Двигуни внутрішнього згорання. Типи та їх особливості. Частина 2

Перед тим, як перейти до класифікації найбільш популярних автомобільних двигунів – поршневих – згадаємо набагато менш поширені типи ДВЗ, що теж зустрічалися у виробництві автомобілів.

Непоршневі двигуни

Серед видів двигунів внутрішнього згорання, які не мають поршнів (або мають їх у дуже зміненому вигляді), стосовно автопрому варто згадати два:

• Роторні двигуни (двигуни Ванкеля).
• Газотурбінні двигуни.

Роторний двигун (або роторно-поршневий)

Працює за тим самим принципом, що й звичайний 4-тактний ДВЗ, проте такти проходять не в одному циліндрі, а у різних секторах камери в просторі між стінками двигуна і трикутним поршнем-ротором. За один оберт двигуна відбувається 3 робочі ходи. 

Перевагами двигуна Ванкеля є:

• менші, ніж у звичайних моторів, габарити та вага;
• відсутність газорозподільного та кривошипного механізмів;
• велика тяга та пружність;
• нечутливість до гіроскопічного ефекту.

Головних недоліків роторних двигунів два, й обидва обумовлені їх конструкцією.

Перший – це, так би мовити, «натягнуті стосунки» з екологією. В двигуні Ванкеля неможливо забезпечити повне згоряння паливо-повітряної суміші, що суттєво впливає як на чистоту викидів, так і економність. До того ж особливість побудови роторно-поршневих двигунів є причиною підвищених витрат мастила: для змащування ущільнень воно надходить у паливо, яке, згораючи, також не додає двигуну екологічності. 

Другий – це довговічність роторних двигунів. Навіть у найкращих модифікацій ресурс складає в середньому 150-200 тисяч км – тобто, щонайменше в 2, а то й в 5 разів менше за стандартні поршневі мотори. Тому в історії автопрому відомі лише 4 відносно вдалі спроби серійного виробництва двигунів Ванкеля. 

Варто згадати компанії NSU (яка згодом увійшла до складу Audi), Citroёn, АвтоВАЗ (який обладнував роторами переважно поліцейські версії моделей 2108 та 2109) і, звісно, Mazda.

Газотурбінні двигуни

Здебільшого вони застосовуються в авіації, суднобудуванні, а також в інших галузях машинобудування, з яких найближчим до автовиробництва, мабуть, є танкобудування. На відміну від двигуна Ванкеля ГТД аж ніяк не подібні на стандартні поршневі мотори: у них немає ніяких проміжних механізмів для перетворення енергії гарячих газів у обертальну, вони відразу обертають вал.

Принцип дії ГТД  простий: в камеру згоряння потрапляє пальне та заганяється під тиском повітря (за допомогою компресора). Після згорання гази, розширюючись, тиснуть на лопатки тягової турбіни, пов'язаної з первинним валом коробки передач. Попутно гази розкручують і турбіну компресора, тож окремий привід їй також не потрібен. 

Та взагалі багато чого не потрібно: ані кривошипно-шатунного механізму, ані ГРМ, ані систем змащення та навіть охолодження. Загальне число деталей ГТД приблизно в 5 разів менше, ніж у поршневого двигуна, через це вони в кілька разів компактніші та легші за стандартні ДВЗ. А ще газотурбінні мотори нерозбірливі до якості й типу пального, при цьому вони мають набагато більшу за поршневі (та навіть роторні) аналоги питому потужність. Із довговічністю за ремонтопридатністю проблем у ГТД також немає.

Між тим, використання газотурбінних двигунів у автовиробництві обмежене ще меншою кількістю випадків, ніж роторних. Відомо лише про одну дрібносерійну модель авто з ГТД – Chrysler Turbine Car 1963 року. Його було вироблено лише в 55 екземплярах, із яких жоден не потрапив у відкритий продаж. Усі Turbine Car були роздані звичайним американським споживачам з метою ходових випробувань у реальних умовах. Хоча автомобіль при цьому дуже непогано себе показав (зокрема, мав розхід пального трасою в межах 12-13 л/100 км) та сподобався своїм випробувачам, проект закрили, а весь тираж за винятком 6 машин, які потрапили до музеїв, знищили. 

Протягом ХХ сторіччя багато автовиробників експериментували із застосуванням ГТД, але більше ніхто не наважився пустити такі авто в серію. Пробував встановлювати газотурбінні двигуни на свої авто й  КРАЗ. Модель Э260Е, як і інші, показала більшу потужність (350 к.с.) та менший розхід пального (-20% порівняно з дизельною версією), але також не потрапила до конвеєру.

Головними об’єктивними причинами заведено вважати високий розхід пального в міських та холостих режимах, непомірне споживання пального в режимах часткового навантаження і холостого ходу, «турбояму» (інерційність турбіни, яка дає затримку в прискоренні при старті), перевищення норм з викидів окислів азоту. А ще – високі вимоги щодо якості, а головне, термостійкості робочого колеса турбіни. Воно має витримувати до 13000 С в постійному режимі.

Втім, багато фахівців автомобільної галузі вважають, що ГТД не використовуються в автопромі суто із суб’єктивних причин – наприклад, через небажання виробників переорієнтовувати конвеєри та проводити додаткові випробовування. Бо ті проблеми, що раніше здавалися нерозв'язними, наразі такими не є. До того ж ГТД успішно працюють в інших галузях… тому, можливо, їх час для автомобілів ще просто не прийшов.