ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ 

СИЛОВЫХ УСТАНОВОК

К.С. КРЮКОВ 

Москва

ИНФРА-М

2021

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 623.438(075.8)
ББК 68.513я73
 
К85

Крюков К.С.

К85  
Теория и конструкция силовых установок : учебное пособие / 

К.С. Крюков. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 211 с. — (Военное обра-
зование).

ISBN 978-5-16-014822-9 (print)
ISBN 978-5-16-107567-8 (online)
В учебном пособии рассматриваются общие вопросы устройства 

и функционирования силовых установок, применяемых на различных 
образцах бронетанкового вооружения и техники.

Разработано применительно к программам подготовки офицеров кон-

трактной службы в учебных военных центрах или государственных образо-
вательных учреждениях высшего образования по военно-учетным специ-
альностям «Эксплуатация и ремонт базовых боевых машин бронетанковой 
техники» и «Эксплуатация и ремонт электро- и спецоборудования и ав-
томатики базовых машин бронетанковой техники». Может быть исполь-
зовано для обучения офицеров танковых войск в системе командирской 
подготовки, курсантов военно-учебных заведений и специалистов по экс-
плуатации, обслуживанию и ремонту бронетанкового вооружения и техники.

УДК 623.438(075.8)

ББК 68.513я73

Р е ц е н з е н т ы:

О.А. Серяков, кандидат технических наук, доцент;
В.И. Денисенко, кандидат технических наук, доцент

А в т о р:

К.С. Крюков, начальник цикла — старший преподаватель военной 

кафедры Института военно-технического образования Омского госу-
дарственного технического университета

ISBN 978-5-16-014822-9 (print)
ISBN 978-5-16-107567-8 (online)

© Омский государственный
     технический университет, 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................

ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ две

7

8

Раздел № 1. ТЕОРИЯ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Глава I. ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ОСНОВНОГО ТАНКА .

1.1. Основные понятия и определения....................................................................
1.2. Конструктивная схема двигателя......................................................................
1.3. Отличие действительного цикла поршневого ДВС

от термодинамического цикла...........................................................................

1.4. Действительный цикл двухтактового двигателя.............................................
1.5. Индикаторная диаграмма рабочего цикла.......................................................
1.6. Процессы газообмена в двухтактном двигателе и их оценка........................

Глава 2. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 
И ЕГО ОТЛИЧИЯ ОТ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ. ПРОЦЕССЫ ГАЗООБМЕНА 
В ЧЕТЫРЕХТАКТНОМ ДВИГАТЕЛЕ И ИХ ОЦЕНКА.....................................................

2.1. Основные понятия и определения....................................................................
2.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя...................................
2.3. Влияние различных факторов на процессы газообмена в двигателе............
2.4. Внутреннее смесеобразование в поршневых ДВС..........................................
2.5. Сгорание топлива в двигателе...........................................................................
2.6. Теплотворная способность топлива..................................................................
2.7. Общие сведения о карбюрации.........................................................................

2.7.1. Главная дозирующая система.................................................................
2.7.2. Система холостого хода...........................................................................
2.7.3. Экономайзер..............................................................................................
2.7.4. Ускорительный насос...............................................................................
2.7.5. Пусковое устройство................................................................................

2.8. Впрыск жидкого топлива и его распыливание в цилиндре двигателя..........
2.9. Оценка качества распыления топлива .............................................................
2.10. Смесеобразование в дизельных двигателях с впрыском

легкого топлива.................................................................................................

Глава 3. ПРОЦЕСС СЖАТИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ПОРШНЕВОМ ДВС. 
ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА В КОНЦЕ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ..............................

3.1. Влияние различных факторов на процесс сжатия в бензиновом двигателе..
3.2. Процесс сжатия рабочего тела в дизельном двигателе...................................

3.2.1. Параметры рабочего тела в конце процесса сжатия.............................
3.2.2. Влияние различных факторов на процесс сжатия рабочего тела........

3.3. Основные нарушения процесса сгорания топлива в двигателях

с принудительным воспламенением топлива..................................................

