сгорания, с уровнем шума, подобным издаваемому работающим холодильником, отвечающий всем экологическим требованиям… Если скептики еще не впечатлены, надо добавить, что «двигатель будущего» может работать на любом топливе: дереве, спирте, угле, солнечной энергии, горячей воде и исполнять функции нагревателя. В качестве ассоциации всплывает строчка из классики советской мультипликации: «…он летит, дымит, пыхтит и чай дает – самоваро-пароходо-вертолет!»
Идею о создании двигателя нового поколения выдвинул преподаватель ППИ Юрий Лукьяненко, взявшись за его разработку в 1978 году. А около полутора лет назад научной группой вуза был выигран грант на конкурсе Федерального агентства по науке и новациям РФ. Сумма, выделенная на разработку двигателя, внушительная – 7,6 миллиона рублей.
Научная группа насчитывает 10 человек, в их числе шесть кандидатов наук и два доктора наук. Сейчас их задача – создание и проверка работы опытного образца двигателя.
Роторно-лопастный двигатель с внешним приводом тепла может работать как миниатюрной электростанцией, так и в качестве «сердца»автомобиля. Несомненно, подобное изобретение станет не только технологическим прорывом, но и значительно ускорит развитие автопрома в России.

Уверен будущее моторостроения за такими вот моторами (внешнего сгорания) и гибридами.

Это фактически двигатель Стирлинга. Ему в обед 100 лет


1. завести и сразу поехать на нем принципиально не возможно. как паровоз - надо раскочегарить
2. КПД не фантастишь - в США собранную солнечную энергию фокусируют на таких движках - 31% на опытных образцах.
3. Реально! В России есть даже завод (а может уже и не один) которые торгуют на полном серьезе ВЕЧНЫМИ двигателями. Естественно на торсионных полях и нанотехнологиях. Такими же одержимыми старичками в цехах царя гороха собираются. Разводилово хлеще чем у Мавроди.

