Конфигурация двигателя описывает основные принципы работы , с помощью которого двигатели внутреннего сгорания относятся к категории.
Поршневые двигатели часто классифицируют по расположению цилиндров, клапанам и распределительным валам. Двигатели Ванкеля часто классифицируются по количеству присутствующих роторов. Газотурбинные двигатели часто делятся на турбореактивные, турбовентиляторные, турбовинтовые и турбовальные.
Поршневой сыр
Расположение цилиндров
Одноцилиндровые двигатели
Прямые / рядные двигатели
Прямые двигатели, также известные как рядные двигатели, имеют все цилиндры, выровненные в один ряд вдоль коленчатого вала без смещения. Когда прямой двигатель установлен под углом, его иногда называют «наклонным двигателем». Типы прямых двигателей включают:
V-образные двигатели
V-образные двигатели, также известные как Vee-двигатели, имеют цилиндры, выровненные в двух отдельных плоскостях или «рядах», так что они выглядят как «V», если смотреть вдоль оси коленчатого вала. Типы двигателей V включают:
Плоские двигатели
Плоские двигатели, также известные как "горизонтально-оппозитные" или "оппозитные" двигатели, имеют цилиндры, расположенные в двух рядах по обе стороны от одного коленчатого вала. Типы плоских двигателей включают:
- плоский-два , обычно называемый "плоский-близнец"
- квартира четыре
- квартира шесть
- восьмерка
- квартира-двенадцать
Двигатели с оппозитными поршнями
Двигатель с оппозитными поршнями похож на двигатель Flat / Boxer в том, что пары поршней коаксиальны, а не используют общий коленчатый вал, а используют одну камеру сгорания на пару поршней. Конфигурация коленчатого вала варьируется в зависимости от конструкции оппозитного двигателя. Одна компоновка имеет плоский двигатель / оппозитный двигатель в центре и добавляет дополнительный оппозитный поршень на каждом конце, так что на каждом цилиндре есть два поршня с каждой стороны.
Двигатели W
У двигателей W цилиндры имеют конфигурацию, в которой ряды цилиндров напоминают букву W, так же как цилиндры V-образного двигателя напоминают букву V. Типы двигателей W включают:
X двигатели
X-двигатель - это, по сути, два V-образных двигателя, соединенных общим коленчатым валом. Большинство из них были существующими двигателями V-12, преобразованными в конфигурацию X-24.
U двигатели
Двигатели типа U состоят из двух отдельных прямых двигателей (в комплекте с отдельными коленчатыми валами), соединенных шестернями или цепями. Большинство U-образных двигателей имеют четыре цилиндра (т. Е. Два двухрядных двигателя вместе), такие как четырехцилиндровые двигатели и сдвоенные сдвоенные двигатели.
Двигатели H
Подобно двигателям U, двигатели H состоят из двух отдельных плоских двигателей, соединенных шестернями или цепями. Двигатели H производятся с числом цилиндров от 4 до 24.
Радиальные двигатели
Радиальный двигатель имеет единственный коленчатый вал с цилиндрами, расположенными в форме плоской звезды вокруг одной и той же точки на коленчатом валу. Эта конфигурация обычно использовалась в самолетах с 5 цилиндрами с воздушным охлаждением.
Дельта-двигатели
Двигатель Delta Engine имеет три (или несколько) цилиндров с противоположными поршнями, выровненными в трех отдельных плоскостях или «рядах», так что при взгляде вдоль оси главного вала они кажутся находящимися в Δ. Ярким примером такого типа планировки является Napier Deltic .
Другие макеты
Менее распространенные конфигурации включают двигатель с наклонной шайбой с двигателем K-Cycle, в котором пары поршней находятся в противоположной конфигурации, разделяя цилиндр и камеру сгорания.
Клапаны
Большинство четырехтактных двигателей имеют тарельчатые клапаны , хотя некоторые авиационные двигатели имеют золотниковые клапаны . Клапаны могут быть расположены в блоке цилиндров ( боковые клапаны ) или в головке цилиндров ( верхние клапаны ). Современные двигатели неизменно относятся к последней конструкции. На цилиндр может быть два, три, четыре или пять клапанов, при этом количество впускных клапанов превышает количество выпускных клапанов в случае нечетного числа. Интерференционные двигатели - это такие двигатели, в которых клапан может столкнуться с поршнем, если фазы газораспределения были неправильными.
Распредвалы
Тарельчатые клапаны открываются с помощью распределительного вала, который вращается со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала. Это может быть цепь, шестерня или зубчатый ремень, приводимый от коленчатого вала, и он может располагаться в картере (где он может обслуживать один или несколько блоков цилиндров) или в головке блока цилиндров.
Если распределительный вал расположен в картере, для управления верхними клапанами потребуется ряд клапанов, состоящий из толкателей и коромысел . Механически более простыми являются боковые клапаны , в которых штоки клапанов опираются непосредственно на распределительный вал. Однако это приводит к плохому потоку газа в головке блока цилиндров, а также к проблемам с нагревом и не подходит для использования в автомобилях, см. Двигатель с плоской головкой .
В большинстве современных автомобильных двигателей распределительный вал размещается на головке блока цилиндров в виде верхнего распредвала (OHC). В головке блока цилиндров может быть один или два распредвала; конструкция с одним распредвалом называется одинарным верхним распредвалом (SOHC). Конструкция с двумя распределительными валами на головку блока цилиндров называется двойным верхним распределительным валом (DOHC). Обратите внимание, что распределительные валы подсчитываются на головку блока цилиндров, поэтому V-образный двигатель с одним распределительным валом в каждой из двух головок цилиндров по-прежнему является конструкцией SOHC, а V-образный двигатель с двумя распределительными валами на головку блока цилиндров - DOHC, или неформально «четырехкулачковый " двигатель. [1] [2]
С верхними распределительными валами клапанный механизм будет короче и легче, поскольку толкатели не требуются. Некоторые конструкции верхнего распредвала все еще имеют коромысла ; это облегчает регулировку механических зазоров.
Конструкция с четырьмя клапанами на цилиндр обычно имеет два клапана для впуска и два для выпуска, что требует двух распределительных валов на ряд цилиндров. Если в головке блока цилиндров имеется два распределительных вала, кулачки иногда могут опираться непосредственно на толкатели кулачков на штоках клапанов (толкатели). Кулачковые толкатели способствуют снижению шума, гашению вибрации, амортизации ударов и переносу осевой нагрузки. [3] [4] Это последнее устройство является наиболее безынерционным, обеспечивает наиболее беспрепятственный поток газа в двигателе и является обычным устройством для высокоэффективных автомобильных двигателей. Это также позволяет расположить свечу зажигания в центре головки блока цилиндров, что способствует лучшим характеристикам сгорания. При превышении определенного количества клапанов эффективная площадь покрытия уменьшается , поэтому четыре - это наиболее частое число. Нечетное количество клапанов обязательно означает, что на стороне впуска или выпуска должно быть на один клапан больше. На практике это неизменно впускные клапаны - даже в конструкциях с четными головками впускные клапаны часто больше по размеру, чем выпускные.
Очень большие двигатели (например, судовые двигатели ) могут иметь дополнительные распредвалы или дополнительные кулачки на распредвале, чтобы двигатель мог работать в любом направлении. Кроме того, можно использовать другие манипуляции с клапанами, например, для торможения двигателем, например, в тормозе Jake .
Недостатком верхних кулачков является то, что для привода кулачков требуется гораздо более длинная цепь (или ремень), чем с распредвалом, расположенным в блоке цилиндров, обычно также требуется натяжитель. Обрыв ремня может вывести из строя двигатель, если поршни коснутся открытых клапанов в верхней мертвой точке .
Ванкеля (роторные) двигатели
Двигатели Ванкеля (иногда называемые «роторными двигателями») можно классифицировать по количеству присутствующих роторов. Большинство серийных двигателей Ванкеля имеют два ротора, однако производятся также двигатели с одним, тремя и четырьмя роторами. [5] [6] Двигатели Ванкеля также можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они безнаддувными или с турбонаддувом .
Большинство двигателей Ванкеля работают на бензине, однако были исследованы прототипы двигателей, работающих на дизельном топливе и водороде.
Газотурбинные двигатели
Газотурбинные двигатели, в основном используемые для самолетов, обычно делятся на следующие категории:
- Турбореактивный , газы проходят через сопло движителя
- Турбореактивный двухконтурный двигатель, газы проходят через вытяжной вентилятор
- Турбовинтовой , газы проходят через несинхронизированный винт, обычно с переменным шагом.
- Турбовал , газовая турбина, оптимизированная для создания механического крутящего момента вместо тяги.
Рекомендации
- ^ «Основы распределительного вала» . www.oregoncamshaft.com . Проверено 5 февраля 2016 .
- ^ «Двигатель OHV, OHC, SOHC и DOHC (с двумя распредвалами) - автомобильный иллюстрированный глоссарий» . Samarins.com . Проверено 5 февраля 2016 .
- ^ «Как работают автомобильные двигатели» . HowStuffWorks . Проверено 5 февраля 2016 .
- ^ "Подшипники толкателя кулачка на подшипнике Emerson" . products.emersonbearing.com . Проверено 5 февраля 2016 .
- ^ «Технически интересно: четырехроторный Mercedes SL доктора Ванкеля» . www.bringatrailer.com . 21 марта 2018 . Проверено 31 августа 2019 года .
- ^ "Как работает четырехроторный двигатель Ванкеля" . www.roadandtrack.com . 23 ноября 2016 . Проверено 31 августа 2019 года .