Первые поршневые двигатели внутреннего сгорания были созданы более века назад. За это время наука и техника шагнула далеко вперед, позволив довести ДВС практически до совершенства. Процессы внутри цилиндров были оптимизированы более качественным горючим, улучшенными маслами, новыми материалами, плосковершинным хонингованием — перечислять причины, по которым современные моторы гораздо более эффективны, можно еще долго. Однако если вы думаете, что поршень скользит внутри, словно самый нежный и качественный шелк, то вы ошибаетесь. Впереди нас ждут новые методы уменьшения трения, которые позволят еще на одну ступень повысить экономичность двигателей внутреннего сгорания. Об этом свидетельствует новейшее открытие немецких ученых.
Специалисты Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера IWU (г. Хемниц, Германия) (Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU) уверены, что в скором будущем удастся внедрить технологию производства ДВС, значительно уменьшающую трение внутри цилиндро-поршневой группы. Это позволит сжигать меньше топлива, а также сократить объем смазочных материалов, необходимых для полноценного функционирования агрегата.
По данным немецких ученых, ключевое влияние на эффективность работы современных двигателей внутреннего сгорания оказывают искажения поверхности внутренних стенок цилиндров. В Институте станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера уверены, что оно складываются из двух деформаций: статической и термической. Первая возникает в результате исходных математических просчетов и во время сборки. Даже незаметные глазу микроскопические искажения металла во время затяжки болтов при сборке блока цилиндров могут оказывать влияние на окончательное качество работы узла в целом. Под воздействием высокой температуры даже современные сплавы, используемые в моторе, тоже немного деформируются, вновь внося раздор в идеальное трио стенки цилиндра, поршня и поршневых колец.
Для начала исследователи измерили напряжение в двигателе. Для этого они сняли головку блока цилиндров с образца, убрав тем самым статическое напряжение. Затем ДВС был нагрет до 90 градусов Цельсия (необходимо понимать, что это лишь оптимальная и даже далеко не максимальная температура охлаждающей жидкости, при этом некоторые компоненты ДВС могут быть гораздо горячее, не говоря уже о стенках цилиндра и камере сгорания). После этого была замерена еще и термическая деформация.
Благодаря изучению деформации инженеры Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера смогли вычислить идеальную форму внутренних стенок цилиндров с учетом искажений материала от статической и термической нагрузок. Теперь ученые готовы начать производство блоков цилиндров с использованием хонинговальных головок нового поколения. В них будут интегрированы пьезоэлектрические приводы, позволяющие менять форму инструмента с высокой точностью, а также уменьшать или увеличивать диаметр абразивных элементов. В итоге исследователи желают добиться создания практически идеальной поверхности стенок цилиндров. Она уже будет учитывать статическое и термическое напряжение материалов ДВС.
На данный момент тестовый образец экспериментальных хонинговальных головок уже собран. По расчетам команды Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера, требуется примерно 20-30 секунд, чтобы обработать стенки цилиндров одного двигателя. Сейчас проводятся исследования на испытательном стенде. Участие в них принимают и производители автомобилей. В результате тестов ученые должны узнать, к каким результатам приведет внедрение новой технологии. Однако ошеломляющих открытий ждать не следует: по предварительным оценкам, новый вид хонингования позволит умерить аппетит мотора примерно на два-три процента. С другой стороны, инновация может снизить угар масла, нередко встречаемый на современных моторах. Но, на наш взгляд, наиболее важным аспектом эксперимента может стать повышение надежности и долговечности агрегатов.
Уже несколько лет автомобильные производители посещают выставку Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе. Интеграция машин дорожных и компьютерных продолжается: сегодня нередко поставщики вычислительного оборудования открывают свои стенды на крупных и мелких мотор-шоу. Очередной жертвой симбиоза стала ежегодная выставка Combined Exhibitionof Advanced Technologies. Это японский аналог CES, который проводится с 2000 года. В этом году на CEATEC своего представителя отправила Toyota. Автомобильный гигант подготовил «умное насекомое» — концепт Smart INSECT.
Издалека Toyota Smart INSECT действительно напоминает милого жука. Но, как это нередко бывает, в данном случае в качестве имени использован акроним, явно подтянутый до запоминающегося и удобного для произношения названия — Information Network Social Electric City Transporter («городской электрокар с социальной интеграцией в информационных сетях»). Внешне «насекомое» очень дружелюбно: крошечные размеры, милые глазки-фары и аккуратные двери-крылья. Как и полагается автомобилям этого класса, INSECT обладает максимально возможной колесной базой и минимальными свесами кузова, а спереди колеса и вовсе открыты. Стиль беспозвоночного скромен, но экстерьер скроен ладно: чувствуется, что дизайнеры тщательно работали над образом букашки. Однако главное в Smart INSECT вовсе не внешность, а умная начинка.
