Автомобильный двигатель
Автомобильный двигатель. Для автомобилей могут быть применены тепловые (внутреннего сгорания и паровые) и электрические двигатели. Подавляющее большинство А. д. являются поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ПДВС). По рабочему процессу автомобильные ПДВС делятся на четырёх- и двухтактные, а по способу воспламенения горючего - на двигатели с искровым воспламенением (называемые также карбюраторными или бензиновыми) и с самовоспламенением в воздухе высокой температуры, сжимаемом в цилиндрах двигателя (дизели). В цилиндры карбюраторных ПДВС поступает горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, приготовляемая в карбюраторе. Существуют также ПДВС, которые не имеют карбюратора и снабжены устройством для непосредственного впрыскивания топлива во впускной трубопровод или в цилиндр двигателя. По характеру протекания рабочего цикла эти двигатели не отличаются от карбюраторных. У дизелей топливо с воздухом смешивается внутри цилиндров, в которые дизельное топливо впрыскивается в распылённом виде через форсунки насосом высокого давления. А. д. различаются по числу и расположению цилиндров (рядные, V-образные и др.), расположению клапанов (верхнее и нижнее), рабочему объёму (литражу) цилиндров, типу охлаждения (жидкостное и воздушное), по назначению и т. п. Для современных легковых, а также малых и средних грузовых автомобилей применяются преимущественно четырёхтактные верхнеклапанные карбюраторные ПДВС с жидкостным охлаждением. Дизели, работающие на более дешёвом, чем бензин, топливе и превосходящие карбюраторные двигатели по топливной экономичности и долговечности (но уступающие им по простоте конструкции и первоначальной стоимости, литровой мощности, пусковым качествам, бездымности работы), используются преимущественно для тяжёлых грузовых автомобилей и многоместных автобусов. Однако по таким важным параметрам, как удельная масса (кг/квт или кг/л. с.), компактность, бесшумность, современные быстроходные дизели вплотную приблизились к карбюраторным двигателям. В связи с этим благодаря повышению литровой мощности, дизели в последнем десятилетии стали применяться также на лёгких грузовых автомобилях и даже на легковых автомобилях.
Современные четырёхтактные ПДВС (рис. 1, 2) состоят из блока цилиндров, выполняемого обычно вместе с картером, головки цилиндров, поршней с уплотнителями и маслосбрасывающими кольцами, шатунов, коленчатого вала, маховика, распределительного (кулачкового) вала, впускных и выпускных клапанов с пружинами, деталей привода клапанов (коромысла, толкатели), передачи, связывающей коленчатый вал с распределительным валом, запальных свечей или топливных форсунок и др. Они оборудуются радиатором и вентилятором системы охлаждения, насосами для принудительной циркуляции смазочного масла и охлаждающей жидкости и для подачи топлива из бака, а также топливными, масляными и воздушными фильтрами, пусковым стартёром, трубопроводами для воздуха, газа, топлива, масла и охлаждающей жидкости, автоматами, управляющими частотой вращения коленчатого вала и температурой охлаждающей жидкости и горючей смеси.
Мощность современных (1968) карбюраторных ПДВС легковых автомобилей 15-310 квт (20-425 л. с.), рабочий объём цилиндров от 0,35 до 7,6 л, степень сжатия 7-11, максимальная частота вращения коленчатого вала 4000-6000 об/мин, литровая мощность 22-50 квт/л (30-70 л. с./л), удельная масса 1,1-4 кг/квт (0,8-3 кг/л. с.) и минимальный удельный расход топлива до 270 г/(квтЇч) [200 г./(л. с.Їч)], срок службы до первого капитального ремонта соответствует пробегу автомобиля в 75-150 тыс. км и более; у ПДВС спортивных и гоночных автомобилей частота вращения коленчатого вала достигает 10000-12000 об/мин, литровая мощность иногда превышает 150 квт/л (200 л. с./л), у карбюраторных ПДВС, применяемых для грузовых автомобилей, мощность не превышает 220 квт (300 л.с.), рабочий объём цилиндров составляет 1,5-9,5 л, степень сжатия 6,5-8,5, максимальная частота вращения коленчатого вала 2500-4000 об/мин. Дизельные ПДВС имеют мощность 30-620 квт (40-850 л. с.), рабочий объём цилиндров 1,5- 40 л, степень сжатия 15-24, максимальную частоту вращения коленчатого вала 2000-5000 об/мин, литровую мощность 11-23 квт/л (15-35 л.с./л), удельную массу 3,4-6,8 кг/квт (2,5-5 кг/л.с.), минимальный удельный расход топлива 205-210 г/(квтЇч) [150-155 г/ (л. с.Їч)], срок службы до первого капитального ремонта соответствует пробегу автомобиля в 150-300 тыс. км.
