Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Компоновочные схемы двигателей

Разнообразие областей применения двигателей внутреннего сгорания и, следовательно, требований, предъявляемых к их конструкции, обусловливает сложность построения классификационной схемы двигателей по конструктивным признакам.
Основной задачей при разработке классификационных схем является отбор нескольких общих признаков, на базе которых может быть проведено построение частных классификаций. Для выявления этих признаков следует проанализировать требования, предъявляемые к двигателям в зависимости от их назначения.
Простота конструкции двигателя определяется необходимостью, с одной стороны, облегчения его производства й эксплуатации, а с другой-повышения надежности.
Размеры двигателя и его масса зависят от общей компоновки двигателя, конструктивных форм и размеров остова. Поэтому целесообразно в качестве основы для классификации двигателей выбрать прежде всего геометрические признаки, и в частности расположение в пространстве геометрических осей главнейших его деталей.
Как правило, современные двигатели внутреннего сгорания имеют механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала. К безвальным двигателям относятся только свободнопоршневые генераторы газа, дизель-компрессоры, дизель-молоты и двигатель-трамбовка.
з Один из основных факторов, определяющих конфигурацию двигателя, расположение и число рабочих цилиндров. В двигателях с валом, но без кривошипно-шатунного механизма (с наклонной или иной шайбой) оси цилиндров расположены параллельно оси вала.
Если оси трех и более цилиндров находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси вала, то они образуют так называемую звезду. Комбинирование отдельных цилиндров производят чаще всего вдоль коленчатого вала. Конструкцию, в которой звезды расположены вдоль коленчатого вала, называют многорядной звездой. В многорядных звездообразных двигателях оси цилиндров соседних звезд, в частности при воздушном охлаждении, могут быть смещены на половину угла между цилиндрами.
Формы конструкций двигателей зависят от взаимного расположения деталей, механизмов и вспомогательных агрегатов. Общая компоновка может зависеть, например, от числа и расположения распределительных валов (верхнее или нижнее), от расположения агрегатов воздухоснабжения и т. д. Хотя эти факторы не являются основными, тем не менее их следует учитывать при классификации отдельных узлов, систем вспомогательных агрегатов и устройств.
Однорядные двигатели характеризуются простотой конструкции и сравнительно высокой технологичностью изготовления. Указанные преимущества, а также большой опыт построения и эксплуатации двигателей с вертикально расположенными цилиндрами обусловливают широкое применение подобных двигателей.
Основное преимущество V-образных двигателей перед однорядными такой же мощности меньшие размеры и в первую очередь меньшая длина, вследствие чего увеличена жесткость таких ответственных деталей, как картера (блок картера), крышки (головки) цилиндров и коленчатого вала. Наиболее часто применяемый угол между осями цилиндров 45-90°. Он определяется назначением двигателя, требованиями к размерам и порядком работы цилиндров, расположенных в одном ряду. Там, где основное требование-уменьшение размеров и в первую очередь высоты, этот угол может быть и больше 90°.
Аналогичные преимущества имеют двигатели с W-образно расположенными цилиндрами (рис. 3), но большого распространения они не получили, главным образом вследствие сложности конструкции шатунов, подшипников и других узлов и деталей. Однако в последнее время конструкторы вновь стали применять эту схему.
В некоторых случаях двигатели выполняют с Х-образно расположенными цилиндрами (рис. 4). Такие двигатели имеют небольшие размеры по длине. Детали кривошипно-шатунного механизма, корпуса и распределительного механизма в этом случае имеют очень сложную конструкцию. Углы между осями цилиндров могут быть или разными (рис. 4), например 45, 60 и 120°, или одинаковыми.
В установках различного назначения применяют также двигатели с горизонтальными противолежащими цилиндрами (рис. 5). Для машин наземного транспорта небольшая высота двигателя данного типа и удобство размещения его в машине являются в некоторых случаях несомненными преимуществами по сравнению с двигателями, имеющими вертикально или V-образно расположенные цилиндры.
В двигателях со звездообразно расположенными цилиндрами (рис. 6) проще осуществлять воздушное охлаждение, чем в двигателях с цилиндрами, расположенными в ряд. Однако, как правило, шатуны и коленчатые валы звездообразных двигателей очень нагружены и имеют сложную конструкцию. Последнее особенно характерно для двигателей с цилиндрами, расположенными в виде многорядной звезды (рис. 7), которые обладают меньшими размерами и массой при большей мощности по сравнению с другими одновальными двигателями.
В связи с необходимостью создания мощных быстроходных двигателей значительное внимание уделяется двух вальным и много вальным конструкциям. Конструктивные схемы подобных двигателей весьма разнообразны. Двух вальные двигатели могут быть выполнены сдвоенными с двумя рядами параллельно расположенных цилиндров (рис. 8). В этом случае два коленчатых вала соединены между собой зубчатой передачей. Необходимо отметить также двигатели с Н-образно (рис. 9) и I-образно расположенными цилиндрами. Наконец, цилиндры могут быть расположены под углом и иметь общую (для двух цилиндров) камеру сгорания.
Особо следует остановиться на. конструктивных схемах двухтактных двигателей с противоположно движущимися поршнями. Одновальные двигатели с противоположно движущимися поршнями могут быть: с одним коленчатым валом-тронковые (рис. 10, а) и крейц-копфные (рис. 10,6). Преимущества четырехтактных двигателей по сравнению с двухтактными следующие: больший КПД (для транспортных дизелей), особенно на частичных нагрузках; меньшая тепловая напряженность деталей поршневой группы, цилиндра, крышки цилиндров и клапанов, что обусловливает большие возможности применения воздушного охлаждения; лучшие очистка и наполнение цилиндра, осуществляемые в значительной степени принудительно в результате выталкивающего и всасывающего действий поршня; возможность применения турбокомпрессора, имеющего газовую связь с поршневой частью; более простая конструкция (в дизелях) топ-ливоподающей системы из-за меньшей частоты вращения кулачкового вала топливного насоса.

1 2 3 4 5 6 7 8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.