Классификация по взаимному расположению цилиндров

 

                                       ОГЛАВЛЕНИЕ.

Введение…………………………………………………………………………(2)

Классификация по взаимному расположению цилиндров…………...............(3)

Классификация двигателей внутреннего сгорания по количеству тактов…(15)

Классификация двигателей внутреннего сгорания по способу воспламенения………………………………………………………………….(21)

Заключение……………………………………………………………………..(24)

Список литературы…………………………………………………………….(25)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           

                                Введение.

У любого наземного колесного транспортного средства существует, как особая часть-двигатель. Именно эту часть я бы хотел сделать темой своей семестровой работы, потому что, как мне кажется, двигатель, как бы это банально не звучало, является своеобразным “сердцем” любого транспортного средства. К тому же двигатели являются для меня превалирующей темой, так как их можно дифференцировать по многим признакам, но так как из-за ограничения в объёме семестровой работы мне подробно рассмотреть все эти признаки не представляется возможным, я выбрал, по моему мнению, признаки, являющиеся наиболее значительными в рассмотрении явления двигателей. Например, в этой работе подробно будут рассмотрены такие признаки классификации двигателей, как: “ Классификация по взаимному расположению цилиндров”,” Классификация двигателей внутреннего сгорания по количеству тактов”,” Классификация двигателей внутреннего сгорания по способу воспламенения.” Они в свою очередь будут включать в себя подпункты, такие как:” Одноцилиндровый двигатель”,” Рядные двигатели”, которые в свою очередь тоже будут иметь подпункты. Всё это делается для более детального рассмотрения выбранных мною тем. Теперь же я считаю необходимым сделать небольшое отступление и провести краткий экскурс в историю, а именно ознакомится с исходным значением слова двигатель, что бы осознать, какие изменения претерпевала семантика слова “двигатель”. Двигатель — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Важность, первичность двигателя в технике привела к тому, что слово “двигатель” употребляется в переносном смысле во всех сферах деятельности человека (например, в экономике общеизвестно выражение «Реклама — двигатель торговли»).То есть двигатель уже давно перестал существовать только в плоскости машиностроения, расширив сферу своего применения на многие другие сферы человеческой жизни. Пара фраз о прародителях современных двигателей: Первыми первичными двигателями стали парус и водяное колесо. Парусом пользуются уже более 7 тысяч лет. Водяное колесо — норию широко применяли для оросительных систем в странах Древнего мира: Египте, Китае, Индии. Водяное и ветряное колёса широко использовались в Европе в средних веках как основная энергетическая база мануфактурного производства. Надеюсь, вы-читатель, найдёте эту работу интересной и, возможно даже информативной.

 

  I) Классификация по взаимному расположению цилиндров.

1) Одноцилиндровый двигатель.

Простейший поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий всего один рабочий цилиндр. Одноцилиндровый двигатель является полностью несбалансированным и имеет неравномерный ход. Одноцилиндровые двигатели характеризуются наименьшим отношением площади поверхности рабочего цилиндра к рабочему объёму по сравнению с многоцилиндровыми двигателями, что обеспечивает наименьшие потери тепла в рабочем процессе и высокий индикаторный к.п.д. В то же время одноцилиндровые двигатели характеризуются существенной большей тепловой и механической напряжённостью деталей по сравнению с многоцилиндровыми двигателями. Удельная масса одноцилиндровых двигателей выше чем у многоцилиндровых такого же рабочего объёма.

Двухтактный цикл. в двухтакном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще.

В прошлом одноцилиндровые двигатели (благодаря простоте устройства) были широко распространены а их рабочий объём был практически не ограничен сверху — на судах и в стационарных установках встречались малооборотистые одноцилиндровые двигатели с рабочим объёмом до 12 л (например дизельный калоризаторный двигатель «Пионер» мощностью 33 кВт, выпущенный на заводе «Русский дизель»). В настоящее время распространение одноцилиндровых двигателей также достаточно широко, по причине их простоты, малой стоимости и малой массы, но рабочий объём ограничен.

                   Недостатки одноцилиндрового двигателя.

Процесс работы четырехтактного двигателя совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, т. е. рабочий ход происходит только через два оборота вала. Одноцилиндровые двигатели внутреннего сгорания высоких мощностей тяжелы, тихоходны и имеют весьма большие размеры.

Это объясняется сравнительно редким поступлением рабочего усилия на вал, благодаря чему для получения необходимой мощности требуется очень большое рабочее усилие. Для этого приходится увеличивать размеры поршня, цилиндра, маховика и других деталей. Вместе с размерами растет вес, что затрудняет получение большого количества оборотов в минуту. Редкие и большие рабочие усилия для создания необходимой равномерности вращения вала требуют постановки очень большого маховика. Поэтому одноцилиндровые двигатели не отвечают требованиям, предъявляемым к автомобилю и трактору, применяются, главным образом, в стационарных условиях.

