Как бы смешно это ни звучало, но двухтактный двигатель внутреннего сгорания (да, да — тот самый, что обычно стоит на мотоциклах, лодках и ручных газонокосилках) с технической точки зрения обладает рядом неоспоримых преимуществ перед привычным четырехтактным мотором, который размещен под капотом большинства современных автомобилей. К числу его основных достоинств относятся значительно меньшие потери на работу сжатия (2 хода поршня на рабочий цикл вместо 4) и внутреннее трение, что обеспечивает высокую удельную мощность. Есть и некоторые другие положительные качества. Но присутствует и традиционная, причем довольно объемистая ложка дегтя: увеличенный расход топлива и превышающее все разумные показатели содержание токсичных веществ в выхлопе. До недавнего времени эти недостатки делали невозможным использование двухтактных двигателей в большом автомобилестроении. До тех пор пока за дело не взялась Orbital Engine Corporation Ltd., зарегистрированная в Австралии, где расположены ее штаб-квартира и исследовательское отделение. Производственная база (Orbital Engine Company) находится в американском городе Tecumseh.
Компании принадлежит около 800 патентов на двигатель, использующий процесс внутреннего сгорания, который получил название OCP (Orbital Combustion Process). Инженерам компании пришлось немало поработать, чтобы найти технические решения, позволяющие устранить недостатки, присущие двухтактному двигателю. Но трудились не напрасно — вместо обычного, издающего громкий треск и изрыгающего сизый дым моторчика получился сложный современный агрегат, по большинству параметров не уступающий, а то и превосходящий привычные четырехтактные двигатели.
Ключевым элементом двигателя OCP является т. н. прямой впрыск, т. е. подача топлива непосредственно в цилиндры. Система электронного управления точно определяет момент впрыска, что позволило в значительной степени избавиться от выноса части подаваемого топлива с продуктами сгорания предыдущего цикла и тем самым существенно сократить расход горючего. Созданный для двигателя OCP инжектор обеспечивает высокую однородность облака топливно-воздушной смеси, при этом средний размер частиц в нем составляет всего 5 мкм. Это достигается при относительно невысоком давлении воздуха и топлива (550 и 620 кПа соответственно), что позволяет использовать стандартные топливный насос и бензопровод. Совершенная система управления выпуском, характеристики топливно-воздушного облака, а также геометрия камеры сгорания обеспечивают более чем 10-кратное снижение содержания углеводородов и окислов азота в выхлопе. В число других усовершенствований входит каталитический нейтрализатор, в котором используется платина и палладий, но удалось обойтись без дорогостоящего родия. Разработана также электронная система управления смазкой двигателя, снижающая потребление масла.
Отдельный разговор о мощности. Несмотря на то что ее удельное значение у двухтактного двигателя намного выше, чем у четырехтактного, полностью использовать мощность такого двигателя на нормальном городском автомобиле весьма непросто. Дело в том, что при больших оборотах, соответствующих максимальной мощности, двигателю требуется так много воздуха, что обычными методами не удается обеспечить приготовление гомогенной топливно-воздушной смеси. Кроме того, мощность обычного двухтактного двигателя пришлось бы дополнительно искусственно ограничивать, чтобы снизить потребление топлива и содержание токсичных веществ в выхлопе при небольших нагрузках, свойственных городскому циклу.
Технические решения, примененные инженерами Orbital Engine Corporation в двигателях OCP, в первую очередь, прямой впрыск топлива, позволили обойти указанные ограничения и сохранить удельную мощность на уровне более 50 кВт/литр, что значительно выше, чем у обычных четырехтактных двигателей с 4 клапанами на цилиндр. Разработан и вариант двигателя с турбонаддувом низкого давления и удельной мощностью 67 кВт/литр. Экологические параметры выдерживаются не за счет ограничения мощности двигателя, а благодаря чисто инженерным решениям. Установленный в выпускном коллекторе клапан с электронным управлением позволил полностью избавиться от такой неприятной для городского автомобиля особенности двухтактного двигателя, как острая характеристика крутящего момента.
Использование OCP технологии в двухтактном двигателе позволяет снизить его внешний объем на 70%, вес на 50% и стоимость на 20% по сравнению с обычным четырехтактным мотором той же мощности. Непосредственное и косвенное (за счет уменьшения веса автомобиля и улучшения его аэродинамики) снижение потребления топлива в сумме может достигать 30% в зависимости от требований к чистоте выхлопа.
К настоящему времени собственные разработки Orbital Engine Corporation включают в себя четыре автомобильных двигателя: 2-цилиндровый с рабочим объемом 0,8 л, два 3-цилиндровых объемом 1,0 и 1,2 л (последний установлен на Ethos 3), и рядный 6-цилиндровый объемом 2 л и весом, не превышающим 100 кг.
Интерес к двигателям Orbital Engine Corporation со стороны китов мирового автомобилестроения пока сдержанный. На уровне концепткаров. Но интерес есть. Эти моторы стояли на всех трех модификациях Ethos (Pininfarina), на Ultralite (General Motors), на Zag (Ford). Можно ожидать, что в дальнейшем, в том числе, по мере ужесточения экологических требований, интерес будет возрастать. Во всяком случае, General Motors уже сейчас вполне серьезно занимается двухтактным V6 объемом 3 л, да и Jaguar не побрезговал разработкой двухтактного V6 объемом 3,2 л и мощностью 350 л. с.