dSr7поиски, идеи, разработкиДвигательвнешнего сгорания можно считать редчайшим исключением. Теоретические расчеты показывают, что к.п.д. «стирлингов» и «эриксонов» могут достигать 70 процентов — больше, чем у любого другого двигателя. А это значит, что неудачи предшественников объяснялись второстепенными, в принципе устранимыми факторами. Правильный выбор параметров и областей применения, скрупулезное исследование работы каждого узла, тщательная обработка и доводка каждой детали позволили реализовать преимущества цикла. Уже первые экспериментальные образцы дали к.п.д. 39 процентов! (к.п.д. бензиновых двигателей и дизелей, которые отрабатывались годами, соответственно 28—30 и 32—35 процентов.) Какие же возможности «просмотрели» в свое время и Стирлинг и Эриксон? Прежде' всего дело в регенераторе, той самой емкости, в которой попеременно то запасается, то отдается тепло. Расчет регенератора в те времена был просто невозможен: науки о теплопередаче не существовало. Его размеры принимались на глазок, а как показываютзапасать тепло, отнятое у газа при охлаждении, и снова отдавать ему при нагревании. Но, увы, даже это очень важное усовершенствование не спасло двигатель Стирлинга. К 1885 году достигнутые здесь результаты были весьма посредственны: 5—7 процентов к.п.д., 2 л. с. мощности, 4 тонны веса и 21 кубометр занимаемого пространства.. ейчас трудно поверить, что Двигатели внешнего сгорания не были 60—70 лет назад двигателям внутреннего сгорания приспасены даже успехом другой конструкции, разработанной шведским инженешлось в жестокой конкурентной борьбе завоевывать то мером Эриксоном. В отличие от Стирлинга, он предложил нагревать и охлаждать сто, которое они занимают в современгаз не при постоянном объеме, а при ном автомобилестроении. Тогда их препостоянном давлении. 8 1887 году невосходство отнюдь не представлялось сколько тысяч небольших эриксоновских столь очевидным, мак в наши дни. Дейдвигателей отлично работало в типоствительно, паровая машина — главный графиях, в домах, на шахтах, на судах. соперник бензинового мотора — облаОни наполняли водонапорные баки, придала по сравнению с ним огромными достоинствами: бесшумностью, простоводили а действие лифты. Эриксон пытой регулирования мощности, прекрастался даже приспособить их для привоными тяговыми характеристиками и пода экипажей, но они оказались чересчур разительной «всеядностью», позволяютяжелыми. В России до революции большое количество таких двигателей щей работать на любом виде топлива выпускалось под названием «Тепло и от дров до бензина. Но в конечном итоге экономичность, легкость и надежсила». ность двигателей внутреннего сгорания взяли верх и заставили примириться с их недостатками .как с неизбежностью. В 1950-х годах с появлением газовых турбин и роторных двигателей начался штурм монопольного положения, занимаемого двигателями внутреннего сгорания в автомобилестроении, штурм, пома еще не увенчавшийся успехом. Однако попытки увеличить мощность Совсем недавно на сцену выступил нодо 250 л. с. окончились полным провавый двигатель, в котором поразительлом. Машина с цилиндром диаметром но сочетается экономичность и надеж4,2 метра развивала меньше 100 л. е., огность бензинового мотора с бесшумневые камеры прогорели, и судно, на ностью и '«всеядностью» паровой установки. Впрочем, здесь более умекотором были установлены двигатели, погибло. стно слово «забытый», чем '«новый», ибо в этом году исполняется ровно 150 лет Инженеры без сожаления распрощас того момента, как шотландец Роберт лись с этими слабосильными мастодонСтирлинг получил патент на первый двитами как только появились мощные, гатель внешнего сгорания... компактные и легкие бензомоторы и дизели. И вдруг теперь, спустя почти 80 лет о честирлингах» и «эриксонах» (будем условно называть их так по ана^ БЛИСТАТЕЛЬНЫЕ НЕУДАЧИ ж логии с дизелем) заговорили как о гроз,.Т XIX ВЕКА • ных соперниках двигателей внутреннего сгорания. Чем же объясняется такой крутой поворот во взглядах? Принцип действия всех без исключения тепловых двигателей основан на том, что при расширении нагретого газа совершается большая механичеф, ЦЕНА МЕТОДИЧНОСТИ + ская работа, чем требуется на сжатие холодного. Чтобы продемонстрировать это, достаточно бутылки и двух кастрюль Когда узнаешь о старой технической с горячей и холодной водой. Сначала идее, возродившейся в современной бутылку опускают в ледяную воду, а технике, сразу же возникает вопрос: что когда воздух в ней охладится, горлышко же препятствовало ее осуществлению затыкают пробкой и быстро переносят раньше? В чем состояла та проблема, в горячую воду. Через несколько секунд та «зацепка», без решения которой она раздается хлопок и нагреваемый в буне могла проложить себе дорогу в тылке газ выталкивает пробку, совержизнь? И почти всегда выясняется, что шая механическую работу. Бутылку можсвоим возрождением старая идея обяно снова возвратить в ледяную воду — зана либо новому технологическому цикл повторится. методу, либо новой конструкции, до ко ­ торой не додумались предшественники, в цилиндрах, поршнях и замысловатых либо новому материалу. Двигатель рычагах первой машины Стирлинга почти в точности воспроизводился этот процесс, пока изобретатель не сообразил, что часть тепла, отнимаемого у газа при охлаждении, можно использовать для частичного подогрева. Нужна лишь какаято емкость, в которой можно было быв нешнегорасчеты, к.п.д. двигателей внешнего сгорания очень сильно зависит от качества регенератора. Правда, его плохую работу можно в определенной степейи компенсировать повышением давления. Вторая причина неуспеха была в том, что первые установки работали на воздухе при атмосферном давлении: их размеры получались огромными, а мощности — малыми. Доведя к.п.д. регенератора до 98 процентов и заполнив замкнутый контур сжатым до 100 атмосфер водородом или гелием, инженеры наших дней увеличили экономичность и мощность «стирлингов», которые даже в таком виде показали к.п.д. более высокий, чем у двигателей внутреннего сгорания. Уже одного этого было бы достаточно, чтобы говорить об установке двигателей внешнего сгорания на автомобилях. Но только высокой экономичностью отнюдь еще не исчерпываются достоинства этих возрожденных из забвения машин.,. L КАК РАБОТАЕТ ^Р«СТИРЛИНГ»~В современной конструкции «стирлинга», работающего на жидком топливе, — три контура, имеющих между собой лишь тепловой контакт. Это контур рабочего тела '(обычно водорода илиc ropа ния гелия), контур нагрева и контур охлаждения. Главное назначение контура нагрева — поддерживать высокую температуру в верхней части рабочего контура. Контур охлаждения поддерживает низкую температуру в нижней части рабочего контура. Сам контур рабочего тела замкнут. Контур рабочего тела (см. схему на вкладке). В цилиндре 8 движутся два поршня — рабочий 11 и поршень-вытеснитель 18. Движение рабочего поршня вверх приводит к сжатию рабочего тела, движение его вниз вызывается расширением газа и сопровождается совершением полезной работы. Движение поршня-вытеснителя вверх выжимает газ в нижнюю, охлаждаемую полость цилиндра. Движение же его вниз соответствует нагреванию газа. Ромбический привод 12 сообщает поршням перемещение, соответствующее четырем тактам цикла ({на схеме показаны эти такты). Т акт il — охлаждение рабочего тела. Поршень-вытеснитель 18 движется вверх, выжимая рабочее тело через регенератор 7, в котором запасается тепло нагретого газа, в нижнюю, охлаждаемую часть цилиндра. 'Рабочий поршень 11 находится в НМТ. Т акт II — сжатие рабочего тела. Энергия, запасенная в сжатом газе буферного объема 22, сообщает рабочему поршню 11 движение вверх, сопровождающееся сжатием холодного рабочего тела. Т акт 'III — нагревание рабочего тела. Поршень-вытеснитель 18, почти примкнув к рабочему поршню 11, вытесняет газ в горячее пространство через регенератор 7, в котором к газу возвращается тепло, запасенное при охлаждении. Т акт 'IV — расширение рабочего тела — рабочий такт. Нагреваясь в горячем постранстве, газ расширяется и совершает полезную работу. Часть ее запасается в сжатом газе буферного объема 22 для последующего сжатия холодного рабочего тела. Остальное снимается с валов двигателя. Контур нагрева, воздух вентилятором нагнетается в воздухоприемник 19, проходит через элементы 3 подогревателя, нагревается и ' попадает в топливные форсунки. Получившиеся горячие газы нагревают трубки 16 нагревателя рабочего тела, обтекают элементы 3 подогревателя и, отдав свое тепло воздуху, идущему на сжигание топлива, выбрасываются через выпускной патрубок 2в атмосферу. Контур охлаждения. Вода через патрубки 20 подается в нижнюю часть цилиндра и, обтекая ребра 9 охладителя, непрерывно охлаждает их. . • «СТИРЛИНГИ» ВМЕСТО ДВС! ж •В верху — компоновка «Волги» о обычным карбюраторным двигателем. В низу — та же «Волга», если бы для нее был применен двигатель Стирлинга.Сейчас много пишут о «стирлингах», в которых сочетаются достоинства паровой машины и двигателя внутреннего сгорания. Первые же испытания показали, что «стирлинг.» почти идеально бесшумен. Ведь у. него нет карбюратора, системы зажигания, клапанов, свечей. Давление в цилиндре, хотя и повышается почти до 200 атм, но не взрывом, как в двигателе внутреннего сгорания, а плавно. На двигателе не нужны глушители. Ромбовидный кинематический 2. «За рулем» № 10привод поршней полностью уравновешен. Никаких вибраций, никакого дребезжания. Говорят, что, даже приложив руку к двигателю, не всегда удается определить, работает он или нет. Эти качества автомобильного двигателя особенно важны, ибо в крупных городах уже сейчас остро стоит проблема снижения шума. А вот другое качество«всеядность». По сути дела, нет такого источника тепла, который не годился бы для привода «стирлинга». Автомобиль с таким двигателем может работать на дровах, на соломе, на угле, на керосине, на ядерном горючем, даже на солнечных лучах. Он может работать на теплоте, запасенной в расплаве какой-нибудь соли или окисла. Например, расплав 7 литров окиси алюминия заменяет 1 литр бензина. Подобная универсальность не только сможет всегда выручить водителя, попавшего в беду. Она разрешит остро стоящую проблему задымления городов. Подъезжая к городу, водитель включает горелку и расплавляет соль в баке. В черте города топливо не сжигается: двигатель работает на расплаве. А регулирование? Чтобы сбавить мощность, достаточно выпустить из замкнутого контура двигателя в стальной баллон нужное количество газа. Автоматика сразу же уменьшает подачу топлива так, чтобы температура оставалась постоянной независимо от количества газа. Для повышения мощности газ нагнетается из баллона снова в контур. Вот только по стоимости и по весу «стирлинги» пока уступают двигателямвнутреннего сгорания. На 1 л. с. у них приходится 5 кг, у дизеля — 4,7 кг, а у бензинового мотора — 1,3 кг. Но не следует забывать, что это еще первые, не доведенные до высокой степени совершенства модели. Доводкой сейчас заинтересовались автомобилестроительные фирмы за рубежом. '«Дженерал моторе» — крупнейший концерн США — ведет разработки а этом направлении и даже выставил на международной выставке в Нью-Йорке опытный образец «стирлинга» мощностью в 40 л. с. И это не случайно: достоинства двигателя говорят сами за себя. Ну, а что можно сказать о будущем двигателей внешнего сгорания? Теоретические расчеты показывают, что при прочих равных условиях они требуют меньших давлений. Это — важное достоинство. .И если у них найдутся еще и конструктивные преимущества, то не исключено, что именно .«стирлинги» окажутся самым грозным соперником двигателей внутреннего сгорания в автомобилестроении. Герман СМИРНОВ, инженерПринципиальная схема двигателя внешнего сгорания — на 1-й стр. вкладки