3.4. Влияние различных факторов на процесс сгорания топлива.........................
3.5. Воспламенение и сгорание топлива в дизельном двигателе..........................
3.6. Параметры рабочего тела в процессе сгорания топлива................................
3.7. Тепловой (энергетический) баланс двигателя.................................................
3.8. Процесс расширения рабочего тела в двигателях с воспламенением

от сжатия.............................................................................................................

3.9. Влияние различных факторов на процесс расширения рабочего тела..........

14
14
15

16
17
18 
21

26
26
27
30
31
32
34
35
37
38
38
39
39
40
41

43

45
47
49
49
51

52 
54 
58
64
65

67
68

3

3.10. Процесс выпуска рабочего тела. Свернутая и развернутая индикаторные диа­
граммы поршневого ДВС............................................................................................................... 69

3.11. Тепловой баланс двигателя Адиабатные двигатели.............................................70

Глава 4 ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОЧЕГО ЦИКЛА 
ПОРШНЕВОГО ДВС...................................................................................................................... 71

4.1. Графическое представление полезной индикаторной работы цикла...................71
4.2. Индикаторные энергетические показатели............................................................ 73

4.2.1. Индикаторная работа........................................................................................73
4.2.2. Среднее индикаторное давление....................................................................73
4.2.3. Индикаторная мощность.................................................................................74
4.2.4. Индикаторный крутящий момент...................................................................74

4.3. Индикаторные экономические показатели..............................................................74
4.4. Взаимосвязь индикаторных показателей рабочего цикл а двигателя...................76
4.5. Влияние различных факторов на индикаторные показатели поршневого ДВС . 77
4.6 Механические потери в двигателе............................................................................78
4.7 Эффективные энергетические показатели двигателя..............................................80
4.8. Эффективные экономические показатели двигателя.............................................82
4.9. Взаимосвязь эффективных показателей двигателя................................................83
4.10. Влияние различных факторов на эффективные показатели двигателя.............84
4.11. Термодинамическое и техническое обоснование возможности увеличения

мощности двигателя................................................................................................ 85

Глава 5. ФОРСИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ................................................................................ 86

5.1. Техническая реализация различных способов форсирования...............................86
5.2. Оценка степени форсирования двигателя...............................................................90
5.3. Проблема форсирования двигателей с принудительным воспламенением

топлива........................................................................  
90

5.4. Характеристики поршневых ДВС............................................................................91
5.5. Нагрузочная характеристика ДВС и ее анализ ......................................................92

5.5.1. Определение нагрузочной характеристики...................................................92
5.5.2. Методика снятия нагрузочной характеристики...........................................92
5.5.3. Анализ нагрузочной характеристики............................................................94

5.6. Внешняя скоростная характеристика поршневого ДВС и ее анализ....................95
5.7. Устойчивость режима работы двигателя.................................................................97
5.8. Корректирование внешней скорости характеристики двигателя..........................98

Раздел № 2. КОНСТРУКЦИЯ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Глава 6. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ДЕТАЛИ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ.......99

6.1. Нагрузки, действующие на картер, и требования, предъявляемые к картерам... 99
6.2. Нагрузки, действующие на цилиндры, и требования, предъявляемые

к цилиндрам..............................................................................................................101

6.3. Нагрузки, действующие на поршень, и требования, предъявляемые

к поршням.................................................................................................................106
6.3.1. Устройство поршня........................................................................................ 107
6.3.2. Особенности поршней карбюраторных двигателей................................... 108
6.3.3. Поршневой палец...........................................................................................110

6.4. Нагрузки, действующие на шатуны, и требования, предъявляемые

к шатунам..................................................................................................................111
6.4.1. Применяемые материалы..............................................................................112
6.4.2. Виды шатунов.................................................................................................113
6.4.3. Конструкции элементов шатуна...................................................................114

4

6.5. 
Нагрузки, действующие на коленчатый вал, и требования, предъявляемые 
к коленчатым валам............................................................................................

Глава 7. УРАВНОВЕШИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ...................................................................

