Основные области применения дизельных двигателей

МАЗ-525
25-тонный самосвал МАЗ-525

Тяжелые грузовые автомобили и многоместные загородные автобусы в настоящее время во всех странах оборудуются дизельными двигателями, так как их топливная экономичность весьма эффективнее при больших мощностях, а высокая стоимость топливной аппаратуры и повышенные эксплуатационные и ремонтные расходы малозаметны.

Резюмируя сказанное о дизельных двигателях, можно отметить, что тяжелые грузовые автомобили и многоместные загородные автобусы, автомобили-самосвалы и тягачи оборудуются дизельными двигателями; грузовые автомобили средней грузоподъемности в европейских странах в зависимости от топливной конъюнктуры и особенностей эксплуатации также в определенной части делаются дизельными. Грузовые автомобили малой грузоподъемности и легковые автомобили оборудуются дизельными двигателями реже.

О дизелизации автомобильного парка отдельных стран можно судить по выпуску дизельных автомобилей, который составляет в Германии свыше 40% общего выпуска грузовых автомобилей и автобусов, во Франции свыше 12%. Весьма характерно, что в США процент выпуска дизельных автомобилей не превосходит 1,5%. Объясняется это главным образом тем, что повышение степени сжатия и конструктивные усовершенствования позволили повысить к.п.д. бензиновых двигателей настолько значительно, что по топливной экономичности они мало уступают дизельным, а высокооктановый бензин в США относительно дешев.

Следует особо подчеркнуть, что главными потребителями бензина в настоящее время являются автомобили, так как расход бензина авиацией значительно сократился в связи с широким внедрением реактивных самолетов, работающих на более тяжелом топливе. В то же время при переработке нефти современными методами неизбежно получается выход бензина. Кроме того, дизельное топливо в значительных количествах требуется для ряда других двигателей: тракторных, судовых и ста-
ционарных.

Приведенные доводы показывают, что отставание по ряду показателей дизельных двигателей от бензиновых не позволяет им, несмотря на значительно большую топливную экономичность, конкурировать с бензиновыми двигателями, особенно в области легковых и грузовых автомобилей малой и даже средней грузоподъемности.

В СССР как до Международного дизельного конкурса, так и особенно после него велись работы по созданию дизельных двигателей для грузовых автомобилей. Первый советский дизельный двигатель НАТИ 1-60 сконструирован в период 1930—1931 гг. И. А. Меньшиковым для автомобиля ЗИЛ-5. Упомянутый дизельный двигатель Коджу разработан для автомобилей Ярославского завода в 1933—1934 гг. Для автомобилей Московского завода перед Отечественной войной выпускались дизельные двигатели М-12, Д-7 и после войны МД-7, а также ряд опытных моделей. Двухтактные дизельные двигатели стали выпускать после Отечественной войны и устанавливать на грузовых автомобилях Ярославского и Минского автомобильных заводов. С 1951 г. Минский завод начал выпуск 25-тонных автомобилей-самосвалов МАЗ-525 с четырехтактным дизельным двигателем мощностью 300 л. с. и с 1957 г. 40-тонных автомобилей-самосвалов МАЗ-530 с двигателем мощностью 450 л. с.

Особенности дизельных двигателей

Рудольф Дизель
Рудольф Дизель

Напомним кратко преимущества и недостатки дизельных двигателей по сравнению с карбюраторными бензиновыми двигателями. Эффективный к.п.д, дизельных двигателей выше и поэтому они расходуют топлива меньше на 30—40% по весу и приблизительно на 50% по объему. Этим повышается запас хода дизельного автомобиля. Дизельное топливо дешевле, менее огнеопасно и выход его из сырья можно повысить. Использование двухтактного цикла в дизельных двигателях не влечет за собой снижения экономичности, как это неизбежно происходит в бензиновых карбюраторных двигателях. В то же время по ряду показателей дизельные двигатели уступают бензиновым, поэтому в настоящее время они не могут с последними конкурировать в большинстве областей применения на автомобилях. Трудность распыливания топлива и смесеобразования в короткие промежутки времени не позволяет повышать число оборотов коленчатого вала дизельных двигателей до значений чисел оборотов, свойственных карбюраторным двигателям, что существенно снижает удельную мощность двигателя.

