Общие требования, предъявляемые к ПД при выборе компоновки.

Двигатели внутреннего сгорания получили широкое распространение в самых разнообразных отраслях народного хозяйства. Вырабатываемая ими энергия составляет более 80% энергии, вырабатываемой всеми тепловыми двигателями в мире. Разнообразие областей применения двигателей внутреннего сго­рания и соответственно требований, предъявляемых к их кон­структивному выполнению, обусловливает серьезные трудности построения классификационной схемы двигателей по конструктивным признакам.

Анализ показывает, что наиболее общими требованиями, относящимися к двигателям любого назна­чения, являются возможная простота конструкции, компактность и наименьшая масса. Простота конструкции определяется необходимостью, с одной стороны, облегчения производства и эксплуатации, а с другой — повышения надежности и долговечности работы машины. Однако сочетание простоты конструкции с высокой производительностью и экономичностью обычно трудно осуществимо. Габаритные размеры двигателя и его масса зависят от общей компоновки двигателя, конструктивных форм и размеров остова и взаимного расположения основных узлов и вспомогательных агрегатов. Поэтому целесообразно в качестве основы для класси­фикации выбрать, прежде всего геометрические признаки и, в част­ности, расположение в пространстве геометрических осей глав­нейших деталей. Как правило, современные двигатели внутреннего сгорания имеют механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала

Другим основным фактором, определяющим конфигурацию дви­гателя, служит расположение и число рабочих цилиндров.

В двигателях, имеющих кривошипно-шатунный меха­низм, оси цилиндров располагают перпендикулярно оси колен­чатого вала, причем в большей части конструкций оси цилиндров пересекают ось коленчатого вала.

2. Рядные, V-образные, W-образные, X-образные, звездообразные компоновочные системы: краткая характеристика, преимущества, недостатки, применение

Значительную часть двигателей, находящихся в эксплуатации, составляют однорядные двигатели с вертикальным расположением цилиндров (рис. 6). Эти двигатели характеризуются простотой конструкции, сравнительно высокой технологичностью изготов­ления, благоприятными условиями работы поршневой группы по сравнению с двигателями других типов, меньшими неплотностями между корпусом поршня и цилиндром, меньшей работой трения и более равномерным износом поршня. Они отличаются удобством монтажа и обслуживания. Указанные преимущества, а также

большой опыт построения и эксплуатации двигателей с верти­кальным расположением цилиндров предопределяют широкое применение подобных двигателей и дальнейшем.

Рис. 6. Схема двигав- Рис. 7. Схема двигателя с V-об-

теля с однорядным разным расположением цилин-

(вертикальным) рас- дров.

положением цилинд­ров.

В транспортных установках наряду с вертикальными конструк­циями получили большое распространение V-образные двигатели (рис. 7). Основное преимущество этих двигателей перед одноряд­ными — меньшие габаритные размеры и в первую очередь малая

Рис. 8. Схема двигателя с W-образ Рис. 9. Схема двигателя с Х-об-

ным расположением цилиндров. разным расположением цилиндров.

длина, вследствие чего повышается жесткость таких ответствен­ных деталей, как картер (блок-картер), головка цилиндров и ко­лончатый пал. Наиболее часто применяемый угол между осями Цилиндром 45— 90°; он определяется назначением двигателя, требованиями к габаритным размерам и чередованию вспышек в ци­линдрах, расположенных в одном ряду. Там, где основным тре­бованием является уменьшение габаритных размеров в первую очередь по высоте, этот угол может быть и больше.

Аналогичные преимущества имеют W-образные двигатели (рис.8), однако большого распространения они не получили

Рис.10. Схема двигателя с горизонталь­ными противолежащими цилиндрами.

главным образом вслед­ствие сложности и на­пряженности конструкции шатунов подшипников и других узлов и деталей. Только в последнее время конструкторы вновь об­ращаются к этой схеме. В некоторых случаях осуществляется схема с Х-образным расположением цилиндров (рис.9), позволяющая получить кон­струкцию двигателя с малыми габаритными размерами. Детали кривошипно-шатунного механизма, детали корпуса и распреде­лительного механизма получаются в этом случае весьма слож­ными. Углы менаду осями цилиндров могут быть или разными', как показано на рис. 9, на­пример 60 и 120°, или одина­ковыми. Двигатель в некото­рых случаях устанавливают так, что коленчатый вал рас­полагается вертикально (ка­терные и другие двигатели). В последнее время более широко в установках различного назначения начали применять двигатели с гори­зонтальными противолежа­щими цилиндрами (рис. 10). Для машин наземного тран­спорта малая высота двига­теля данного типа и удобство расположения его в машине являются в некоторых слу­чаях несомненным преиму­ществом по сравнению с двигателями, имеющими вертикальное и V-образное расположение цилиндров. Следует учитывать так­же, что подобные двигатели лучше уравновешены, чем V-образные, но, как правило, их остов обладает меньшей жесткостью. В звездообразных двигателях (рис. 11) более просто осуществить воздушное охлаждение, чем в двигателях с рядным расположением цилиндров; цилиндры и головки не стеснены близостью смежных цилиндров. Однако, как правило, шатуны и коленчатые валы звездообразных двигателей получаются весьма напряженными и сложными. Последнее в еще большей степени относится к много­рядным звездообразным двигателям (рис. 12), которые в большей степени удовлетворяют тре­бованию малых габаритных размеров и массы при боль­шей мощности, чем другие одновальные двигатели

Рис. 11. Схема двигателя с звездообраз­ным расположением цилиндров

Рис. 12. Схема двигателя с располо­жением блоков в виде многорядной звезды