Особенности компоновки автотракторных поршневых двигателей (ПД).

Особенность компоновки автотракторного двигатели в основной зависит от размеров места, отведенного для него в машине, и от размещения в ней всех ее агрегатов. На расположение цилиндров влияют положение оси коленчатого вала (поперек или вдоль машины), а также место установки двигателя (спереди, сзади, в се­редине машины под полом или над ним).

В автомобилях и тракторах с механической и гидравлической передачами ось коленчатого вала выгодно располагать на продол­жении оси вала силовой передачи, направленной вдоль машины. При таком расположении осей валов двигателя и трансмиссии для передачи движения на ведущую ось требуется меньшее число _: зубчатых пар. В случае электрической передачи, которая получила распространение в автобусах, по условиям максимально возмож­ного использования площади кузова для размещения сидений, двигатель целесообразно располагать сзади поперек машины. Зад­нее расположение двигателя применяется и при механической передаче в микролитражных автомобилях, что позволяет увеличить комфортабельность автомобиля с малой базой.

Зная размеры цилиндра, степень сжатия двигателя и макси­мальное давление в цилиндре, следует определить размеры шеек коленчатого вала и поперечного сечения шатуна при данном его профиле и допускаемых напряжениях. После этого можно вычис­лить длину шатуна, используя компоновку поперечного разреза двигателя. Если в проектируемом двигателе отношение ( ), то длину шатуна следует определять из условия, чтобы он не за­девал за нижний обрез стенки цилиндра при опасном положении кривошипа, когда стержень шатуна находится на самом близком расстоянии от нее. Для этого положения шатуна зазор между его стержнем и стенкой цилиндра должен составлять примерно 0,05D. При длинных юбках поршней следует иметь в виду возможность задевания шатуна за край юбки.

Для короткоходного двигателя (S/D <1) длина шатуна должна быть такой, чтобы поршень при положении его в н. м. т. не заде­вал за тыльную часть колена или за противовесы, если они име­ются на щеках вала. После определения длины шатуна находят отношение λ=R/L.

При компоновке поперечного разреза двигателя определяют длину шатуна, высоту цилиндра и головки блока, расстояние от нижнего обреза цилиндра до оси коленчатого вала, а также раз­меры картера и высоту двигателя от нижней точки кратера до верх­него обреза цилиндра. Дальнейшая компоновка поперечного раз­реза четырехтактного двигателя зависит от расположения клапа­нов и их привода.

Компоновка продольного разреза двигателя заключается прежде всего в определении расстояния между осями цилиндров при выбранном виде охлаждения, данном размещении клапанов в головке цилиндров и принятых размерах шеек и щек вала.

Расположение агрегатов двигателя зависит от размещения двигателя на машине. Так, при переднем расположении двигателя радиатор системы жидкостного охлаждения целесообразно уста­навливать перед двигателем (что позволяет использовать скорость набегающего потока воздуха и уменьшать мощность, затрачивае­мую на привод вентилятора), а вентилятор — непосредственно у радиатора, т. е. в передней части двигателя. Водяной насос в этом случае наиболее целесообразно размещать соосно с валом вентилятора между двигателем и вентилятором. При ременном приводе практически однозначно решается вопрос о расположении генератора (сбоку блока, в передней его части, с использованием шкива в качестве натяжного устройства). Другой ручей шкива коленчатого вала или вентилятора удобно использовать для при­вода компрессора тормозной системы транспортной установки, поэтому его также устанавливают в передней верхней части двигателя. Поскольку под вентилятором и насосом остается свободное место, его, как правило, используют для размещения привода распределительного вала и масляного насоса. При этом выпуск­ную систему двигателя располагают обычно со стороны, противо­положной стороне, на которой установлены генератор и электро­стартер, чтобы избежать их нагрева.

При горизонтальном расположении цилиндров двигателя, уста­навливаемого под кабиной или полом, устройства, требующие технического ухода (свечи зажигания, форсунки, насосы, фильтры, распределители), следует размещать сверху, чтобы их можно было обслуживать при поднятой кабине или через люки в полу, а внизу располагать агрегаты, обслуживаемые редко (генераторы, электро­стартеры, фильтры); подвод воздуха к фильтру должен осуществ­ляться сверху. Аналогичные тенденции можно проследить и при компоновке двигателей, располагаемых на автомобиле сзади. Ха­рактерным в этом случае являются компоновка двигателя вместе с коробкой передач, сцеплением и дифференциалом, а также уста­новка воздухозаборников с боков кузова автомобиля в верхней части и обеспечение малых сопротивлений во впускной системе путем соответствующего расположения фильтров, вентиляторов системы охлаждения, воздуховодов.

В последние годы получают распространение роторно-поршневые бензиновые двигатели, которые устанавливают на автомоби­лях, мотоциклах, лодках (подвесные двигатели) и т. п. Их основ­ными преимуществами по сравнению с обычными поршневыми двигателями являются меньшие габаритные размеры и масса, простота конструкции, малое число деталей, возможность осу­ществления высокой частоты вращения вследствие полной уравно­вешенности при экономичности, лишь немного уступающей четырехтактным двигателям. По другим показателям они приближа­ются к простейшим двухтактным двигателям с петлевой схемой газообмена, значительно превосходя их по экономичности и урав­новешенности.

К недостаткам роторно-поршневых двигателей следует отнести сложность уплотнений (большая длина уплотняемых стыков и сложная форма уплотняемых поверхностей).

Контрольные вопросы:

1. Каковы основные требования, предъявляемые к ПД при выборе компоновки?

2. Каковы основные компоновочные схемы ПД?

3. В чем преимущества и недостатки V-образной компоновочной схемы?

4. В чем преимущества и недостатки компоновочной схемы с рядным расположением цилиндров?

5. Каковы основные факторы определяющие компоновку автотракторных ПД?

6. Каковы основные преимущества и недостатки РПД?

7. В чем преимущества компоновки с горизонтальным расположением цилиндров?

Лекция 3