Аксиальный двигатель

Мы привыкли к классическому дизайну двигателей внутреннего сгорания, который, по сути, существует уже целый век. Быстрое сгорание горючей смеси внутри цилиндра приводит к увеличению давления, которое толкает поршень. Тот, в свою очередь, через шатун и кривошип крутит вал.
Если мы хотим сделать двигатель мощнее, в первую очередь нужно увеличивать объём камеры сгорания. Увеличивая диаметр, мы увеличиваем вес поршней, что отрицательно сказывается на результате. Увеличивая длину, мы удлиняем и шатун, и увеличиваем весь двигатель в целом. Или же можно добавить цилиндров - что, естественно, также увеличивает результирующий объём двигателя. С такими проблемами столкнулись инженеры ДВС для первых самолётов. Они, в конце концов, пришли к красивой схеме «звездообразного» двигателя, где поршни и цилиндры расположены по кругу относительно вала через равные углы. Такая система хорошо охлаждается потоком воздуха, но очень уж она габаритная. Поэтому поиски решений продолжались.

Первый аксиальный двигатель

В 1911 году Macomber Rotary Engine Company из Лос-Анджелеса представила первый из аксиальных (осевых) ДВС. Их ещё называют «бочковыми», двигателями с качающейся (или косой) шайбой. Оригинальная схема позволяет разместить поршни и цилиндры вокруг основного вала и параллельно ему. Вращение вала происходит за счёт качающейся шайбы, на которую поочерёдно давят шатуны поршней.
Аксиальный двигатель принцип работы
У двигателя Макомбера было 7 цилиндров. Изготовитель утверждал, что двигатель был способен работать на скоростях от 150 до 1500 об/мин. При этом на 1000 об/мин он выдавал 50 л.с. Будучи изготовлен из доступных в то время материалов, он весил 100 кг и имел размеры 710х480 мм. Такой двигатель был установлен в самолёт авиатора-первопроходца Чарльза Фрэнсиса Уолша «Серебряный дротик Уолша».
Аксиальный двигатель
Не остались в стороне и советские инженеры. В 1916-м году появился двигатель конструкции А. А. Микулина и Б. С. Стечкина, а в 1924 г — двигатель Старостина. Об этих двигателях знают, пожалуй, только любители истории авиации. Известно, что детальные испытания, проведенные в 1924 г, выявили повышенные потери на трение и большие нагрузки на отдельные элементы таких двигателей.
Двигатель Старостина из музея авиации в Монино
Двигатель Старостина из музея авиации в Монино
Гениальный и слегка безумный инженер, изобретатель, конструктор и бизнесмен Джон Захария Делореан мечтал построить новую автомобильную империю в пику существующим, и сделать совершенно уникальный «автомобиль мечты». Все мы знаем машину DMC-12, которую называют просто DeLorean. Она не только стала звездой экрана в фильме «Назад в будущее», но и отличалась уникальными решениями во всём — начиная от алюминиевого кузова на плексигласовом каркасе и заканчивая дверями «крылья чайки». К сожалению, на фоне экономического кризиса производство машины не оправдало себя. А затем Делореан долго судился по подложному делу о наркотиках. Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальный внешний вид машины ещё и уникальным мотором — среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Судя по его письмам, он задумал такой двигатель ещё в 1954 году, а всерьёз принялся за разработку в 1979-м. В двигателе Делореана было три поршня, и они располагались равносторонним треугольником вокруг вала. Но каждый поршень был двусторонним — каждый из концов поршня должен был работать в своём цилиндре. По каким-то причинам рождение двигателя не состоялось — возможно, потому, что разработка автомобиля с нуля вышло достаточно сложным предприятием. На DMC-12 устанавливали 2,8-литровый двигатель V6 совместной разработки Peugeot, Renault и Volvo мощностью 130 л. с.
Экзотический вариант аксиального двигателя — «двигатель Требента»
Экзотический вариант аксиального двигателя — «двигатель Требента»
Тем не менее, такие двигатели не получили широкого распространения — в большой авиации постепенно состоялся переход на турбореактивные двигатели, а в автомобилях по сию пору используется схема, в которой вал перпендикулярен цилиндрам. Интересно только, почему такая схема не прижилась в мотоциклах, где компактность пришлась бы как раз кстати. По-видимому, они не смогли предложить какой-либо существенной выгоды по сравнению с привычным нам дизайном. Сейчас такие двигатели существуют, но устанавливаются в основном в торпедах — благодаря тому, как хорошо они вписываются в цилиндр.
Главная отличительная черта аксиального ДВС — компактность. Кроме того, в его возможности входит изменение степени сжатия (объёма камеры сгорания) просто путём изменения угла наклона шайбы. Шайба качается на валу благодаря сферическому подшипнику.

