Габаритные размеры двигателей легковых автомобилей и мотоциклов

При расчете габаритных размеров двигателей легковых автомобилей и мотоциклов за основу берут заданный рабочий объем одного цилиндра, получая следующую формулу:



При отношении величины хода поршня к диаметру цилиндра k=Н/D получаем:



В уравнении 4.2 указываются те размеры, которые уже исследовались на опытных или серийных образцах, поэтому желательно проверить расчеты с помощью уравнения 4.4, позволяющего рассчитать среднюю скорость движения поршня.



c_{m zul} — допустимая средняя скорость движения поршня.



Указанную в уравнении 4.4 частоту вращения коленчатого вала получаем из преобразованной формулы для расчета мощности:



Если рассчитанная средняя скорость движения поршня достаточно точно соответствует допустимой средней скорости, то габаритные размеры были определены верно. В противном случае необходимо вновь провести расчеты с использованием экспериментально полученных данных.

Экспериментальные данные:

Для числа цилиндров

• Двигатель мотоцикла z = 1,2, 3,4
• Двигатель легкового автомобиля z = 4, 6 (рядный) или 8, 12 (V-образный)

При большом количестве цилиндров получаем достаточно равномерный крутящий момент и хорошую уравновешенность работы, но стоимость двигателя при этом возрастает.

Для отношения длины хода поршня к диаметру цилиндра

k = 0,6 до 1,1

Предпочтительным является небольшое значение к, поскольку в этом случае меньше не только ход поршня, но и средняя скорость его перемещения. Меньший ход поршня предопределяет незначительную конструктивную высоту двигателя, а низкая средняя скорость перемещения поршня — длительный срок службы мотора. Диаметр цилиндра при небольшом к является большим. При этом необходимо устанавливать большие клапаны, так как вследствие хорошего наполнения цилиндра возникает большое среднее эффективное давление на поршень. Недостатком низкого значения соотношения к является большой диаметр поршня с соответствующими высокими усилиями на его днище. Кроме того, в этом случае камера сгорания выполняется низкой, особенно при высокой степени сжатия, что связано с плохим сгоранием и увеличенным отводом теплоты через стенки.

Для среднего эффективного давления на поршень

• Четырехтактный бензиновый двигатель мотоцикла p_e = от 8,5 до 10 бар
• Двухтактный бензиновый двигатель мотоцикла p_e = от 6 до 7,5 бар
• Четырехтактный бензиновый двигатель легкового автомобиля р_е = от 9 до 13 бар
• Четырехтактный дизельный двигатель легкового автомобиля р_е = от 7,5 до 10 бар
• Четырехтактный дизельный двигатель легкового автомобиля с наддувом р_е = от 9 до 18 бар

Для допустимой средней скорости перемещения поршня

c_{m zul} = от 10 до 17 м/сек

Средняя скорость перемещения поршня должна быть по возможности низкой с учетом износа поршневых колец, поршня и гильзы цилиндра.