Снижению удельной мощности способствует также работа дизельных двигателей с относительно большими, чем у карбюраторных двигателей, коэффициентами избытка воздуха, что также обусловлено качеством процесса смесеобразования. Указанное уменьшение удельной мощности вызывает увеличение веса, который растет также вследствие существенно больших давлений в камерах сгорания дизельных двигателей по сравнению с давлением в карбюраторных двигателях. К недостаткам дизельных двигателей следует отнести также сложность и высокую стоимость топливоподающей аппаратуры, дымность выпуска и худшую транспортную характеристику с точки зрения приспособляемости к изменению нагрузок в широком диапазоне.

Совокупность преимуществ и недостатков дизельных двигателей с учетом особенностей эксплуатации оценивается всегда в зависимости от конкретных условий их применения, при этом немаловажную роль играет конъюнктура топлива. В странах, которые не имеют собственных запасов нефти, где бензин дорог и дефицитен (например, в Англии) дизельные двигатели находят применение на грузовых автомобилях малой грузоподъемности и даже частично на легковых автомобилях, очень широко на грузовых автомобилях средней грузоподъемности и исключительно широко применяются на тяжелых грузовых автомобилях и многоместных автобусах.

Дизельные автомобили

Mercedes-Benz 260D Pullman Sedan
Первый серийный дизельный автомобиль Mercedes-Benz 260D Pullman Sedan

Применить дизельный двигатель в качестве силовой установки автомобиля пытался еще Рудольф Дизель. В 1908 г. он производил опыты постановки облегченного двигателя своей конструкции на грузовой автомобиль, но испытания окончились неудачей, так как не удалось устранить громоздкий компрессор. Позднее в своем дневнике Дизель писал, что впрыск одного топлива без помощи сжатого воздуха невозможен.

Русский инженер Г. В. Тринклер осуществил распыливание топлива в двигателе с воспламенением от сжатия без помощи компрессорного воздуха еще в 1901 г. Однако практические способы бескомпрессорного распыливания топлива в дизельных двигателях были освоены только к 1908 г., когда была закончена работа Я. В. Мамина, завершившаяся постройкой первого бескомпрессорного дизеля. После первой мировой войны большинство автомобильных заводов Германии, Англии и других стран начали работу по созданию автомобильных дизельных двигателей. Интересно отметить, что завод Майбах, построив первый дизельный трактор с компрессорным двигателем и убедившись в полной непригодности компрессорного двигателя даже для трактора, переключился исключительно на бескомпрессорные двигатели.

К концу двадцатых годов XX в. было освоено достаточное число моделей дизельных грузовых автомобилей, главным образом в Германии и Англии. В 1934 г. в СССР состоялся Международный дизельный конкурс, на котором были представлены автомобильные дизельные двигатели 15 фирм, а также отечественный дизельный двигатель Коджу конструкции проф. Н. Р. Брилинга. Всего было представлено 40 автомобильных дизельных двигателей восьми стран.
Во время конкурса были проведены всесторонние лабораторно-дорожные, пробеговые (по маршруту Москва— Тбилиси — Москва протяженностью 4698 км) и скоростные испытания дизельных автомобилей, стендовые испытания двигателей и микрометрирование их деталей. Испытания показали высокую экономичность автомобильных дизельных двигателей, их хорошие пусковые качества, вполне удовлетворительную динамику автомобилей, достаточную прочность и надежность дизельных двигателей. Ряд автомобильных дизелей показал качества, превосходящие бензиновые двигатели. Особенно разительны были результаты испытаний в отношении экономичности и времени пуска.

Наиболее экономичные дизельные автомобили показали расход дизельного топлива в два с лишним раза меньший по сравнению с однотипными бензиновыми автомобилями. Советские дизельные двигатели Коджу показали рекордное время пуска — 6 сек, что в 3—4 раза меньше обычного времени пуска бензиновых двигателей.

Высокие показатели, достигнутые на конкурсе, и большие надежды, возлагавшиеся на дизельные двигатели, все же не повлекли за собой немедленного перехода на дизельную тягу значительной части автомобильного парка.