Дальнейшее развитие А. д. предусматривает рост мощности, долговечности, уменьшение габаритов и сокращение содержания вредных компонентов в составе отработавших газов. Увеличение мощности в основном достигается повышением частоты вращения коленчатого вала у карбюраторных двигателей и применением наддува у дизелей. Кроме того, у бензиновых двигателей увеличивается степень сжатия и частично возможна замена карбюратора системой принудительного впрыскивания топлива. Перспективна замена обычных ПДВС на некоторых легковых автомобилях и лёгких грузовых автомобилях более лёгкими и компактными роторно-поршневыми двигателями (см. Роторный двигатель). В случае решения проблемы топливной экономичности газотурбинных двигателей без существенного усложнения их конструкции они могут получить широкое распространение при мощностях 750 квт (1000 л. с.) и более. Создание лёгких и компактных аккумуляторов позволит заменить ПДВС на автомобилях, работающих в городах, электродвигателями (см. также Двигатель внутреннего сгоранияиАвтомобиль).
Основные показатели современных отечественных автомобильных ПДВС приведены в таблице. Основные показатели современных отечественных автомобильных двигателей Показатели Карбюраторные двигатели Дизели МеМЗ 968 ВАЗ 2101 МЗМА 408 МЗМА 412 ЗМЗ 21А ЗМЗ 24 ЗМЗ 13 ЗМЗ 53А ЗИЛ 114 ЗИЛ 130 ЗИЛ 375 ЯМЗ 236 ЯМЗ 238 ЯМЗ 240
Число цилиндров 4 4 4 4 4 4 8 8 8 8 8 6 8 12
Рабочий объём цилиндра, л 1,2 1,2 1,36 1,5 2,45 2,45 5,53 4,25 7 6 7 11,15 14,86 22,3
Диаметр цилиндра, ???мм 76 76 76 82 92 92 100 92 108 100 108 130 130 130
Ход поршня, мм 66 66 75 70 92 92 88 80 95 95 95 140 140 140
Степень сжатия 7 8,8 7 9 6,7 8,8 8,5 6,7 9 6,5 6,5 16,5 16,5 16,5
Макс. мощность, квт 32 44 37 55 53 72 143 85 220 110 132 132 177/235* 265/385*
?????????????????????? ??????л. с. 43 60 50 75 72 98 195 115 300 150 180 180 240/320* 360/520*
Макс. частота вращения коленчатого вала, об/мин 4200 5600 4750 5800 4000 4500 4400 3200 4300 3100 3200 2100 2100 2100
Миним. удельный расход топлива,
? ????????????????г/(квт.Їч.) 333 286 313 286 313 306 306 324 286 320 320 238 238 238
??????????????????? г/(л .с.Їч) 245 210 230 210 230 225 225 238 210 235 235 175 175 175
* В знаменателе мощность при наддуве.
Лит.: Автомобильные бензиновые V-образные двигатели, М., 1958; Справочник инженера автомобильной промышленности, пер. с англ., т. 1, М., 1962; Анохин В. И., Отечественные автомобили, 2 изд., М., 1964; Конструкция и расчёт автотракторных двигателей, 2 изд., М., 1964; Ханин Н. С., Чистозвонов С. Б., Автомобильные роторнопоршневые двигатели, М., 1964.
С. Б. Чистозвонов.