7.1. Уравновешивание возвратно-поступательно движущихся масс...................
7.2. Способы уравновешивания многоцилиндрового двигателя...........................
7.3. Уравновешивание центробежных сил в двигателях

с несимметричными коленчатыми валами.......................................................

Глава 8. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОРГАНАМ ГАЗООБМЕНА,
И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ОРГАНОВ ГАЗООБМЕНА...........................................

8.1. Классификация и конструктивный обзор газораспределительных

механизмов...........................................................................................................

8.2. Расположение клапанов......................................................................................
8.3. Привод к распределительному валу..................................................................
8.4. Элементы механизма газораспределения..........................................................
8.5. Общее устройство силовой установки и двигателя танка Т-72......................
8.6. Техническая характеристика В-46-6..................................................................
8.7. Особенности устройства силовой установки и двигателя боевой машины

пехоты БМП-2......................................................................................................

119
120 
122

126

116

130

130
131 
136 
136 
143
145

146

Глава 9. СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ТОПЛИВОМ.
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ТОПЛИВОМ.......

9.1. Конструктивная схема системы пигания двигателя топливом.......................

9.1.1. Система питания карбюраторного двигателя.........................................
9.1.2. Системы питания двигателя с впрыском бензина..................................
9.1.3. Системы питания топливом дизельных двигателей..............................

9.2. Назначение, техническая характеристика и общее устройство

системы питания двигателя топливом танка Т-72............................................

9.3. Устройство наиболее важных узлов системы..................................................
9.4. Назначение, техническая характеристика и общее устройство

системы питания двигателя БМП-2...................................................................

9.5. Работа систем питания двигателя топливом.....................................................
9.5.1. Принцип работы системы питания двигателя топливом танка Т-72..........
9.5.2. Принцип работы системы питания двигателя топливом БМП-2................
9.6. Назначение, техническая характеристика и общее устройство

системы питания двигателя Г'ТД.......................................................................

Глава 10. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ И ПОДОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ.............................

10.1. Требования, предъявляемые к системе охлаждения поршневого ДВС.....
10.2. Классификация систем охлаждения..............................................................
10.3. Конструктивные схемы систем охлаждения................................................
10.3.1. Жидкостная система охлаждения...............................................................
10.3.2. Воздушная система охлаждения.................................................................
10.4. Конструктивные схемы системы подогрева.................................................
10.5. Назначение, техническая характеристика, общее устройство

системы охлаждения и подогрева двигателя................................................

10.6. Расположение, крепление агрегатов и узлов системы.

Назначение, техническая характеристика, устройство и принцип работы 
составных частей системы.............................................................................

10.7. Работа системы охлаждения и подогрева.....................................................

Глава 11. СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВОЗДУХОМ...........................................

148
148
148
149
152

153
154

158
159
159
160

160

161
161
163
164 
164
171
172

173

174
178

178

11.1. Способы очистки воздуха от пыли. Классификация воздухоочистителей .... 179 
11.1.1. Инерционные воздухоочистители.........................................................180

5

11.1.2. Контактные воздухоочистители............................................................182
11.1.3. Комбинированные воздухоочистители..................................................183

11.2. Компоновка системы питания двигателя воздухом в силовых

установках БТВТ...................................................................................................184

11.3. Форсирование двигателя. Агрегаты наддува.....................................................185
11.4. Устройство и работа составных частей системы питания двигателя

воздухом................................................................................................................188

11.5. Расположение, крепление агрегатов и приборов системы.

Назначение, техническая характеристика, устройство и принцип работы 
составных частей системы..................................................................................189

Глава 12. МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ....................................................................193

12.1. I (азначение, техническая характеристика и общее устройство

системы смазки.....................................................................................................195

12.2. Работа системы смазки двигателя...................................................................... 200
12.3. Особенности устройства системы смазки БМП-2.............................................201

Глава 13. ВОЗДУШНАЯ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ............................ 202

13.1. Назначение, размещение, устройство и принцип работы

приборов системы................................................................................................203

13.2. Назначение, техническая характеристика, общее устройство

и порядок пользования системой ТДА и ПВВ..................................................208

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..........................................................................................210

Одно из основных свойств МГМ -  маневренность -  во многом зависит от 
совершенства их силовой установки.

