"Когда я оглядываюсь назад"
4-х тактный двигатель: Естественный выбор для возвращения в мотогонки.
Хонда вернулась в 500-кубовый класс Мирового Мото Гран При в 1979 году, после 12-летней паузы. Мотоциклом, разработанным для возвращения в гонки, была модель NR500, с 4-х тактным верхнеклапанным V4 двигателем. Изюминкой двигателя являлась конструкция с овальным поршнем с двумя шатунами и 8-ю клапанами на цилиндр. Другими нововведениями мотоцикла была алюминиевая рама-полумонокок и «перевернутая» вилка передних амортизаторов. Конструкция гоночного мотоцикла Honda NR500 была смело-инновационна и удивительна для своего времени.
Овально-поршневой двигатель 0X, разработанный в 1979 году
«Когда я оглядываюсь назад, я не уверен, экспериментировали ли мы с передовыми технологиями, или увлеклись тупиковыми идеями», вспоминает Тошимицу Йошимура, инженер-разработчик двигателя с овальными поршнями мотоцикла NR500.
«По крайней мере мы разрабатывали совершенно иннвационную технологию. Я говорю не только о двигателе, но и о инженерах, конструировавших раму и подвеску мотоцикла». «Акцент был не просто на инновационности, а на технологиях, способствующих улучшению характеристик мотоцикла относительно моделей конкурентов. Именно поэтому мы решили, что Хонда должна выступать с 4-х тактным двигателем. Мы хотели достигнуть нашей цели через инновационную технологию, и при этом иметь преимущество перед нашими соперниками по гонке».
Большинство гоночных мотоциклов в то время приводилось в движение 2-х тактными двигателями. Несмотря на эту тенденцию Хонда делает ставку на 4-х тактный мотор, что было, в общем-то, естесственным решением.
С первых лет участия в незабываемых гонках на острове Мэн гоночная команда Хонда неизменно учавствовала в соревнованиях со своими 4-х тактными двигателями, на которые изначально сделала ставку. И хотя 2-х тактные двигатели по своей конструкции могли выдавать большую удельную мощность, никто не мог остановить инженеров Хонды в развитии 4-х тактников еще большей мощности. Высокая конкуренция в гонках была стимулом к совершенствованию конструкции двигателей для гоночных мотоциклов Хонда.
Кроме того, ставка на 4-х тактник была продиктована мнением топ-менеджмента компании Хонда, следовавшего философии основателя компании Соичиро Хонда, который называл 2-х тактники не иначе как «бамбуковыми трубами». При таком отношении руководства Хонды к 2-х тактным двигателям вопрос о их разработке для гоночных мотоциклов даже не стоял перед инженерами-двигателистами.
Тошимицу Йошимура, возглавлявший отдел разработки двигателей, с самого начала был верным поклонником 4-х тактников. Он говорил: « В четырехтактном двигателе происходят четкие механические процессы: Впускные клапаны открыты – камера сгорания заполняется смесью топлива и воздуха. Клапаны захлопываются, и топливо-воздушная смесь сгорает. Затем открываются выпускные клапаны, и продукты сгорания топлива покидают камеру сгорания. Эта последовательность независимых процессов, каждый из которых выполняет различную функцию, вместе создают условия для эффективнй работы двигателя. С технической точки зрения – это очаровательный процесс. Полагаю, что 4-х тактная схема будет основной при разработке двигателей внутреннего сгорания».
В конце концов, нет никакого смысла для участия в гонках, не будучи абсолютно уверенным в правильности выбора курса, приводящего к победе. Однако, эта уверенность должна быть подкреплена серьезными разработками. Независимо от того, насколько трудным окажется путь, необходимо продолжать совершенствовать конструкцию для достижения лучшего результата. Инженеры Хонды трезво оценивали сложность поставленной задачи, но тяга к новым победам укрепляла их в вере правильности выбора концепции. Таким образом, решение о разработке 4-х тактного гоночного двигателя было единственно возможным.
Мы хотим создать лучший в мире гоночный двигатель!
Алюминиевый поршень гоночного мотоцикла NR500
Хонда объявила о планах по возвращению в Мото Гран При в апреле 1978 года. Новое подразделение, отвечающее за разработку гоночных мотоциклов и базирующееся в Асаке, назвали NR (New Racing) Block. На момент запуска проекта в группу разработки двигателей входило всего трое молодых специалистов, но Хонда поставила ключевую задачу – возрождение гоночной команды. Набор в команду разработчиков проходил под девизом «реализация амбиций молодых талантов, воодушевленных мотогонками».
Тошимицу Йошимура, к тому времени проработавший в Хонда всего 6 лет, не имел опыта работы в предыдущей гоночной команде разработчиков. На тот момент он был далек от идей «возрождения гоночной команды» и «возвращения в гонки Мото Гран При».
«Мы не знали, с чего начать разработку гоночных мотоциклов и имели лишь общее представление о поставленных задачах», вспоминает Йошимура. «Это была идея создать лучшую в мире технологию гоночных двигателей, которая превзойдет технологии всех соперников. Наша команда искренне верила в то, что создание лучшего гоночного двигателя в конечном итоге принесет нам победу в соревнованиях».
Мощность 2-х тактных двигателей конкурентов составляла тогда около 120 л/с. И хотя мощность была не основным фактором успеха в гонках, команда разработчиков Хонда решила добиться на своем двигателе мощности большей, чем у соперников.
Правила Мирового Гран При ограничивали число цилиндров двигателя четырьмя. Соответственно, для того, чтобы снять с 4-х тактного двигателя такую же удельную мощность, как с 2-х такника, надо было увеличить обороты двигателя вдвое.
Достичь этого можно было увеличением эффективности впуска путем роста количества впускных клапанов и проектированием клапанной системы с малым трением и хорошо переносящей повышеные температуры на высоких оборотах.
Так родилась идея удвоить количество клапанов до восьми. Реализовать это оказалось возможным, отказавшись от привычного пошня в виде круга и изменив форму днища поршня на овальную.
«Решение пришло так просто, потому что мы были очень молоды» - вспоминает Йошимура. «Мы ничего не боялись. Люди со стороны могли подумать, что мы даже не имели представления о том, что форма днища поршня должна быть круглой. Мы просто были убеждены, что овальная форма поршня даст нам ключ к превосходству над 2-х тактными двигателями».
Согласно рассчетам, овальный поршень с восемью клапанами на цилиндр мог достигать 23000 об/мин и выдавать мощность 130 л/с. С такими многообещающими показателями у команды разработчиков открывались новые переспективы в превосходстве над конкурентами.
Будет ли двигатель действительно совершенным?
Овальный поршень мотоцикла NR750
Разумеется, присутствовали некоторые сомнения в идее овально-поршневого двигателя. Сможет ли двигатель достичь расчетных показателей эффективности впуска в реальных условиях? Как будут выдерживать такие нагрузки поршневые кольца? Удастся ли эффективно охлаждать двигатель с целью недопущения деформации поршня при высоких температурах? Необходимо было решить целый ряд технических проблем, которых до этих пор никто не решал. Однако это не пугало молодых инженеров-двигателистов Хонда, увлеченных идеей создания лучшего 4-х тактного гоночного двигателя.
«Мы не задумывались о том, будет ли этот двигатель на практике столь же эффективен, как при расчетах, это нас тогда мало беспокоило. Мы просто хотели заставить идею овально-поршневого двигателя работать» – делится воспоминаниями Тошимицу Йошимура.
Испытания 2-х клапанного одноцилиндрового овально-поршневого двигателя проходили успешно. Постепенное увеличение числа клапанов до 8-ми подтверждало эффективность ключевой идеи. Однако, во время испытаний группа разработчиков столкнулась с целым рядом технических проблем.
Явление внезапного разрушения двигателя, происходящее обычно на 10000 об/мин было серьезной проблемой. Его причиной была деформация и скручивание шатунов. В отличие от обычного поршня, овальный поршень соединялся с коленчатым валом двумя шатунами. С увеличением частоты вращения коленвала поршневые пальцы изменяли положение относительно своей оси, что приводило к поломке шатунов. Для решения этой проблемы были внесены изменения в конструкцию сочленения поршневого пальца с шатуном и улучшено качество механической обработки деталей поршневой группы.
Кроме того, поршневые кольца были настоящей головной болью разработчиков, поскольку задача точно изготовить овальные кольца была технически неимоверно слодной. Эксперименты по изготовлению поршневых колец повторялись многократно. Инженеры перепробовали множество способов и технологий по производству поршневых колец, но опять возвращались в отправную точку. Кроме того, достижению требуемого результата тогда мешало несовершенство металлообрабатывающих станков. Поэтому дополнительные усилия были предприняты в части повышения качества механообработки.
Однако, благодаря постоянным усилиям и воодушевлению инновационной идеей, группа инженеров-двигателистов научилась решать эти проблемы одну за другой. Добившись необходимой работоспособности одноцилиндрового прототипа овально-поршневого двигателя, разработчики приступили к производству и испытаниям полноценной модели 4-х цилиндрового овально-поршневого двигателя.
Неудачный дебют.
Поршень, шатуны и клапаны модели NR750
Через 6 месяцев после начала работы большинство технических проблем было решено благодаря испытаниям и доводке одноцилиндровой модели двигателя. Следующим этапом было создание полноценного гоночного двигателя. Команда инженеров приступила к производству и испытаниям 4-х цилиндрового V-образного овально-поршневого двигателя с углом развала цилиндров 100 градусов. Окончательные доводочные испытания двигателя, получившего назване «OX», проводились в апреле 1979 года.
Хонда вернулась в мотогонки в сезон 1979 года. Но двигатель OX все еще создавал команде целый ряд технических проблем и поломок – от повреждения шестерен ГРМ до поломаных клапанов. Однако, мощность двигателя была в районе 110 л/с, и его многообещающий потенциал, несмотря на невысокую надежность, сулил успех в реальных гонках.
«Мы хотели проверить двигатель в соревнованиях», вспоминает Йошимура. «Но никто не рассчитывал на быстрый успех».
11-е Гран При, проходящее в Англии, должно было стать первой проверкой новой технологии в гонке. Сроки испытания поджимали, чтобы успеть подготовить двигатель к соревнованиям. К июлю 1979 года двигатель OX уже развивал мощность 100 л/с при 16000 об/мин, и в августе новым двигателем укомплектовали гоночные мотоциклы, готовые к выступлениям на треке Сильверстоун.
С самого дебюта команду преследовали неудачи одна за другой. Хонде удалось пройти квалификационные заезды только в последней группе. На финальной гонке сошел с дистанции в результате падения Мик Грант. Таказуми Катаяма также покинул гонку по причине неисправности двигателя. Гоночная команда Хонды завершила соревнования в полном разочаровании.
И, хотя сотрудники гоночной команды Хонда не рассчитывали на превосходные результаты, они все же надеялись на оправдание своих ожиданий. Их разочарование было выше всяческих границ, когда на Гран При Франции гоночная команда Хонда не смогла пройти даже квалификационные заезды. Наблюдая, как гонщики команды покидают соревнования, Тошимицу Йошимура не мог сдержать слез отчаяния.
«Я чувствовал себя подавленым, просто подавленным», с горечью вспоминает Йошимура. «Слезы катились градом из моих глаз. За исключением нашей, все гоночные команды использовали 2-х тактные двигатели. Я очень надеялся, что наши гонщики хотя бы смогут дойти до финала, пусть даже плетясь в аутсайдерах. После соревнования пилоты предложили мне посмотреть видеозапись гонки, но я не смог заставить себя даже взглянуть на нее».
Двигатель все еще не соответствовал рассчетным характеристикам, и технически мотоциклы были попросту «сырыми». Все надежды на этом чемпионате рухнули. Потери во Франции и Великобритании были болезненным напоминанием, что предстоит еще очень долгий путь по усоврешенствованию конструкции.
Заключительная доводка овально-поршневого двигателя.
Гоночный мотоцикл NR500, укомплектованный двигателем 2X, принесший победу гонщику Кенго Киияма на трассе Сузука в 1981 году
Ключевую проблему с двигателем по-прежнему составляли шестеренная передача и клапанная система. Прежде, распределительный вал поворачивался системой шестерен на половину от оборота коленчатого вала. Поскольку эта системы была причиной частых поломок, инженеры вернулись к нормальной системе ГРМ. Однако проблема не исчезла. Перепробовав множество вариантов, команда пришла к использованию резинового демпфера в механизме ГРМ. Кроме того, это позволило даже несколько повысить мощность двигателя.
Дополнительные неприятности доставляло сверхэффективное торможение двигателем и взрывной прирост мощности при полностью открытом дросселе (так называемый «удар, хлопок»). Проблема торможения двигателем была решена с помощью муфты, ограничивающей передачу крутящего момента к колесам, а вот от «ударов» окончательно избавиться не удалось.
Усовершенствование модели NR500 шло медленно, но уверенно, благодаря усилиям гоночной команды. В 1982 году модифицированный двигатель 2X выдавал 135 л/с, а в 1983 усовершенствованная модель 3X – 130 л/с. Овально-поршневые двигатели достигли наконец паритета с конкурентами, по крайней мере по мощностным характеристикам.
Несмотря на увеличившуюся мощность, показатели мотоциклов на гоночном треке были далеки от совершенства. Единственной победой Хонды была 500-километровая трасса Сузука в 1981 году. Продолжалась борьба за первенство в чемпионате Мирового Гран При.
Масса двигателя была главным препятствием. Так как 4-х тактный двигатель имел более крупную головку блока, его вес был выше конкурентов примерно на 20 кг. Кроме того, высокий центр тяжести обуславливал необходимость лучшей балансирвки мотоцикла в целом. Чтобы сократить массу, инженерам пришлось широко использовать сплавы на основе алюминия, магния и титана. Но конкуренты Хонды также начали использовать этот новый подход.
Кроме того, для сокращения массы, была уменьшена толшина наружной части коленчатого вала двигателя, которая испытывала относительно небольшие нагрузки. Зачастую, накануне перед гонкой, команда инженеров шлифовала отдельные детали мотоцикла с целью снизить его массу. Однако, все эти меры не могли в полной мере сократить разрыв с массой мотоциклов соперников по гонке.
Три года прошло с тех пор, как Хонда приняла решение выступать в мотогонках Гран При, но их мотоцикл NR500 так и не занял ни одного призового места в соревнованиях. Однако, полоса неудач не могла продолжаться бесконечно, и команда Хонда знала это. С неимоверным упорством инженеры продолжали бороться за усовершенствование своего детища.
Как компромиссный вариант, в 1982 году Хонда выпустила на гонки Гран При модель NS500 с 2-х тактным двигателем, которая стала постепенно вытеснять NR500 с кольцевых мотогонок.
Обломки мечты в ящике стола.
Двигатель 3X был создан в 1983 году, как последняя генерация овально-поршневых двигателей. Этот двигатель имел внушительный потенциал, выдавая 130 л/с при 19500 об/мин. Однако, замечательные результаты мотоциклов NS500 с 2-х тактными двигателями, держали модель с овально-поршневым двигателем в запасе, не выпуская их на гоночную трассу. В конце концов, Хонда исключила двигатель 3X из списка допущеных к соревнованиям, лишив NR500 шанса на победу.
«Хотя это, возможно, и не привело бы к победе», вспоминает Йошимура, «но двигатель 3X был очень близок к расчетным характеристикам, на 95% он был доведен до совершенства». Команда инженеров, в конечном итоге, могла бы достигнуть поставленной цели. Однако, этому не суждено было случиться.
«Двигатель был сконструирован для гонок», продолжает Йошимура, «и мы хотели проверить его в гонках. Если бы мы выиграли гонку Лагуна Сека, это было бы достойным завершением карьеры овально-поршневого двигателя в Гран При».
Двигатель действительно имел все шансы на победу. И этот шанс, наконец, предоставился на гонке «Лагуна Сека» в июле 1981 года. Она не входила в кубок Гран При, однако была важным этапом внезачетных соревнований. Фредди Спенсер, управлявший «Хондой» с двигателем 2X, долгое время лидировал в гонке, опережая Кенни Робертса, гонщика команды «Ямаха». И хотя Спенсер сошел с дистанции из-за проблем с электрикой, это была гонка, отчетливо продемонстрировавшая потенциал двигателя 2X. Кратковременное, но уверенное лидирование Фредди Спенсера в гонке было отрадой для команды разработчиков. Несмотря на все затруднения, это было убедительным подтверждением ценности затраченных усилий и уверило разработчиков, что работы по доводке NR500 велись не зря.
За концептуальной моделью NR500 последовала коммерческая NR750, поступившая в открытую продажу. Фактически, технология ограничителя крутящего момента и многие другие, разработанные для модели NR500, нашли свое применение в последующих массовых моделях мотоциклов Хонда. Самым драгоценным результатом гонки за победой, тем не менее, был дух вызова гоночного отделения Хонды.
Воспоминания о многих испытаниях, пройденных на этапе разработки и соревнований NR500, нашло отклик в сердце каждого участника проекта овально-поршневого двигателя. В ящике рабочего стола Тошимицу Йошимура хранились обломки запчастей двигателя-фантома: деформированные шатуны и сломаные клапаны, которые он забирал себе после лабораторных испытаний.
«Каждый раз, при взгляде на эти обломки, они напоминали мне об энтузиазме, с которым мы разрабатывали этот двигатель» - вспоминает Тошимицу Йошимура. «Они напомнили мне о ночевке в гостинице в Насу в морозную зиму, когда мы укутывались пледами, чтобы заснуть, потому что отопление внезапно отключили. Я помню волнение, когда мы закончили работу над расчетами и чертежами нового двигателя. И конечно, я вспоминаю наши неудачи в гоночных выступлениях».
С момента возвращения в Мировое Гран При с 4-х тактным овально-поршневым двигателем, Хонда накопила и разработала множество новых технологий, подчиненных одной цели – духу вызова в каждом поединке с конкурентами.
«Чтобы создать что-то, вы должны полностью подчинить свой разум и волю этой идее», ностальгически вспоминает Йошимура. «Разработка овально-поршневого двигателя поглотила меня и группу молодых инженеров целиком, мы были увлечены новой дерзкой идеей, и нам удалось ее реализовать!»
Обломки деталей в настоящее время покинули ящик рабочего стола Йошимуры. Их отдали новому поколению молодых инженеров Хонды в назидание о славном энтузиазме и временах, когда инженерная мысль бежала впереди прогресса.
Эти обломки Мечты и Надежды Йошимуры будут оставаться в сердцах его приемников и вести их к новым победам.
Источник http://world.honda.com/history/chall...ine/index.html
Перевод и редакция АвтоЦентрал.
Нравится? Накиньте огней!