С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Двигатель с двумя коленвалами

Двигатель с двумя коленвалами


Новый двухцилиндровый двигатель с двумя коленвалами обещает 265 «лошадей»

Что делает классический коленчатый вал, вероятно, не стоит рассказывать. Он преобразует поступательное движение поршней во вращательное, которое затем приводит в движение колеса. Однако есть у него свои недостатки. Избавиться от них предлагает Дэн Герни, 84-летний бывший гонщик Формулы-1, запатентовав конструкцию двухцилиндрового двигателя с двумя коленчатыми валами.

Каждый поршень вращает «свой» вал, однако вращаются они в разные стороны. Их хвостовики соединены через шестерню, а дальше как обычно. Цилиндры расположены друг относительно друга под углом 90 градусов.

Названный MC4S, четырехтактный двигатель обещает быть более устойчивым и надежным в работе, но самое главное, противовесы коленчатых валов, вращающихся в противоположном направлении, должны погасить нежелательные силы, вызывающие качение и вибрацию, и исключить гироскопический момент, который возникает при наклоне двигателя. Впрочем, последнее преимущество больше касается мотоциклов и вертолетов, чем автомобилей, так как в четырех-колесных транспортных средствах агрегат наклоняется лишь на несколько градусов.

Двигатель Герни имеет 1 800 кубических сантиметров объема, диаметр поршня 127 мм и ход поршня 71 мм. Эти параметры позволяют развить высокую скорость, но, так как Герни разрабатывал его с учетом надежности и долговечности, скорость ограничена 9 000 об/мин. Такой агрегат обещает высокую мощность. Конструктор говорит о 265 л.с., полученных без турбонаддува.

Впечатляющая производительность является следствием особой конструкции головки цилиндров. Разработчик изучил более 200 вариантов расположения клапанов и нашел самое оптимальное. Седло выпускного клапана сужается, что приводит к ускорению потока воздуха. Впускной же клапан расположен ближе к центру цилиндра, благодаря чему топливная смесь лучше смешивается и более равномерно распределяется по камере сгорания. К слову, используя стандартную головку цилиндров, двигатель развил лишь 191 л.с.

На самом же деле, производительность не являлась приоритетом. Герни ставил целью создание надежного двигателя с максимальным временем работы без ремонта. Надежность должна быть обеспечена плавностью работы и отсутствием вибрации, за счет чего уменьшается изнашиваемость деталей.

Герни собирается построить пять прототипов. Первый должен пойти на тестирование в июле этого года. Затем автор патента собирается обговорить использование изобретения с одним из автопроизводителей, ведь такая компоновка может быть применена как к четырехцилиндровому, так и 6- и 8-цилиндровым V-образным блокам.

Зачем двигателю два коленвала?

Все двигатели внутреннего сгорания, применяемые на транспорте, будь они одноцилиндровые или многоцилиндровые — имеют один единственный коленчатый вал (в отличие от распредвала). Схема эта разработана изобретателями очень давно и менять её пока никто не собирается. Но мало кто знает, что были в истории построения двигателей уникальные инженеры и их конструкции, которые кардинально отличались от обычных моторов, а именно количеством коленчатых валов — два вместо одного. И поразительно, что несмотря на свои преимущества перед обычными одноколенвальными моторами, эту схему до сих пор не внедрили в производство. Но начнём всё по порядку.

Двух инженеров двигателей Руперта Байнла (механик из Баварии) и Вилли Рюффента (бывший швейцарский плотник), всегда интересовало и объединяло одно и то же увлечение: оба они очень любили мотогонки и постоянно пытались усовершенствовать двигатели для спортивных мотоциклов и машин. В девяностых годах прошлого века, они встретившись на очередных гонках, решили наконец то воплотить в жизнь идею Рупперта Байнла и построить уникальный двухколенвальный двигатель. В теории двухвальная конструкция была известна ещё в довоенные (тридцатые) годы, но почему то как и другие уникальные проекты, осталась не замеченной многими и не внедрённой в производство.

Двухколенвальный мотор общим планом.