Высокая габаритная мощность, безотказность и долговечность при работе 
в условиях резко изменяющихся нагрузок и температуры, а также хорошая ре­
монтопригодность, удобство и простота технического обслуживания -  это ос­
новные качества, которыми должна обладать силовая установка в целом и ее 
ведущая составная часть -  двигатель.

Современный двигатель внутреннего сгорания является сложной маши­
ной, в конструкции которой используются все достижения нашей науки и тех­
ники. Успешная эксплуатация силовых установок требует от военного инжене­
ра глубоких знаний устройства, теории, конструкции двигателя и обслуживаю­
щих его систем.

Настоящее учебное пособие написано в соответствии с программой 
«Конструкция силовых установок бронетанковой техники» и предназначено 
для самостоятельного изучения дисциплины «Конструкция силовых устано­
вок» курсантами учебного военного центра, обучающимися по специальностям 
Главного автобронетанкового управления МО РФ.

В первой части учебного пособия рассматриваются вопросы теории си­
ловых установок, а именно процессы, происходящие внутри цилиндра порш­
невого двигателя внутреннего сгорания.

Во второй части данного учебного пособия рассматриваются вопросы, 
связанные с конструктивной особенностью различных силовых установок.

Дано краткое устройство силовых установок основных МГМ, находящих­
ся на вооружении сухопутных войск РФ.

ВВЕДЕНИЕ

7

ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ д в е

К середине XIX в. развитие паровых поршневых машин создало предпо­

сылки к формированию конструктивных черт второго типа теплового двигателя
-  внутреннего сгорания (ДВС). Появ
ление ДВС стало ответом на стремле
ние владельцев небольших промыш­
ленных и кустарных предприятии по­
лучить в свое распоряжение легкую и

ЭУ,
не требующую
экономичную
применения
громоздкого
взрыво­

опасного парового котла. Такие пред­
приятия, как правило, не имели не­
прерывного производственного цик­
ла,
почему
устанавливать
на
них

мощные крупногабаритные паровые
машины, обладающие большим вре

оыло экономически
менем запуска
неэффективно. Поэтому первые по-
настоящему работоспособные ДВС,
появившиеся в 1850-х гг., были раз­
работаны как установки стационарно­
го назначения. В печати тех лет их
называли «спасителями ремесла».

Использование в тепловых ма

шинах газообразного рабочего тела
взамен водяного пара впервые нашло
теоретическое обоснование в знаме­
нитой раооте С. Карно «Размышление
о движущей
силе огня
машинах,

способных развивать эту силу». В ней
Карно утверждал, что «воздух пред­
ставляется более предпочтительным,
чем пар, для использования движу
щей силы падения теплоты при высо
Рис. 1 11ервыи паровой двигатель

ких градусах...». Тем самым он обра
тил внимание на то, что срабатываемый в цилиндре перепад температур газа
значительно больше, чем водяного пара, а значит -  экономичность «газового»
двигателя должна быть более высокой, чем парового.

Прообразами ДВС считаются «атмосферные двигатели» Жана Готфеиля и

Христиана Гюйгенса, созданные в начале 80-х гг. XVII в. В их конструкциях
гак
же,
как
паровых машинах, использовалось сочетание «поршень-

цилиндр». В качестве рабочей среды применялись газы, получаемые в резуль­
тате сгорания твердого порошкообразного топлива -  пороха. Газы поднимали

8

поршень, который, опускаясь под действием ат­
мосферного давления, производил полезную ра­
боту. Для опускания поршня под ним следовало 
создать разряжение. В двигателе Гюйгенса оно 
обеспечивалось за счет охлаждения газов, т.е. он 
работал так же, как и пароатмосферная машина.

Немного иначе действовал двигатель Гот- 
фейля. В нем разряжение в цилиндре использова­
лось для всасывания в него воды, которая затем 
вытеснялась опускавшимся поршнем. В 1688 г. 
подобную установку построил физик Д. Папен.
Совершенство конструкции этих машин хорошо 
иллюстрируется тем фактом, что Гюйгенс, пыта- 
Рис. 2. Двигатель Готфейля 
ясь уменьшить зазор между поршнем и цилин­
дром для предотвращения прорыва пороховых газов, покрывал стенки послед­
него слоем гипса. Существенные недостатки подобных «двигателей», среди ко­
торых главными были низкая надежность и быстродействие, не позволяли рас­
сматривать их в качестве конкурентов даже несовершенных пароатмосферных 
машин.

Более чем через сто лет после опытов Готфейля, Гюйгенса и Папена не­
сколько попыток применить в тепловых двигателях порошкообразное топливо 
предприняли жившие во Франции братья Ньепсы. Они последовательно ис­
пользовали в своих разработках легковоспламеняющиеся семена плауна, мел­
коразмолотый уголь в смеси со смолой и измельченный природный асфальт.

Ньепсы одними из первых предлагали использовать ДВС в качестве су­
дового двигателя и даже попытались построить с ними несколько небольших 
судов. Не получив удовлетворительных результатов, они отказались от приме­
нения твердого топлива, и в 1816 г. обратились к идее использовать для этой 
цели сырую нефть. К концу 1816 г. братья создали опытное судно, снабженное 
нефтяным двигателем. Проблемы, связанные с организацией сжигания в ци­
линдрах двигателей порошкообразного топлива, а также отсутствие недорогого, 
доступного и удобного сырья для его получения подтолкнули изобретателей к 
использованию газообразного и жидкого горючего.

Главные задачи, которые следовало решить для создания машин, способ­
ных работать на них, заключались в разработке методов:

-  подачи топлива в рабочий цилиндр;
-  образования топливовоздушной смеси;
-  воспламенения готовой рабочей смеси.
Первыми реально работавшими стали газовые ДВС, т.е. использовавшие 
газообразное топливо. В качестве рабочего тела в них применялась смесь воз­
духа и светильного газа. Светильный газ являлся продуктом сухой перегонки 
твердого органического топлива (угля или дров), нагревавшихся в закрытом со­
суде без доступа воздуха. Впервые светильный газ получил француз Филипп 
Лебон. В 1799 г. он запатентовал способ его производства. В 1801 г. Лебону 
выдали патент на двигатель, в котором должно было вначале осуществляться

9

раздельное сжатие газа и воздуха, затем их смешива­
ние, наполнение цилиндра газовоздушной смесью и 
сгорание. Эта установка не была построена.

Действующий атмосферный двигатель, рабо­
тавший на светильном газе, в 1823 г. в Англии создал 
Сэмюэль Браун. Поршень в цилиндре его машины 
поднимался за счет давления сгоравшей газовоздуш­
ной смеси, а опускался под действием атмосферного 
давления. Разряжение под поршнем создавалось за 
счет охлаждения оставшихся после выпуска из цилиндра продуктов сгорания. 
Воспламенение газовоздушной смеси производилось при помощи открытого 
пламени. В двигателе Брауна впервые предусматривалось водяное охлаждение.

Первые газовые ДВС работали без предварительного сжатия рабочей 
смеси. Теоретически необходимость такого сжатия была обоснована еще в 
1824 г. в упомянутой ранее работе С. Карно. На практике впервые предвари­
тельное сжатие газа и воздуха вне рабочего цилиндра и дополнительное повы­
шение давления горючей смеси уже в его полости в 1838 г. пытался осущест­
вить англичанин В. Барнет. Непосредственное сжатие горючей смеси в рабочем 
цилиндре спустя два десятилетия (в 1858 г.) впервые реализовал француз Деге- 
ран. В 1842 г. был построен газовый двигатель англичанина Дрейка. Всасыва­
ние смеси в его цилиндр протекало на протяжении первой половины хода 
поршня. Она воспламенялась от раскаленной чугунной запальной трубки, со­
общавшейся с полостью цилиндра в середине хода поршня. Двигатель Дрейка 
мог работать как на газообразном, так и на жидком топливе (керосине). Во вре­
мя испытаний, проведенных в 1847 г., он развивал мощность до 14,7 кВт при 
частоте вращения выходного вала 60 об/мин. Воспламенение рабочей смеси из 
светильного газа и воздуха при помощи электрической искры впервые в 1854 г. 
осуществили Барзанти и Матеукки. Впускные и выпускные клапаны их маши­
ны приводились в действие от распределительного вала. Она также являлась 
атмосферной: давление продуктов сгорания использовалось в ней для поднятия 
поршня. Последний, опускаясь под действием атмосферного давления, через 
рейку, соединенную со штоком, приводил во вращение вал с маховиком. Этот 
двигатель был построен, но практического применения не нашел.

В 1860 г. патент на двигатель, работающий на светильном газе, получил 
французский изобретатель Этьен Ленуар. Двигатель Ленуара был двойного 
действия и по устройству напоминал 
паровую машину. Его цилиндр имел 
два плоских золотника. Верхний -  
служил для выпуска отработавших 
продуктов сгорания, нижний -  обес­
печивал раздельное поступление в 
цилиндр воздуха и газа, смешивав­
шихся непосредственно в камере сго­
рания. Смесь поступала в цилиндр в 
течение половины хода поршня, по- 
Рис- 4- Первая машина с паровым двигателем

Рис. 3. Двигатель Лсбона

10

еле чего впускной золотник перекрывал 
впускное окно. Затем смесь воспламе­
нялась электрической искрой. Машина 
охлаждалась водой. В ходе ее испыта­
ний обнаружились недостатки в работе 
устройств, охлаждавших и смазывав­
ших цилиндр. Работоспособной оказа­
лась только третья модель, развивавшая 
мощность 0,4 кВт при частоте враще­
ния вала 140 об/мин. Диаметр ее цилин­
дра составлял 120 мм, ход поршня -  
100 м.ч. Средняя скорость последнего 
была равна всего 0,47 м/с, а величина 
среднего эффективного давления не 
превышала 0,076 МПа.

Сведения о появлении нового 
двигателя вызвали массу откликов в пе­
чати, которая стала пророчить паровой 
машине скорую кончину. Двигатели 
Ленуара начали производить серийно, 
однако вскоре выяснилось, что возла­
гаемых на них ожиданий они не оправ­
дали, так как при низкой надежности
оказались крайне неэкономичными (их 
,,-пп 
т ,  а/ 
Рис. 5. Проект двигателя Ленуара
КПД составлял всего 3,3 %, заметно ус- 
v

тупая паровым машинам того времени, у которых его величина была равна 
8-10 %). Наиболее слабым узлом этой машины оказался выпускной золотник, 
коробившийся и заклинивавший при перегреве, вызывавший ее остановку. Над 
усовершенствованием своего детища изобретатель не работал и, хотя двигатель 
получил первое место на Всемирной Парижской выставке 1864 г., он вскоре 
был вытеснен с рынка конкурирующими конструкциями.

В общей сложности на рынок было выпущено более пяти тысяч двигате­
лей Ленуара, нашедших применение в мелких мастерских. В 1867 г. немецкие 
предприниматели Николаус Август Отто и инженер Эйген Ланген продемонст­
рировали новый газовый двигатель. Он имел вертикальный цилиндр с разме­
щенным внутри него массивным поршнем, соединенным с зубчатой муфтой, 
приводившей во вращение вал отбора мощности. При работе поршень подни­
мался рейкой на 1/7-1/10 хода. В результате этого в цилиндре возникало разря­
жение и он заполнялся рабочей смесью. Она воспламенялась открытым пламе­
нем через запальную трубку. В ходе горения давление в цилиндре увеличили- 
валось, поршень быстро поднимался, затем при помощи специального меха­
низма, состоявшего из обгонной муфты и зубчатого колеса, отсоединялся от 
вала и продолжал двигаться вверх по инерции до тех пор, пока под ним не воз­
никало разряжение. Рабочий ход поршня вниз совершался под действием атмо­
сферного давления. После того, как давление в цилиндре возрастало до атмо­

11

сферного, открывался выпускной клапан и газы уходили 
в атмосферу под действием выталкивающего хода опус­
кающегося поршня.

Как видно, двигатель Отто и Лангена представлял 
собой все тот же атмосферный двигатель, который пред­
лагался еще в конце XVII в. Однако вместо охлаждения 
отработавших газов, в нем происходило их расширение за 
счет восходящего движения поршня. Степень расширения 
рабочего тела была значительно больше, чем в машине 
Ленуара, вследствие чего КПД этой установки был гораз­
до выше и достигал 15 %. Удельный расход газа в ней со­
ставлял 1,08 м3/(кВт-ч). Двигатели этой модели пользова­
лись хорошим спросом, всего их было построено более 
девяти тысяч штук. Их главными недостатками были большая высота и силь­
ный шум при работе. Последующие работы Отго и Лангена над усовершенство­
ванием их машины были направлены на осуществление предварительного сжа­
тия рабочей смеси, поступившей в цилиндр, а также на совершенствование кон­
струкции ее отдельных элементов. В результате многолетних опытов к 1878 г. 
они создали новый двигатель, в котором впервые реализовали так называемый 
четырехтактный цикл, впоследствии получивший название «цикла Отто».

Новая машина существенно отличалась от предыдущей. Она имела кри­
вошипно-шатунный механизм и два клапана, размещенные в крышке цилиндра. 
Впускной клапан был автоматическим, выпускной, выполненный в виде вра­
щающегося золотника, имел привод. Регулирование мощности осуществлялось 
пропусками вспышек в цилиндре. Предварительное сжатие рабочей смеси по­
зволило получить эффективный КПД установки -  22 %. Идея четырехтактного 
цикла не принадлежала Отто. Впервые ее высказал французский инженер 
Бо де Роша, который еще в 1862 г. издал брошюру под названием «Новейшие 
исследования относительно практических условий применения теплоты». Од­
нако патента Бо де Роша не получил и свой двигатель строить не стал.

Двигатели Отто стали выпускать многие фирмы. В 1889 г. их цилиндро­
вая мощность доходила до 70-75 кВт. Некоторые модели в конце XIX в. разви­
вали в четырехцилиндровом исполнении 700 кВт. В 1900 г. в Париже демонст­
рировался уникальный одноцилиндровый агрегат мощностью 515 кВт при час­
тоте вращения 80 об/мин. Диаметр его цилиндра составлял 1 300, ход поршня 
был равен I 400 мм, среднее эффективное давление достигало величины 
0,416 МПа. Такие крупные машины использовались для привода доменных 
воздуходувок. Они работали на отходящем доменном газе.

В 1885 г. русский конструктор Б. Г. Луцкой сконструировал и изготовил 
вертикальный газовый одноцилиндровый двигатель, работавший, как и двига­
тель Отто, по четырехтактному циклу. Позже, стремясь к повышению мощно­
сти, Луцкой приступил к созданию многоцилиндровых машин. В 1900-1901 гг. 
он построил шестицилиндровый агрегат мощностью 220,8 кВт. Главным не­
достатком двигателей Отто были неудобства, связанные с использованием га­
зообразного топлива. Для их применения нужно было иметь поблизости газо­

. Рис. 6. Н. Л. Отто

12

вый завод или транспортировать большое количество взрывоопасного горючего 
газа. Поэтому одним из направлений повышения экономичности ДВС и совер­
шенствования их конструкции стало отыскание способов сжигания жидкого 
топлива, более удобного в обращении и имевшего более высокую теплоту сго­
рания, чем газ.

Первым двигателем, работавшим на жидком топливе, стала машина анг­
личанина Роберта Стрита, патент на которую он получил в 1794 г. В качестве 
топлива в ней использовался спирт. Образование спиртовоздушной рабочей 
смеси происходило непосредственно в рабочем цилиндре. Спирт поступал на 
его горячее днище, испарялся и смешивался с воздухом, затем получившаяся 
горючая смесь воспламенялась. Продукты сгорания, расширяясь, поднимали 
поршень и производили работу.

Еще одна ранняя попытка применения в ДВС жидкого топлива (сырой 
нефти) зафиксирована патентом, полученным в 1807 г. братьями Ньепсами. Как 
указывалось, в 1816 г. они предприняли попытку построить судно, оснащенное 
нефтяным двигателем. Двигатели, работающие на жидком топливе, смогли со­
ставить реальную конкуренцию газовым машинам только к 1870-м гг., когда в 
широких масштабах началось производство хорошо испаряющихся и сгораю­
щих легких продуктов перегонки сырой нефти: бензина и керосина. Первый 
отечественный керосин в 1823 г. получили на своем заводе в Моздоке русские 
предприниматели братья Дубинины. Это топливо, получившее название «фото­
ген», использовалось для освещения. После появления ДВС, работающих на 
жидком топливе, производство для них вначале керосина, а позже бензина, -  
стало приносить владельцам нефтеперегонных заводов хорошие прибыли.

Двигатель, работающий на парах керосина, в 1873 г. построил америка­
нец Брайтон. Сгоравшая в его цилиндре смесь керосина с воздухом приготов­
лялась в специальном устройстве -  карбюраторе. В 1884 г. в Германии Юлиус 
Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах сконструировали бензиновый двигатель, 
в котором рабочая смесь воспламенялась от полой открытой трубочки. Он раз­
вивал мощность 0,35 кВт при частоте вращения 900 об/мин. Этот двигатель с 
объемом цилиндра 0,25 дм3 стал прототипом легких транспортных ЭУ.

13

Раздел 1. ТЕОРИЯ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Глава 1. ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ 
ОСНОВНОГО ТАНКА

Силовая установка предназначена для преобразования химической энер­
гии топлива в механическую работу на валу двигателя, приводящую машину в 
движение.

Силовая установка представляет собой комплекс узлов и агрегатов, 
включающий двигатель и обслуживающие его системы: питания топливом, пи­
тания воздухом, смазки, охлаждения, подогрева и воздушного пуска.

1.1. Основные понятия и определения

Основой силовой установки танка является ДВС -  источник механиче­
ской энергии, приводящий танк в движение.

Танковый двигатель относится к классу тепловых ДВС, внутри которых 
происходит сжигание топлива и преобразование части выделившегося тепла в 
работу.

Тепловые ДВС в зависимости от принципиальной схемы подразделяются 
на поршневые и газотурбинные (ГТД).

В поршневом ДВС сгорание топлива и преобразование тепла в механиче­
скую работу осуществляется внутри рабочих цилиндров.

В ГТД сгорание топлива происходит в камере сгорания, а преобразование 
тепла в работу -  в газовой турбине.

По ряду преимуществ (топливная экономичность, стоимость, надежность 
и т.д.) наибольшее распространение в наземных транспортных средствах полу­
чили поршневые ДВС, которые, в свою очередь, подразделяются по способу 
смесеобразования и воспламенения топлива на две группы:

-  с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением -  
карбюраторные двигатели;

-  с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия -  ди­
зельные двигатели.

Для преобразования химической энергии топлива в механическую работу 
в цилиндре двигателя в определенной последовательности осуществляются 
процессы, составляющие рабочий цикл:

1. Впуск свежего заряда.
2. Сжатие свежего заряда.
3. Сгорание топлива.
4. Расширение продуктов сгорания.
5. Выпуск отработавших газов.
Если рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала (два 
хода поршня), то двигатель называется двухтактным; если рабочий цикл осу­
ществляется за два оборота (четыре хода поршня) -  четырехтактным.

За один оборот коленчатого вала поршень дважды будет находиться в 
крайних положениях, где изменяется направление его движения. Эти положе­

14