Компановки автомобильных двигателей.
С целью повышения мощности двигателей, при условии их компактности, достижения, достижение необходимых параметров возможно, когда необходимая мощность развивается не в одном цилиндре, а в нескольких, меньших по размеру.
Автомобильные поршневые двигатели, как правило имеют от 2-х до 16-ти цилиндров.
Расположение цилиндров может быть:
рядным, вертикальным;
рядным, наклонным;
двухрядным, V-образным;
2-х рядным, горизонтальным (оппозитным).
Компоновка многоцилиндровых двигателей выполняется так, чтобы двигатель наиболее соответствовал требованиям установки на АТС.
Работа многоцилиндровых двигателей.
Для изучения работы многоцилиндровых двигателей необходимо выяснить 2 вопроса:
Через какие интервалы следуют одноименные такты в различных цилиндрах.
Каков порядок работы двигателя, т.е. чередование одноименных тактов по цилиндрам.
Наиболее равномерная работа двигателя будет иметь место в случае чередования тактов расширения в цилиндрах через равные промежутки времени, т.е. равные углы поворота коленвала.
Для 4-хтактного двигателя, в котором полный цикл совершается за 2 оборота коленвала (720), этот угол составляет 720/i, где i – число цилиндров. Для 2-хтактного угол составляет 360/i.
Порядок работы цилиндров.
Обеспечивает долговечность коленвала и его подшипников. При проектировании двигателя стараются выбирать такой порядок, чтобы такты проходили не подряд в смешанных циклах.
Индикаторная диаграмма работы 4-хтактного поршневого двигателя.
Представляет собой зависимость давления в цикле от переменного объема цилиндра.
Более закругленная верхняя часть индикаторной диаграммы объясняется характером рабочего цикла двигателя – впрыск топлива с последующим воспламенением.
Скоростная характеристика поршневого двигателя.
СХ поршневого двигателя представляет собой зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от частоты вращения коленвала.
Внешняя характеристика показывает, что максимальное значение крутящего момента достигается при меньшем числе оборотов коленвала, чем мощность. Это очень важно для автоматического приспособления двигателя к возрастающему сопротивлению движения автомобиля.
В двигателях различных типов, разность в частотах, соответствующим макс. значениям крутящего момента и мощности различна. Это различие определяется коэффициентом приспосабливаемости:
.
Для дизельных двигателей k=1,05 … 1,15. Для карбюраторных k=1,20 … 1,30.
Газотурбинные автомобильные двигатели (гтд).
Функциональная схема показывает, что основными деталями турбинного двигателя являются компрессор (1) и турбина (2). Воздух, через специальный воздухозаборник засасывается лопатками компрессорного колеса из атмосферы и нагнетается в теплообменник (3), где подогревается и поступает в камеру сгорания (4). Непрерывно впрыскиваемое в камеру топливо, сгорая, отдает свою энергию в виде горячих газов, направляемых на лопатки второго колеса компрессора. С лопаток компрессора поток газов поступает на лопатки силовой турбины. Воздействуя на лопатки обеих колес газы заставляют их вращаться из с высокой скоростью независимо друг от друга, При этом от компрессорного колеса через вал (5) приводится во вращение первое колесо компрессора, а от турбины (2) через вал передается крутящий момент на трансмиссию.
Выходящие из турбины горячие газы направляются в теплообменник (3), где подогревают воздух подаваемый компрессором.
Как видно детально, в ГТД воспринимающем энергию газов элементом является турбина, совершающая непрерывной вращательное движение. Эта особенность позволяет получить большие мощности ГТД при невысоких размерах турбинного колеса.
Двигатель может работать практически на любом топливе, имеет легкий пуск, даже при низких температурах, менее токсичен. К недостаткам можно отнести сложность производства, высокую стоимость, проблематичность изготовления двигателей с небольшими (<1000 л.с.) значениями мощности.