Honda с овальными поршнями

Как по-вашему, сколько клапанов должно быть в каждом цилиндре четырехцилиндрового двигателя? Три, или четыре? А может лучше пять? А что бы вы сказали, узнав, что в конце семидесятых Honda построила мотор, в котором было по 8 клапанов в каждом цилиндре? Причем для того чтобы их разместить, поршни пришлось сделать овальными. 


Вообще-то на самом деле восемь клапанов на цилиндр не причина, а следствие. Весь этот сыр-бор японцы закрутили исключительно из-за прихоти своего верховного руководителя – Соичиро Хонды, который страсть как не любил двухтактные двигатели, но любил многоцилиндровые 4-тактные моторы. Именно он приказал покинуть чемпионат мира по шоссейным мотогонкам класса гран-при, после того как FIM разрешила для «пятисоток» двухтактные моторы.



А теперь представьте себе: конец семидесятых, вы – инженер мотоциклетного подразделения Honda и ваша задача создать четырехтактный движок, способный конкурировать с двухтактными «пятисотками» в гонках MotoGP. Заметьте, при одинаковом рабочем объеме! 

Миссия невыполнима

В теории добиться равной мощности при таких условиях невозможно, ведь двухтактные моторы, будут в полтора, а то и в два раза мощнее четырехтактных. Это проистекает из самой сути этих двигателей. Почему 2т мощнее? Представьте себе два одноцилиндровых двигателя: 4т и 2т. У первых рабочим является каждый четвертый такт, а у вторых – каждый второй.

4т 
✅ Впуск
✅ Сжатие
✅ Рабочий ход 
✅ Выпуск
 
2т
✅ Сжатие
✅ Рабочий ход


– известная фраза из мультфильма «Падал прошлогодний снег» отлично демонстрирует разницу.

Так же и в нашем случае: с двумя тактами воспламенение смеси происходит при каждом обороте коленвала, а с четырехтактным через один, соответственно и энергии 4т моторы вырабатывают меньше. 
 

Как добиться невозможного

Получается, что создать 4т двигатель, способный при равном рабочем объеме и количестве цилиндров одолеть 2т мотор - задача из области фантастики. Но Honda попытались сделать это! 



Для того чтобы добиться сравнимой с 2Т моторами конкурентов производительности, инженерам Honda нужно было достичь как минимум 20 000 об/мин. – уровня, которого в Формуле-1 достигли в 2006 году! Иначе ни о какой перспективе победить двухтактные Yamaha и Suzuki можно было и не мечтать!

В те годы инженеры Honda были твердо убеждены, что лучший способ повысить мощность двигателя, это увеличить количество цилиндров. Поэтому в MotoGP они решили использовать мотор V8. А так как в регламенте было четкое ограничение на количество цилиндров, их попарно объединили между собой! В результате получился двигатель V4 с овальными поршнями, в котором было 8 шатунов (по два в каждом цилиндре), 32 клапана и 8 свечей зажигания! 



Первоначально концепция овально-поршневого двигателя вызывала сомнения: сможет ли он достичь расчетной производительности в реальных условиях.  Получится ли достаточно эффективно охлаждать двигатель, чтобы поршни не деформировались под воздействием высоких температур. Поршневые кольца и вовсе стали настоящей головной болью, поскольку овальную форму было очень трудно обработать. Эксперименты с ними повторялись снова и снова, методом проб и ошибок…
 

Технические характеристики

✅ Двигатель Honda 0X
✅ Конфигурация: V4 100º  
✅ Расчетная мощность: 130 л. с. при 23 000 об/мин.

Овальный поршень имел размеры 93,4 мм x 41 мм. и оснащался двумя шатунами, с суперкоротким ходом 36 мм. На испытаниях двигатель достигал 19 500 об/мин, что позволяло рассчитывать на мощность сопоставимую с двухтактными двигателями «пятисоток». Правда те же испытания показали, что чудо-мотор склонен к самоликвидации при наборе 10 000 оборотов, из-за скручивания парных шатунов. 
К слову, двухтактные двигатели тех лет выдавали 120 лошадиных сил, при 10 000 об/мин: 240 л. с. с литра рабочего объема! Поэтому перед инженерами Honda стояла сложная, практически невыполнимая, задача, c которой до них никто не сталкивался. Например, в той же Формуле-1 подобного уровня форсировки, достигли в 1992 году. 
 