Среди включенных в концепт технологий есть сенсоры движения, система распознавания речи и даже облачный сервис Toyota Smart Center. Поскольку разработка собственной системы изучения окружающего мира сложна и дорогостояща, тем более когда речь идет об одиночном демонстрационном образце, то японцы решили использовать готовое решение. Наиболее удачным оказался сенсор Microsoft Kinect, поставляемый для игровой консоли Xbox 360. С его помощью автомобиль узнает о приближении человека, после чего открывает дверь с соответствующей стороны. Во время поездки водитель может раздавать команды различным системам транспортного средства при помощи устной речи — это уже не выглядит футуристично, ведь несложными системами голосового управления оснащены многие современные автомобили. Зато «умный жук» способен соединиться с вашим умным домом по беспроводному Интернету и, например, проверить, заперты ли двери, или включить климатическую установку.
С помощью Toyota Smart Center крошечная одноместная машинка следит за условиями ежедневной езды. Получив достаточно информации о повторяющихся маршрутах, компьютерный мозг будет подсказывать водителю более экономичные способы управления автомобилем. Также Smart Center изучает предпочтения владельца: электроника запомнит музыкальные вкусы и гастрономические приоритеты гомо сапиенс, после чего будет предлагать соответствующие аудиокомпозиции в плей-листе или рестораны при поиске точек общепита. И кто тут получается «сапиенс»?
Концепт Toyota Smart INSECT относится к классу так называемых «районных» электрических автомобилей (Neighborhood Electric Vehicle), то есть колесить на нем лучше только по соседним кварталам. «Жучок» может пробежать максимум 50 километров, после чего ему потребуется зарядка. Потолок скорости — 60 км/ч. Предполагаемый ценник за напичканного гаджетами жесткокрылого составляет $10 000, что вполне приемлемо для столь умного индивидуального электрического транспортного средства. Однако вряд ли Toyota Smart INSECT можно будет в скором будущем обнаружить в дилерском центре или магазине технических штучек: четких планов по его выпуску пока не существует.
Испокон веков людей притягивало все самое-самое: самый большой мамонт, самый белый клык, самая теплая шкура. Однако не всегда предметом интересов становится что-то огромных масштабов. Не зря же прославился тульский Левша со своей подкованной блохой! А как насчет самого маленького в мире компрессорного бензинового двигателя с компоновкой V8? В современных легковых автомобилях подобные агрегаты имеют объем от четырех литров, но компания Conley Precision Engines рекордно снизила размер цилиндров. В результате этого рабочий объем их действующего мотора составил всего 0,1 литра, или 6,09 кубического дюйма. Это достижение отражено даже в названии модели — Stinger 609.
Крошечный двигатель оснащен компрессором, двумя карбюраторами и приводным ремнем. Как сообщают разработчики этого карманного монстра, его максимальная мощность составляет девять лошадиных сил. Иными словами, из одного литра объема инженеры выжали примерно 90 лошадиных сил — в сравнении с высокофорсированными ДВС легковых автомобилей это не так уж много. По всей видимости, сказывается миниатюрность компонентов, но, с учетом отсутствия многомиллионных вливаний на оптимизацию и доводку, это отличный результат. Коленчатый вал раскручивается до 10 000 оборотов в минуту. При этом по звуку Stinger 609 чем-то напоминает бормашину стоматолога, скрещенную с настоящим многолитровым V8.
Размеры Stinger 609 не так уж курьезны, если не учитывать, что это все же бензиновый V8 с турбокомпрессором: длина составляет 35 сантиметров, ширина — 17 сантиметров, высота — 25 сантиметров. Зато весит агрегат всего 5 кг.
На самом деле крошечный мотор впервые был собран достаточно давно. Уникальный проект в Conley Precision Engines начали еще в 2007 году. Последние изменения в конструкцию внесены 15 сентября: тогда разработчики модернизировали конструкцию газораспределительного механизма, в частности установили новые распределительные валы. Теперь в Conley Precision Engines можно заказать Stinger 609 для себя. Ценник кусается: за базовый вариант двигателя с электрическим стартером и центробежной муфтой в качестве сцепления производитель просит $5 695. При этом необходимо понимать, что такой мотор будет атмосферным, в результате чего его максимальная мощность снизится примерно до 5,5 лошадиных сил. За установленный и протестированный приводной нагнетатель придется выложить еще $1 695. Выпускной коллектор из нержавеющей стали оценивается в 279 долларов, а если его покрыть хромом, то и в 559. В общем, недешевое это дело, на блох устанавливать самые маленькие в мире компрессорные восьмицилиндровые двигатели.
В Conley Precision Engines не сообщают, включен ли их Stinger 609 в Книгу рекордов Гиннесса. Вообще одно из самых популярных изданий мира много знает об автомобилях: самый быстрый, самый мощный, самый экономичный, самый большой, самый маленький, самый дорогой, самый дешевый… Теперь этот список пополнится еще и самым низким! Сделали его в Японии.
По официальным данным, от земли до самой высокой точки автомобиля Mirai представители Книги рекордов Гиннеса намерили лишь 45,2 сантиметра. Название транспортного средства переводится с японского языка как «будущее». В завтрашний день попытались заглянуть студенты и учителя Высшей школы города Асакути, префектура Окаяма. Ямы в этом районе, судя по модели, отсутствуют полностью — дорожный просвет автомобиля стремится к нулю.
Чтобы создать самый плоский в мире автомобиль, в Высшей школе города Асакути сделали Mirai электрокаром. Разработчики использовали готовые компоненты от модели Q-car, производимой японской компанией CQ motors. Стальное шасси, систему рулевого управления, пластиковый кузов, светодиодные фары, сиденья и многие остальные детали студенты с учителями сделали сами. В итоге Mirai стал на шесть сантиметров ниже прежнего обладателя титула самого низкого автомобиля в мире Flatmobile.
При взгляде на видеосъемку самого низкого автомобиля в мире может возникнуть ощущение, что управлять такой машиной — сплошное удовольствие: рекордно низкий центр тяжести, задний привод, малый вес. Однако управляющий Высшей школы города Асакути Харада Казунари настроен отнюдь не столь оптимистично. По его мнению, несмотря на допуск автомобиля к использованию на дорогах общего пользования, перемещение по загруженным автомагистралям вызывает больше страха, чем положительных эмоций. Это обусловлено главной особенностью Mirai — рекордно малой высотой. «Ездить на Mirai может быть очень страшно, особенно когда скорость превышает 40 км/ч, ведь поверхность дорожного полотна находится очень близко к глазам. Также водителя не покидает ощущение, то более крупные соседи по потоку могут попросту не заметить маленький электрокар и переехать его. Поэтому мы создали правило: при управлении Mirai на загруженной улице необходимо организовывать небольшой кортеж, включающий одну машину сзади уникального транспортного средства и одну спереди».
Самым большим испытанием для команды Высшей школы города Асакути стал перевод автомобиля с бензинового питания на электрическое. Этот шаг позволил не только более компактно разместить компоненты силового агрегата, но и сделать проект чуточку выгоднее для окружающей среды.
Еще один любопытный автомобиль был разработан в США. В Америке создали самую быструю машину, питающуюся сыром. Нет, они не поместили мышей в большое колесо, а всего лишь собрали обычный драгстер. Выделяется в нем лишь двигатель внутреннего сгорания: он работает на биодизеле, полученном из сыра.
Как и многие аналогичные нестандартные рекорды, этот установили сотрудники научного заведения. Над созданием самого быстрого в мире сырного автомобиля трудились лучшие химики и инженеры Университета штата Юта. Первые пытались добыть топливо на основе промышленных отходов производства сыра, вторые — создать двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания объемом один литр, лишенный непереносимости лактозы. В результате слаженной работы команды на осеннем фестивале World of Speed 2012, проводимом Ассоциацией гонок на соляных плато штата Юта (Utah Salt Flats Racing Association), драгстер Aggie A-Salt Streamliner с биохимиком Майклом Морганом за штурвалом установил мировой рекорд. Автомобиль смог разогнаться до максимальной скорости 105,16 км/ч. Этот результат кажется довольно скромным, однако он стал лучшим для данного класса — литровых двухцилиндровых двигателей, работающих на биодизеле.
Любопытно, что в рамках World of Speed 2012 команда Университета штата Юта испытала Aggie A-Salt Streamliner также и на классическом дизельном топливе, произведенном в результате прямой перегонки нефти. Точные данные не сообщаются, но известно, что максимальная скорость в этом случае практически не отличалась от лучших показателей заездов на «сырном» горючем.