Что такое полный объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания - Журнал "Автопарк"
Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое полный объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания

Расчет рабочего объёма двигателя

Рабочий объем цилиндра представляет собой объем находящийся между крайними позициями движения поршня.

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня. Но посчитать рабочий объем в см³ нашим калькулятором, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:
V=πr²h где,
h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)
r — радиус поршня мм
п — 3,14 не изменное число.

Как узнать объем двигателя.

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:
Vдвиг = число Пи умножено на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.
Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.
Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.
Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.
Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.
Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

Адрес:

ул. Бабушкина, 2А, Орехово-Зуево, Московская обл., 142601

Что такое полный объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания

Цилиндром называется камера двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в которой расположен поршень.

Размеры цилиндров ДВС зависят от модели машины, модификации и года её выпуска.

Основными критериями при выборе данной детали являются:

  • Количество цилиндров;
  • Количество клапанов на цилиндр;
  • Диаметр цилиндра (мм);
  • Ход поршня (мм);
  • Степень сжатия.

Количество цилиндров является ключевой конструктивной характеристикой двигателя, в зависимости от которой рассчитывается и проектируется его система охлаждения.

Двигатели современных моделей авто оснащаются блоками с количеством цилиндров от 2 штук до 16 штук, при этом количество клапанов на цилиндр варьируется от 2 штук до 4 штук.

Важно: диаметр цилиндра измеряется нутромером повышенной точности, показания для большинства автомобилей составляют от 70 (мм) до 111.7 (мм).

Ход поршня — это расстояние между его верхней и нижней мертвыми точками, степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Предостережение: приведенные выше данные являются официальными цифрами производителя, однако следует учитывать, что информация является справочной и не гарантирует однозначной точности.

  • Цилиндры Acura
  • Цилиндры Audi
  • Цилиндры Scania
  • Цилиндры Mazda
  • Цилиндры Lincoln
  • Цилиндры Toyota
  • Цилиндры Mercedes-Benz
  • Цилиндры Peugeot
  • Цилиндры AC
  • Цилиндры Alfa Romeo
  • Цилиндры Nissan
  • Цилиндры Opel
  • Цилиндры Alpina
  • Цилиндры Ariel
  • Цилиндры Aro
  • Цилиндры Asia
  • Цилиндры Aston Martin
  • Цилиндры Austin
  • Цилиндры Autobianchi
  • Цилиндры Bedford
  • Цилиндры BMW
  • Цилиндры MAN
  • Цилиндры Leyland
  • Цилиндры Beijing
  • Цилиндры Bentley
  • Цилиндры Bertone
  • Цилиндры BMW Alpina
  • Цилиндры Brilliance
  • Цилиндры Bristol
  • Цилиндры Bufori
  • Цилиндры Bugatti
  • Цилиндры Buick
  • Цилиндры BYD
  • Цилиндры Chery
  • Цилиндры Chevrolet
  • Цилиндры Fiat
  • Цилиндры UAZ
  • Цилиндры Daewoo
  • Цилиндры Citroen
  • Цилиндры Zetor
  • Цилиндры Mitsubishi
  • Цилиндры Ford
  • Цилиндры Datsun
  • Цилиндры Dodge
  • Цилиндры DAF
  • Цилиндры Caterpillar
  • Цилиндры Deutz
  • Цилиндры Skoda
  • Цилиндры Renault
  • Цилиндры Kia
  • Цилиндры Volkswagen
  • Цилиндры Suzuki
  • Цилиндры Geely
  • Цилиндры Honda
  • Цилиндры Hyundai
  • Цилиндры Infiniti
  • Цилиндры Hummer
  • Цилиндры Smart
  • Цилиндры Lexus
  • Цилиндры Guangtong
  • Цилиндры Jaguar
  • Цилиндры Isuzu
  • Цилиндры Jeep
  • Цилиндры Land Rover
  • Цилиндры Chrysler
  • Цилиндры Plymouth
  • Цилиндры Seat
  • Цилиндры Mini
  • Цилиндры Lifan
  • Цилиндры Wanli
  • Цилиндры Zotye
  • Цилиндры Vauxhall
  • Цилиндры Pontiac
  • Цилиндры Qoros
  • Цилиндры Holden
  • Цилиндры Porsche
  • Цилиндры Rover
  • Цилиндры Raba
  • Цилиндры Hanomag
  • Цилиндры Ssang Yong
  • Цилиндры Subaru
  • Цилиндры Oldsmobile
  • Цилиндры Iveco
  • Цилиндры AM General
  • Цилиндры Baltijas
  • Цилиндры Brabus
  • Цилиндры Geo
  • Цилиндры Hawtai
  • Цилиндры SEAT
  • Цилиндры Volvo
  • Цилиндры Maserati
  • Цилиндры Saviem
  • Цилиндры TagAZ
  • Цилиндры VAZ
  • Цилиндры Lada
  • Цилиндры GAZ
  • Цилиндры Cadillac
  • Цилиндры Callaway
  • Цилиндры Carbodies
  • Цилиндры Caterham
  • Цилиндры Changan
  • Цилиндры ChangFeng
  • Цилиндры Cizeta
  • Цилиндры Coggiola
  • Цилиндры Dacia
  • Цилиндры Dadi
  • Цилиндры Daihatsu
  • Цилиндры Daimler
  • Цилиндры Dallas
  • Цилиндры De Tomaso
  • Цилиндры DeLorean
  • Цилиндры Derways
  • Цилиндры DongFeng
  • Цилиндры Doninvest
  • Цилиндры Donkervoort
  • Цилиндры Eagle
  • Цилиндры FAW
  • Цилиндры Ferrari
  • Цилиндры Fisker
  • Цилиндры Foton
  • Цилиндры FSO
  • Цилиндры Fuqi
  • Цилиндры GMC
  • Цилиндры Gonow
  • Цилиндры Great Wall
  • Цилиндры Hafei
  • Цилиндры Haima
  • Цилиндры Hindustan
  • Цилиндры HuangHai
  • Цилиндры Innocenti
  • Цилиндры Invicta
  • Цилиндры Iran Khodro
  • Цилиндры Isdera
  • Цилиндры JAC
  • Цилиндры Jensen
  • Цилиндры Koenigsegg
  • Цилиндры KTM
  • Цилиндры Lamborghini
  • Цилиндры Lancia
  • Цилиндры Landwind
  • Цилиндры Liebao Motor
  • Цилиндры Lotus
  • Цилиндры Lti
  • Цилиндры Luxgen
  • Цилиндры Mahindra
  • Цилиндры Marcos
  • Цилиндры Marlin
  • Цилиндры Maruti
  • Цилиндры Maybach
  • Цилиндры McLaren
  • Цилиндры Mega
  • Цилиндры Mercury
  • Цилиндры Metrocab
  • Цилиндры MG
  • Цилиндры Microcars
  • Цилиндры Minelli
  • Цилиндры Mitsuoka
  • Цилиндры Morgan
  • Цилиндры Morris
  • Цилиндры Noble
  • Цилиндры Osca
  • Цилиндры Pagani
  • Цилиндры Panoz
  • Цилиндры Perodua
  • Цилиндры Piaggio
  • Цилиндры Proton
  • Цилиндры PUCH
  • Цилиндры Puma
  • Цилиндры Qvale
  • Цилиндры Renault Samsung
  • Цилиндры Rolls-Royce
  • Цилиндры Ronart
  • Цилиндры Saab
  • Цилиндры Saleen
  • Цилиндры Santana
  • Цилиндры Saturn
  • Цилиндры Scion
  • Цилиндры VOLVO
  • Цилиндры ShuangHuan
  • Цилиндры Soueast
  • Цилиндры Spectre
  • Цилиндры Spyker
  • Цилиндры Talbot
  • Цилиндры Tata
  • Цилиндры Tatra
  • Цилиндры Tianma
  • Цилиндры Tofas
  • Цилиндры Trabant
  • Цилиндры Tramontana
  • Цилиндры Triumph
  • Цилиндры TVR
  • Цилиндры Ultima
  • Цилиндры Vector
  • Цилиндры Venturi
  • Цилиндры Vortex
  • Цилиндры Wartburg
  • Цилиндры Westfield
  • Цилиндры Wiesmann
  • Цилиндры Xin Kai
  • Цилиндры Zastava
  • Цилиндры ZX
  • Цилиндры Avtokam
  • Цилиндры Astro
  • Цилиндры Bronto
  • Цилиндры ZAZ
  • Цилиндры ZIL
  • Цилиндры IZH
  • Цилиндры KamAZ
  • Цилиндры Kanonir
  • Цилиндры LUAZ
  • Цилиндры Moskvich
  • Цилиндры SeAZ
  • Цилиндры SMZ
  • Цилиндры Oltcit
  • Цилиндры Asuna
  • Цилиндры Yugo
  • Цилиндры Force
  • Цилиндры Reliant
  • Цилиндры RAM
  • Цилиндры Ravon
  • Цилиндры Ram
  • Цилиндры Gordon
  • Цилиндры Haval
  • Цилиндры Marussia
  • Цилиндры Premier
  • Цилиндры Hino
  • Цилиндры Dongfeng
  • Цилиндры DS
  • Цилиндры Roewe
  • Цилиндры Genesis
  • Цилиндры Abarth
  • Цилиндры PGO
  • Цилиндры Rezvani
  • Цилиндры Saipa
  • Цилиндры BAW
  • Цилиндры Bogdan
  • Цилиндры Freightliner
Читать еще:  Что добавить в двигатель чтобы не жрало масло

