Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Их типы и особенности. Часть 2

Перед тем, как перейти к классификации наиболее популярных автомобильных двигателей - поршневых - вспомним гораздо менее распространенные типы ДВС, тоже встречавшиеся в производстве автомобилей.

Непоршневые двигатели

Среди видов двигателей внутреннего сгорания, которые не имеют поршней (или имеют их в очень измененном виде), применительно к автопрому стоит упомянуть два:

• Роторные двигатели (двигатели Ванкеля).
• Газотурбинные двигатели.

Роторный двигатель (или роторно-поршневой)

Работает по тому же принципу, что и обычный 4-тактный ДВС, однако такты проходят не в одном цилиндре, а в разных секторах камеры в пространстве между стенками двигателя и треугольным поршнем-ротором. За один оборот двигателя происходит 3 рабочих хода.

Преимуществами двигателя Ванкеля являются:

• меньшие, чем у обычных моторов, габариты и вес;
• отсутствие газораспределительного и кривошипного механизмов;
• большая тяга и упругость;
• нечувствительность к гироскопическому эффекту.

Главных недостатков роторных двигателей два, и оба обусловлены их конструкцией.

<Первый - это, так сказать, "натянутые отношения" с экологией. В двигателе Ванкеля невозможно обеспечить полное сгорание топливовоздушной смеси, что существенно влияет как на чистоту выбросов, так и экономность. К тому же особенность построения роторно-поршневых двигателей является причиной повышенного расхода масла: для смазки уплотнений оно поступает в топливо, которое, сгорая, также не добавляет двигателю экологичности.

<Второй - это долговечность роторных двигателей. Даже у самых лучших модификаций ресурс составляет в среднем 150-200 тысяч км - то есть, как минимум в 2, а то и в 5 раз меньше стандартных поршневых моторов. Поэтому в истории автопрома известны лишь 4 относительно удачные попытки серийного производства двигателей Ванкеля.

Стоит вспомнить компании NSU (которая впоследствии вошла в состав Audi), Citroen, АвтоВАЗ (который оборудовал роторами преимущественно полицейские версии моделей 2108 и 2109) и, конечно, Mazda.

Газотурбинные двигатели

В основном они применяются в авиации, судостроении, а также в других отраслях машиностроения, из которых ближайшим к автопроизводству, пожалуй, является танкостроение. В отличие от двигателя Ванкеля ГТД отнюдь не похожи на стандартные поршневые моторы: у них нет никаких промежуточных механизмов для преобразования энергии горячих газов во вращательную, они сразу вращают вал.

Принцип действия ГТД прост: в камеру сгорания попадает горючее и загоняется под давлением воздух (с помощью компрессора). После сгорания газы, расширяясь, давят на лопатки тяговой турбины, связанной с первичным валом коробки передач. Попутно газы раскручивают и турбину компрессора, так что отдельный привод ей также не нужен.

Да вообще много чего не нужно: ни кривошипно-шатунного механизма, ни ГРМ, ни систем смазки и даже охлаждения. Общее число деталей ГТД примерно в 5 раз меньше, чем у поршневого двигателя, из-за этого они в несколько раз компактнее и легче стандартных ДВС. А еще газотурбинные моторы неразборчивы к качеству и типу топлива, при этом они имеют гораздо большую, чем поршневые (и даже роторные) аналоги, удельную мощность. С долговечностью по ремонтопригодности проблем у ГТД также нет.

Между тем, использование газотурбинных двигателей в автопроизводстве ограничено еще меньшим количеством случаев, чем роторных. Известно лишь об одной мелкосерийной модели авто с ГТД - Chrysler Turbine Car 1963 года. Он был произведен всего в 55 экземплярах, из которых ни один не попал в открытую продажу. Все Turbine Car были розданы обычным американским потребителям с целью ходовых испытаний в реальных условиях. Хотя автомобиль при этом очень неплохо себя показал (в частности, имел расход топлива по трассе в пределах 12-13 л/100 км) и понравился своим испытателям, проект закрыли, а весь тираж за исключением 6 машин, попавших в музеи, уничтожили.

На протяжении ХХ столетия многие автопроизводители экспериментировали с применением ГТД, но больше никто не решился пустить такие авто в серию. Пробовал устанавливать газотурбинные двигатели на свои авто и КРАЗ. Модель Э260Е, как и другие, показала большую мощность (350 л.с.) и меньший расход топлива (-20% по сравнению с дизельной версией), но также не попала на конвейер.

Главными объективными причинами принято считать высокий расход топлива в городских и холостых режимах, непомерное потребление топлива в режимах частичной нагрузки и холостого хода, "турбояму" (инерционность турбины, которая дает задержку в ускорении при старте), превышение норм по выбросам окислов азота. А еще - высокие требования по качеству, а главное, термостойкости рабочего колеса турбины. Оно должно выдерживать до 13000 С в постоянном режиме.

Впрочем, многие специалисты автомобильной отрасли считают, что ГТД не используются в автопроме сугубо по субъективным причинам - например, из-за нежелания производителей переориентировать конвейеры и проводить дополнительные испытания. Потому что те проблемы, которые раньше казались неразрешимыми, сейчас таковыми не являются. К тому же ГТД успешно работают в других отраслях... поэтому, возможно, их время для автомобилей еще просто не пришло.