Выбор типа и параметров двигателя

1 ВЫБОР ТИПА И ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ

Двигатели можно подразделить по следующим основным признакам. [1,2]

1)  По способу осуществления рабочего цикла:

а)  четырёхтактные, у которых цикл осуществляется за четыре хода поршня;

б)  двухтактные, у которых цикл осуществляется за два хода поршня.

2)  По способу действия:

а)  простого действия, у которых рабочий цикл осуществляется в одной только верхней полости цилиндра;

б)  двойного действия, у которых цикл осуществляется в двух полостях цилиндра –  в верхней и нижней;

в)  с противоположно движущимися поршнями, которые являются по существу двумя двухтактными дизелями простого действия с общей камерой сгорания.

3)  По роду рабочего цикла:

а)  с подводом теплоты при почти постоянном объёме – двигатели с низкой степенью сжатия и принудительным зажиганием;

б)  с подводом теплоты при почти постоянном давлении – двигатели с высокой степенью сжатия, воздушным распыливанием топлива и самовоспламенением;

в)  система охлаждения смешанным подводом теплоты сначала при постоянном объёме, а затем при постоянном давлении – все современные дизели с высокой степенью сжатия, механическим распыливанием топлива и самовоспламенением.

4)  По роду применяемого топлива:

а)  работающие на лёгком жидком топливе;

б)  работающие на газообразном топливе;

в)  газожидкостные;

г)  многотопливные двигатели, приспособленные для работы на широком ассортименте топлив.

5)  По способу наполнения рабочего цилиндра:

а)  без наддува, у которых наполнение рабочей смесью обеспечивается перемещением поршня;

б)  с наддувом, у которых рабочая смесь подаётся в цилиндр при повышенном давлении из особого продувочно-наддувочного агрегата.

6)  По способу смесеобразования:

а)  с внутренним смесеобразованием, у которых рабочая смесь воздуха и распыленного топлива образуется внутри цилиндра;

б)  с внешним смесеобразованием, у которых горючая смесь из воздуха и паров лёгкого топлива образуется вне рабочего цилиндра.

7)  По конфигурации камеры сгорания:

а)  с неразделёнными однополостными камерами сгорания;

б)  с полуразделёнными камерами сгорания;

в)  с разделёнными камерами сгорания с двумя или более полостями.

8)  По способу воспламенения топлива:

а)  с самовоспламенением топлива;

б)  с принудительным зажиганием, у которых горючая газовая смесь поджигается за счёт самовоспламенения небольшого количества жидкого распыленного запального топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

9)  По конструктивному выполнению:

а)  тронковые, у которых в качестве направляющей поршня используется тронковая часть поршня;

б)  крейцкопфные, у которых в качестве направляющей поршня служит ползун, перемещающийся по параллелям.

10)  По реверсивности:

а)  нереверсивные, имеющие одно постоянное направление вращения;

б)  реверсивные, у которых перемена направления вращения осуществляется реверсивным механизмом.

11)  По частоте вращения:

а)  малооборотные, у которых частота вращения 100 – 350 мин^-1;

б)  среднеоборотные, у которых частота вращения 350 – 750 мин^-1;

в)  высокооборотные, у которых частота вращения 750 – 3000 мин^-1.

12)  По назначению:

а)  стационарные – применяются в промышленности и сельском хозяйстве в качестве привода различных стационарных установок – генераторов электрического тока, компрессоров, насосов и т. д.;

б)  судовые дизели – используются в морском и речном флоте в качестве главных, работающих на гребной винт непосредственно или через какую-либо передачу;

в)  тепловозные дизели – устанавливаются на магистральных тепловозах, мощных манёвровых тепловозах и т. д.;

г)  транспортные дизели – применяются на передвижных электростанциях, автомобилях, тракторах и т. д.

Кроме того, для каждого типа двигателя установлены оптимальные значения основных параметров, таких как эффективная мощность, частота вращения коленчатого вала, степень сжатия и др. Приведём значения этих величин, выбираемые для тракторных двигателей.

Мощность, снимаемая с коленчатого вала двигателя, N_Е., для двигателей специального назначения чаще всего лежит в пределах 200…880 кВт. Мощность проектируемого двигателя составляет 220 кВт.

Средняя за ход скорость поршня С_М. = 5,8…12 м/с. Средняя скорость поршня проектируемого двигателя С_М. = 10,4 м/с.

Частота вращения коленчатого вала двигателя n = 1000…3000 мин^-1. Для проектируемого двигателя n = 2600 мин^-1.

Среднее эффективное давление р_Е. = 0,65…1,3 МПа. Для проектируемого двигателя р_Е. = 1,25 МПа.

Удельный эффективный расход топлива g_Е. = 210…245 г/кВт∙ч. Для проектируемого двигателя g_Е. = 241 г/кВт∙ч.

Степень сжатия ε = 13…24. Для проектируемого двигателя ε = 23,9.

Максимальное давление газов в цилиндре р_z = 4…14 МПа. Для проектируемого двигателя р_z = 12 МПа.

Литровая мощность двигателя N_Л. = 9…60 кВт/л. Литровая мощность проектируемого двигателя составляет N_Л. = 27 кВт/л.

Основные требования, предъявляемые к двигателям боевых машин:

1)  возможно малые вес и габариты при достаточной жёсткости конструкции;

2)  высокая экономичность по расходу топлива и масла при переменном скоростном и нагрузочном режимах;

3)  хорошая приёмистость;

4)  надёжный пуск и работа при значительных колебаниях температуры окружающей среды;

5)  надёжное охлаждение двигателя;

6)  хорошая фильтрация воздуха, топлива и масла;

7)  обеспечение длительной работы двигателя с нагрузкой, близкой к номинальной.

На основании всего вышеперечисленного проектируемый двигатель можно охарактеризовать как трехцилиндровый двухтактный дизель с наддувом со встречно движущимися поршнями, предназначенный для установки на спецтехнику – колесную боевую машину. По значениям основных конструктивных и режимных параметров он занимает промежуточное положение среди современных двигателей такого типа. Однако наряду с этим в нём удалось добиться довольно высоких значений таких параметров как частота вращения коленчатого вала, среднее эффективное давление, максимальное давление в цилиндре, удельный эффективный расход топлива.