Honda New Racing

Разработка NR500 завершилась в июле 1979 года, и по заявлениям японцев мощность V4 с овальными поршнями составляла 100 л. с. при 16 000 об/мин. Само собой по сравнению с конкурентами этого было недостаточно! Гонщиками Honda MotoGP стали Мик Грант, победитель одного гран-при за Cagiva, и Такадзуми Катаяма - чемпион мира 1977 года в классе 350 см³.



Первым испытанием для New Racing Honda стал 11-й этап чемпионата мира 1979 года, проходящий в Великобритании. Гонщики команды с большим трудом прошли квалификацию, а в гонке обоих ждал сход: Грант упал на первом же круге после старта, Катаяма сошел спустя нескольких кругов, из-за проблем с зажиганием. Вот что Мик рассказал про дебют Honda NR500:



На Гран-при Франции, двенадцатой гонке того года, оба мотоцикла и вовсе не прошли квалификацию! Закончив сезон 1979 года с неутешительными результатами, инженеры Honda выяснили, что помимо никакой надежности и мощности, у NR500 есть еще пара серьезных проблем.



Во-первых, торможение двигателем вызывало чаттеринг (подпрыгивание) заднего колеса! Специфическая проблема четырехтактного двигателя! Чтобы противодействовать этому, команда разработала «сцепление с обратной пробуксовкой». Позже эта технология использовалась в VF750F, что сделало его первым серийным мотоциклом, оснащенным таким устройством.
Во-вторых, медленный, относительно двухтактных движков, набор оборотов. Опять же, само по себе это преимущество, позволяющее точнее дозировать тягу в поворотах. Но только не в том случае, когда двигателю приходится раскручиваться до 20 000 оборотов! Пока 4т Honda «разгонялись», 2т конкуренты упирались в отсечку!
При этом по пиковой производительности Honda отставала от двухтактных мотоциклов как минимум на десять лошадиных сил. Усовершенствованный двигатель, предназначенный для сезона 1981 года, имел блок цилиндров меньшего размера, что стало возможным благодаря уменьшению угла развала со 100 градусов до 90. Кроме того, теперь мощность достигала 130 л. с. при 19 000 об-мин. Именно он принес Honda NR500 первую победу.

200 километров Сузуки, 1981 год

Одно из достоинств четырехтактных двигателей – топливная экономичность. И, в отличии от двух предыдущих «преимуществ», это качество Honda использовали сполна.

В 200-километровой гонке на трассе Сузука, гонщики на NR500 смогли реже останавливаться на дозаправки, чем соперники на двухтактных мотоциклах! Honda постепенно продвигалась вперед, пока постепенно не вышел на первое место. Кенго Кияма сохранил лидерство до конца гонки и победил. 

Через три года после начала разработки команде New Racing Honda и мотоциклу NR500 наконец удалось победить!
В 1982 году модифицированный двигатель 2X достиг мощности 135 лошадиных сил – моторы 4т с овальными поршнями сравнялись с соперниками по мощности. Но к тому времени было очевидно, что конкурировать в MotoGP с двухтактными Yamaha и Suzuki не получается, и в Honda решили переключиться на двухтактные двигатели.

Honda NS500

Двухтактная серия NS постепенно полностью заменила NR, одновременно с этим Honda стала играть доминирующую роль на мировой арене мотогонок. «Летающий» Фредди Спенсер ездил на NR500 в 1981 году, и даже лидировал в гонке пять кругов! Кроме того, он установил лучший круг. Но ему пришлось сойти из-за проблем с электрикой: надежность оставалась большой проблемой «овального» мотора! Поэтому в 1982 году Фредди пересел на двухтактную Honda NS500 и сразу же занял третье место в чемпионате мира. А в следующем сезоне за рулем этого мотоцикла Спенсер стал чемпионом мира.



При создании революционного двигателя Honda столкнулась с необходимостью слишком больших научно-исследовательских работ в различных направлениях. В первую очередь в металлургии. И тем не менее создание мотора с овальными поршнями показало, на что способны инженеры Honda при отсутствии каких-либо ограничений. 

В последствии разработки команды New Racing перекочевали на серийную продукцию. В первую очередь нужно упомянуть многоточечный электронный впрыск топлива и сцепление с обратной пробуксовкой. Доминирование двухтактных мотоциклов в MotoGP продолжалось до начала 21 Века. Лишь в 2002 году чемпионом стал гонщик, выступающий на четырехтактном мотоцикле. Надо ли говорить, что этим мотоциклом стала Honda?