Одноцилиндровые монстры и монстрики

Первый практически пригодный автомобиль, Benz Patent-Motorwagen 1885 года, оснащался одноцилиндровым четырёхтактным ДВС. По мере выпуска и внесения изменений в конструкцию рабочий объём этого мотора менялся. В первом образце он составлял литр, точнее — 954 см3 при мощности примерно в 0,7-0,9 “лошадок”, тогда как в третьей модификации автомобиля уже 1045 (1,5 л.с), 1660 (2,5 л.с.) и даже 1990 “кубиков” (3 л.с. при 500 об/мин). Это был, пожалуй, один из крупнейших одноцилиндровых моторов в автомобилях. Хотя не самый большой объём одного цилиндра в многоцилиндровых агрегатах.

За пределами автопрома можно найти примеры и более внушительные. Скажем, одноцилиндровый двухтактный полудизель (ранее мы уже говорили о нём детально) в немецких тракторах Lanz Bulldog двадцатых-сороковых годов: там рабочий объём составлял до 10,3 л! Неубиваемая и простая конструкция такого мотора столь понравилась фермерам, что копии Бульдогов позднее (до конца пятидесятых годов) производили во Франции, Австралии, Испании, Аргентине и Польше.

В наши дни два литра в легковом или грузовом авто — это, скорее всего, будут четыре цилиндра, а десять литров, в зависимости от того, дизель это или бензиновый агрегат, могут быть и рядной “шестёркой”, и мотором со схемой от V8 до V12. Представить крупные и мощные одноцилиндровые двигатели сейчас — сложно. Скорее публику поражают многоцилиндровые ДВС. Так первый двухцилиндровый ДВС, он же первый V-образный, появился на автомобиле Daimler Stahlradwagen 1889 года, сконструированном Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом. И пошло-поехало: число цилиндров в автомобильных ДВС достигло 24-х (Cat 3524B HD EUI), а в судовых дизелях даже 112-ти (Звезда М507).

Но всё же один единственный цилиндр ещё как может. И для контраста, для начала, посмотрите на самый массовый одноцилиндровый автомобиль — BMW Isetta (1955–1962 гг.). Выпускался в версии Isetta 250 (10 000 экземпляров) и Isetta 300 (161 360 штук). Оснащался одноцилиндровым четырёхтактным мотоциклетным двигателем с рабочим объёмом в 247 и 298 “кубиков” мощностью 12 и 13 “лошадок”. К слову, автомобиль располагал одним из самых крохотных баков среди серийных моделей — всего 13 л. Хотя, при расходе менее четырёх литров на сотню это было не так уж и мало.

В Изетте одноцилиндровый мото-агрегат был выбран из соображений малых размеров, массы и экономии горючего. И в мотоциклах, как правило, тенденция похожая. Самые доступные и маломощные модели — одноцилиндровые. Но тут попадаются настоящие монстры-исключения.

Такие, как одноцилиндровый агрегат мотоцикла Ducati Hypermotard 698 Mono, появившийся в 2023-м. При рабочем объёме в 659 см3 он развивает 77,5 “лошадок” в базовом варианте и 84,5 л.с. с опциональным спортивным выхлопом. Максимальный крутящий момент составляет 63 или 67 Нм соответственно.

Мотор этот раскручивается до “красной зоны” в 10 250 об/мин, что по меркам мотоциклов не рекорд, а скорее нормальное явление. У мото-монстра приличная степень сжатия (13.1:1), впрыск топлива, четыре клапана на цилиндр с десмодромным приводом (без пружин), титановые впускные клапаны и два балансировочных вала. Охлаждение жидкостное. Мотор короткоходный: при диаметре цилиндра в 116 мм рабочий ход равен всего 62,4 мм.

В мотоциклетном мире сложно найти одноцилиндровый мотор, который впечатлял бы сильнее. Правда есть ещё один монстр, но уже не серийный, а самодельный. Это мотоцикл NSU Bison 2000. Создал его в двухтысячных немецкий инженер Франц Лангер на основе двухколёсника NSU Konsul 500, в котором перекроил мотор. Умелец поменял родной цилиндр на снятый с авиационного звездообразного двигателя. Получился одноцилиндровый мото-агрегат с рабочим объёмом в два литра! Вероятно, Bison — это самый “объёмный” одноцилиндровый байк в мире. Но за рекордом по объёму одноцилиндрового ДВС нам нужно условно отправиться в море.