Комментарии. Есть вопросы? Ответим на все.

Основы работы и общее устройство двигателей

1. Понятие о двигателе внутреннего сгорания. Классификации двигателей. Общее устройство двигателя. Основные понятия и назначение: ход поршня, объем цилиндра, мертвые точки, литраж двигателя, степень сжатия.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловой двигатель, в котором тепловая энергия сгорающего топлива преобразу­ется в механическую работу. Двигатели различаются:

• по числу цилиндров: одноцилиндровые и многоцилиндровые;

• по расположению цилиндров: рядные и V-образные;

• по числу тактов рабочего цикла: четырех- и двухтактные;

• по способу воспламенения рабочей смеси: искровые с прину­дительным воспламенением от электрической искры (карбюраторные и инжекторные) и с самовоспламенением от сжатия (дизели);

• по способу смесеобразования: карбюраторные (с внешним смесеобразованием) и дизели (с внутренним смесеобразованием).

Рассмотрим одноцилиндровый дизель (рис. 1). В цилиндре 6 помещен поршень 7, который шатуном 9 соединен с коленчатым валом

Рис. 1.Одноцилиндровый дизель:

1 — головка цилиндра; 2 —коромыс­ло; 3— форсунка; 4, 5— выпускной и ниускной клапаны; 6— цилиндр; 7 — поршень; 8— поршневой палец; 9 —шатун; 10 —маховик; 11 —картер; 12, 14— коленчатый и распределительный валы; 13— шестерни привода распреде­лительного вала; 15—топливный насос; 16—передаточные детали; 17—воздухочиститель

12. При перемещении его прямолинейное движение преобразуется через шатун и кривошип во вращательное дви жение коленчатого вала. На кон­це вала закреплен маховик 10, который служит для равномер­ного вращения вала при работе двигателя. Цилиндр плотно за­крыт сверху головкой 1. В по­следней находятся впускной 5 и выпускной 4 клапаны, закрыва­ющие соответствующие кана­лы.

Клапаны открываются под действием кулачков распредели­тельного вала 14 через переда­точные детали 16.

Распределительный вал и вал топливного насоса приводятся во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Топливо в ци­линдр дизеля поступает через форсунку 3 от топливного насоса.

Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения (рис. 3.2), в которых он меняет направление движения:

• верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня;

• нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня.

Расстояние, пройденное поршнем между мертвыми точками, составляет ход поршня. При этом за один ход поршня коленчатый вал повернется на пол-оборота, т.е. на 180°.

Пространство между головкой цилиндра и поршнем, находя­щимся в ВМТ, называется объемом камеры сгорания, или камеры сжатия.

Пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из ВМТ в НМТ, составляет рабочий объем цилиндра

где D — диаметр цилиндра, см; s — ход поршня, см.

Необходимо различать следующие понятия

литраж — суммарный рабочий объем всех цилиндров двигате­ля: при малых объемах (до 1 л) его выражают в кубических санти­метрах (см 3 ), а при больших — в литрах (л)

где Va — рабочий объем (литраж) всех цилиндров, л; D — диаметр цилиндра, дм; s — ход поршня, дм; i — число цилиндров;

полный объем цилиндра — сумма объемов камеры сгорания и ра­бочего объема цилиндра;

степень сжатия — число, показывающее, во сколько раз пол­ный объем цилиндра больше объема камеры сгорания (в карбю­раторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 6. 10, а в дизелях — 15. 20);

такт — процесс, который происходит в цилиндре за один ход поршня;

рабочий цикл — ряд последовательно повторяющихся процес­сов-тактов. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за че­тыре хода поршня, называют четырехтактным.

Рабочие циклы двигателей. Работа четырехтактного дизельного двигателя. Оценка четырехтактных двигателей в сравнении с двухтактными и дизельных — с карбюраторными. Работа многоцилиндрового двигателя.

Рассмотрим рабочий цикл одного из цилиндров работающего четырехтактного дизеля.

Впуск — первый такт (рис. 3, а). Поршень из ВМТ перемеща­ется вниз к НМТ и, действуя подобно насосу, создает разрежение в цилиндре. Через открытый при этом впускной клапан в цилиндр засасывается чистый воздух под действием разности давлений внут­ри и снаружи цилиндра. Выпускной клапан при этом закрыт, в конце первого такта закрывается и впускной клапан. Давление в цилиндре в конце такта впуска составляет 0,08. 0,09 МПа, тем­пература — около 100 °С.

Сжатие — второй такт (рис. 3.3, б). Поршень, продолжая дви­жение, начинает перемещаться вверх. Поскольку оба клапана за­крыты, поршень сжимает воздух и температура его повышается. За счет высокой степени сжатия давление в цилиндре повышает­ся до 4 МПа, а температура сжатого воздуха повышается до 600 «С. В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается порция мелкораспыленного дизельного топлива.

При соприкосновении с нагретым сжатым воздухом и горячими стенками цилиндра мелкие частицы топлива самовоспламеняются, и большая их часть сгорает.

Расширение, или рабочий ход, — третий такт (рис. 3, в).

Читать еще:  Форд фокус ошибка двигатель неисправен не заводится

Поршень под давлением образующихся продуктов горения начинает двигаться вниз. За время этого такта происходит полное сгора­ние топлива. Оба клапана (впускной и выпускной) при рабочем ходе поршня закрыты. Температура газов при сгорании достига­ет 2 ООО °С, а давление в цилиндре повышается до 8 МПа и более. Под действием большого давления расширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им давление че­рез шатун на коленчатый вал, на котором создается вращающий момент и вал при этом вращается. В конце третьего такта, когда поршень достигает зоны НМТ, давление в цилиндре снижается до 0,4 МПа, а температура — до 700 °С.

Выпуск — четвертый такт (рис. 3, г). Поршень по инерции на­чинает ход вверх, и открывается выпускной клапан. Отработавшие газы под действием избыточного давления в цилиндре и под дав­лением поршня удаляются из цилиндра. Когда поршень находит­ся около ВМТ, выпускной клапан закрывается, а впускной

откры­вается. Далее рабочий цикл повторяется.

Дизели по сравнению с карбюраторными двигателями более экономичны, вследствие высокой степени сжатия в них расходу­ется на 25% меньше топлива (на единицу совершаемой работы). К тому же они работают на топливе, которое является менее пожароопасным.Рабочий цикл четырехтактных двигателей совершается за два оборота коленчатого вала. За это время

усилие от поршня переда­ется коленчатому валу только при его полуобороте, соответствую­щем рабочему ходу поршня. Затем коленчатый вал с помощью ма­ховика под действием инерции перемещает поршень при всех вспо­могательных тактах (выпуске, впуске и сжатии). Вследствие этого коленчатый вал одноцилиндрового двигателя вращается неравно­мерно: при рабочем ходе — ускоренно, а при вспомогательных тактах — замедленно. Кроме того, для работы одноцилиндрового двигателя обычно характерны небольшая мощность и повышен­ная вибрация. По этой причине современные тракторы оснащены многоцилиндровыми двигателями.Чтобы такой двигатель работал равномерно, такты расширения (рабочий ход) в отдельных цилиндрах должны следовать через рав­ные углы поворота коленчатого вала, т. е. через равные промежут­ки времени. Последовательность чередования одноименных так­тов в цилиндрах называют порядком работы цилиндров двигателя. Например, порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторных двигателей 1 — 3—4—2. Эта запись означает, что после рабочего хода в цилиндре 1 (рис. 3.4) следующий рабочий ход про-

