Рождение идеи

Автор этих строк в прошлом работал на автозаводах СССР в направлении автоматизации технологических процессов, где в частности изучал конструкции поршневых и газотурбинных двигателей. Позднее эти знания пригодились для дополнительной профессии – автожурналистики, я писал статьи для журналов, сотрудничал с ТВ в передачах Игоря Моляра. Интересно было наблюдать за автомобильным прогрессом, комментируя некоторые особенности для широкой публики. Однажды на автосалоне SIA-98 в Киеве я остановился у одного из экспонатов на стенде AUDI. Это был демонстрационный макет шестицилиндрового двигателя в разрезе. С виду ничего особенного, подобное я видел не впервые. Но я стоял, как загипнотизированный, а внутри росло чувство, что тут что-то не так. Уж очень громоздким и запутанным мне вдруг показался этот агрегат. Он вызывал у меня не восхищение, а скорее досаду – кончается двадцатый век, а ничего лучше не придумали. Неужели ничего тут нельзя упростить и улучшить? Неужто и наше поколение инженеров не найдет замены этой «священной корове» – кривошипно-шатунному механизму? Ведь в нем половина движений – ненужные, паразитные, отсюда износ и вибрация. Да и габариты движка великоваты – почти в сто раз больше рабочего объема цилиндров! Причем большая часть пространства двигателя занята вольготно болтающимися шатунами и их антиподами – балансирами коленвала.

 

Обойдя автосалон и отсняв на пленку сияющие новинки, я пришел домой, но ощущение «беременности» идеей в тот вечер не покидало меня. До глубокой ночи я просидел за бумажными листами, прикидывая варианты компоновок поршня и коленвала. Мысленно я представлял себя на месте шатуна и чувствовал, как меня бешено треплют поршень и кривошип, будто две собаки, вцепившиеся в одну утку. И снова искал замену двухсотлетнему старику с инициалами КШМ. Далеко за полночь родилась идея новой компоновки. Нельзя сказать, что она выглядела гениально или особенно изящно. Но в ней было главное – механизм избавлялся от поперечного движения связи с поршнем, исчезла и боковая нагрузка на цилиндр. Это достигалось за счет того, что два оппозитных поршня соединялись жесткой связью, как изображено на рисунке.

РИС. 2. Поршни гармонического двигателя с оппозитным коаксиальным расположением цилиндров соединены кросс-штоком в одну цельную деталь (1), в прорези которой перемещается ползун (2), охватывающий шейку коленвала (упрощено).

 

А ползун в прорези этой связи охватывал коленвал, как вкладыш шатуна в обычном двигателе. Усилие одного поршня напрямую передавались на противоположный поршень, минуя трение в коленвале. Рабочий ход одного поршня напрямую выполнял сжатие в противоположном цилиндре. Не нужен был поршневой палец, и число деталей поршневой группы резко сокращалось, они становились легче. Особенно понравилось то, что передача усилия с одного поршня на противоположный во время рабочего хода идет по жесткой монолитной связи, а не через четыре скользящих поверхности, как в традиционном двигателе (палец-шейка-шейка-палец). Поэтому интуитивно я четко понимал, что этот вариант обладает повышенным КПД.