Компоновочные схемы энергетических установок

3)

С каждым годом растет число моделей и модификаций автотра­кторных двигателей, но единой общепринятой системы их клас­сификации пока так и не было создано. И это понятно, все автотрак­торные двигатели, являясь силовыми установками, должны обес­печивать движение любого транспортного средства и удовлетво­рять самые различные требования этих очень различных транспорт­ных средств при постоянно изменяющихся условиях и режимах их движения и работы. Кроме того, являясь достаточно сложным агрегатом, любой двигатель должен вбирать в себя многие до­стижения постоянно развивающихся различных направлений и от­раслей науки: химии и физики, гидравлики и аэродинамики, тепло­техники и электроники, металлургии и сопротивления материалов, математики и вычислительной техники и т.д. и т.п.

Ниже представлена одна из возможных схем классификации основных типов автотракторных двигателей. На этой схеме пред­ставлены две принципиально различные группы двигателей. В ос­новную группу включены практически все типы поршневых двига­телей внутреннего сгорания, устанавливаемые и работающие на серийно выпускаемых автомобилях и тракторах. Во вторую группу входят восемь типов двигателей, которые по тем или иным причи­нам находятся на различных стадиях разработки и доводки (па­ровые, солнечные, реактивные) или выпускаются небольшими экс­периментальными и опытными партиями (роторно-поршневые, га­зотурбинные, электромобили). В этой группе выделены два принци­пиально новых типа двигателей, экспериментальные образцы кото­рых созданы в Государственном научном центре автомобильной промышленности России (НАМИ). Это образцы двигателей с пере­менным рабочим объемом и переменной степенью сжатия.

 

Классификация автомобильных и тракторных двигателей

 

 

По основной группе поршневых ДВС следует сделать следу­ющие замечания.

1. К двум основным типам ДВС с внешним и внутренним смесеобразованием добавлена третья группа двигателей с впрыском легкого топлива и воспламенением от искры. Двигатели этой группы в зависимости от конструктивных особенностей топливоподачи могут относиться как к ДВС с внешним смесеобразованием (впрыск топлива во впускной трубопровод), так и к ДВС с внутренним смесеобразованием (впрыск топлива непосредственно в цилиндр).

2. Рабочий процесс практически всех двигателей второй группы может быть организован как по четырехтактному циклу, так и по двухтактному циклу.

3. Практически все двигатели этой группы могут иметь принуди­тельный наддув воздуха или топливовоздушной смеси за счет ис­пользования различных типов лопаточных машин и различных видов компрессоров.

4. В схему не включена группа комбинированных двигателей, которые могут состоять из различных поршневых, газотурбинных, паровых и других машин.

Показатели работы двс

4) Основные показатели, характеризующие работу двигателя, — крутящий момент, мощность, экономичность и коэффициент полезного действия.

Большая часть тепловой энергии, выделяющаяся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, превращается в механическую. Сила давления газов, действующая на поршень, передается через шатун на кривошип, создавая крутящий момент на коленчатом валу двигателя.

Крутящий момент — это произведение силы, вращающей кривошип, на радиус кривошипа. Крутящий момент выражается в ньютонометрах (Н • м). Развивая определенный крутящий момент, двигатель совершает работу.

Мощность — это работа, выполненная в единицу времени. Ее измеряют в киловаттах (кВт). Различают индикаторную и эффективную мощность двигателя.

Индикаторная мощность — это мощность, развиваемая газами внутри цилиндра работающего двигателя.

Эффективная мощность — мощность, получаемая на коленчатом валу. Она меньше индикаторной на 10...12%, так как часть мощности затрачивается на преодоление сил трения в механизмах двигателя и приведение в действие вспомогательных устройств (насосов, вентилятора, генератора и др.). Мощность двигателя растет с увеличением силы давления газов в цилиндре, частоты вращения коленчатого вала и литража. Эффективная мощность двигателя

Из формулы определения мощности двигателя видно, что она при неизменных т и Ре зависит от литража и частоты вращения коленчатого вала. Если увеличить частоту вращения коленчатого вала без изменения литража, трактор будет энергонасыщенным. Скорость движения такого трактора на всех передачах будет больше во столько раз, во сколько возрастет частота вращения коленчатого вала. Именно за счет роста частоты вращения коленчатого вала стало возможно увеличение рабочих скоростей сельскохозяйственных тракторов до 9... 15 км/ч.

Увеличение литража приводит к увеличению размеров двигателя. Чем выше тяговый класс трактора, тем его двигатель также имеет больший литраж и, следовательно, обладает большей мощностью