Мои годы в General Motors - Альфред Слоун
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
General Motors изучила ситуацию и разработала метод оценки антидетонационных качеств топлива, или возможности эффективного использования данного вида топлива в двигателях с повышенной степенью сжатия. В соответствии с методикой топливу присваивалось определенное «октановое число». Октан – это топливо, практически не подверженное детонации. Таким образом, топливо с октановым числом 100 с практической точки зрения считалось идеальным. Доктор Грэм Эдгар (Graham Edgar) из корпорации Ethyl Gasoline придумал октановую шкалу в 1926 году, а Кеттеринг и инженеры-исследователи разработали первый образец одноцилиндрового двигателя с переменной степенью сжатия, который позволял измерять октановое число топлива. В этом двигателе использовался принцип переменной степени сжатия, который позднее стал стандартом для автомобилестроительной и нефтяной отраслей.
После начала Второй мировой войны General Motors переквалифицировалась в крупнейшего производителя продукции военного назначения, а когда война закончилась – оперативно вернулась к мирному производству.
Разумеется, один из способов повышения октанового числа заключался в добавлении тетраэтилсвинца, но был и другой путь – повышение качества переработки сырой нефти. Значительный прогресс технологий крекинга и риформинга сырой нефти позволил увеличить выход бензина из одного барреля сырья и повысить октановое число топлива перед добавлением тетраэтилсвинца. Это была еще одна драматическая история исследований, где Кеттеринг и его помощники также оказались первопроходцами. Октановое число продаваемого на автозаправках коммерческого бензина было увеличено с 50–55 в начале 1920-х годов, до 95, а в настоящее время оно может превышать 100 (в авиационном бензине октановое число еще выше). Это оказало громадное влияние на снижение удельного расхода топлива для заданного стандарта технических характеристик и повлияло на эффективность использования нефтяных ресурсов (прим. 12–1).
Другим способом снижения детонации стала конструкция самого двигателя. Сегодня нам известно, что в камере сгорания двигателя при вспышке паров топлива формируются очень сложные условия, порождающие ударную волну. Ударная волна может привести к быстрому повышению температуры топлива и детонации. По результатам исследований различных форм и контуров головок блока цилиндров и камер сгорания были предложены особые формы, которые обеспечивали снижение эффекта детонации и одновременно позволяли достичь наибольшей возможной степени сжатия.
Попутно стоит сказать об одной конструктивной проблеме двигателя, которая независимо от используемого топлива серьезно ограничивает разработку более мощных двигателей. Инженеры General Motors внесли значительный вклад в решение этой проблемы. Вибрация, которая всегда доставляет неприятности, становится гораздо более серьезной технической проблемой по мере увеличения скорости и мощности. Несбалансированное вращение и наличие в двигателе элементов с возвратно-поступательным характером движения становились источником разрушительных вибраций и ограничивали прогресс автомобилестроения.
Одним из основных источников вибрации является коленчатый вал, «хребет двигателя»: любой его дисбаланс сказывается на работе двигателя и автомобиля в целом. Научно-исследовательский центр General Motors в начале 1920-х годов приступил к решению проблемы балансировки двигателей. В 1924 году мы разработали первый станок по балансировке коленчатых валов и впервые применили его при производстве двигателей автомобилей Cadillac. Этот станок теперь используется во всем мире, но тогда это была эксклюзивная разработка General Motors, что позволило нам надолго стать лидером отрасли в области балансировки двигателей. Как и в случае с другими нашими передовыми разработками, мы наладили продажу этого оборудования другим производителям двигателей. Точная балансировка стала важным шагом для уменьшения износа и снижения опасности разрушения всей конструкции автомобиля. Она также способствовала более быстрому увеличению мощности и скорости вращения практически всех создаваемых нами двигателей.
Чем больше мы узнавали о детонации, тем ближе мы подходили к двигателям с высокой степенью сжатия. Со степеней сжатий «четыре к одному», которые практиковались в начале 1920-х годов, мы пришли к степеням сжатия «десять к одному» и более. Разработка топлива и двигателей проходила скачкообразно: двигатель с более высокой степенью сжатия требовал более качественного топлива, а наличие более качественного топлива стимулировало производство более эффективных двигателей. По настоянию автомобилестроителей инженеры нефтяной отрасли разработали виды топлива с более высоким октановым числом. Чтобы содействовать разработке топлива с более высоким октановым числом, General Motors предоставила коллегам из нефтяной отрасли большое количество двигателей для испытаний.
Таким образом, изобретение тетраэтилсвинца и высокооктановых видов топлива создали условия для совершенствования двигателя внутреннего сгорания в долгосрочной перспективе.
Разработка коробки передач
Полагаю, всем известно, что назначение коробки передач – передавать мощность двигателя на колеса автомобиля, и что она позволяет изменять соотношение скоростей двигателя и колес. Мощность, развиваемая двигателем, зависит от нескольких факторов, но главным образом – от частоты вращения коленчатого вала двигателя. На старых машинах с небольшой мощностью это было наглядно видно при движении в гору. Для получения необходимой мощности обычно требовалось существенно увеличить частоту вращения двигателя и перейти на более низкую передачу. В 1920-х годах ручное переключение передач, обычно через трехступенчатую коробку, как правило, сопровождалось существенным толчком, если только водитель не был достаточно искусным.
С момента основания научно-исследовательского центра General Motors в 1920 году коробки передач заняли важное место в его работе. Поначалу мы сосредоточились на электрических передачах разных типов, поскольку значительная часть первого состава инженеров имела электротехническое образование. Был разработан электрический привод, и один из его вариантов некоторое время мы применяли на автобусах General Motors. Электрическая передача, которая была испытана на очень раннем этапе автомобилестроения (на легковых автомобилях Columbia и Owen-Magnetic), в конечном итоге стала в основном применяться на крупных транспортных средствах. Эта особая форма трансмиссии используется сегодня на наших дизельных локомотивах.
С 1923 года интерес нашего научно-исследовательского подразделения к электрическим передачам для легковых автомобилей начал падать. Мы занялись автоматическими коробками передач, в том числе коробками «бесступенчатого» типа. Такие трансмиссии позволяли осуществлять переключение скоростей в непрерывной последовательности, в отличие от фиксированных шагов в стандартной коробке передач. Также мы рассматривали коробки ступенчатого типа, имеющие фиксированное количество скоростей, но они переключались автоматически. Уже в середине 1920-х годов в круг наших интересов попали полностью автоматические коробки передач, где использовалась трансмиссия гидравлического типа с лопастными турбинными колесами. Большинство общих принципов конструкции полностью автоматических коробок передач были нам известны – мы тщательно их исследовали еще пятнадцать лет до того, как их стали устанавливать на серийные автомобили.
В конце 1920-х годов General Motors разработала механическую коробку с синхронизатором, которая позволяла практически любому водителю переключаться с одной скорости на другую без толчков и ударов в