Полуоборот ко­ленчатого валаУгол поворо­та коленчатогоЦилиндр
4
Первый0. 180Рабочий ходВыпускСжатиеВпуск
Второй180. 360ВыпускВпускРабочий ходСжатие
Третий360. 540ВпускСжатиеВыпускРабочий ход
Четвертый ——————540. 720СжатиеРабочий ходВпускВыпуск

— движение газов;
— движение деталей

происходит в цилиндре 3, затем в цилиндре 4 и, наконец, в цилинд­ре 2.

Определенная последовательность соблюдается и в двигателях большим числом цилиндров, например порядок работы цилин­дров двигателя в шестицилиндровом V-образном дизеле 1 —4—2— 5-3-6.

Основная цель при выборе порядка работы двигателя — равномерное распределение нагрузки на коленчатом валу.

Многоцилиндровые тракторные двигатели бывают рядными и -образными. В рядных двигателях (рис. 3.5, а) цилиндры расположены вертикально,

Рис. 5.Многоцилиндровые двигатели:
а,б— рядное (а)и V-образное (б) расположение цилиндров; в— схема кривошип-
но-шатунного механизма восьмицилиндрового V-образного двигателя; 1 — 8— ци-
линдры; — направление вращения маховика

а в V-образных (рис. 3.5, б, в) — под углом один к другому. Для V-образной компоновки характерны меньшие габаритные размеры и масса, чем у рядных двигателей.

Исходя из известного порядка работы цилиндров двигателя вы­полняют соответствующее присоединение топливопроводов к фор­сункам и регулировку клапанов.

Дата добавления: 2016-11-26 ; просмотров: 3001 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Влияние диаметра цилиндра и хода поршня на эффективный кпд двигателя внутреннего сгорания

Объём камеры сгорания в известной степени указывает на количество вводимой теплоты. Теплотворная способность поступающего заряда в бензиновом двигателе определена соотношением воздуха и топлива, близким к стехиометрическому. В дизель подаётся чистый воздух, а подача топлива ограничена степенью неполноты сгорания, при которой в отработавших газах появляется дым. Поэтому связь количества вводимой теплоты с объёмом камеры сгорания достаточно очевидна [2].

Наименьшим отношением поверхности к заданному объёму обладает сфера. Тепло в окружающее пространство отводится поверхностью, поэтому масса, имеющая форму шара, охлаждается в наименьшей степени. Эти очевидные соотношения учитываются при проектировании камеры сгорания. Следует, однако, иметь в виду геометрическое подобие деталей двигателей разных размеров. Как известно, объём сферы равен 4/3∙π∙R 3 , а её поверхность — 4∙π∙R 2 , и, таким образом, объём с ростом диаметра увеличивается быстрее, чем поверхность, и, следовательно, сфера большего диаметра будет иметь меньшую величину отношения поверхности к объёму. Если поверхности сферы разного диаметра имеют одинаковые перепады температур и одинаковые коэффициенты теплоотдачи α , то большая сфера будет охлаждаться медленнее.

Двигатели геометрически подобны, когда они имеют одинаковую конструкцию, но отличаются размерами. Если первый двигатель имеет диаметр цилиндра, например, равный единице, а у второго двигателя он в 2 раза больше, то все линейные размеры второго двигателя будут в 2 раза, поверхности — в 4 раза, а объёмы — в 8 раз больше, чем у первого двигателя. Полного геометрического подобия достичь, однако, не удаётся, так как размеры, например, свечей зажигания и топливных форсунок одинаковы у двигателей с разными размерами диаметра цилиндра.

Из геометрического подобия можно сделать тот вывод, что больший по размерам цилиндр имеет и более приемлемое отношение поверхности к объёму, поэтому его тепловые потери при охлаждении поверхности в одинаковых условиях будут меньше.