Для получения двигателя автотракторного типа малого веса, малых размеров и достаточной мощности, необходимо увеличить количество цилиндров и число оборотов вала в минуту. При увеличении количества цилиндров увеличивается число рабочих ходов за два оборота вала. Чередуя рабочие хода между цилиндрами, можно повысить равномерность вращения вала. При сокращении времени совершения рабочего хода за счет повышенного числа оборотов вала можно дополнительно увеличить мощность.

Таким образом, автотракторный двигатель должен быть много-цилиндровым; современные двигатели чаще всего выполняются из четырех и шести цилиндров.

2) Рядные двигатели.

А) U-образный двигатель.

Условное обозначение силовой установки, представляющей собой два рядных двигателя, коленчатые валы которых механически соединены при помощи цепи или шестерней.

Известные примеры использования: спортивные автомобили — Bugatti Type 45, опытный вариант Matra Bagheera; некоторые судовые и авиационные двигатели.

U-образный двигатель с двумя цилиндрами в каждом блоке обозначается иногда как square four. Такие двигатели в двухтактном исполнении часто использовались на спортивных и гоночных мотоциклах в 80х годах, например Suzuki RG500 "Gamma".

Б) V-образный двигатель.

Cхема расположения цилиндров поршневого двигателя внутреннего сгорания, при которой цилиндры размещаются друг напротив друга под углом от 10° до 120° (наиболее часто 45°, 60° и 90°) в форме латинской буквы «V». В настоящее время в автомобилях чаще всего встречаются конфигурации с 6, 8, в спортивных моделях с 10 и 12 цилиндрами. В мотоциклах — с 2, 4, в спортивных моделях с 5, 6 цилиндрами. В авиационных или корабельных двигателях — с 4, 5, 10, 12 или более цилиндрами. Позволяет сократить линейные размеры мотора по сравнению с рядным расположением цилиндров.

Различные углы развала цилиндров используются в различных двигателях, в зависимости от числа цилиндров. Существуют углы, при которых двигатель работает устойчивее. Очень узкие углы развала цилиндров сочетают в себе преимущества V-образного и рядного двигателей (в первую очередь в виде компактности), так и недостатки; концепция старая, пионером в области её освоения была Lancia, а концерн Volkswagen Group недавно её переработал.

Некоторые конфигурации V-образных двигателей хорошо сбалансированы, в то время как другие работают менее плавно, чем их аналоги среди рядных двигателей. С оптимальным углом развала цилиндров, двигатели en:V16 engine имеют ровную работу цилиндров и отличную уравновешенность. Двигатели en:V10 engine и V8 могут быть сбалансированы с противовесами на коленчатый вал. Двигатели en:V12 engine, состоящие из двух рядных шестицилиндровых двигателей, всегда имеют ровную работу цилиндров и отличную уравновешенность независимо от угла развала цилиндров. Другие, такие как en:V-twin, en:V4 engine, en:V6 engine, V8 и V10, показывают увеличение вибрации и обычно требует балансировки.

Некоторые типы V-образных двигателей были построены перевернутыми, в большинстве своем для авиации. Преимущества включают в себя улучшение видимости из одномоторного самолета и низкий центр тяжести. Примеры включают в себя двигатели Второй мировой войны: немецкие Daimler-Benz DB 601 и двигатели Junkers Jumo.

Авиадвигатель Liberty L-12 (V12), 1917 года

Обычной практикой считается написание V#, где # обозначает количество цилиндров в двигателе.

                            Недостатки V-образного двигателя.

Несмотря на явные конструктивные преимущества подобных моторов, они, тем не менее, имеют и свои недостатки. Речь – о несбалансированной конструкции некоторых V-образных двигателей, например, шестицилиндровых. Для того, чтобы сбалансировать такой двигатель, приходится устанавливать дополнительные противовесы на коленвал, что, соответственно, увеличивает массу агрегата. Более сбалансированными двигателями из этой категории считаются восьми-, десяти- и двенадцатицилиндровые моторы. Последние, кстати, имеют практически и идеальную балансировку в силу того, что представляют собой, по сути, два рядных шестицилиндровых мотора, объединенных в одну композицию. А, как известно, именно шестицилиндровый рядный агрегат имеет самую уравновешенную конструкцию и наименее подвержен инерциями первого и второго порядка.

 

В) Оппозитный двигатель.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между рядами цилиндров составляет 180 градусов. В автомобильной и мототехнике оппозитный двигатель применяется для снижения центра тяжести, вместо традиционного V-образного, кроме того, оппозитное расположение поршней позволяет им взаимно нейтрализовывать вибрации, благодаря чему двигатель имеет более плавную рабочую характеристику. Однако оппозитные двигатели с верхним распределительным валом имеют вдвое большее количество распределительных валов. Наиболее широкое распространение оппозитный двигатель получил в модели Volkswagen Käfer выпущенной за годы производства (с 1938 по 2003 год) в количестве 21 529 464 штук.

Компания Porsche использует его в большинстве своих спортивных и гоночных моделей, таких как Porsche 997, Porsche 987 Boxster и другие.

Оппозитный двигатель является также отличительной чертой автомобилей марки Subaru, который устанавливается практически во все модели Subaru c 1963 года. Большинство двигателей этой фирмы имеют оппозитную компоновку, которая обеспечивает очень высокую прочность и жёсткость блока цилиндров. Несомненным плюсом оппозитного двигателя является его ресурс прочности: некоторые двигатели подобного типа эксплуатировались до нескольких сотен тысяч километров до капитального ремонта.

Также устанавливался на румынские автомобили Oltcit Club (является точной копией Citroen Axel), с 1987 по 1993 годы. В производстве мотоциклов оппозитные двигатели нашли широкое применение в моделях фирмы BMW и Honda, а также в советских тяжёлых мотоциклах «Урал» и «Днепр».

                              Минусы оппозитного двигателя.

Наряду с указанными выше преимуществами, есть у оппозитных двигателей и свои недостатки. Связаны они с особенностью конструкции мотора и касаются дорогого обслуживания и ремонта «оппозитника». Если в том же рядном или V-образном двигателе автовладелец может поменять свечи зажигания самостоятельно, то проделать эту операцию на оппозитном моторе практически невозможно – для этого потребуется применить специальное оборудование, которым располагают только СТО. Да и стоимость его производства сравнительно высока, что в конечном итоге сказывается на ценнике автомобиля.

Г) Н-образный двигатель.

Двигатель, конфигурация блока цилиндров которого представляет букву «Н» в вертикальном или горизонтальном расположении.

H-образный двигатель можно рассматривать как два оппозитных двигателя, расположенных один сверху другого или один рядом с другим, у каждого из которых есть свои собственные коленчатые валы, которые затем соединяются с одного конца. H-образная конфигурация позволяет создать многоцилиндровые двигатели, которые короче, чем другие варианты, что предоставляет преимущества на воздушных судах. Для гоночных автомобилей данная схема представляет собой недостаток не только из-за высокого центра тяжести из-за расположения одного коленчатого вала над другими, но также и потому, что двигатель сам должен располагаться достаточно высоко от земли, чтобы обеспечить просвет под выхлопные трубы. В плане отношения мощности к весу данная схема также хуже, чем двигатель простой конфигурации, использующий один коленчатый вал.

Д) VR-двигатель.

Рядно-смещенная компоновка, которая обозначается буквами «VR», зародилась в 1920-е годы, когда компания Lancia наладила выпуск семейства V-образных моторов с очень маленьким углом развала цилиндров (всего 10-20°). Тем не менее, впоследствии подобные агрегаты не нашли распространения, главным образом из-за чрезмерной вибронагруженности.

Лишь в 1991 году Volkswagen возродил рядно-смещённую схему, поскольку в то время немецкому концерну был необходим мощный шестицилиндровый мотор для установки на компактные модели Audi, Seat и Volkswagen. Традиционный V6 оказался для них излишне широким. Кстати, новые двигатели получили обозначение VR, и с тех пор это название стало официальным для рядно-смещённых агрегатов. «VR» — аббревиатура двух немецких слов, обозначающих V-образный и R-рядный, то есть «v-образно-рядный». Двигатель, разработанный компанией Volkswagen представляет собой симбиоз V-образного двигателя с экстремально малым углом развала 15° и рядного двигателя. Его шесть цилиндров расположены V-образно под углом 15°, в отличие от традиционных V-образных двигателей, имеющих угол 60° или 90°. Поршни расположены в блоке в шахматном порядке. Совокупность достоинств обоих типов двигателей привела к тому, что двигатель VR6 стал настолько компактным, что позволил накрыть оба ряда цилиндров одной общей головкой, в отличие от обычного V-образного двигателя. В результате двигатель VR6 получился существенно меньше по длине, чем рядный 6 цилиндровый, и меньше по ширине, чем обычный V-образный 6-цилиндровый двигатель. Ставился с 1991 года на автомобили Volkswagen Passat, Corrado, Golf, Vento, Jetta, Sharan.

Первые двенадцатиклапанные моторы VR6 имели заводские индексы «AAA» (объём 2.8 литра, мощность 174 л.с.) и «ABV» (объём 2.9 литра, мощность 190 л.с.). Позже в линейке моторов Volkswagen появились и другие модификации, вытекающие из данной компоновки: