Дизельный двигатель. Основные понятия

[Santer]

Основные понятия

Следующие основные понятия действительны для всех типов поршневыхдвигателей.

    * Внутренний диаметр
      Внутренний диаметр - это диаметр цилиндра.
    * Ход поршня
      Путь, который проходит поршень в цилиндре между мертвыми точками, называется ходом поршня.
    * Мертвая точка
      Мертвые точки - это крайние точки движения поршня, в которых он изменяет направление своего движения. Различают верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мертвую точку (НМТ). При положении поршня в ВМТ камера сгорания имеет минимальный объем, а в НМТ - максимальный.
    * Рабочий объем
      Рабочий объем одного цилиндра -это пространство, которое проходит поршень за один свой ход. Иначе говоря: это объем цилиндра между ВМТ и НМТ поршня. В технических данных двигателя обычно приводится общий рабочий объем двигателя. Общий рабочий объем является суммой отдельных рабочих объемов всех цилиндров.
    * Камера сжатия
      Это пространство, которое остается над поршнем, когда он находится в положении в ВМТ. Камера сгорания имеет при этом минимальный объем.
    * Камера сгорания
      Камера сгорания ограничена головкой блока цилиндров, поршнем и стенкой цилиндра. В положении в ВМТ камера сгорания соответствует камере сжатия. В положение в НМТ камера сгорания включает в себя камеру сжатия плюс рабочий объем.
    * Степень сжатия (α)
      Степень сжатия - это отношение рабочего объема плюс объема камеры сжатия к объему камеры сжатия.
    * Отношение хода поршня к диаметру цилиндра
      Это отношение хода поршня к внутреннему диаметру. Двигатели по их конструкции делятся на длинноходные и короткоходные. У длинноходных двигателей ход поршня больше, чем внутренний диаметр цилиндра, у короткоходных -меньше. Двигатели, у которых внутренний диаметр цилиндра и ход поршня равны, относят к коротко-ходным. Подобные двигатели также называют квадратными.
    * Отношение длины шатуна к радиусу кривошипа (λ)
      Оно обозначает соотношение длины шатуна {расстояния между центрами отверстий шатуна) и радиуса кривошипа (расстояния между осями коренных подшипников и шатунных шеек).
    * Средняя скорость поршня
      Даже при постоянной частоте вращения коленвала двигателя поршень постоянно ускоряется и замедляется. В верхней и нижней мертвых точках он на короткое время останавливается. На пути между ними его скорость доходит до максимальной и затем снова падает.
      Вследствие этой постоянно изменяющейся скорости поршня рассчитывают среднюю скорость поршня. Это и есть теоретическая постоянная скорость, или средняя скорость поршня. Средняя скорость поршня обычно указывается при номинальной частота вращения и служит мерой нагрузки на двигатель.
    * Максимальная скорость поршня
      Поршень достигает своей максимальной скорости, когда шатун и радиус кривошипа образуют прямой угол. Максимальная скорость поршня прим. в 1,6 раза больше средней скорости поршня.
    * Определенные частоты вращения коленвала двигателя
      В качестве частоты вращения коленвала двигателя указывается количество оборотов коленчатого вала в минуту.
      Для двигателя имеют значение различные частоты вращения:
      Пусковая частота вращения или частота вращения стартера -это минимальная частота вращения коленвала, необходимая для запуска двигателя. С частотой вращения коленвала на холостом ходу запущенный двигатель продолжает работать сам. При номинальной частоте вращения двигатель достигает своей максимальной мощности. Максимальная частота вращения - это максимально допустимая частота вращения для защиты двигателя от механических повреждений.
    * Силы инерции
      Сила инерции - это сопротивление, которое оказывает тело при изменении движения, т. е. она является следствием инертности, которая противодействует ускорению.
      Опытом, при котором это очень хорошо видно, является движение стеклянного стакана с водой по столу. Если стакан движется медленно и равномерно, то вода не колышется. Если стакан резко ускоряется или замедляется, тогда вода выливается через край. Инертность воды действует против изменения движения. В случае твердого тела это означает, что необходимо приложить соответствующую силу для ускорения или замедления тела. Сила инерции зависит от величины массы и ускорения.
    * Колебательное движение
      Колебательное движение означает, что тело постоянно двигается вдоль одной оси в одну и другую стороны.
    * Вращательное движение
      Вращательное движение означает, что тело движется по круговой орбите вокруг центральной оси.


Рис. Вид движения:
1 Верхняя мертвая точка (ВМТ)
2 Ход поршня
З Нижняя мертвая точка (НМТ)
4 Длина шатуна
5Радиус кривошипа
б Внутренний диаметр
7 Камера сжатия
8 Рабочий объем

Конструкции двигателей

За всю, более чем 120-летнюю, историю двигателя внутреннего сгорания предлагались многочисленные варианты расположения цилиндров. Из них лишь некоторые нашли применение на автомобилях. Двигатели различают по ориентации, расположению и количеству цилиндров.

Положение установки
Положение установки определяется положением осей цилиндров. При этом различают двигатели с вертикально и горизонтально расположенными цилиндрами. Если двигатель установлен наклонно, как все рядные двигатели BMW, то также говорят о вертикальном положении.

Расположение цилиндров
Имеется большое число вариантов расположения цилиндров, большинство которых обозначаются буквами.
Далее приведены самые распространенные в автомобилестроении конструкции.
Рядный двигатель имеет один ряд цилиндров и один коленчатый вал. Все цилиндры расположены друг за другом и их оси параллельны.

В случае V-образного двигателя
(два ряда цилиндров, один коленчатый вал) ряды цилиндров обычно располагаются под углом от 60 до 90° по отношению друг к другу. Расположенные соответственно напротив друг друга шатуны двух рядов делят одну шатунную шейку коленчатого вала.
Такое положение отличает V-образный двигатель с углом 180° между цилиндрами от оппозитного двигателя (Boxer), в котором шатунные шейки расположены напротив друг друга. Поэтому поршни двигаются, то навстречу, то друг от друга. Отсюда и название Boxer, потому что выглядит это, как боксирование поршней.

VR-двигатель является комбинацией V-образного и рядного двигателя. У него один ряд цилиндров, в котором, однако, на самом деле два ряда цилиндров, расположенных под углом 15°. Каждый шатун имеет свою шейку на коленчатом вале.

W-образный двигатель имеет три ряда цилиндров и один коленчатый вал. Соответственно, с каждой шейкой коленчатого вала соединены три шатуна. Один V-образный двигатель из двух VR обозначается, как V-VR-двигатель или также, как W-образный двигатель.
Двигатели VR и W устанавливаются прежде всего в целях экономии места. Однако для BMW экономия места не является настолько важной, чтобы идти на компромисс за счет плавности хода и качеств двигателя.
BMW устанавливает исключительно рядные и V-образные двигатели. 6-цилиндровый рядный двигатель обеспечивает выдающуюся сбалансированность. Однако рядный двигатель с восемью и более цилиндрами теряет смысл из-за своей длины. Кроме того, коленчатый вал при такой длине испытывал бы слишком большие напряжения.

Направления вращения

Двигатель правого вращения -это двигатель, коленчатый вал которого вращается, если смотреть со стороны, противоположной выходному валу, по часовой стрелке, т. е. вправо. Это -официальное описание.
Если смотреть на двигатели BMW спереди, двигатель вращается по часовой стрелке.

При левом вращении двигатель вращается, при взгляде в том же направлении, против часовой стрелки.


Рис. Последовательность расположения цилиндров
А Рядный двигатель
В V-образный двигатель
1 1-й цилиндр
2 2-й цилиндр
3 3-й цилиндр
4 4-й цилиндр
5 5-й цилиндр
6 6-й цилиндр
7 7-й цилиндр
8 8-й цилиндр

Нумерация цилиндров
Если смотреть на двигатель, как при определении направления вращения, то ближний к вам цилиндр получает номер ,,1". Цилиндры отсчитываются по очереди в сторону отбора мощности.
В случае двигателя с несколькими рядами цилиндров цилиндры считаются также, причем сначала в первом, затем во втором ряду. Первый ряд цилиндров располагается слева, если смотреть в том же направлении.

(с)