Едва ли не единственной альтернативой поршневому двигателю видится только газовая турбина. Об этом говорит тот факт, что во многих странах ведутся работы по созданию газотурбинного автомобиля.В активе газотурбинного двигателя такие преимущества, как неприхотливость в топливе, легкость запуска, дешевизна производства. Лишь низкая экономичность не позволяла ему до сих пор стать конкурентом автомобильного поршневого двигателя.
В конце XIX в. в книге «Самодвижущиеся экипажи», изданной в 1898 г. в Петербурге, русский автомобилист Н. Песоцкий приводит конструкцию газовой турбины, считая ее перспективной в качестве автомобильного двигателя. В более поздних трудах по автомобильным двигателям наиболее дальновидные авторы (П. Орловский, Н. Бриллинг и др.) дают сведения по газовым турбинам и указывают их возможные преимущества для применения в качестве автомобильного двигателя.
Несмотря на то, что идея газовой турбины высказана еще Леонардо да Винчи в 1500 г., а патент на нее был взят Джоном Барбером в 1791 г., практически первые опытные газовые турбины появились только к концу XIX в. В 1897 г. инженер русского морского флота П. Кузьминский построил первую опытную парогазовую турбину. Затем в 1907 г. французские конструкторы Арменго и Лемаль построили действующую газовую турбину.
Опытные газовые турбины начали строить в XX в. К 30-м годам они были усовершенствованы и начали применяться -в качестве двигателей в промышленности.
Первый проект газотрубинного автомобиля был предложен в 1906 г: в Англии Нельсоном, но, конечно, в то время не могло быть и речи о постройке машины, так как газовая .турбина не получила еще оформления даже в стационарном варианте. Только усовершенствование газовых турбин в турбовинтовой и реактивной авиации позволило приступить к опытам постановки их на автомобилях, это было сделано после второй мировой войны.
Первые опыты постройки газотурбинных установок для автомобилей провела английская фирма Ровер. Свои работы она опубликовала в 1946 г. Позднее начали сообщать о своих опытах постановки газовых турбин на автомобилях другие фирмы, представившие газотурбинные автомобили в 1950-х годах, но указывавшие, что опыты они начали в то же время, что и фирма Ровер, но не сообщали об этом до тех пор, пока не построили пригодных для испытаний машин. Сейчас работы по созданию газотурбинных автомобилей ведут почти все крупные заводы мира.
Какие возможности дает замена поршневых двигателей газотурбинными при обычных типах двигателя. Газотурбинная силовая установка на автомобиле обладает высокой мощностью при малом весе и малых габаритных размерах. Удельный вес газовых турбин может составлять менее 1 кг/л. с. Деталей в газовой турбине меньше, чем в поршневом двигателе той же мощности, конструкция ее проще и управление ею легче. Весьма важно, что для газовой турбины не имеет большого значения выбор топлива, качество которого не регламентируется ни октановыми, ни цетановыми числами. Можно применять керосин, лигроин, дизельное топливо, бензин, сжатые и сжиженные газы в то время, как требования к топливу для автомобильных поршневых двигателей выше, что особенно заметно в отношении октановых чисел для современных бензиновых двигателей с высокой степенью сжатия.
В отработавших газах поршневых бензиновых автомобилей всегда содержится ядовитая окись углерода, кроме того, этилированный бензин при сгорании отравляет воздух свинцовыми соединениями. Высокий коэффициент избытка воздуха в газотурбинных установках обеспечивает полное сгорание топлива без выделения окиси углерода, отравляющей воздух. Газотурбинные автомобили обладают хорошей динамикой, не требуют сложных трансмиссий с коробками передач и превосходят в этом отношении автомобили с поршневыми двигателями. Объсняется это тем, что с уменьшением числа оборотов крутящий момент газовых турбин возрастает. Благоприятное протекание крутящего момента и мощности по оборотам дает возможность обойтись без коробки передач на легковых автомобилях, а на грузовиках и автобусах - ограничиться меньшимчислом передач, благодаря чему упрощается управление автомобилем.
Достоинством газовых турбин является быстрота пуска при низкой температуре вследствие значительно меньшей поверхности трущихся деталей. Удельная мощность и к. п. д. газовых турбин существенно возрастают при работе с пониженными температурами воздуха, поэтому применение этих двигателей в областях с холодным климатом особенно желательно. Наряду с указанными достоинствами газотурбинные двигатели имеют ряд существенных недостатков, которые обусловливают отсутствие серийного выпуска газотурбинных автомобилей. Главный недостаток газотурбинной установки с камерами сгорания - низкий к. п. д., что обусловлено существенно меньшим перепадом тепла в рабочем процессе по сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания. Благодаря пульсирующему принципу работы в поршневом двигателе температура достигает 2500° (а иногда и выше), в то время как температура поршня не превышает 600° (в подавляющем большинстве конструкций значительно ниже). Непрерывность процесса в газовой турбине заставляет лопатки турбины работать с температурой, равной температуре газа, а прочность лопаток не позволяет иметь такую высокую температуру газа, которая обеспечивала бы высокие к.п.д. Без дополнительных устройств газотурбинный двигатель имеет к.п.д. на валу турбины обычно не выше 20%- Если низкий к.п.д. обусловливает высокие расходы топлива на полной мощности, то на частичных нагрузках экономичность его по сравнению с поршневым двигателем еще более ухудшается, а автомобильный двигатель, как известно, на частичных нагрузках работает более продолжительное время, чем на полной мощности.
Однако прогресс не стоит на месте,в США закончены испытания нового газотурбинного двигателя, выпущенного концерном Ford для установки на грузовые автомобили, тягачи, тяжелые трактора и бульдозеры. Результаты испытаний показали, что достигнутые на данном этапе качества турбины позволяют использовать ее также и на легковых автомобилях.
Наиболее существенная особенность газовой турбины в том, что разработчикам удалось достичь топливной экономичности даже лучшей, чем у обычных бензиновых двигателей на всем диапазоне рабочих режимов двигателя.
Все это позволяет рассматривать создание новой турбины, как важный этап в развитии техники газотурбинных автомобилей. Газотурбинный двигатель Ford, модель 704, работает на бензине, керосине и легком дизельном топливе. Его высокие эксплуатационные качества обеспечиваются применением двухступенчатого сжатия воздуха в центробежных компрессорах.Двигатель весит 300 кг. Его максимальная мощность превышает 300 л. с.
Сможет ли поршневой двигатель теперь, когда экономичность газотурбинных двигателей значительно повышена и продолжает расти, противостоять газовой турбине?
Последние данные свидетельствуют. что возможности поршневого двигателя далеко не исчерпаны. Два года назад японскому профессору Мията с помощью ввернутого в головку цилиндра электрода, на который подавалось переменное напряжение до 10 тысяч вольт, удалось увеличить мощность двухтактного двигателя более чем в 1,5 раза. Столь значительный прирост мощности будет понятен, если рассмотреть физику этого явления.
Не менее фантастичен результат, полученный в Праге. Там в одном из научно-исследовательских институтов недавно разработана новая методика расчета насосных и выхлопных каналов, а также камер сгорания поршневого двигателя. У сконструированного на основе этой методики опытного образца двигателя для мотороллера мощность возросла с 7.5 до 10,5 л. с, то есть на 40 процентов, а расход горючего и шум уменьшились.

