Поршневой двигатель внутреннего сгорания хоть и получил самое широкое распространение, но при этом имеет много недостатков и очень далёк от идеала. Именно поэтому конструкторы не прекращают попыток изобрести что-нибудь более подходящее и менее прожорливое. Свою лепту в этот процесс внесла компания Astron Aerospace, которая в 2022 году представила свою разработку в этой области – двигатель с круглым ротором Omega 1.
От двигателя к двигателю
Главная проблема любого двигателя ДВС, независимо от его типа, состоит в огромном количестве выбросов в атмосферу, содержащих и токсичные вещества, и углекислый газ. До не столь далёкого прошлого транснациональные корпорации и правительства крупнейших стран успешно игнорировали проблему перенасыщения атмосферы углекислым газом, пока она не доросла до критичного уровня. После этого разработка электромобилей и глобальный переход к использованию электродвигателей стали приоритетными, но не единственными направлениями в «озеленении» транспорта.
Целый ряд специалистов полагают, что потенциал двигателей внутреннего сгорания далеко не исчерпан, а массовое производство машин на батарейках несёт в себе не меньшую опасность, чем грязные автомобили на ископаемом топливе. Производство аккумуляторов само по себе является огромным источником выбросов, а выработка дополнительной электроэнергии для их зарядки добавит ещё больший объём углекислого газа. Как полагают специалисты, куда меньшим злом является использование более экономичных ДВС, выбросы которых теоретически можно снизить во много раз. В частности, инженеры до сих пор работают с роторно-поршневыми двигателями.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания принципиально отличается от всем привычных ДВС. Он работает за счёт единственного ротора треугольного сечения, а не благодаря поршневой группе. В нём камера сгорания имеет сложную форму и в своём поперечном сечении чем-то напоминает две совмещённые окружности. В свою очередь треугольный ротор со скруглёнными гранями представляет эксцентрик и во время вращения (в строго фиксированные моменты) между ним и камерой образуются пустоты, куда и впрыскивается топливовоздушная смесь. В остальном же роторный двигатель Ванкеля (назван по имени изобретателя) работает по аналогии с обычным 4-х тактным ДВС: топливо впрыскивается в камеру в определённом месте, сжимается ротором, воспламеняется, толкает ротор и выбрасывается наружу.
Благодаря отсутствию многопоршневой системы, двигатель получается очень компактным, лёгким и довольно мощным. Роторные моторы пытались устанавливать на серийное автомобили, в частности, на Mazda R100, но из-за серьёзных недостатков дело не пошло. Несмотря на высокий КПД и мощность, имелись серьёзные проблемы с герметичностью, высоким уровнем вибраций и чрезвычайно большим износом. В итоге их приспособили для гонок, но для ежедневных поездок их ресурс оказался слишком мал. К тому же расход топлива оказался неимоверно большим.
Принципиально новый ДВС
Несмотря на откровенно провальную идею с роторно-поршневым двигателем (РПД), инженеры почерпнули из неё много интересного и полезного. В частности, специалисты из компании Astron Aerospace решили развивать потенциал этого изобретения и положили его в основу собственной разработки. Созданный ими ДВС по своей конструкции сильно отличается от роторного двигателя, но принцип остался тем же. Вместо треугольного ротора использовали круглый, и всего роторов четыре, а не один.
Роторы размещены попарно на двух валах. Передние два ротора представляю собой «холодную зону», именно здесь создаётся и сжимается топливно-воздушная смесь. Делается это во время вращения роторов. Топливо вместе с воздухом подаётся в камеру первого ротора, смесь сжимается и при помощи клапана передаётся ко второму ротору. Они составляют первые два такта двигателя.
Два ротора на концах валов выполняют функции третьего и четвёртого тактов. Здесь топливо воспламеняется при помощи свечи и создаёт вращательный момент, после чего выбрасывается наружу. По словам представителей компании, созданный ими двигатель Omega 1 может работать практически на любом топливе, но ориентировали его на водородное, поэтому мотор будет экологически чистым. Вместо дурнопахнущего выхлопа он будет выдавать только чистую воду.
Оба вала двигателя Omega 1 связаны между собой при помощи единственной пары шестерен, и только она будет нуждаться в смазке. Таким образом специалисты из Astron Aerospace смогли решить несколько важных технических проблем, но вместо них тут же возникло много новых. Например, некоторые детали конструкции будут одновременно работать и в холодной, и в горячей зонах, испытывая при этом большие перепады температуры, что обязательно приведёт к снижению их прочности и повышению износа. К тому же наверняка возникли сложности с герметизацией, как это было с роторно-поршневым двигателем.
Как утверждают инженеры из Astron Aerospace, на момент презентации их разработки они смогли собрать и испытать опытный образец мотора. По их словам, из мотора весом всего 16 килограмм смогли выжать мощность в 160 лошадей и крутящий момент 230 Нм. Правда, технических деталей они никаких не предоставили. Было бы любопытно взглянуть на состояние двигателя после испытаний, на степень износа отдельных его частей, на расход топлива, длительность тестов и использованные режимы. Без этого сложно судить об успехе (или провале) проекта. Впрочем, время покажет, чего именно им удалось достичь. Вполне может оказаться, что для успешной реализации придётся использовать дорогостоящие технологии и материалы, а это наверняка поставит крест на массовом использовании инновационного двигателя.
Самый распространённый в мире двигатель внутреннего сгорания – поршневой, а посмотреть, как он работает, можно на примере прозрачной модели.
