Автомобильные и тракторные двигатели
Развитие автомобильных и тракторных двигателей, как и двигателестроения в целом, происходит в направлении улучшения эксплуатационной экономичности по топливу и маслу, расширения ассортимента используемых топлив, повышения моторесурса и надежности, увеличения удельной и агрегатной мощностей, улучшения экологических характеристик-снижения токсичности, шума, вибрации, уменьшения удельной материалоемкости и трудовых затрат на обслуживание в процессе эксплуатации.
Значение и конкретные пути решения каждой из перечисленных проблем зависят от области применения двигателя. Однако проблема снижения удельных расходов топлива и масла для всех двигателей является важнейшей. Анализируя конструкции и тенденции развития автомобильных двигателей, следует отдельно рассмотреть двигатели легковых и грузовых автомобилей и тракторов.
Двигатели легковых автомобилей
В настоящее время основным типом силовой установки легкового автомобиля является двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением. Как правило, это четырехтактные двигатели с числом цилиндров z' = 3 4- 8 и рядным или V-образным расположением цилиндров. Классической компоновкой двигателя легкового автомобиля является четырехтактный четырехцилиндровый двигатель с рядным вертикальным или наклонным (до 30°) расположением цилиндров и с «плоским» коленчатым валом (рис. 325). При установке двигателя на автомобиль ось коленчатого вала располагается как вдоль, так и поперек продольной оси автомобиля. Наклонное расположение цилиндров применяют для уменьшения высоты двигателя и обеспечения свободного доступа ко всем деталям и вспомогательным агрегатам, требующим периодического обслуживания или регулирования. Четырехцилиндровые рядные двигатели имеют хорошую уравновешенность и равномерность вращения коленчатого вала. Расположение агрегатов двигателя зависит от способа его размещения на автомобиле. Систему газораспределения выполняют как с одним, так и с двумя распределительными валами.

Суммарный рабочий объем двигателей легковых автомобилей составляет 1-4,5 л; частота вращения коленчатого вала достигает 6000 об/ мин; литровая мощность 35-40 кВт/л: минимальная удельная масса 1,4-2,7 кг/кВт; удельный расход топлива 270-300 г/(кВт-ч); степень сжатия 8-9,5 на головке цилиндров. Привод валов осуществляется от коленчатого вала цепной передачей (в последнее время все шире применяют зубчатые ремни, выполненные из композиционных материалов), с помощью которой часто приводится одновременно и масляный насос. Выпускная система двигателя расположена обычно со стороны, противоположной той, на которой установлены генератор и электростартер (для предотвращения их нагрева). Для приготовления топливовоздушной смеси, как правило, применяют карбюратор, однако все более широкое распространение получает впрыскивание топлива.
В настоящее время к легковым автомобилям предъявляют все более жесткие требования с точки зрения ограничения размеров и массы. В связи с этим даже для четырехцилиндровых двигателей применяют V-образную схему компоновки с двумя рядами цилиндров, что позволяет значительно уменьшить длину двигателя, повысить долговечность коленчатого вала в результате увеличения его жесткости. Шести- и восьмицилиндровые двигатели имеют преимущественно V-образную схему компоновки с углом развала блоков цилиндров 90°, вследствие чего упрощается уравновешивание двигателя при установке «неплоского» коленчатого вала. Примером V-образного четырехцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя с воздушным охлаждением является двигатель МеМЗ-968 (44 7,6/6,6), устанавливаемый на автомобиль «Запорожец» (рис. 326). В пятицилиндровых двигателях (фирм НСУ, Мерседес Бенц и др.) силы инерции первого и второго порядков уравновешены, а моменты от этих сил воспринимаются упругими опорами и гасятся демпфером.
Однако несмотря на удовлетворительные показатели по массе и размерам, высокую литровую мощность, хорошую динамику автомобиля, отлаженную технологию производства и низкую стоимость изготовления, двигатели с принудительным воспламенением не отвечают в полной мере современным требованиям с точки зрения эксплуатационной экономичности и токсичности выпускных газов.
При движении автомобиля по городу двигатель работает большую часть времени на переходных режимах при частых пусках и недостаточном прогреве. Поэтому эти двигатели легковых автомобилей имеют низкую экономичность и высокую токсичность выпускных газов. Для устранения этих недостатков необходимо улучшить работу двигателей с принудительным воспламенением на переходных режимах или заменить их другими более совершенными силовыми установками.
В настоящее время во вновь разрабатываемых конструкциях двигателей с принудительным воспламенением намети-
Для уменьшения материалоемкости и массы двигателя, а также снижения стоимости его изготовления все шире применяют алюминиевые сплавы, композиционные материалы на основе пластмасс, порошковых материалов и керамики.
Если при полной нагрузке двигателя с принудительным воспламенением = 3(Н-32%, то при работе на частичных нагрузках г\е = 5-1-15%.
Увеличение e на две-три единицы обусловливает снижение расхода топлива на 8-10%. Особенно целесообразно повышать фактическую б при работе двигателя на режимах частичных нагрузок.
Для снижения расхода топлива и токсичности выпускных газов при использовании обедненных смесей необходимо, чтобы система зажигания обеспечивала большую длительность искрового разряда (2-3 мс) при зазоре между электродами свечи 1,2-1,5 мм и не изменяла в течение срока эксплуатации своих характеристик.
Улучшить топливную экономичность двигателей с принудительным воспламенением можно в результате уменьшения рабочего объема Vh, а при выбранном Vh-уменьшения диаметра цилиндра, т. е. увеличения отношения S/D.

1 2 3 4 5 6 7