Автолюбителю

Легковые автомобили

Учебное пособие для средней школы

2.8. Другие типы двигателей

В течение всей истории развития автомобиля наблюдались попытки применения других типов двигателей, в том числе газотурбинного, роторного, парового, Стирлинга и многих других. Однако составить конкуренцию поршневому двигателю внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом с каждым годом становится все труднее. Слишком много человечество вложило в этот двигатель и отказаться от него непросто. К тому же поршневые ДВС постоянно совершенствуются по всем параметрам: увеличению литровой мощности, уменьшению удельного расхода топлива, повышению моторесурса, снижению выбросов вредных компонентов в окружающую среду и т. д.

Не вдаваясь в подробности, рассмотрим коротко лишь два типа двигателей, могущих в ближайшие годы достойно претендовать на роль автомобильной силовой установки. Это газотурбинный и роторный двигатели.

Успешное применение газовых турбин в авиации и других средствах транспорта породило интерес к ним и у автомобилестроителей. Газотурбинные двигатели (ГТД) обладают целым рядом преимуществ перед обычными ДВС: малыми габаритами (если принять при равной мощности габаритный объем карбюраторного ДВС за 100%, то у дизеля этот показатель будет составлять 144%, а у ГТД — лишь 28%); малой массой (около 0,5 кг на одну лошадиную силу, что в 2 раза меньше, чем у лучших образцов карбюраторных ДВС); высокой плавностью хода (нет частей, совершающих возвратно-поступательное движение, как у обычных ДВС); простотой конструкции (общее число деталей ГТД составляет около 200, а карбюраторного двигателя — около 900); надежностью пуска при низких температурах; меньшей токсичностью отработавших газов; более благоприятной тяговой характеристикой (практически не требуется коробка передач) и т. д.

Идея создания ГТД родилась давно. Первая турбина была построена еще в 1892 г. русским инженером П. Д. Кузьминским. Однако интерес к ГТД как к силовой установке для автомобиля возник лишь после второй мировой  войны.   В  настоящее  время  исследования  и  разработку  автомобильных ГТД ведут в нескольких странах десятки фирм. Уже созданы двигатели мощностью 30...2 000 л. с.

Типичная транспортная газовая турбина представляет собой двухвальную конструкцию (рис. 2.31). Несмотря на многочисленные преимущества ГТД и большие достижения в этой области, они не получили заметного распространения на автомобилях, так как им присущи и многие недостатки: высокий уровень шума (очень велика частота вращения валов — до 50 тыс. мин"1; худшая топливная экономичность (больший удельный расход топлива при отсутствии теплообменника по сравнению с карбюраторным ДВС); большие размеры воздушного фильтра, так как двигатель работает с большим коэффициентом избытка воздуха (в 4...5 раз больше, чем у карбюраторного ДВС); низкая тормозная способность; худшие разгонные характеристики и т. д.

Таким образом, ГТД в настоящее время находятся еще на такой стадии развития, что их экономически целесообразно применять лишь на очень тяжелых машинах. Так, например, на 125-тонном самосвале «БелАЗ-549В» установлена газовая турбина ТВ-2-117 мощностью 1200 л. с. с частотой вращения вала тяговой турбины 12 тыс. мин"1; топливом для двигателя служит керосин.

Для того чтобы избавиться от такого недостатка поршневого ДВС с кривошипно-шатунным механизмом, как преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала, была предпринята попытка создания роторного ДВС. Первоначальная идея механизма, поршень которого совершает вращательное движение, относится к XVI в. С тех пор на ее основе были созданы различные насосы, вентиляторы, компрессоры. Однако в ДВС эта идея нашла реальное применение только в работах Ф. Ванкеля (Германия). Основными элементами его двигателя являются корпус и ротор-поршень (рис. 2.32). Его преимуществами являются простота конструкции (на 35...40% меньше число деталей, на 30...40% меньше масса); малые габариты (длина двигателя на 30...40% меньше); низкий уровень шума (нет деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, нет клапанного механизма), хорошая уравновешенность и высокая плавность хода выходного вала (при числе секций не менее двух); пониженная требовательность к октановому числу бензина при той же степени сжатия, (нет перегретых деталей — клапанов)  и т. д.

К недостаткам такого двигателя относятся: большие на 10... 15% расходы топлива и масла; меньший пробег до капитального ремонта; освоение массового производства требует коренного перевооружения заводов, производящих двигатели и осуществляющих их  ремонт,  и т. д.

В настоящее время роторно-поршневые двигатели выпускаются несколькими фирмами в четырех странах (Япония, Германия, США, Великобритания). Японская фирма :<Тоуо Кодуо» выпускала несколько

модификаций роторных двигателей в количестве до 500 тыс. шт. в год. В мире уже насчитывается около 10 млн. автомобилей с такими двигателями. Проводятся работы и по созданию дизельного роторно-поршневого двигателя, однако здесь необходимо преодолеть трудности, связанные с низкой степенью сжатия, неудовлетворительной формой камеры сгорания, сложностью обеспечения уплотнения зазора между ротором и корпусом и т. д.

1. Общее устройство автомобиля

2. Общее устройство и рабочий цикл двигателя

3. Кривошипно-шатунный механизм

4. Газораспределительный механизм

5. Система охлаждения

6. Масла и смазки, применяемые в автомобилях

7. Система смазки

1. Горючая смесь для карбюраторного двигателя

2. Принцип работы простейшего карбюратора

3. Устройство и работа карбюратора

4. Система питания дизельного двигателя

5. Система питания двигателя от газобаллонной установки

6. Подача топлива, очистка воздуха, подогрев горючей смеси