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.