Улучшение экономичности двигателя

Роскошный роадстер Ford Phaeton (1934)
Роскошный роадстер Ford Phaeton (1934)

При изготовлении первых автомобилей еще не задавались экономией топлива. Главное стремление конструкторов заключалось в том, чтобы обеспечить бесперебойное движение. Вскоре было обращено внимание и на расход топлива, поскольку именно он определял размеры баков, обеспечивающих заданный запас хода, а при определенном объеме баков ограничивает его.

Рассмотрим изменение удельного расхода топлива в граммах на одну эффективную л.с. в час. Расход топлива в первых двигателях превосходил 500 г э.л.с.ч. и доходил даже до 1 кг/э. л. с. ч. В 1905г. испытания на стендах показывали удельный расход в 400—700 г/э.л.с.ч., а минимальный расход доходил до 350 г/э.л.с.ч. Автомобильные двигатели периода, предшествовавшего первой мировой войне, давали уже минимальный расход бензина в 270—300 г/э.л.с.ч.

Повышение степени сжатия и усовершенствование карбюраторов позволили в дальнейшем снизить расход бензина до 240—220, а в лучших современных бензиновых двигателях — до 120 г/э.л.с.ч. и более. Применение непосредственного впрыска бензина и повышение степени сжатия позволят еще снизить удельный расход топлива, приближая его к расходу дизельного двигателя.

Дизельные двигатели отличаются более высокой экономичностью и в зависимости от метода распыливания топлива дают расход 100—200 г/э.л.с.ч. дизельного топлива. В более старых конструкциях дизельных двигателей расход топлива составлял 180—220 г/э.л.с.ч., при этом меньшие значения относятся к двигателям с непосредственным впрыском (струйное распыливание). При оценке топливной экономичности следует учитывать теплотворность топлива, поэтому более точно экономичность можно оценить эффективным коэффициентом полезного действия, который для современных карбюраторных бензиновых двигателей колеблется от 0,20 до 0,30 и для дизельных двигателей от 0,27 до 0,39.

Chevrolet Pickup (1930)
Chevrolet Pickup (1930)



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.