ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ
Основными геометрическими характеристиками являются рабочий объем V, диаметр цилиндра D ход поршня S, их отношение( S/D и степень сжатия E)
Рассмотрим их влияние в отдельности на работу двигателя.
Объем, вытесняемый поршнем, выраженный в кубических сантиметрах при движении от верхней мертвой точки до нижней, носит название рабочего объема двигателя (Vh) и его кубатуры.
Объем, вытесняемый поршнем при движении от верхней мертвой точки до начала выхлопа, называется эффективные рабочим объемом (Vэф).
Для иллюстрации влияния изменения диаметра цилиндра и хода поршня при неизменном рабочем объеме можно взять три примера: 1) с ходом поршня, значительно большим, чем диаметр цилиндра; 2) с ходом поршня, равным диаметру цилиндра и 3) с ходом поршня, намного меньшим диаметра цилиндра (рис. 9).
Рис. 9. Виды соотношений диаметра цилиндра и хода поршня
Уменьшение хода или уменьшение отношения хода к диаметру цилиндра для данного объема имеет два очевидных эффекта: 1) расстояние, пройденное поршнем за один оборот, уменьшается; 2) нагрузка на шейку коленчатого вала увеличивается. Такой двигатель более компактен, что позволяет значительно уменьшить его вес. На высокооборотных двигателях это дает уменьшение трения и износа благодаря меньшей скорости движения поршня, что выгодно отличает этот тип от двигателей с длинным ходом поршня. Однако при этом увеличивается утечка газов вокруг поршня (благодаря увеличению диаметра).
В свое время считали, что преимущество короткого хода поршня для быстроходных двигателей не ясно. Однако сейчас для большинства двигателей с рабочими оборотами 10 000—12 000 об./мин почти всегда выбирают величину хода поршня, близкую к диаметру цилиндра.
Поскольку скорость поршня пропорциональна числу оборотов и ходу поршня, то при равных оборотах короткоходный двигатель имеет меньшие скорости поршня, чем длинноходный. Скорость поршня равна нулю в ВМТ и НМТ и достигает максимума при 70—80° поворота вала от ВМТ (рис. 10).
Рис. 10. Диаграмма скоростей движения поршня при длинном и коротком ходах
Смещение оси цилиндра относительно оси коленчатого вала известно под названием дезаксиации. Эта система не может действовать одинаково эффективно при изменении направления вращения. Следовательно, двигатель с дезаксиальным цилиндром будет иметь более благоприятное направление вращения в сторону смещения цилиндра (рис. 11 по стрелке).
Дезаксиальное расположение цилиндра уменьшает боковое давление поршня на цилиндр во время рабочего хода (движения поршня вниз). Как только поршень отойдет от верхней мертвой точки вниз (при симметричной конструкции цилиндра), давление передается под углом через шатун, заставляя поршень двигаться -прижатым к одной стороне цилиндра.
Дезаксиация цилиндра уменьшает это давление, а боковое давление поршня при ходе вверх увеличивает, но так как давление газов при рабочем ходе больше, а при сжатии (ходе вверх) меньше, то сумма потерь на трение уменьшается. В целях создания лучшего уплотнения и меньшего износа поршня не рекомендуется делать его высоту менее хода поршня. Двигатель с коротким или почти равным диаметру цилиндра ходом поршня при длине шатуна, составляющей 1,7— 1,8 хода (в среднем), является наиболее распространенным. В двигателях массового выпуска ход поршня обычно несколько больше, чем диаметр цилиндра. Такие двигатели легче запускаются и имеют более продолжительный срок службы.
Рис. 11. Схема влияния дезаксиации цилиндра двигателя на боковую силу давления поршня
Эффективной степенью сжатия E называется отношение суммы объемов эффективного рабочего объема и объема камеры сгорания к объему камеры сгорания. Степень сжатия характеризует величину предварительного геометрического сжатия рабочей смеси в цилиндре, то есть во сколько раз уменьшен первоначальный объем рабочей смеси в цилиндре перед воспламенением смеси. В целях повышения мощности степень сжатия выгодно иметь возможно большую. На современных авиамодельных двигателях величина степени сжатия находится в пределах 6—9 для калильных и 18—25 для компрессионных двигателей. Увеличению степени сжатия препятствует способность рабочей смеси детонировать.
Источник: О. К. Гаевский "Авиамодельные двигатели"
Похожие материалы: