Предпосылки повышения литровой мощности двигателей

Volvo P-1800 1961 г.в. (1960-1963), которому удалось проехать за 40 лет более 4 млн. км без капремонта двигателя
Volvo P-1800 1961 г.в. (1960-1963), которому удалось проехать за 40 лет более 4 млн. км без капремонта двигателя

Величина литровой мощности обычных, широко эксплуатируемых автомобильных двигателей на том или ином этапе их развития соответствует уровню развития техники и в полной мере отражает технологические возможности автомобильной промышленности. Несмотря на то, что есть и всегда была полная возможность выпускать двигатели с литровой мощностью, превосходящей среднюю величину, характерную для данного периода, большинство заводов, даже в рекламных целях не стремится к этому, а придерживается значений, обеспечивающих долговечность двигателей. Если предел повышения степени сжатия зависит от октанового числа топлива, то число оборотов коленчатого вала двигателя ограничивается технологическими возможностями, степенью совершенства балансировки и уравновешивания двигателя, методами обработки, износостойкостью и прочностью деталей.

Конструкторы автомобилей, исходя из реальных возможностей, не стремятся достигнуть рекордно высоких литровых мощностей автомобильных двигателей, а главной характеристикой двигателей считают их долговечность при эксплуатации на обычном топливе и масле в любых климатических и дорожных условиях. В результате такой установки межремонтные пробеги получаются достаточно высокими, затраты на ремонт и эксплуатацию сокращаются и надежность автомобилей возрастает.

Литровая мощность двигателей грузовых автомобилей, как правило, ниже, чем двигателей легковых автомобилей. В грузовых вариантах двигателей при неизменной их конструкции с двигателями легковых автомобилей обычно при помощи предельного регулятора уменьшается степень сжатия и ограничивается число оборотов.

Американские грузовики, отличающиеся внушительным ресурсом двигателя (несколько млн. км)
Американские грузовики, отличающиеся внушительным ресурсом двигателя (несколько млн. км)



Повышение литровой мощности автомобильных двигателей

Один из первых автомобилей Даймлера
Один из первых автомобилей Даймлера

Характерной оценкой степени совершенства автомобильного двигателя является его литровая мощность, представляющая отношение максимальной эффективной мощности к литражу.
Литровая мощность первых двигателей Даймлера и Бонна была около 1 л.с./л. К.1895 г. литровая мощность автомобильных двигателей достигла 3,0—3,5 и к концу XIX в. 4 л. с./л.

К 1905 г. литровая мощность в обычных двигателях легковых автомобилей достигла 6, а в лучших образцах комфортабельных автомобилей, спортивных и гоночных вариантах повысилась до 7—8 и даже более 9 л. с./л. К началу первой мировой войны средняя литровая мощность была около 9, а к 1925 г. достигла 15 л.с./л. В период 1935—1945 гг. средняя литровая мощность была 25; к 1955 г. приблизилась к 35—40 л.с./л., а в форсированных двигателях до 50 л.с./л. В 1961 г. литровая мощность многих двигателей составляла от 40 до 50 л.с./л, а в отдельных— до 65 л.с./л. К 2009 году литровая мощность достигла 100л.с./л.

Повышение литровой мощности достигалось вследствие повышения числа оборотов коленчатого вала двигателя и увеличения среднего эффективного давления. О мерах, применяемых для увеличения числа оборотов, было сказано выше, поэтому коснемся вкратце способов повышения среднего эффективного давления.

Чтобы с повышением числа оборотов коленчатого вала не происходило падения среднего эффективного давления, необходимо обеспечить достаточно высокий коэффициент наполнения и уменьшить механические потери в двигателе. Кроме того, поднять величину среднего эффективного давления позволяет увеличение степени сжатия, что вместе с увеличением числа оборотов дает рост литровой мощности.

Автомобиль Peugeot 402 (1936) со оригинальным расположением передних фар
Автомобиль Peugeot 402 (1936) со оригинальным расположением передних фар



Преимущества многоцилиндровых двигателей

16-цилиндровый двигатель Cadillac 16-cylinders engine
16-цилиндровый двигатель Cadillac

Одним из важнейших преимуществ многоцилиндрового двигателя является существенное уменьшение хода поршня, а, следовательно, и скорости поршня, приводящее к уменьшению износа.
Немаловажную роль в погоне за большим числом цилиндров сыграла большая легкость глушения шума выпуска при увеличении числа цилиндров и большая надежность и легкость пуска двигателя из-за частоты вспышек и малого момента инерции маховика.

Стимулом к увеличению числа цилиндров является также удельный вес двигателя, представляющий отношение веса двигателя в килограммах к его мощности в лошадиных силах. С увеличением числа цилиндров удавалось значительно сократить удельный вес двигателя, облегчить автомобиль и улучшить динамику и комфортабельность (максимальную скорость, приемистость, бесшумность, отсутствие вибраций).

Но на пути увеличения числа цилиндров стояли серьезные препятствия. Прежде всего, увеличение числа цилиндров влекло за собой увеличение деталей, удорожание производства, эксплуатации и ремонта автомобиля, усложняло уход за ним и требовало высокой квалификации водителя.
Влияние всех этих факторов всегда ограничивало применение многоцилиндровых двигателей для дешевых автомобилей с двигателями малой мощности. Как правило, малолитражные автомобили имеют до настоящего времени четырехцилиндровые двигатели и редко двухцилиндровые.

Шестицилиндровые двигатели преобладали на автомобилях среднего и отчасти высокого класса, начиная с момента их развития — после 1910 г. до 50-х г. Однако они в связи с усовершенствованием восьмицилиндровых двигателей начали уступать место последним сначала в США, где в 20-х годах преобладали шестицилиндровые, а в 30-х годах начался переход на восьмицилиндровые. Наконец, в 50-х годах с появлением короткоходных V-образных восьмицилиндровых двигателей восьмицилиндровые повсюду вытесняют все типы двигателей на автомобилях высокого и среднего класса.

Необходимо заметить, что на первых шагах автомобилестроения, несмотря на высокое качество материалов, применяемых конструкторами и технологами, пробег автомобилей до ремонта был сравнительно невелик, так как не было еще опыта эксплуатации автомобилей и некоторые детали изнашивались значительно раньше других. Не были найдены еще наиболее стойкие сплавы, например для выпускных клапанов, не было правильных методов термической обработки ряда деталей, например закалки токами высокой частоты поверхностей трения и т. д., а поэтому сроки службы многих деталей и межремонтные пробеги были невысоки. Конструкторы старались снижать механические нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма и тепловые напряжения, особенно выпускных клапанов, уменьшая мощность, приходящуюся на один цилиндр. Таким образом, стремление к повышению прочности двигателя, наталкивало; конструкторов на мысль увеличить число цилиндров.

Нужно отметить, что мощность одного цилиндра двигателей автомобилей средней и малой мощности долго не превосходила 15 л. с. До половины 20-х годов только в автомобилях высокой мощности, спортивных и первоклассных с шестицилиндровыми двигателями, можно было встретить мощность в одном цилиндре двигателя более 15 л. с. В 30-х годах шести- и восьмицилиндровые двигатели высокой мощности начали выходить за пределы 15 л. с. на один цилиндр и это было вполне закономерно, так как к этому времени конструкторы освоили высокопрочные материалы, наиболее рациональную термическую и механическую обработку и более совершенную конструкцию деталей, что повысило износостойкость деталей, позволило приблизиться к равнопрочности деталей двигателя и удлинило межремонтные пробеги. Кроме того, мощные двигатели, устанавливаемые на комфортабельных автомобилях, сравнительно мало времени работают при полной нагрузке и поэтому обычный режим их работы не вызывает чрезмерных износов.
В настоящее время в двигателях автомобилей высокого класса с V-образными восьмицилиндровыми двигателями мощность приближается к 40-60 л. с. на один цилиндр.

Гоночный автомобиль Monaco Trossi (1935) с нестандартной компоновкой двигателя
Гоночный автомобиль Monaco Trossi (1935) с нестандартной компоновкой 16-цилиндрового двигателя


  • Ищете хорошо оплачиваемую работу в Кирове? Все актуальные вакансии Кирова можно обнаружить на сайте hh43.ru.
  • Ford Focus 2 - вторая редакция пользующегося большой популярностью в России автомобиля среднего класса.
  • Сreel.ru - уголок мечтателя и приют романтика.

  • Причины роста количества цилиндров в автомобильных двигателях

    Первый V-образный 8-цилиндровый двигатель производства Ford, выпущенный в 1932 году
    Первый V-образный 8-цилиндровый двигатель производства Ford, выпущенный в 1932 году

    Рассмотрев изменение числа цилиндров двигателей, остановимся на причинах, побуждавших конструкторов стремиться к увеличению числа цилиндров.

    Прежде всего, увеличивая число цилиндров, можно повысить мощность двигателя и, кроме того, добиться большой равномерности крутящего момента. Доведя число цилиндров до четырех, конструкторы получили равномерное чередование рабочих ходов, но в то же время в моменты одновременного прохода мертвых точек всеми поршнями и в конце каждого рабочего хода, когда открыт выпускной клапан, нет полезной работы газов в цилиндрах, что является источником неравномерности хода двигателя. Кроме того, исследование динамики четырехцилиндрового двигателя с симметричным валом показывает, что можно уравновесить только силы инерции первого порядка и их моменты, а силы инерции второго порядка не уравновешиваются без применения дополнительных валов, вращающихся с удвоенной скоростью.

    Неполная уравновешенность и недостаточная равномерность крутящего момента четырехцилиндрового двигателя заставили конструкторов обратиться к шестицилиндровым двигателям, полнее удовлетворяющим требованиям комфортабельности автомобилей. Анализ динамики шестицилиндрового двигателя показывает, что в нем уравновешиваются силы инерции как первого, так и второго порядка и их моменты, а кроме того, получается достаточно высокая равномерность хода двигателя, так как рабочие ходы, с учетом фазы выпуска, перекрывают друг друга.

    Восьмицилиндровый V-образный двигатель с симметричным коленчатым валом, как у четырехцилиндрового, позволяет улучшить равномерность хода двигателя, но динамика его такова же, как и у четырехцилиндрового, т. е. силы инерции второго порядка остаются неуравновешенными, и в этом отношении он уступает шестицилиндровому линейному.

    Восьмицилиндровый V-образный двигатель с крестообразным валом дает возможность при наличии противовесов уравновесить силы инерции первого и второго порядка и их моменты, хотя в отношении равномерности чередования рабочих ходов он уступает двигателю с симметричным валом, что, однако, не явилось препятствием к его применению.

    В линейном восьмицилиндровом двигателе с симметричным коленчатым валом силы инерции первого и второго порядков и их моменты уравновешиваются. Совершенно очевидно, что двенадцати- и шестнадцатицилиндровые двигатели по динамике подобны соответственно шести- и восьмицилиндровым линейным двигателям.
    К сказанному можно прибавить, что при увеличении числа цилиндров размеры их могут быть уменьшены и силы инерции по величине снижены как вследствие меньшей массы возвратно-поступательно движущихся деталей, так и вследствие уменьшения ускорений при укорочении хода поршня.

    Mercedes-Benz 770 (1935) - один из самых дорогих и престижных европейских автомобилей
    Mercedes-Benz 770 (1935) - один из самых дорогих и престижных европейских автомобилей


  • Купить ноутбук Dell в Харькове – красивый как самолет и надежный как трактор – можно на сайте Plaza.kh.ua.
  • Ужасная линкомаулия - вероятная причина скорого конца света!
  • Недорогая укладка мягкой кровли в Москве и области – это ООО СитиСнаб.