Мы просто обожаем, когда инженеры разрабатывают какие-либо оригинальные технологии, однако зачастую их идеи пусть и кажутся прекрасными, но остаются невостребованными. Сейчас, все что связано с автомобилем (системы, конструкция, узлы, агрегаты), все устоялось, а вот раньше, энтузиастам приходилось изобретать что-то новенькое. Какие-то идеи инженеров попали на конвейер, а вот некоторые так и остались забытыми. Предлагаю рассмотреть самые интересные автомобильные технологии.
Гибридный двигатель Хессельмана
В 1925 году шведский инженер Йонас Хассельман создал своеобразный гибридный двигатель (рядная «шестерка» с ТНВД, форсунками и свечами зажигания), работавший на всем, что горит. Топливом для него могли служить бензин, керосин, мазут, солярка, масло. Горючее любого вида впрыскивалось насосом в камеру сгорания через форсунку, подобную той, что применялась на дизелях. Заводился двигатель Хассельмана только на бензине (он зажигался в камере сгорания обычной свечой), а прогревшись до рабочей температуры, переключался на другое топливо. Подобные моторы до конца 40-х годов прошлого века производили для своих тракторов и автобусов такие фирмы, как “Scania-Vabis” и “Volvo”.
Радиальный двигатель
Еще до V8 и V12, инженеры от авиации сконструировали двигатель с радиальным расположением цилиндров. В отличие от рядных двигателей, цилиндры радиального двигателя расположены в виде звезды, радиально расходясь во все стороны от центра. Таким образом каждый цилиндр отделен от остальных и доступен для ремонта и обслуживания. Также такая конструкция хорошо пригодна для воздушного охлаждения, поэтому подавляющее большинство таких двигателей выпускается именно с воздушным охлаждением. В последствии радиальные или звездообразные двигатели получили широкое применение в авиации из-за своей надежности, малых габаритов и возмощности эффективного применения воздушного охлаждения.
H-образный двигатель
Двигатель с Н-образным расположением цилиндров представляет собой два двигателя с оппозитным расположением цилиндров. Оба двигателя имеют собственный коленчатый вал, которые связаны в конце друг с другом. Так, с длиной блока в четыре цилиндра получался 16-цилиндровый агрегат. Данный тип двигателя применялся на автомобилях Формулы-1, однако широкого применения там не нашел ввиду более низкой литровой мощности, большей массы, низкого крутящего момента, а также более высокого расположения центра тяжести, чем у двигателей с одним коленчатым валом. Более широко Н-образные двигатели применялись в авиастроении.
Х-образный двигатель
Х-образный двигатель - это поршневой двигатель, содержащий сдвоенные V-блоки, горизонтально оппозитные по отношению друг к другу. Таким образом, цилиндры расположены с четырёх сторон, приводя вдвижение общий коленчатый вал. Если смотреть спереди, такая конструктивная схема выглядит как буква X.БольшинствоXобразных двигателей применялись во времена Второй мировой войны. Они былиразработаны для больших военных самолётов. Как правило, они имели 24 цилиндра и основывались наконструкции 12-цилиндрового V-образного двигателя. Компания «Форд» в 1920-х годах использовала прототип двигателя X 8, который привёл в конечном счёте кпоявлению линейки двигателей с боковыми клапанами.
Аксиальный двигатель
В наше время неожиданное развитие получил, пожалуй, самый необычный из существующих поршневых моторов - аксиальный.
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.
До 2013 года речи о применении на транспортных средствах таких двгателей не шло. Тогда новозеландская компания Duke Engines представила современный и гражданский аксиальный мотор. Самый странный двигатель, который вы когда-либо видели, может произвести революцию в индустрии. В новых ДВС цилиндры, а их пять, расположены по кругу. Стандартные моторы имеют цилиндры расположенные по прямой линии. Все пять поршней расположены на шатунах, которые крепятся к крестовине. Крестовина вращается под действием поршней, а коленчатый вал - в противоположном направлении.
