8 необычных типов двигателя, о которых мало кто слышал

16 июня 2023, 23:02

Мы привыкли, что в каждом автомобиле установлен классический двигатель внутреннего сгорания. И хотя производители каждый свой очередной атмосферный ДВС преподносят как нечто новое и невероятное, по большому счету все они выглядят и работают одинаково: различия лишь в нюансах. Но есть двигатели, которые на самом деле отличаются и визуально, и принципами, на основе которых они работают. Разумеется, это редкие экземпляры, но давайте вспомним о них.

8 необычных типов двигателя, о которых мало кто слышал — © Wikimedia Commons

Роторный двигатель

Роторный двигатель, он же двигатель Ванкеля, был изобретен немецким инженером Вальтером Фройде совместно с Феликсом Ванкелем. Примечательно, что первоначальная идея создания такого двигателя принадлежит именно Вальтеру Фройде. Широкого распространения не получил, из современных автомобилей активно применялся в Mazda RX-7 и Mazda RX-8. Также был замечен в Mercedes-Benz, Chevrolet и Citroen, но в редких моделях, которые практически не продавались.

Одним из основных преимуществ роторного двигателя является его компактность и высокая мощность относительно размера. Роторный двигатель не использует поршни и клапана, что позволяет сильно выиграть в габаритах и весе относительно поршневых двигателей аналогичной мощности. Это делает его идеальным для спортивных автомобилей, которым требуется высокая производительность и маневренность.

Кроме того роторный двигатель отличается плавным и практически безвибрационным характером работы, что создает особую плавность в движении. Также ротор набирает высокие обороты и выдает высокий крутящий момент, что естественным образом сказывается на отзывчивости при работе с газом.

Однако у роторного двигателя есть и недостатки. У него выше расход топлива по сравнению с поршневыми двигателями, особенно при высоких оборотах. Также он требует пристального внимания к уровню масла и качестве охлаждения, что сказывается на частоте и стоимости обслуживания.

Понятное дело, что при таких требования "ротор" еще и менее экологичен. Однако современные разработки в области роторных двигателей стремятся уменьшить эти проблемы и сделать двигатели более эффективными и экологически безопасными.

В целом, роторные двигатели представляют собой уникальное и инновационное решение в автомобильной индустрии. Они обладают рядом преимуществ, таких как компактность, мощность и плавность работы, но требуют более тщательного технического обслуживания и могут больше потреблять топлива. Но популярными они так и не стали, потому что никто не хочет расхода в 25 литров на 100 километров при городском пробеге в маленьком автомобиле. Плюс стоимость производства двигателя слишком высокая. Поэтому несмотря на то, что разработки роторных движков все еще идут, вряд ли кто-то решит заменить ими классический ДВС, а уж тем более - электрический двигатель.

Двигатель со встречным движением поршней

Двигатель со встречным движением поршней, также известный как двигатель с противоположными поршнями или двигатель с противоположной рабочей парой, является еще одним вариантом того, как заставить двигаться транспортное средство. Принцип работы двигателя со встречным движением поршней основан на том, что два поршня движутся навстречу друг другу внутри цилиндров, установленных параллельно друг другу. Сама по себе схема работы практически классическая. Во время работы топливовоздушная смесь поджигается в камере сгорания, что вызывает движение поршней. Главное отличие - это общая камера сгорания и встречное расположение поршней. Основные плюсы - это высокая мощность и низкий уровень выбросов.

Этот тип двигателей применяется в различных областях, но в основном это танки, авиация, тепловозы и суда. В автомобилях он так и не прижился, хотя эксперименты были. Он слишком сложный в конструкции, большой и требует невероятно точной синхронизации движения поршней для обеспечения правильной работы. Такое производство очень дорого и не имеет смысла с точки зрения последующего обслуживания. Поэтому разработка интересная, но применяется только в тяжелой и военной промышленности.

Двигатель Flat 12

Двигатель Flat-12, который использовался в Ferrari Testarossa, является впечатляющим примером автомобильной инженерии, о котором почти никто не слышал. Этот двигатель имеет уникальную V-образную конфигурацию с 12 цилиндрами, расположенными плоско (поэтому он называется Flat-12), что и делает его особенным и отличным от большинства других ДВС. Технические характеристики Flat-12 в Ferrari Testarossa зависят от конкретной модели и года выпуска, но целом он обладает объемом 4,94 литра и может достигать впечатляющей мощности в 390 лошадиных сил. Были модификации и проще – на 360 л.с.

Этот двигатель оснащен системой впрыска топлива Bosch K Jetronic и имеет 4 клапана на каждый цилиндр, что способствует эффективной работе и высоким показателям производительности. Плюсы двигателя Flat-12 в Ferrari Testarossa включают в себя мощность, звук и низкий центр тяжести, что очень хорошо сказывалось на управляемости. Звук, издаваемый Flat-12, - настоящая симфонией для автомобильных энтузиастов. Характерный высокочастотный рык, который стал одной из маркерных особенностей Ferrari.

Этот тип двигателя сегодня не используется, но каждый раз инженеры стремятся получить нечто подобное в новых моделях. Помимо Testarossa, этот тип использовали болиды "Формулы-1".

Помимо гоночной истории, был и авиационный проект по внедрению «плоских» двигателей в самолеты. Но он пришелся на стык поколений разных руководителей, и то, что начал один, быстро закончил другой, как только пришел на пост, а все разработки для авиационного двигателя передали инженерам гоночной команды и оставили там навсегда.

Гибридные двигатели

Гибридный двигатель представляет собой инновационную технологию (для своего времени), объединяющую преимущества двух типов: внутреннего сгорания и электрического. Он обеспечивает эффективную и экологически чистую альтернативу и является важным шагом в развитии автомобильной индустрии.

Первым массовым автомобилем, оснащенным гибридным двигателем, стал Toyota Prius, выпущенный в Японии в 1997 году. Prius привлек внимание экономичностью и низким уровнем выбросов, эта тема уже тогда витала в воздухе, хоть и не так как сегодня. Впоследствии гибридные системы стали широко применяться и в других автомобилях различных марок.

Главным преимуществом гибридных двигателей является значительная экономия топлива. Электрическая часть сильно помогает на старте, когда тратится больше всего топлива. Хорошо настроенная гибридная установка обеспечивает высокую мощность, низкий расход топлива, низкий уровень выбросов и дает возможность ехать исключительно на электротяге, пусть и недалеко. А последнее, кстати, здорово выручает в Европе, в которой в некоторых районах запрещено передвигаться на ДВС.

Но есть и отрицательные стороны. Во-первых, гибриды сложнее и дороже в обслуживании, и в начале своей эпохи было много машин с отказавшими новыми частями. Во-вторых, гибридный авто намного дороже, чем точно такие же машины, но чисто бензиновые. И вот высокая цена и сложности с обслуживанием, которое требует более серьезных знаний, чем простая смена масла, тормозят широкое распространение автомобилей такого типа. Но технологии тоже не стоят на месте, поэтому мы обязательно придем к тому моменту, когда гибриды будут мало чем отличаться от обычных автомобилей.

Турбинный двигатель

Именно турбинный, а не турбированный, как вы могли сначала подумать. Турбинный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором используется другой подход к выработке энергии. Он известен своей высокой выходной мощностью, эффективностью и низким уровнем выбросов. В отличие от традиционных двигателей, в которых для преобразования топлива в механическую энергию используются поршни, газотурбинный двигатель использует турбину для создания энергии. Процесс начинается со сжигания топлива в камере сгорания с образованием горячих газов. Затем горячие газы направляются на турбину, которая приводит в действие компрессор для выработки энергии, которая и будет приводить в движение транспортное средство.

Chrysler Turbine Car, выпущенный в 1960-х годах, был одним из немногих автомобилей, в которых использовался турбинный двигатель. Но ряд недостатков, которыми он обладал, не позволили ему получить широкое распространение в автомобилестроении. Одним из основных вопросов до сих пор является высокая стоимость и сложность установки и ее обвязки. Кроме того газотурбинные двигатели требуют специализированного обслуживания и ремонта.

Еще одной проблемой является сложность регулирования выходной мощности . Турбинные двигатели могут быстро разгоняться, что приводит к проблемам со стабильностью и затрудняет плавность хода, а это важно в автомобиле. Поэтому двигатель отправился в авиационный сегмент рынка, где оказался востребованным.

Двигатель класса Н-16 и Н-24

Двигатели H-16 представляют собой огромные мощные агрегаты, которые имеют конфигурацию с 16 и 24 цилиндрами, расположенными в форме буквы "H". Их разработка пришлась на середину 1920-х годов. Эта конфигурация, основанная на принципе V-образного двигателя, но с двумя рядами цилиндров, была широко использована в авиации, особенно на тяжелых бомбардировщиках и военных самолетах.

Двигатели с такой конфигурацией цилиндров обладают несколькими преимуществами. Во-первых, они обладают высокой мощностью благодаря большому количеству цилиндров, что позволяет им развивать приличные скорости и поднимать тяжелые самолеты. Во-вторых, они способны выдавать нормальную мощность на работать на больших высотах, где воздух более разрежен. В-третьих, двигатели этого формата известны своей надежностью и долговечностью, способны выполнять длительные полеты без серьезных сбоев, что важно для военных и дальних коммерческих перелетов. Мощность таких видов может достигать 3200 л.с.

Но, разумеется, нашелся человек, который запихнул полноценный Н-16 в автомобиль, а точнее, в гоночный болид «Формула 1». Этой чести удостоился британский Lotus BRM в 1966 году, и, нужно отметить, что пилот одержал победу в соревновании. Но из-за тяжести, высоты и общей сложности двигателя от него быстро отказались.

Двигатель V4

Мы очень часто слышим про силовые установки форм-фактора V6, V8 и даже V12. Буква «V» означает конфигурацию блока цилиндров, которые расположены под развальным углом начинаясь в одной нижней точке. Но что вы знаете о двигателях V4? Скорее всего ничего или практически ничего, так как на сегодняшний день встретить его в продаже крайне затруднительно. По большому счету, это классический V6 от которого отпилили два цилиндра.

Изначально идея всем понравилась, потому что аппарт получился компактным, хорошо балансировался и был достаточно энергоэффективным. Но позже оказалось, что производить его дороже, чем классическую рядную четверку и большинство концернов про него забыло. В целом, этот тип ничем не примечателен и ничего особенного в индустрию не принес, но след оставил.

Оппозитный двигатель

Двигатели с горизонтально-противоположным расположением цилиндров - это те самые оппозитники, про которые вы точно слышали, но мало что о них знаете, так как распространения они почти не получили. Оппозитники представляют собой тип двигателей, в котором цилиндры размещены парами на противоположных сторонах коленчатого вала. Цилиндры лежат напротив друг друга, и развал составляет ровно 180 градусов. Их еще иногда называют «плоскими двигателями», но это название не сильно прижилось в России.

Изобрели их еще в 1930, и в первые же годы на них был огромный спрос, они продавались миллионами штук в год для компании Volkswagen. Чуть позже к ним присоединилась и компания Porsche, которая использовала как четырех, так и шестицилиндровые версии. Ими оснащались не только простые модели, вроде Porsche Boxster, но и топовые 911. Впрочем, особо оппозитники прославились в машинах Subaru: их используют практически во всем модельном ряду, от Forester до Impreza STI. Но более широкого распространения двигатель не получил и в другие марки практически не попал.

Оппозитные двигатели обладают несколькими преимуществами. Они обеспечивают низкую вибрацию благодаря противоположному движению поршней, а не вертикальному. Кроме того, они компактнее по сравнению с другими типами двигателей и ниже, а значит у автомобиля ниже центр тяжести, что способствует улучшению управляемости и распределению веса. Они также обладают более правильной равномерностью распределения веса между передней и задней частями автомобиля, что улучшает развесовку по осям.

Однако у оппозитных двигателей есть много проблем: вечные проблемы с охлаждением, масложором и невозможностью установить во внедорожники. Гравитация действует на мотор также, как и на все остальное. Поэтому с одной стороны, мы избавляемся от дополнительной вибрации, а с другой получаем дополнительное трение.

Внедорожная история вообще потерпела крах после первого же эксперимента на Subaru Tribeca. Проблем было много, но основная крылась в поддоне и масле, которое ни в коем случае не должно заливаться в цилиндры. При кренах, а мы говорим про внедорожную историю, нужен глубокий поддон, а это невозможно, потому что уменьшится дорожный просвет и масляный поддон окажется в зоне риска. Следовательно вариант один – поднимать мотор выше, а на этом и закончились все преимущества, такие как низкий центр тяжести и прочее, и остались одни лишь проблемы. Как итог, оппозитник – удел гоночных автомобилей, где минусы в виде дорогого обслуживания уходят на второй план перед плюсами.

Заключение

Мы рассказали вам далеко не про все двигатели, которые ушли или уходят в прошлое, но про самые интересные. По сути, сегодня на рынке есть L4, L8, V6 и V8. Есть еще редкие V12 и еще более редкие W16, но обычно они устанавливаются в эксклюзивные автомобили стоимостью миллионы долларов. Если проследить историю, то становится понятно – индустрия идет по пути наименьшего сопротивления, отбрасывая большинство смелых и интересных решений. Вопрос себестоимости всегда был на первом месте, потому что, если не будет прибыли, то и не на что будет разрабатывать новые машины. Так мы и пришли к тому, что вся автомобильная индустрия крутится вокруг нескольких двигателей, которые различаются лишь объемом и навесным оборудованием.