Как вам цилиндр с объёмом 2 305 389 см3? Это судовой дизель SCE920 от компании WinGD (Winterthur Gas & Diesel, СП Китайской государственной судостроительной корпорации CSSC и финской Wärtsilä Group со штаб-квартирой в Швейцарии). Две тысячи триста пять литров с хвостиком — это одноцилиндровый двухтактный дизель, построенный в 2023-м, подробности о котором разработчики раскрыли на конференции Международного совета по двигателям внутреннего сгорания (CIMAC) в 2025 году.

Помнится, что самый крупный в мире ДВС насчитывает рабочий объём в 25 333 л, но там 14 цилиндров, а значит “всего” по 1809,5 л на цилиндр. К слову, в SCE920 имеется немало деталей от многоцилиндровых судовых монстров WinGD и Wärtsilä, так что потенциально этот шедевр можно пустить в серию. Хотя выглядит идея странной — представьте одноцилиндровый контейнеровоз. С другой стороны — это интересный вариант для крупной дизель-электростанции.

В новом моторе диаметр цилиндра составляет 920 мм, а ход поршня — чудовищные 3468 мм! Движок битопливный, работает на судовом дистиллятном топливе (читай дизельном), а также на метаноле. Правда при метанольном питании 5% всё равно составляет дизельное горючее, иначе смесь не загорается.

Из интересного: мотор оснащён системой, меняющей геометрическую степень сжатия. Для солярки и метанола оптимальны разные её значения. Тут гидравлическая система за счёт подачи масла под давлением меняет длину штока поршня. Кроме того, пришлось поломать голову над уравновешиванием и запуском. Поршень в таком огромном одиноком цилиндре всегда останавливается в неудобном для пуска положении. Так что нужен мощный электродвигатель, который разогнал бы коленвал до пусковых 45 об/мин. А чтобы всё быстро не остановилось, пока наладится сгорание, у этого монстра два маховика (на каждом конце коленвала) с суммарной массой 55 тонн! Отдача SCE920 под стать размерам: 10 876 “лошадок” (при 80 об/мин) на дизельном топливе и 7980 л.с. (при тех же 80 об/мин) на метаноле.

Бонус-трек: бывает ли полтора цилиндра?

Тут нужно вернуться к Изетте и вспомнить её предысторию. Немецкая модель была создана на основе более ранней разработки — итальянского микрокара Iso Isetta, родившегося в 1953 году. Немцы переработали конструкцию, от элементов кузова до мотора. Собственно двигатель они поставили свой. А что было в исходнике у итальянцев?

Это редкая конструкция, некогда популярная, но сейчас малоизвестная: двухтактный мотор типа split-single, он же twingle (комбинация single и twin), он же doppelkolbenmotor. Как ясно из немецкого названия схемы, поршней тут два. А вот цилиндров — это как посчитать. Дело в том, что тут два цилиндра, которые обладают общей камерой сгорания. Но, в отличие от схем двухтактников со встречными поршнями, тут поршни установлены параллельно и движутся либо точно синхронно, либо с очень небольшим сдвигом по фазе. Соответственно, коленвалов может быть два (и они синхронизированы шестернями) или один.

Работает мотор split-single по обычному двухтактному циклу, но только впускное окно устроено в стенке одного цилиндра, а выпускное в стенке другого. Соответственно, когда поршни движутся вниз, они оба сжимают в картере топливовоздушную смесь, которая подаётся через перепускной канал в цилиндр номер один, в тоже время выхлопные газы выходят из цилиндра один через головку блока и далее цилиндр номер два и уже из него — в выпускной канал.

Эта петля, образованная парой цилиндров с единой камерой сгорания наверху, улучшает очистку от выхлопных газов и снижает потерю смеси при продувке. По идее, такой мотор может быть более экономичным, чем двухтактный одноцилиндровый. Но цена — усложнение конструкции, фактически до уровня двухцилиндрового.

Появились “раздельно-одиночные” моторы в 1905 году и применялись вплоть до пятидесятых включительно на целом ряде мотоциклов и некоторых микролитражках. Ранняя Isetta, вероятно, наиболее известный пример. Такую схему иногда называют U-cylinder, и тогда считается, что цилиндров тут всё же один, но он в виде буквы U. Поскольку однозначно ответить на вопрос один цилиндр тут или два — нельзя, можно остановиться на определении, что цилиндров в такой схеме полтора.