11 января 2012
Разговоры о приближающемся конце эпохи моторов на ископаемом топливе вселяют оптимизм в "зеленых" и заставляют нервно поеживаться владельцев и сотрудников компаний, чей бизнес состоит в разработке и производстве комплектующих для мирового автопрома, столпом которого был и остается двигатель внутреннего сгорания.
И хотя многое из того, что слышится из этого лагеря похоже на самовнушение, но уверенность, с которой говорят о перспективах ДВС специалисты ведущих ОЕМ-поставщиков, стоит того, чтобы прислушаться.
По мнению Эндрю Брауна, занимающего пост исполнительного директора и главного технолога компании Delphi (одним из "коньков" этой фирмы является топливная аппаратура дизельных моторов), - "Традиционный ДВС отнюдь не исчерпал своего потенциала. Это связано с тем, что хотя по части КПД двигатели на ископаемом топливе уже и близки к своему максимуму, но экономически они еще долго будут оставаться выгоднее электромобилей".
Именно в стремлении законодателей ужесточать экологические нормы, а производителей увеличивать запас хода и повышать топливную экономичность, разработчики и поставщики комплектующих видят для себя новые возможности. возможность предоставлять высокотехнологичные варианты. "Двигатель внутреннего сгорания, будь то бензин или дизель, будет с нами еще долгие годы," сказал босс Delphi .
Несмотря на хорошие перспективы ДВС в обозримом будущем, Браун добавил, что Delphi принимает активное участие в разработках связанных с электромобилями. По его словам, ключ к их развитию и распространению — снижение стоимости разработки и производства батарей. Сейчас Министерство энергетики США поставило целью доведение цены аккумуляторных технологий в США с $ 800-900 за киловатт-час до уровня ниже $400. И только когда эта отметка будет пройдена, электромобили получат шанс конкурировать с ДВС. Но это займет, как считают в Delphi, еще много времени

Роторное купе Mazda RX-8 покидает конвейер, рискуя унести с собой целую главу в истории ДВС. Пока японская компания не дает никаких комментариев насчет преемника RX-8, хотя слухи о разработке нового поколения роторно-поршневых двигателей ни разу не были официально опровергнуты. Тем не менее на данный момент эти эксклюзивные моторы интересуют лишь энтузиастов. Например, в Новой Зеландии создали уникальный двигатель, состоящий сразу из шести роторов!Сумасшедшие инженеры уже пытались соединить в одном силовом агрегате сразу несколько роторно-поршневых двигателей. Эксперименты той же Mazda завершились более чем успешно: спортивный прототип 787 смог стать победителем в гонках на выносливость «24 часа Ле-Мана» в 1991 году. Двигатель уникального автомобиля содержал четыре ротора. Новозеландские механики из Pulse Performance Race Engineering впервые в мире смогли усмирить на два ротора больше. Очевидно, было проделано немало работы, прежде чем силовой агрегат смог запуститься и стабильно функционировать.
Прежде в Pulse Performance Race Engineering производили четырехроторные двигатели, поэтому опыта талантливой команде не занимать. Состоящий из четырех блоков мотор способен развивать до 600 лошадиных сил. Мощность трехроторного ДВС от Pulse Performance Race Engineering ограничена 450 лошадиными силами. Если масштабируемость распространяется и на нового монстра, то он сможет выдать 900 бешеных скакунов! Никаких официальных заявлений на этот счет пока не поступало. Трудно представить, где такому монстру найдется применение.
На видео можно посмотреть на уникальный плод инженерной мысли. Тестовый образец не только выглядит ужасающе, но и звучит соответственно. Вряд ли это можно сравнить с мелодией: получился скорее устрашающий рык из иного мира. Возможно, когда-нибудь нечто подобное появится на настоящем автомобиле.