Аксиальный двигатель Duke Engines

Однако новозеландская компания Duke Engines в 2013 году представила свой современный вариант аксиального ДВС. В их агрегате пять цилиндров, но всего лишь три форсунки для впрыска топлива и — ни одного клапана. Также интересной особенностью двигателя является тот факт, что вал и шайба вращаются в противоположных направлениях.
Внутри двигателя вращаются не только шайба и вал, но и набор цилиндров с поршнями. Благодаря этому удалось избавиться от системы клапанов — движущийся цилиндр в момент зажигания просто проходит мимо отверстия, куда впрыскивается топливо и где стоит свеча зажигания. На стадии выпуска цилиндр проходит мимо выпускного отверстия для газов. Система впуска и выпуска весьма схожа с двухтактным двигателем. Благодаря такой системе количество необходимых свечей и форсунок получается меньшим, чем количество цилиндров. А на один оборот приходится в сумме столько же рабочих ходов поршня, как у 6-цилиндрового двигателя обычного дизайна. При этом вес аксиального двигателя на 30% меньше. Кроме того, инженеры из Duke Engines утверждают, что и степень сжатия их двигателя превосходит обычные аналоги и составляет 15:1 для 91-го бензина (у стандартных автомобильных ДВС этот показатель равен обычно 11:1). Все эти показатели могут привести к уменьшению расхода топлива, и, как следствие — к уменьшению вредного воздействия на окружающую среду (ну или к увеличению мощности двигателя — в зависимости от ваших целей). Основные преимущества: • Очень низкий уровень вибрации. • Только три форсунки и три свечи зажигания на пять цилиндров, плюс нет клапанов, автоматически в разы уменьшается количество элементов. • Может работать на самых разнообразных видах топлива. • Легче и компактнее, чем традиционные двигатели внутреннего сгорания.
ксиальный двигатель Duke Engines
Сейчас компания доводит двигатели до коммерческого применения. В наш век отработанных технологий, диверсификации, экономии на масштабе и т.п. сложно представить, как можно серьёзно повлиять на индустрию. В Duke Engines, по-видимому, это тоже представляют, поэтому намереваются предлагать свои двигатели для моторных лодок, генераторов и малой авиации.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ


Как расположение двигателя влияет на управляемость?

Есть так много веских причин, чтобы спроектировать автомобиль с двигателем спереди, поэтому, вероятно, это самая простая и распространенная компоновка. Но когда технологичность автомобиля является преимуществом - например, в высокопроизводительных ав...

Принцип работы двигателя Стирлинга

Двигатель Стирлинга - это тепловой двигатель, который сильно отличается от двигателя внутреннего сгорания в вашем автомобиле. Изобретенный Робертом Стирлингом в 1816 году, двигатель Стирлинга обладает потенциалом быть намного более эффективным, чем б...

Двигатели Hemi

Если вы любите автомобили, то вы наверняка слышали о двигателе HEMI. Если вы родились в 1960-х годах или раньше, вы помните феномен, созданный двигателями Chrysler HEMI в 1950-х, 60-х и 70-х годах. Если вы любите мускул-кары или драг-рейсинг, вы знае...

Двигатели Hyundai серии Gamma 1.6

Версия 1.6L семейства двигателей Gamma имеет следующие версии - G4FA, G4FC, G4FD, G4FG и G4FJ. Первым 1,6-литровым гамма-двигателем Hyundai был G4FC - 1,6-литровый четырехцилиндровый бензиновый двигатель с многоточечным впрыском топлива, представленн...

Руководство по мотоэкипировке - все для безопасной езды

Выбор хорошего снаряжения для езды на мотоцикле, не такая уж и простая задача, но мы постараемся помочь вам с этим и дать несколько дельных советов. Хорошая экипировка поможет вам чувствовать себя комфортно в самых разных ситуациях. Снаряжение, котор...

Основные причины ДТП в России

Каждый день сотни дорожно-транспортных происшествий происходят по всей стране. Статистика показывает, что в одной только Москве ежедневно происходит более 10 ДТП со смертельным исходом, многие из которых можно было предотвратить. ...

Регулировка ручного тормоза Лада Гранта

Регулировка рычага ручного тормоза на Ладе Гранте необходима в том случае, если его ход составляет более 6 щелчков. Оптимальный ход составляет 2,4 щелчка, но в процессе эксплуатации допускается увеличение его хода до 8 щелчков. Увеличение хода рычага...

Оклейка автомобиля виниловой пленкой

Когда дело доходит до вашего вида автомобиля, одним из наиболее важных аспектов является окраска. Однако качественная покраска является дорогим удовольствием. Более доступной альтернативой является виниловая пленка. В качестве альтернативы окраске ав...