Эволюция степени сжатия автомобильных двигателей

Таблица зависимости КПД бензинового двигателя от степени сжатия
Таблица зависимости КПД бензинового двигателя от степени сжатия

Хотя конструкторам автомобильных двигателей еще в 1900 г. было известно, что увеличение степени сжатия влечет за собой повышение мощности двигателя и сокращение расхода топлива (при прочих неизменных параметрах) величина степени сжатия автомобильных двигателей с момента их возникновения до первой мировой войны оставалась практически неизменной и не превосходила значения 4.

Главной причиной стабильности степени сжатия была малая стойкость топлива против детонации. И несмотря на то, что процесс детонации, т. е. горения со скоростью взрыва, был известен в науке (пероксидная теория окисления углеводородов создана академиком А. Н. Бахом в 1897 г.), никто не знал сущности явления, происходящего в цилиндрах автомобильных двигателей при чрезмерно высоких для того времени степенях сжатия. Только специальные исследования, проведенные Рикардо во время первой мировой войны и исследования, проведенные позднее, показали, что именно является причиной, препятствующей повышению степени сжатия, и как можно, пользуясь, прежде всего, более стойкими против детонации топливами и путем конструктивных усовершенствований двигателя, поднять величину степени сжатия двигателя, не нарушая его правильной работы. На основании опытов Рикардо была составлена таблица, в которой даны схемы форм камер сгорания и расположения свечей зажигания и, что самое ценное, пределы степени сжатия для двигателей с соответственными камерами сгорания. Исследования Рикардо были закончены к началу 20-х годов и опубликованы в 1923 г. во втором томе его труда «The Internal Combustion Engine».

Таблица Рикардо, являющаяся результатом систематических, научно поставленных опытов, не потеряла своего значения и до настоящего времени, так как она дает сравнительные результаты для камер различной формы. Однако необходимо заметить, что в то время, когда составлялась таблица применялся бензин с малой стойкостью против детонации (с октановым числом до 40), на котором работали автомобильные двигатели того времени; кроме того, опыты проводились при 1500 об/мин.

Было установлено, как самим Рикардо, так и многими другими экспериментаторами мира, что различные сорта бензина из нефтей разного происхождения обладают различной стойкостью против детонации, а также была определена высокая стойкость ароматических углеводородов и спиртов. Последующие исследования показали, какую положительную роль играет теплопроводность поршня и головки цилиндра на склонность двигателя к детонации. Особенно ценной оказалась схема камеры сгорания, предложенная Рикардо, дававшая при боковых клапанах результаты, близкие к наилучшим, получаемым при верхних клапанах. Эта камера сгорания — «головка Рикардо», почти не уступавшая по допустимой степени сжатия «шатровой» и «полусферической», так как не требовала применения верхних клапанов, сильно усложнявших конструкцию двигателя, продержалась долгие годы. Позднейшие исследования Дженуэй, Уатмоу и ряда других конструкторов внесли изменения в конструкцию камеры Рикардо. Появились новые модификации камер сгорания, позволившие предельно повышать степень сжатия и устранять в то же время «жесткость» работы двигателей.

Автомобильный двигатель с изменяемой степенью сжатия
Автомобильный двигатель с изменяемой степенью сжатия


  • Алчный москвич расскажет вам о первых шагах начинающего интернет-бизнесмена.
  • Блок Петра aka Darek - юриста по профессии, который решил заняться блоггингом.
  • Все про отдых на море, а также о том, как на него заработать.

  • Превышение двигателями порога безопасности движения

    Трехосный самосвал МАЗ-530 (1956—1962) с двигателем 450 л.с.
    Трехосный самосвал МАЗ-530 (1956—1962) с двигателем 450 л.с.

    Рост мощности автомобильных двигателей после того, как скорость движения автомобилей намного превысила скорость конных повозок, объясняется стремлением повысить максимальную скорость. Однако автомобили очень быстро достигли таких скоростей движения, которые намного превзошли скорости, допустимые условиями безопасности движения. Пришлось вводить даже ограничительные законы. И все же мощность двигателей росла, причем цель ее увеличения была уже не в достижении еще больших скоростей, опасных для обычных автомобилей, а в достижении высоких ускорений при трогании с места, разгоне автомобиля и обгонах других машин.

    Кроме того, что повышение мощности двигателей улучшает динамику автомобилей, с увеличением мощности легче достигается бесшумность работы двигателя, износ его уменьшается, увеличиваются межремонтные пробеги, долговечность и надежность автомобиля возрастают и облегчается управление. Но безрассудное увеличение мощности, как это имеет место в США, где главным стимулом является реклама, приводит к чрезмерно большим мощностям двигателей, которые не диктуются никакими конструктивными и эксплуатационными соображениями. Рост мощности двигателей связан также с необходимостью увеличения запаса мощности при переходе к бесступенчатым трансмиссиям, а также обусловлен увеличением затраты мощности на привод различных вспомогательных устройств автомобиля.

    Мощность бензиновых двигателей грузовых автомобилей обычно ниже аналогичных двигателей легковых автомобилей, однако, следует выделить класс большегрузных автомобилей, у которых мощность двигателей часто значительно превышает максимальную мощность двигателей легковых автомобилей. Так, советские дизельные двигатели Д-12А, устанавливаемые на автомобилях-самосвалах большой грузоподъемности (25—40 т), имеют мощности 300 и 450 л. с., такие же мощности имеет ряд зарубежных автомобильных дизельных двигателей. Отдельные карбюраторные двигатели грузовых автомобилей также имеют весьма высокую мощность. Так, карбюраторные двигатели, применяемые для грузовых автомобилей в США, имеют мощности около 800 л. с.

    РСЗО 9К58 «Смерч» с дизельным двигателем Д-12А
    РСЗО 9К58 «Смерч» с дизельным двигателем Д-12А