Хотя конструкторам автомобильных двигателей еще в 1900 г. было известно, что увеличение степени сжатия влечет за собой повышение мощности двигателя и сокращение расхода топлива (при прочих неизменных параметрах) величина степени сжатия автомобильных двигателей с момента их возникновения до первой мировой войны оставалась практически неизменной и не превосходила значения 4.

Главной причиной стабильности степени сжатия была малая стойкость топлива против детонации. И несмотря на то, что процесс детонации, т. е. горения со скоростью взрыва, был известен в науке (пероксидная теория окисления углеводородов создана академиком А. Н. Бахом в 1897 г.), никто не знал сущности явления, происходящего в цилиндрах автомобильных двигателей при чрезмерно высоких для того времени степенях сжатия. .Только специальные исследования, проведенные Рикардо во время первой мировой войны и исследования, проведенные позднее, показали, что именно является причиной, препятствующей повышению степени сжатия, и как можно, пользуясь прежде всего более стойкими против детонация топливами и путем конструктивных усовершенствований двигателя, поднять величину степени сжатия двигателя, не нарушая его правильной работы. На основании опытов Рикардо была составлена таблица, в которой даны схемы форм камер сгорания и расположения свечей зажигания и, что самое ценное, пределы степени сжатия для двигателей с соответственными камерами сгорания. Исследования Рикардо были закончены к началу 20-х годов и опубликованы в 1923 г. во втором томе его труда «The Internal Combustion Engine».

Таблица Рикардо, являющаяся результатом систематических, научно поставленных опытов, не потеряла своего значения и до настоящего времени, так как она дает сравнительные результаты для камер различной формы. Однако необходимо заметить, что в то время, когда составлялась таблица применялся бензин с малой стойкостью против детонации (с октановым числом до 40), на котором работали автомобильные двигатели того времени; кроме того, опыты проводились при 1500 об/мин. Было установлено, как самим Рикардо, так и многими Другими экспериментаторами мира, что различные сорта бензина из нефтей разного происхождения обладают различной стойкостью против детонации, а также была определена высокая стойкость ароматических углеводородов и спиртов. Последующие исследования показали, какую положительную роль играет теплопроводность Поршня и головки цилиндра на склонность двигателя к детонации. Особенно ценной оказалась схема камеры сгорания, предложенная Рикардо, дававшая при боковых клапанах результаты, близкие к наилучшим, получаемым при верхних клапанах. Эта камера сгорания — «головка Рикардо», почти не уступавшая по допустимой степени сжатия «шатровой» и «полусферической», так как не требовала применения верхних клапанов, сильно усложнявших конструкцию двигателя, продержалась долгие годы. Позднейшие исследования Дженуэй, Уатмоу и ряда других конструкторов внесли изменения в конструкцию камеры Рикардо. Появились новые модификации камер сгорания, позволившие предельно повышать степень сжатия и устранять в то же время «жесткость» работы двигателей. Но открытые исследованиями конструктивные пути не давали таких больших результатов, как повышение антидетонационных свойств топлива. Заметим, что автомобилисты не пошли на замену бензина бензолом или спиртом, более стойкими против детонации. Не привились также смеси бензола, бензина и спирта. Объясняется это хорошими пусковыми качествами бензина, низкой температурой застывания, хорошей испаряемостью, а главное, наличием больших запасов нефти, налаженностью производства бензина и сравнительно низкой его ценой. Высокая температура застывания бензола, его меньшая теплотворность, более высокая цена, несмотря на высокие антидетонационные качества, не дали преимуществ бензолу даже в Германии, где усиленно стремились культивировать бензольные смеси в качестве автомобильного топлива рядом законодательных мер. Французское законодательство создавало стимулы к замене бензина спиртом, что также не дало ощутимых результатов. Большой недостаток этилового спирта — высокая теплота испарения и плохая динамическая испаряемость — совершенно исключают пуск двигателя на спирте. Метиловый спирт нежелателен для двигателей, так как дает при сгорании продукты, вызывающие коррозию деталей, а его теплота испарения также высока.

Автор: Е.И. Гагарин