Техника - молодёжи 1980-11, страница 49

ТРИ «а»,

КОТОРЫЕ

ЗАБОТЯТ

ДВИГАТЕЛИСТОВ

ЮРИЯ ДОЛМАТОВСКИЙ, кандидат технических наук Рисунки автора

Перспективы, как и прошлое автомобиля, интересуют, наверное, всех. Каждому хочется знать, на чем будет ездить он (или она) и их дети. До сих пор любопытство водителей пробовали удовлетворять прогнозисты, пользовавшиеся проверенными статистическими методами экстраполяции.

Однако с годами накапливались количественные изменения. Только в прошлом десятилетии в мировом автомобильном парке было не менее 300 млн. машин, а ныне число их приближается к полу миллиарду. Заметно возросло количество занятых в автотранспорте, не говоря уж о любителях. Ежегодно автомобили поглощают до полутора миллиардов тонн топлива, и около четверти его буквально вылетает в выхлопные трубы в виде вредных для человека отработавших газов. Добавьте к этому аварии, каждый год уносящие до четверти миллиона человеческих жизней.

Так незаметно автомобиль въехал в качественно новую стадию своей истории, в ходе которой предстоит решить целый комплекс проблем. В частности, топливных и трудовых ресурсов, безопасности, защиты окружающей среды, экономики. Тут уж одними статистическими методами обойтись нельзя, и специалисты вынуждены пользоваться так называемыми опережающими методами, в первую очередь уделяя внимание обработке конструкторской и патентной информации. Так над чем же работают ныне изобретатели и конструкторы, создающие машины, завершающие первое столетие «самобеглых экипажей»?

НОВАЯ СТАДИЯ РАЗВИТИЯ

Начнем с силовой установки автомобиля. В ней, как в фокусе, сходятся три важнейшие проблемы — энергетика, экология, экономика. Причем двигатели легковых автомобилей поглощают больше половины всего расходуемого топлива, выполняя в 15—20 раз меньше полезной работы, чем двигатели грузовиков и автобусов, большинству которых к тому же нужно дизельное топливо.

В таком случае читатель вправе ждать рассказа о перспективных новинках — электромобилях, махович-ных, солнечных и атомных двигателях. Нет, в ближайшие двадцать лет они вряд ли станут массовыми, полностью заменив двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Это очевидно по многим причинам. Во-первых, «заманчивые» двигатели либо не вышли еще из стадии ранних экспериментов, либо их внедрению мешает нехватка соответствующих ресурсов. Во-вторых, для их производства нужно полностью перестроить величайшую, создававшуюся десятилетиями отрасль промышленности.

Однако конструкторы ДВС уже не вправе безудержно ускорять вращение вала двигателей и увеличивать степень сжатия. Первое ведет к сокращению времени каждого цикла работы двигателя, а в результате топливо не успевает наполнить цилиндры и целиком сгореть, на единицу мощности придется больше топлива и в атмосферу вылетит опять же больше вредных веществ. Второй способ неизбежно требует питания двигателя топливом, не вызывающим детонации, а оно обязательно содержит ядовитые присадки.

Поэтому инженерам пришлось, притормозив «перманентную эскалацию» мощности и числа оборотов, обратиться к другим средствам увеличить производительность двигателя, прежде всего обеспечив полное сгорание смеси в цилиндрах. Правда, этой проблемой занимались и раньше: еще до появления автомобилей изобретатель четырехтактного цикла Н. А. Отто считал продление такта воспламенения смеси и рабочего хода едва ли не главной своей задачей. В начале века спортсмены снабжали двигатели гоночных автомобилей несколькими клапанами и свечами зажигания в каждом цилиндре.

Напомним и об установке в 60-х годах на грузовые машины Горьковского завода двигателей с факельным зажиганием смеси, которое обеспечивало эффективное сгорание при умеренной степени сжатия.

Ныне специалисты вновь обратились к этим мерам, позволяющим повысить производительность ДВС,

хотя они считались давно и досконально исследованными или нереальными (например, удлинение одного из тактов), ибо назрела необходимость любым способом возместить потери, вызванные вынужденным уменьшением степени сжатия и скорости вращения вала, введением сложных устройств для уменьшения токсичности отработавших газов (катализаторы, дожигатели, особая регулировка системы питания и т. д.).

Изыскания последних лет породили множество новых вариантов ДВС, хотя последнего слова еще никто не сказал и вполне вероятны иные, весьма оригинальные и радикальные решения. Рассмотрим наиболее перспективные из них.

ДВИГАТЕЛЬ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ И ДИЗЕЛЬ СБЛИЖАЮТСЯ

Как известно, ни дизели, в которых тяжелые сорта нефтяного топлива воспламеняются от сжатия, ни карбюраторные двигатели с непосредственным впрыском топлива (ДНВ), ни двигатели с нагнетателями новинками назвать нельзя. Первые до недавнего времени работали только на грузовых автомобилях и автобусах, вторые и третьи применялись на высококлассных и спортивных машинах. Такое «разделение обязанностей» объяснялось недостатками, характерными для этих устройств: большой массой и шумностью дизеля, дороговизной и сложностью аппаратуры ДНВ и компрессорных двигателей.

Впрочем, каждому двигателю свойственны и свои достоинства — дизель расходует на 25—45% меньше топлива (причем дешевого!), выбрасывая в атмосферу примерно в полтора раза меньше токсичных веществ (а окиси углерода даже в 20 раз!). ДНВ на 15—20% эффективнее карбюраторного двигателя благодаря равномерному распределению топлива между ци-линдрамй, более точному его дозированию и лучшему сгоранию, что сокращает его непроизводительный расход и, следовательно, загрязнение выхлопными газами. Нагнетатель увеличивает мощность двигателя на 30—40%.

Однако у сравниваемых двигателей есть общая черта — впрыск топлива во впускной трубопровод или в цилиндры. После того как конструкторы увеличили скорость вращения вала дизелей и степень сжатия у ДНВ, оба двигателя «сблизились» и по этим признакам. К тому же дизели стали легче и бесшумнее, а электронное управление системой впрыска, когда-то дорогое и капризное, было усовершенствовано. В результате эти двигатели получили распространение на автомобилях

46