Необычные автомобильные ДВС.

Часть 1
Двигатели внутреннего сгорания используются на легковых автомобилях более ста лет. Причем за все время революционных изменений эти моторы так и не претерпели. Тем не менее, у них есть множество врожденных недостатков, от которых инженеры по сей день пытаются избавиться, предлагая подчас весьма неординарные решения. Одни из них остались на стадии экспериментов, другие реализовались на серийных автомобилях. Что же представляют собой наиболее интересные разработки?
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.