1.7. Сравнение четырехтактных и двухтактных двигателей
Сопоставление четырехтактного и двухтактного двигателей позволяет сделать следующие выводы.
1. Мощность двухтактных двигателей при прочих равных условиях значительно превышает (на 60—70%) мощность четырехтактных двигателей, так как подача топлива и сгорание его осуществляются при каждом обороте коленчатого вала.
Работа двухтактных двигателей протекает более равномерно, потому что такт расширения происходит при каждом обороте коленчатого вала. Это позволяет устанавливать на двухтактный двигатель более легкий маховик.
В конструктивном и эксплуатационном отношениях двухтактные двигатели проще четырехтактных, в особенности при поперечной кривошипно-камерной продувке, так как не имеют специального механизма газораспределения.
По экономичности двухтактные двигатели несколько уступают четырехтактным из-за менее совершенной очистки цилиндра от продуктов сгорания и потери мощности, расходуемой на привод продувочного насоса. Особенно неэкономичны карбюраторные двигатели, в которых продувка осуществляется горючей смесью, так как в них потеря горючей смеси через выпускные окна может достигнуть 30%. Поэтому большинство карбюраторных быстроходных двигателей выполняется четырехтактными.
1.8. Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
Дизель по сравнению с бензиновым двигателем имеет следующие основные преимущества:
На единицу произведенной работы расходует в среднем на 20—25% (по массе) меньше топлива вследствие более высокой степени сжатия.
Работает на тяжелых сортах топлива, которое дешевле и менее опасно в пожарном отношении.
Вместе с тем дизелю свойственны и некоторые недостатки:
1. Более высокое давление газов в цилиндре требует увеличения прочности отдельных деталей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля.
2. Процесс пуска дизеля более сложен и труден, особенно в зимнее время.
Хорошие экономические показатели дизелей обеспечили им широкое применение в качестве стационарных и транспортных двигателей. Сейчас дизели используются в большинстве автомобилей большой грузоподъемности.
1.9. Работа многоцилиндрового двигателя
Несмотря на наличие маховика, коленчатый вал одноцилиндрового двигателя вращается неравномерно: ускоренно во время такта расширения и замедленно при остальных. Сгорание заряда горючей смеси, необходимого для получения нужной мощности, создает резкую, ударную нагрузку на детали кривошипно-шатунного механизма, что увеличивает их износ и вызывает колебания всего двигателя. Кроме того, одноцилиндровый двигатель имеет плохую приемистость, то есть способность быстро увеличивать частоту вращения коленчатого вала.
Чтобы устранить эти недостатки, на автомобили, как правило, устанавливают многоцилиндровые двигатели, то есть такие, в которых несколько одинаковых по размерам цилиндров объединены в одном двигателе. В многоцилиндровом двигателе такт расширения повторяется чаще, чем в одноцилиндровом. Это обусловливает более равномерное вращение коленчатого вала такого двигателя и позволяет уменьшить размеры его маховика.
Чтобы многоцилиндровый двигатель работал наиболее равномерно, такты расширения должны следовать через равные промежутки времени, или равные углы поворота коленчатого вала. Для определения этого угла нужно продолжительность цикла, выраженную в градусах поворота коленчатого вала, разделить на число цилиндров двигателя. В четырехтактном четырехцилиндровом двигателе такт расширения в цилиндре происходит через 180° (720° : 4) по отношению к предыдущему, то есть через половину оборота коленчатого вала. Таким образом, за каждые два оборота коленчатого вала (за рабочий цикл) такты расширения совершатся во всех четырех цилиндрах.
Последовательность
чередования тактов расширения в цилиндрах
двигателя называется порядком
работы цилиндров двигателя.
Рис.
11
Схема
расположения цилиндров двигателя:
а
– однорядное; б
– двухрядное V-образное;
в
– двухрядное оппозитное
Расположение цилиндров многоцилиндровых двигателей может быть однорядным или двухрядным (рис.11). В большинстве однорядных двигателей цилиндры располагаются вертикально (рис.11, а), а в двухрядных — под углом друг к другу. Если в двигателях с двухрядным расположением цилиндров угол между цилиндрами меньше 180°, их называют V-образными (рис.11, б), когда же угол равен 180°, двигатели называют оппозитными (рис.11, в).
Многоцилиндровые двигатели имеют различное (обычно четное) число цилиндров — от двух до шестнадцати.
Двигатели с однорядным расположением цилиндров обладают большими габаритами и массой, нежели двигатели с двухрядным V-образным расположением цилиндров.