1.1. Мощность и частота вращения коленчатого вала

При расчете номинальная мощность двигателя N_e обычно задается. Выбор или задание номинальной мощности определяется прежде всего назначением двигателя (для легкового или грузового автомобилей, трактора, СДМ и т.д.), его типом (карбюраторный, газовый, дизель), условиями эксплуатации. Мощность современных двигателей колеблется в очень широких пределах - 15 ... 500 кВт.

Другим важнейшим показателем двигателя является частота вращения коленчатого вала, характеризующая тип двигателя и его динамические качества. Длительное время существовала тенденция повышения частоты вращения коленчатого вала, что приводило к уменьшению габаритных размеров двигателя и его массы. Однако с увеличением частоты вращения

возрастают инерционные силы, ухудшается наполнение цилиндров, возрастает токсичность продуктов сгорания, повышается износ деталей и узлов двигателя и снижается его срок службы. За последнее десятилетие частота вращения коленчатого вала двигателей практически стабилизировалась.

В настоящее время номинальная частота вращения коленчатого вала двигателей колеблется в пределах, об/мин:

двигателей легковых автомобилей 4000 ... 6000

грузовых автомобилей:

дизелей 2500 ... 4000

карбюраторных 4000 …4500

тракторных дизелей и дизелей СДМ 1500 ... 2500

1.2.Число и расположение цилиндров

Выбор числа цилиндров и их расположение зависят от мощностных, диагностических и конструктивных факторов. Наиболее распространены четырех- и шестицилиндровые автомобильные двигатели. При особо высоких требованиях к массе и габаритным размерам число цилиндров автомобильных двигателей достигает 8 и крайне редко 12. Тракторные двигатели обычно имеют четыре цилиндра, реже 6 и лишь в отдельных случаях 8 и 12. С увеличением числа цилиндров повышаются возможности форсировки двигателей по частоте вращения, улучшаются пусковые качества и проще решаются вопросы уравновешенности, но вместе с этим и повышаются механические потери и ухудшаются экономические показатели.

Современные двигатели имеют рядное, V-образное и оппозитное расположение цилиндров. Наибольшее распространение получили четырехцилиндровые рядные двигатели как наиболее простые в эксплуатации и дешевые в производстве. В последние годы в автотракторостроении наметилась тенденция к применению двигателей с V-образным расположением цилиндров. По сравнению с рядным они имеют более: высокий КПД, меньшие габариты и лучшие удельно-массовые показатели. Повышенная жесткость V-образных двигателей позволяет, кроме того, достигать более высоких частот вращения коленчатого вала.

1.3.Размеры цилиндра и скорость поршня

Размеры цилиндра (диаметр и ход поршня) - являются основными конструктивными параметрами двигателя. Диаметр D (мм) различных двигателей изменяется приблизительно в следующих пределах:

для карбюраторных двигателей легковых автомобилей 60…100;

для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей 70…110;

для автомобильных дизелей 80…130;

для тракторных дизелей и дизелей СДМ 70…150.

Ход поршня обычно характеризуется отношением S/D , непосредственно связанным со скоростью поршня. В зависимости от значения S/D различают двигатели короткоходные (S/D<1) и длинноходные (S/D>1).

У короткоходных двигателей меньше высота двигателя и его масса, выше индикаторный КПД и коэффициент наполнения, меньше скорость поршня и долговечнее детали двигателя. Однако снижение S/D приводит к более высокому давлению газов на поршень, ухудшению условий смесеобразования и увеличению длины двигателя.

Ориентировочная зависимость быстроходности двигателя приведена в табл.1.

Таблица 1

Ориентировочные значения быстроходности

Тип двигателей	Частота вращения, об/мин	S/D
Карбюраторные	До 3000 3000 … 4000 4000 … 6000	1,1 … 1,0 0,95…0,85 0,85…0,75
Дизели	2100 … 2800 Свыше 2800	1,0 … 1,3 0,8 … 1,0

Скорость поршня с_п является критерием быстроходности двигателя. В зависимости от значения с_п двигатели подразделяют на тихоходные (с_п < 6,5 м/с) и быстроходные (с_п > 6,5 м/с). С увеличением скорости поршня возрастают механические потери, повышается тепловая напряженность деталей, сокращается срок службы двигателя. В связи с этим увеличение средней скорости поршня неразрывно связано с необходимостью повышения долговечности деталей, применения более совершенных материалов в двигателестроении и улучшения качества применяемых масел.

Средняя скорость поршня с_п современных двигателей приведена в табл. 2.

Таблица 2