При определении мощности нужно, однако, учитывать некоторые ограничивающие факторы. Мощность двигателя зависит не только от размеров, т. е. объёма цилиндров двигателя, но и от частоты его вращения, а также среднего эффективного давления. Частота вращения двигателя ограничена максимальной средней скоростью поршня, массой и совершенством конструкции кривошипно-шатунного механизма. Максимальные средние скорости поршня бензиновых двигателей лежат в пределах 10—22 м/с. У двигателей легковых автомобилей максимальное значение средней скорости поршня достигает 15 м/с, а значения величины среднего эффективного давления при полной нагрузке близки к 1 МПа.

Рабочий объём двигателя и его размеры определяют не только геометрические факторы. Например, толщина стенок задана технологией, а не нагрузкой на них. Теплопередача через стенки зависит не от их толщины, а от теплопроводности их материала, коэффициентов теплоотдачи на поверхностях стенок, перепада температур и т. д. Колебания давления газа в трубопроводах распространяются со скоростью звука независимо от размеров двигателя, зазоры в подшипниках определяются свойствами масляной пленки и т. д. Некоторые выводы относительно влияния геометрических размеров цилиндров, тем не менее, необходимо сделать.

Читать еще:  Через сколько менять моторное масло на бензиновом двигателе

Преимущества и недостатки цилиндра с большим рабочим объёмом

Цилиндр большего рабочего объёма имеет меньшие относительные потери теплоты в стенки. Это хорошо подтверждается примерами стационарных дизелей с большими рабочими объёмами цилиндров, которые имеют очень низкие удельные расходы топлива. В отношении легковых автомобилей это положение, однако, подтверждается не всегда.

Анализ уравнения мощности двигателя показывает, что наибольшая мощность двигателя может быть достигнута при небольшой величине хода поршня.

Средняя скорость поршня может быть вычислена как

где S — ход поршня, м; n — частота вращения, мин -1 .

При ограничении средней скорости поршня Cп частота вращения может быть тем выше, чем меньше ход поршня. Уравнение мощности четырёхтактного двигателя имеет вид

где Vh — объём двигателя, дм 3 ; n — частота вращения, мин -1 ; pe — среднее эффективное давление, МПа.

Следовательно, мощность двигателя прямо пропорциональна частоте его вращения и рабочему объёму. Тем самым к двигателю одновременно предъявляются противоположные требования — большой рабочий объём цилиндра и короткий ход. Компромиссное решение состоит в применении большего числа цилиндров.

Наиболее предпочтительный рабочий объём одного цилиндра высокооборотного бензинового двигателя составляет 300—500 см 3 . Двигатель с малым числом таких цилиндров плохо уравновешен, а с большим — имеет значительные механические потери и обладает поэтому повышенными удельными расходами топлива. Восьмицилиндровый двигатель рабочим объемом 3000 см 3 имеет меньший удельный расход топлива, чем двенадцатицилиндровый с таким же рабочим объёмом.

Для достижения малого расхода топлива целесообразно применять двигатели с малым числом цилиндров. Однако одноцилиндровый двигатель с большим рабочим объёмом не находит применения в автомобилях, поскольку его относительная масса велика, а уравновешивание возможно лишь при использовании специальных механизмов, что ведёт к дополнительному увеличению его массы, размеров и стоимости. Кроме того, большая неравномерность крутящего момента одноцилиндрового двигателя неприемлема для трансмиссий автомобиля.

Наименьшее число цилиндров у современного автомобильного двигателя равно двум. Такие двигатели с успехом применяют в автомобилях особо малого класса («Ситроен 2CV», «Фиат 126»). Сточки зрения уравновешенности, следующим в ряду целесообразного применения стоит четырёхцилиндровый двигатель, однако в настоящее время начинают применять и трёхцилиндровые двигатели с небольшим рабочим объёмом цилиндров, поскольку они позволяют получить малые расходы топлива. Кроме того, меньшее число цилиндров упрощает и удешевляет вспомогательное оборудование двигателя, так как сокращается число свечей зажигания, форсунок, плунжерных пар топливного насоса высокого давления. При поперечном расположении в автомобиле такой двигатель имеет меньшую длину и не ограничивает поворот управляемых колёс.

Трёхцилиндровый двигатель позволяет использовать унифицированные с четырёхцилиндровым основные детали: гильзу цилиндра, поршневой комплект, шатунный комплект, клапанный механизм. Такое же решение возможно и для пятицилиндрового двигателя, что позволяет при необходимости увеличения мощностного ряда вверх от базового четырёхцилиндрового двигателя избежать перехода на более длинный шестицилиндровый.

В дизелях помимо уменьшения потерь теплоты при сгорании большой рабочий объёмом цилиндра даёт возможность получить более компактную камеру сгорания, в которой при умеренных степенях сжатия создаются более высокие температуры к моменту впрыска топлива. У цилиндра с большим рабочим объёмом можно использовать форсунки с большим числом сопловых отверстий, обладающих меньшей чувствительностью к нагарообразованию.

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Частное от деления величины хода поршня S на величину диаметра цилиндра D представляет собой широко употребляемое значение отношения S/D . Точка зрения на величину хода поршня в течение развития двигателестроения менялась.

На начальном этапе автомобильного двигателестроения действовала так называемая налоговая формула, на основе которой взимаемый налог на мощность двигателя рассчитывался с учетом числа и диаметра D его цилиндров. Классификация двигателей осуществлялась также в соответствии с этой формулой. Поэтому отдавалось предпочтение двигателям с большой величиной хода поршня с тем, чтобы увеличить мощность двигателя в рамках данной налоговой категории. Мощность двигателя росла, но увеличение частоты вращения было ограничено допустимой средней скоростью поршня. Поскольку механизм газораспределения двигателя в этот период не был рассчитан на высокую оборотность, то ограничение частоты вращения скоростью поршня не имело значения.

Как только описанная налоговая формула была упразднена, и классификация двигателей стада проводится в соответствии с рабочим объёмом цилиндра, ход поршня начал резко уменьшаться, что позволило увеличить частоту вращения и, тем самым, мощность двигателя. В цилиндрах большего диаметра стало возможным применение клапанов больших размеров. Поэтому были созданы короткоходные двигатели с отношением S/D , достигающим 0,5. Усовершенствование механизма газораспределения, особенно при использовании четырех клапанов в цилиндре, позволило довести номинальную частоту вращения двигателя до 10000 мин -1 и более, вследствие чего удельная мощность быстро возросла.

В настоящее время большое внимание уделяется уменьшению расхода топлива. Проведённые с этой целью исследования влияния S/D показали, что короткоходные двигатели обладают повышенным удельным расходом топлива. Это вызвано большой поверхностью камеры сгорания, а также снижением механического КПД двигателя из-за относительно большой величины поступательно движущихся масс деталей шатунно-поршневого комплекта и роста потерь на приводы вспомогательного оборудования. При очень коротком ходе нужно удлинять шатун с тем, чтобы нижняя часть юбки поршня не задевалась противовесами коленчатого вала. Масса поршня при уменьшении его хода мало уменьшилась и при использовании выемок и вырезов на юбке поршня. Для снижения выброса токсичных веществ в отработавших газах целесообразнее применять двигатели с компактной камерой сгорания и с более длинным ходом поршня. Поэтому в настоящее время от двигателей с очень низким отношением S/D отказываются.

Рис. 1
Влияние отношения хода поршня S к диаметру цилиндра D на среднее эффективное давление pe гоночных автомобилей

Зависимость среднего эффективного давления от отношения S/D у лучших гоночных двигателей, где четко видно снижение pe при малых отношениях S/D , приведена на рис. 1. В настоящее время более выгодным считается отношение S/D , равное или несколько большее единицы. Хотя при коротком ходе поршня отношение поверхности цилиндра к его рабочему объёму при положении поршня в НМТ меньше, чем у длинноходных двигателей, нижняя зона цилиндра не так важна для отвода теплоты, поскольку температура газов уже заметно падает.

Длинноходный двигатель имеет более выгодное отношение охлаждаемой поверхности к объёму камеры сгорания при положении поршня в ВМТ, что более важно, так как в этот период цикла температура газов, определяющая потери теплоты, наиболее высока. Сокращение поверхности теплоотдачи в этой фазе процесса расширения уменьшает тепловые потери и улучшает индикаторный КПД двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector