Двигатели внутреннего сгорания работают на горючем, полученном в результате перегонки нефти. Вследствие широкого распространения двигателей общий расход нефти достигает очень больших значений. Принимаются меры к тому, чтобы экономнее расходовать горючее и в первую очередь бензин. Экономия даже нескольких граммов горючего при работе одного двигателя дает экономию в десятки тонн по всему парку машин.
Экономия осуществляется двумя способами. Создаются двигатели, вообще не потребляющие горючее нефтяного происхождения и работающие на другом виде горючего, или совершенствуются существующие двигатели так, чтобы на каждую лошадиную силу, даваемую двигателем, тратилось меньшее количество горючего.
Двигатели внутреннего сгорания, применяемые в настоящее время, разделяются на карбюраторные, дизели и газовые.
Наибольшее распространение в народном хозяйстве получили карбюраторные двигатели, работающие на бензине. Однако, обладая рядом преимуществ, эти двигатели во многом уступают дизелям (двигателям с воспламенением от сжатия). Прежде всего дизели расходуют горючее в меньших количествах, чем бензиновые двигатели; причем горючее более дешевое, чем бензин. Так, на каждую лошадиную силу, развиваемую дизелем ЯАЗ-204, который устанавливается на грузовом автомобиле МАЗ-200, расходуется в течение часа 190—200 г дизельного топлива, а на каждую лошадиную силу в карбюраторном двигателе ЗИС-120, который устанавливается на грузовом автомобиле ЗИС-150, расходуется 230—250 г бензина в час.
Опыт эксплуатации тяжелых грузовых автомобилей с дизелями показал, что эти автомобили расходуют горючего на каждый тонно-километр на 30—40% меньше, чем автомобили с бензиновыми карбюраторными двигателями.
Кроме того, дизель имеет и другие преимущества по сравнению с карбюраторным двигателем. Он обладает лучшей приемистостью и развивает больший крутящий момент. На дизеле отсутствует система электрического зажигания.
Применение дизелей целесообразно на тяжелых грузовых автомобилях, автобусах и тракторах. Объясняется это, во-первых, тем, что на таких машинах получается особенно большая экономия горючего, так как годовой расход его на один тяжелый грузовой автомобиль или автобус примерно в 10 раз выше, чем на один легковой автомобиль среднего литража; во-вторых, тем, что дизель тяжелее карбюраторного двигателя. Установка более тяжелого двигателя на большом автомобиле или тракторе не имеет особенного значения, в то время как применение тяжелого двигателя на легких грузовиках и на легковых автомобилях заметно отражается на общем весе автомобиля и ухудшает его качества.
Вот почему на тяжелых грузовиках, автобусах и тракторах устанавливаются дизели, а на легких и средних грузовиках и легковых автомобилях — карбюраторные двигатели.
Первый двигатель с воспламенением от сжатия был построен в Германии в 1897 г. по предложению немецкого инженера Р. Дизеля. Двигатель развивал мощность в 20 л. с. и имел удельный расход горючего (керосина) 247 г/л. с. ч. Горючее впрыскивалось в цилиндр при помощи сжатого воздуха (компрессорный двигатель с воспламенением от сжатия).
В 1899 г. в Петербурге на механическом заводе (завод Нобеля) был построен более экономичный компрессорный двигатель с воспламенением от сжатия, который имел удельный расход горючего (сырой нефти) 221 г/л.с.ч.
Конструкция двигателей, построенных русскими инженерами, отличалась от конструкции двигателей Дизеля в лучшую сторону, за границей их называли «русскими двигателями». Русские же инженеры называли свои двигатели нарицательно «дизелями». Так с тех пор для краткости вместо наименования «двигатель с воспламенением от сжатия» вошло в обиход слово «дизель».
Двигатели с воспламенением от сжатия не могли быть использованы на транспортных машинах, а применялись только для стационарных установок, так как для впрыска горючего в цилиндры требовался компрессор, из-за которого увеличивались размеры и вес двигателя.
Впервые бескомпрессорный двигатель с воспламенением от сжатия был построен в 1899 г. на Путиловском заводе (теперь Кировский завод) по проекту русского инженера Г. В. Тринклера.
До Великой Октябрьской социалистической революции тихоходные дизели разных типов выпускались заводом «Русский дизель». В 1913 г. мощность всех выпущенных в России дизелей достигла 50 тысяч л. с. Однако необходимое для нужд страны развитие производства тихоходных и в особенности быстроходных дизелей получило лишь в годы Советской власти. Уже в конце первой пятилетки мощность всех выпущенных в СССР дизелей составила 280 тысяч л. с., а их годовое производство более чем в пять раз превысило дореволюционное. Вторая пятилетка характеризовалась не только дальнейшим увеличением количества выпускаемых дизелей, но и разработкой новых конструкций, введением в производство усовершенствованных моделей быстроходных дизелей.
В первый период развития дизелей их пытались создавать на базе существовавших автомобильных карбюраторных двигателей. Например, дизель М-12 был построен в 1933 г. на базе двигателя грузового автомобиля АМО-3. Эти дизели, однако, оказывались недостаточно прочными и надежными. Поэтому дизели новых конструкций стали создавать, используя опыт выпуска не только автомобильных двигателей, но и судовых и стационарных дизелей.
Большую роль в развитии быстроходных дизелей сыграл международный конкурс, организованный Советским правительством в 1934 г. В этом конкурсе приняли участие и заняли одно из первых мест советские дизели конструкции профессора Н. Р. Брилинга. На конкурсе ярко проявились преимущества дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями в отношении экономного расходования горючего.
Важное значение в развитии дизелей имели работы по усовершенствованию их рабочего процесса. Вихревая камера дизеля ЗИС Д-7 способствовала значительному улучшению экономичности дизелей с этим видом камер. В 1935 г. была разработана конструкция двухтактного дизеля с непосредственным впрыском горючего.
Наряду с улучшением рабочего процесса велась работа по усовершенствованию деталей и отдельных узлов дизеля. Повышалась прочность кривошипного механизма, улучшалась система смазки, внедрялись новые подшипники и т. п.
Во время Великой Отечественной войны началась разработка дизелей новых конструкций для автотракторной промышленности. Послевоенной пятилеткой было предусмотрено дальнейшее расширение производства дизельных автомобилей и тракторов.
Рис. 1. Грузовой автомобиль МАЗ-200
В соответствии с этим Ярославский автомобильный завод был реконструирован и полностью перешел на производство дизельных грузовых автомобилей. После реконструкции завод стал крупнейшим предприятием по выпуску дизелей для тяжелых грузовых автомобилей. В настоящее время завод выпускает четырехцилиндровые дизели ЯАЗ-204 и 10—12-тонные грузовые автомобили ЯАЗ-210 с шестицилиндровым дизелем ЯАЗ-206. В Белоруссии был построен и вступил в строй новый мощный автомобильный завод. Этот завод выпускает 7-тонные грузовые автомобили МАЗ-200 (рис. 1) и самосвалы МАЗ-205 (рис. 2) с дизелем ЯАЗ-204.
Рис. 2. Самосвал МАЗ-205
Удовлетворяя требованиям народного хозяйства, наша промышленность на базе основных моделей выпускает в больших количествах тяжелые грузовые автомобили новых типов. Для наших крупных промышленных строек потребовалось создать особые, высокопроизводительные механизмы. Для обслуживания таких машин, как, например, мощный экскаватор, потребовалось создать 10—12- и даже 25-тонные автомобили-самосвалы.
Рис. 3. Самосвал МАЗ-525
Минский автомобильный завод выпускает самый большой в мире автомобиль — 25-тонный самосвал МАЗ-525 (рис. 3). На нем установлен двенадцатицилиндровый дизель мощностью 300 л. с. Этот же завод выпускает седельный тягач (рис. 4) для буксировки полуприцепов (Полуприцепом называется такой прицеп, который своей передней частью опирается на опорно-сцепное устройство тягача). Ярославский автомобильный завод наладил выпуск трехосных тягачей ЯАЗ-210Г (рис. 5) для буксировки 40—45-тонных прицепов.
Рис. 4. Седельный тягач
Рис. 5. Тягач ЯАЗ-210Г
Тракторные заводы после войны также перешли на выпуск дизельных тракторов, так что в настоящее время на большинстве тракторов, выпускаемых отечественными заводами, установлен дизель. Тракторная промышленность обеспечивает наше сельское хозяйство и великие стройки всеми необходимыми типами тракторов, как, например, трактор Липецкого завода «Кировец Д-35» (рис. 6) с дизелем Д-35, мощный гусеничный трактор Кировского завода «Сталинец-80» (рис. 7) с дизелем КДМ-46. Сталинградский, Алтайский и другие тракторные заводы выпускают дизельные тракторы средней мощности ДТ-54, пропашные тракторы и многие другие.
Рис. 6. Трактор «Кировец Д-35»
Дизель получает все большее распространение и играет все большую роль в народном хозяйстве нашей Родины. В 1955 г. большегрузных дизельных автомобилей будет выпущено в 4,5 раза больше, чем в 1950 г. Производство автомобилей грузоподъемностью 10 т и выше возрастет в 44 раза!
Рис. 7. Трактор «Сталинец-80»
Широкое развитие дизелестроения в нашей стране происходит в нарастающих темпах. Оснащение народного хозяйства и вооруженных сил дизельными машинами и другой новейшей техникой стали возможны благодаря проводимой партией и правительством линии на преимущественное развитие тяжелой индустрии.
«В деле развития тяжелой промышленности мы всегда следовали и будем следовать указаниям великого Ленина и верного продолжателя его дела И. В. Сталина. Линия на преимущественное развитие тяжелой индустрии, которую партия отстояла в ожесточенной борьбе с классовыми врагами и их агентурой, оправдана всем ходом социалистического строительства в нашей стране. Она отвечает коренным интересам Советского государства и нашего народа.
Поэтому в экономической области Правительство будет и впредь твердо проводить генеральную линию Коммунистической партии, предусматривающую всемерное развитие тяжелой промышленности» (из речи Председателя Совета Министров Союза ССР тов. Булганина Н. А. на второй сессии Верховного Совета СССР четвертого созыва 9 февраля 1955 г.).
Этот раздел имеет целью дать первоначальное представление об устройстве, работе и эксплуатации дизеля.
Предназначается для водителей автомобиля и трактора, т. е. предполагается, что читатели знают устройство карбюраторного двигателя. Поэтому в брошюре изложены главным образом особенности работы и устройства дизеля. Чтобы облегчить читателям усвоение материала, устройство и работа дизеля сопоставляются с уже известными читателю устройством и работой карбюраторного двигателя.
При описании устройства и работы дизеля и его отдельных механизмов говорится о различных физических и тепловых явлениях, которые при этом происходят. Учитывая, что читатель может быть незнаком с этими явлениями и с законами, которым они подчиняются, в первом разделе брошюры приведены основные сведения из механики и теплотехники.