Роторно-лопастной двигатель
Вот еще одна конструкция, далекая от традиционных представлений о ДВС. Устроен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания следующим образом. В круговом цилиндре соосно расположен ротор, состоящий из двух частей. На каждой из них установлена пара лопастей (лопастей может быть и большее количество, но мы эти случаи не рассматриваем). Рабочие зазоры ротора устанавливаются подшипниками. На широких лопастях несложной конфигурации без особых проблем устанавливаются элементы уплотнений. При вращении ротора в одном направлении лопасти совершают колебания друг относительно друга, создавая замкнутые внутри цилиндра объемы переменной величины. Движение лопастей друг относительно друга и относительно корпуса двигателя задается синхронизатором. Первый же условно рабочий образец построили в 70-х годах в СССР. С тех пор вся разработка лежала исключительно в области гипотетических заявлений. Так, команда Ё-Авто обещала оснащать будущие Ё-мобили подобными моторами. В итоге все прототипы комплектовались обычными ДВС.
Двигатель без распределительного вала
Компания Koenigsegg, создавшая1500-сильный гиперкар, которому не нужна трансмиссия, уже 15 лет ведет разработку инновационного двигателя внутреннего сгорания – без распределительного вала и дроссельной заслонки. Разработкой принципиально нового мотора в начале 2000-х занялась компания FreeValve - партнер Koenigsegg. В 2000 году был подготовлен первый одноцилиндровый агрегат, способный работать на метане или водороде. Уровень выбросов оксидов азота у этого мотора оказался невероятно низким, однако автоиндустрию заинтересовал даже не сам мотор, а использовавшийся в нем толкатель. Первый прототип двигателя без распредвалов установили на универсал Saab 9-5.
Отдача этого мотора оказалась на 30 процентов выше серийного агрегата, а расход горючего уменьшился на треть. Понятно, что технология еще требовала доработки и адаптации под массовое применение, однако воодушевленные создатели надеялись уже в обозримом будущем запустить новые моторы в серийное производство. Однако SAAB разорился, но продолжение пришло из Китая — совсем недавно подобный мотор представили под торговой маркой Qoros.
Двигатели с изменяемой степенью сжатия
Перспективы этой разработки туманны. Речь об изменении степени сжатия. С конца 90-х до 2010 года было представлено несколько двигателей с Variable Compression — системой, меняющей степень сжатия. Больше вариантов показали в виде теоретических выкладок и 3D-моделирования. Действующий мотор подобной конструкции продемонстрировал в 2000 году Saab, и также тестировал его на модели 9-5, планируя запустить в серийное производство. Получивший название Saab Variable Compression (SVC) пятицилиндровый турбированный двигатель объемом 1,6 л, развивал мощность 225 л. с. и крутящий момент 305 Нм, при этом расход топлива при средних нагрузках снизился на 30%, а за счет регулируемой степени сжатия мотор мог без проблем потреблять любой бензин — от А-80 до А-98.
Теперь свое слово решили сказать конструкторы Infiniti, представив двигатель с технологией Variable Compression-Turbocharged (VC-T), позволяющей динамически изменять степень сжатия от 8 до 14. Японские инженеры применили траверсный механизм: сделали подвижное сочленение шатуна с его нижней шейкой, которую, в свою очередь, связали системой рычагов с приводом от электромотора. Получив команду от блока управления, электродвигатель перемещает тягу, система рычагов меняет положение, регулируя тем самым высоту подъема поршня и, соответственно, изменяя степень сжатия. За счет данной технологии двухлитровый бензиновый турбомотор Infiniti VC-T развивает мощность 270 л.с., оказываясь на 27% экономичнее других двухлитровых двигателей компании, имеющих постоянную степень сжатия. Японцы планируют запустить моторы VC-T в серийное производство в 2018 году, оснастив ими кроссовер QX50, а затем и другие модели.
Работы над двигателями с изменяемой степенью сжатия ведутся уже не один десяток лет — этим направлением занимались конструкторы Ford, Mercedes-Benz, Nissan, Peugeot и Volkswagen. Не все гладко и у Infiniti. Как признаются сами разработчики мотора VC-T, у их детища пока остаются общие проблемы: возросла сложность и стоимость конструкции, не решены вопросы с вибрацией. Но японцы надеются доработать конструкцию и запустить ее в серийное производство.
Первые системы безопасности
Переживать о безопасности сидящих внутри и представления о безопасности тогда были весьма своеобразные. Но тогда представления о безопасности были весьма своеобразные. Первым таким автомобилем был 5,6-метровый седан New York. Разрабатывала его авиационная компания Republic aviation, известная истребителями времен Второй мировой и войны во Вьетнаме. Заказчиком в 1962 году выступал NHTSA — американский Комитет по безопасности движения на автомобильных дорогах. Машина в серию не пошла, более того, скорее всего, существовала только в макетах. Republic aviation New York точно стал первым автомобилем, где реализовали принцип поглощения энергии удара. Бамперы сидели на гидроамортизаторах. Передний, помимо этого, при 60 км/ч выдвигался на 300 мм, а в случае столкновения еще и сдвигался вбок, меняя вектор воздействия силы.