Ощутимые преимущества двухвального симметричного построения мотора очевидны. Хорошо уравновешиваются инерционные силы первого порядка, и причём без балансирных валов. А это означает, что на таком моторе, вообще не будет столь ощутимой и неприятной вибрации. Причем два коленвала, вращаясь в противоположных направлениях, будут компенсировать гироскопический момент (особенно при резкой подаче газа), а это особенно важно для мотоциклов. Ну и наконец то поршень не будет при работе мотора прижиматься к стенкам цилиндра (передней и задней) и изнашиваться неравномерно (в виде овала), от этого трение о гильзу цилиндра резко уменьшится. И поэтому поршень можно изготовить намного короче и легче обычного (потери на трение, как и износ колец, а так же гильзы цилиндра резко сокращаются). Это плюсы.

Минусы от того, что появляются дополнительные потери в шестернях, которые связывают оба кривошипно-шатунных механизма (хотя по моему личному мнению, от шестерен можно отказаться), ну и число подшипников мотора удваивается. Хотя я считаю, что плюсы намного перевешивают минусы (но это всего лишь моё скромное мнение), и вы поймёте это, когда прочитаете далее о том, как закрутится этот движок.

Кривошипно-шатунный механизм двухколенвального одноцилиндрового двигателя.

Так вернёмся же к нашим уникальным инженерам и к практической части этой интересной темы. Оба друга инженера-изобретателя, после встречи разъехались по домам и поселились в собственных мастерских-лабораториях, чтобы к началу нового года (2000) и нового века (двадцать первого) родить почтенной публике два двухколенвальных двигателя, которые будут бодро газовать на испытательных стендах.

Вилли Рюффент после разработок чертежей, всего за двадцать дней воплотил в металле одноцилиндровый мотор со скромным рабочим объёмом всего 125 кубиков (125 см²). Причем оба коленвала и поршень выточил самостоятельно, а картер двигателя заказал по собственным чертежам литейной мастерской. Головку цилиндра и сам цилиндр взял готовый от Хонды ХL 125. В итоге, собранный в мастерской двигатель, завёлся с пол тыка и при первой же подаче газа, раскрутился до 16000 оборотов в минуту !!! и без последствий работал и работал на таких оборотах. Этот скромный моторчик окрылил изобретателя и он начал разрабатывать чертежи литрового двигателя, который по самым скромным расчётам, выдаст не менее двухсот лошадей.

Кривошип обычного одноцилиндрового двигателя и двухвального.

А механик Руперт Байнл решил подойти к делу серьёзнее. Его главной целью было выйти со своим уникальным двигателем на мировой рынок, а не только проверить на практике свои теоретические разработки. Поэтому он заказал расчёты и чертежи опытному конструкторскому бюро, а когда эти профессионалы рассчитали конкретные цифры, что получится на выходе, он осознал грандиозность проекта и начал искать состоятельного спонсора, для постройки серьёзного мотора. Этим спонсором стал торговец недвижимостью Петер Пельц, не пожалевший 150 000 марок на развитие проекта, ну и естественно за право на коммерческое использование изобретения.

Поршень обычного двигателя и двухвального мотора.

В конце концов постройка 750 кубового одноцилиндрового мотора, заняла более пяти месяцев, но получившийся в итоге движок стоил того. Экспериментальный двигатель выдал максималку в 97 лошадок при 9500 оборотов в минуту (кстати это не максимальные обороты), и крутящий момент 77 Ньютонов на метр, при 8200 оборотов в минуту. Это при том, что потери на трение в подшипниках и шестернях скушали около 10% мощности, но в итоге всё таки стал 5% выигрыш, по сравнению с аналогичными одноцилиндровыми двигателями. К тому же выигрыш был ещё в трёх важных параметрах: расходе бензина, мощности и крутящем моменте.

Хочу заострить внимание, что на этом двигателе головка и цилиндр сделаны с нуля (полностью самодельные) и имеют очень оригинальную конструкцию. Четыре клапана в головке расположены радиально, а каналы впуска наоборот расположены вертикально и проходят между распредвалами.

Интересно, заинтересуются ли уникальными двигателями знаменитые мотофирмы или нет? Я думаю да. По крайней мере эти изобретения не стали тем, как обычно бывает в известной пословице — «первый блин всегда комом». Поживём, увидим. Но я думаю эта статья станет очень полезна тем «кулибиным», у кого есть своя развитая мастерская с собственной литейкой. Хотя отлить картер можно заказать на каком нибудь предприятии. Впрочем, о чём это я? Грамотные мастера в советах не нуждаются.

В одном моторе - два коленвала - журнал За рулем

1 апреля 2000 года

ТЕХНИКА

В ОДНОМ МОТОРЕ — ДВА КОЛЕНВАЛА

Швейцарский плотник и баварский механик решили проверить теорию практикой...

Вилли Рюффенахта и Руперта Байндла объединяло хобби: оба — страстные любители мотогонок и известны среди единомышленников своими двигателями для супербайков. В 1997 году они встретились и решили осуществить идею Руперта — создать хитрый двухвальный мотор. Теоретически такая конструкция была известна еще в тридцатые годы, но почему-то (как, впрочем, и многие другие) осталась невостребованной.

Преимущества симметричного построения очевидны. Уравновешиваются инерционные силы первого порядка, притом без балансирных валов. А значит, нет больше столь неприятной вибрации. Два вала, вращаясь в противоположных направлениях, компенсируют гироскопический момент, что особенно важно для мотоциклов. Наконец, поршень теперь не прижимается к стенкам цилиндров и потому его можно сделать гораздо короче, легче; износ колец и гильз резко сокращается, как и потери на трение. Такова теория.

Другое дело, что появляются потери в шестернях, связывающих оба кривошипа, да и число подшипников удваивается. Интересно, однако, что перевесит? Друзья-изобретатели разъехались по домам и засели в своих мастерских, чтобы в канун миллениума явить публике два двухвальных мотора, бодро тарахтящих на испытательных стендах. Швейцарский плотник Вилли после долгих раздумий и прикидок всего за три недели построил одноцилиндровый агрегат рабочим объемом 125 смз. Коленчатые валы и поршень выточил сам, блок заказал в литейной мастерской по собственному эскизу, цилиндр и головку позаимствовал у «Хонды-XL 125». Получившийся мотор в первой же попытке раскрутился до... 16 000 об/мин и работал, работал, работал... Удача окрылила Вилли — теперь в его планах двухцилиндровый литровый агрегат мощностью не менее 200 л. с. 

Механик из Баварии Руперт подошел к делу основательнее. С самого начала он вознамерился выйти со своим изделием на рынок, а не только проверить теоретические постулаты. Потому пришлось заказывать расчеты специальному КБ, а затем, получив конкретные цифры, искать спонсора для постройки двигателя. Им стал риэлтор Петер Пельц, выложивший 150 000 марок за право коммерческого использования изобретения. Постройка 750-кубового одноцилиндрового двигателя заняла почти полгода, но результат стоил того. Экспериментальный образец развивает максимальную мощность 97 л. с. при 9500 об/мин и крутящий момент 77 Н.м при 8200 об/мин. Хотя потери в шестернях и подшипниках съели до 10% мощности, итогом стал все-таки пятипроцентный выигрыш по сравнению с аналогом традиционной конструкции сразу «в трех номинациях»: расходе топлива, мощности и моменте. Кстати, в этой модели цилиндр и головка полностью самодельные и тоже весьма оригинальные. Четыре клапана расположены радиально, а впускные каналы, наоборот, проходят вертикально между распределительными валами.

Заинтересуются ли новинками солидные моторостроители? Этот вопрос пока остается открытым. Но то, что уже первые блины не стали комом, внушает оптимизм.

Начинка баварского двигателя, увы, скрыта от глаз: видны лишь два коленчатых вала.

На фото справа валы (вверху) и поршень (внизу) рядового «Сузуки» в сравнении с аналогичными деталями «К2». Последние в сумме значительно легче.

В одном моторе — два коленвалаВ одном моторе — два коленвалаОшибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Танковый оппозитный двигатель 5ТДФ.Двигатели танков.

  Двигатель 5ТДФ был разработан специально для советских танков Т-64 и Т-72. На то время это был оптимальный вариант танкового двигателя с достаточной мощностью и компактностью.  При частоте вращения коленвала 2000об\мин с рабочим объёмом цилиндров 13.6 литров, 5ТДФ выдавливает 700 лошадок. 5ТДФ - оппозитный, пяти цилиндровый двигатель с десятью поршнями диаметром 120 мм, которым он и обязан таким рабочим объёмом.

Все настоящие оппозитные двигатели как правило двухтактные, поэтому 5ТДФ не исключение. Но для начала думаю стоит обьяснить что такое оппозитный двигатель и как в его пяти цилиндрах работают десять поршней. Оппозитный двигатель имеет два коленвала, расположенные друг на против друга, например если вы видели оппозитные двигатели SUBARU, то представте себе такой же двигатель, но вместо головок цилиндров поставьте по коленвалу, а на место коленвала внутрь двигателя вставьте пять больших 

цилиндров, поршня в которых будут двигаться на встречу друг другу и в момент достижения верхней мёртвой точки, будет происходить впрыск топлива. При этом, как и принято у двухтактных моторов, такт сжатия и рабочий ход происходят с каждым полным оборотом коленвала, а не через один, как это происходит в четырёх-тактных двигателях. Каждый коленвал был соединен со свей трансмиссией и приводил в движение одну из гусениц.  Если все происходит за один оборот коленвала, то встает вопрос как же и когда же успевает происходить впуск и выпуск? Ответ прост, для вентиляции цилиндров 5ТДФ использует газовую турбину для отсоса отработавших газов, и простую ракушку турбонаддува (ну не совсем простую конечно). Вся эта газораспределительная система имеет механический привод, и скорость вращения турбин напрямую и жестко зависит от оборотов коленвала. Вот как происходит вентиляция в цилиндрах 5ТДФ: Как и на всех двухтактных моторах, в момент достижения поршнями нижней мёртвой точки, в цилиндрах 5ТДФ с каждой стороны открывается по три вентиляционных окошка для продувки цилиндра. А теперь зачем нужны турбины: • турбина наддува - выполняет свои обычные функции, подаёт чистый воздух в цилиндры под давлением, которое создается в специальной части блока цилиндров и называется продувочный рессивер • газовая турбина - высасывает отработавшие газы, создавая вакуум в своём коллекторе, что способствует лучшей вентиляции цилиндров. Еще более понятно такой процесс вентиляции цилиндров можно описать так - в одну дырку влетает, из другой вылетает.

Система смазки. Смазка каждой части двигателя происходила автономно от другой, из своего картера, своим маслом и своим же автономным маслонасосом. Система охлаждения была общей, 5ТДФ охлаждался водой, имел общий водяной радиатор.

Многотопливность 5ТДФ. Ей он обязан конструкции своей топливной аппаратуры. Вообще 5ТДФ изначально дизель, и предназначен для работы именно на солярке, но, как известно война суровая штука и не щадит никого и ничего. При разработке этого двигателя были разработаны режимы работы двигателя на альтернативных солярке нефтепродуктах. Так 5ТДФ мог работать на бензине, керосине, смесях бензина керосина и солярки, и даже на реактивном топливе. Для того чтобы перевести двигатель с солярки, допустим на бензин или керосин, нужно было передвинуть специальный рычажок на ТНВД и подкорректировать угол зажигания, и вуаля - танк едет на бензине! Запуск двигателя производился двумя стартерами, по одному на каждый коленвал мощностью 1.5л\с каждый. Питались стартеры от четырех огромных аккумуляторов. Также была возможность пуска двигателя через специальный редуктор сжатым воздухом, который танкисты накачивали каждый вечер в специальные пусковые рессиверы. Также можно было завести двигатель с толкача, если вдруг танк не хотел заводиться, то к нему сбегались все танкисты батальона и начинали толкать... (шутка) брали другой танк, цепляли трос и тащили пока не заведется. Если спросите к чему эта статья на этом сайте, то отвечу: в армии мой отец служил как раз на этих двух танках, сначала Т-64 и потом Т-72. Еще по теме: Роторный двигатель

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости