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/(квт·ч) [200 г./(л. с.·ч)], 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/(квт·ч) [150-155 г/ (л. с.·ч)], 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 (См. Автомобильная дорога) 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 сгорания и Автомобиль).
Основные показатели современных отечественных автомобильных ПДВС приведены в таблице.
Основные показатели современных отечественных автомобильных двигателей
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Показатели | Карбюраторные двигатели | Дизели |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | МеМЗ | ВАЗ | МЗМА | МЗМА | ЗМЗ | ЗМЗ | ЗМЗ | ЗМЗ | ЗИЛ | ЗИЛ | ЗИЛ | ЯМЗ | ЯМЗ | ЯМЗ |
| | 968 | 2101 | 408 | 412 | 21А | 24 | 13 | 53А | 114 | 130 | 375 | 236 | 238 | 240 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Число цилиндров | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 6 | 8 | 12 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Рабочий объём | 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 |
| цилиндра, л | | | | | | | | | | | | | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Диаметр цилиндра, | 76 | 76 | 76 | 82 | 92 | 92 | 100 | 92 | 108 | 100 | 108 | 130 | 130 | 130 |
| мм | | | | | | | | | | | | | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 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, | 32 | 44 | 37 | 55 | 53 | 72 | 143 | 85 | 220 | 110 | 132 | 132 | 177/235* | 265/385* |
| квт | | | | | | | | | | | | | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| л. с. | 43 | 60 | 50 | 75 | 72 | 98 | 195 | 115 | 300 | 150 | 180 | 180 | 240/320* | 360/520* |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Макс. частота | 4200 | 5600 | 4750 | 5800 | 4000 | 4500 | 4400 | 3200 | 4300 | 3100 | 3200 | 2100 | 2100 | 2100 |
| вращения | | | | | | | | | | | | | | |
| коленчатого вала, | | | | | | | | | | | | | | |
| об/мин | | | | | | | | | | | | | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Миним. удельный | 333 | 286 | 313 | 286 | 313 | 306 | 306 | 324 | 286 | 320 | 320 | 238 | 238 | 238 |
| расход топлива, | | | | | | | | | | | | | | |
| г/(квт.·ч.) | | | | | | | | | | | | | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| г/(л .с.·ч) | 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.
Рис. 1. Поперечный разрез карбюраторного двигателя МЗМА-412: 1 - картер; 2 - коленчатый вал; 3 - шатун; 4 - поршневой палец; 5 - поршень; 6 - блок цилиндра; 7 - клапан; 8 - головка цилиндров; 9 - распределительный вал; 10 - коромысло; 11 - карбюратор; 12 - стартёр.
Рис. 2. Поперечный разрез четырехтактного дизеля ЯМЗ-236: позиции 1-10 и 12 - такие же, как на рис. 1; 11 - воздухоочиститель; 13 - толкатель; 14 - штанга; 15 - форсунка; 16 - насос высокого давления.