В 70-х годах компанией Republic Aviation и купившей ее авиакомпанией Fairchild все-таки были созданы два прототипа под названием ESV, которые были разбиты при фронтальном краш-тесте о жесткий барьер на скорости 50 миль/час. Серийно автомобиль не выпускался.
Как минимум две компании в тех же 70-х продолжали экспериментировать с безопасными автомобилями, отвечая посылу американской программы ESV. Это концепт Toyota, и три прототипа Mercedes. Все получили трехточечные ремни и подушки безопасности. Toyota, помимо этого, еще и нечто подобное радару, который приводил подушки в состояние, готовое к срабатыванию. Сейчас airbag`и выстреливают за счет датчиков ускорения.
По проводам
В 1965-м Ford на модели Mercury Park Lane экспериментировал с интересной системой, названной Wrist Twist Steering — управление поворотом одним запястьем. Как понятно из фото, руля не было, вместо него существовали два кольца с отверстиями для пальцев и цепной привод, связывавший их с рулевым валом. В рулевом управлении присутствовал электрический насос, обеспечивавший давление даже при заглушенном двигателе. А как еще было справиться с таким «рулем на пальцах» без усилителя! В серию оба ноу-хау не пошли.
Электроусилитель впоследствии занял свое законное место в технической начинке автомобиля. Но о Wrist Twist забыли столь же неожиданно, как придумали, и больше к ней не возвращались. И все же руль, как ключевой орган управления, многим не давал покоя. В 50-х - начале 60-х Ford представил сразу 3 концепта, у которых отсутствовал привычный руль: FX-Atmos, Seattle-lte XXI и La Galaxie. Первые два прототипа имели вместо привычного руля джойстики, а третий, что-то похожее на штурвал. Никакого технического обоснования, как это все должно было работать, не предполагалось.
В середине 90-х Mercedes представил концепт F200 Imagination. В F200 Imagintaion инженеры Mercedes–Benz экспериментируют с новыми системами управления автомобилем. Здесь применяется технология«Drive–by–Wire» («вождение по проводам»). Функции рулевого колеса выполняют джойстики (Sidesticks), установленные на месте рычага коробки переключения передач и в дверях. Для ускорения автомобиля водитель перемещает джойстик вперёд. Для перемещения по сторонами необходимо направить его вправо или влево. Для остановки транспортного средства джойстик тянется назад. В случае если водитель устал, он может переключить систему управления автомобилем на джойстики, установленные со стороны переднего пассажира. За несколько лет Mercedes выпустил еще два аналогичных концепта — VRC и на базе SL-Klasse.
В начале 2002 года на Детройтском автосалоне GM показала концепт-кар под названием Hy-Wire. Его штурвал, связанный с колесами опять же по проводам, играл роль педалей газа и тормоза.
Аналоги руля, вряд ли приживутся.Мы привыкли к электронным педалям газа, но педаль тормоза и рулевое колесо всегда были механически связаны с колесами. Теперь это в прошлом. Первое серийное доказательство перед вами – Infiniti Q50. Современная электроника научила автомобиль самостоятельно тормозить, разгоняться, держать дистанцию. Infiniti Q50, в дополнение к этому, умеет и самостоятельно держаться своего ряда. И все благодаря DAS – direct adaptive steering, тому самому управлению по проводам.
Ground Effect
В среде автоспорта также есть любопытные, которые придумывают различные идеи. Предлагаю вспомнить хотя бы одну из них. Как многие из Вас знают, области с низким давлением, особенно расположенные под днищем,с оздают эффект "прилипания/присасывания" автомобиля к трассе . Эффект именуется "Граунд Эффектом" (Ground Effect). Долгое время его достигали исключительно аэродинамическими элементами, а в 1970-м в заокеанском чемпионате Can-Am появился автомобильчик под названием Chaparral 2J. Этот Chaparral 2J оснащен 45-сильным двигателем от снегохода, который оснащен двумя вентиляторами для охлаждения. Необычно то, что двигатель расположен сзади. Эффект благодаря этому был потрясающий — более высокая скорость в поворотах и на прямиках за счет отказа от части аэродинамического оборудования, увеличивавшего прижимную силу и одновременно сопротивление воздуху.
