Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Автомобильные двигатели

Двигатели с воздушным охлаждением

Двигатели с воздушным охлаждением делают с раздельными цилиндрами, которые крепят к верхней половине картера. Цилиндры этих двигателей могут быть изготовлены по двум силовым схемам: с несущими шпильками (рис. 247, а) и сжатым цилиндром и с несущим цилиндром (рис. 247, б), растягиваемом в осевом направлении силами давления газов. В первом случае длинные силовые шпильки 1 подтягивают через головку отдельные цилиндры к опорной плоскости картера и одновременно обеспечивают плотность газового стыка, во втором цилиндры прикрепляют к картеру короткими шпильками 2 (четыре шесть шпилек) через опорный фланец, а головку навертывают на цилиндр или подтягивают к нему с помощью шпилек.

В двигателях с воздушным охлаждением целесообразно приме-

400

нять туннельные картеры с большой продольной и поперечной жесткостью (рис. 247, в).

Цилиндры двигателей с воздушным охлаждением изготовляют цельностальными с кругом обработанными ребрами; чугунными с литыми ребрами; в виде стальной или чугунной гильзы с напрессованной на нее алюминиевой оребренной муфтой и такой же гильзы, но залитой в алюминиевую отливку; цельноалюминиевыми с покрытием внутренней поверхности слоем твердого пористого хрома. В серийных двигателях применяют конструкции с несущими шпильками и с литыми цилиндрами без последующей обработки резанием ребер.

Охлаждающая поверхность непосредственно стенок цилиндров составляет 2540% всей потребной поверхности охлаждения (на головку приходится 6075%). Оребрение цилиндра начинается непосредственно от стыка его с головкой и доходит, как правило, до зоны расположения колец в н. м. т. Оребрепная часть составляет 45 55% всей длины цилиндра. Для карбюраторных двигателей удельная поверхность охлаждения равна 0,610,81 см3/Вт, а для дизелей 0,480,61 см2/Вт. Скорость воздуха между ребрами достигает 50 м/с.

Отношение наружной поверхности охлаждения головки и цилиндра к внутренней, омываемой горячими газами, зависит от цилиндровой мощности, а также от степени форсирования двигателя по энергетическим показателям и колеблется в пределах 1523.

на воздушное пространство менаду ребрами.

В литых конструкциях (рис. 249) расстояние между ребрами определяется прежде всего прочностью стержней. При высоте ребер 60 мм (в головках цилиндров) в отливке из алюминиевого сплава при литье в земляную форму удается выдержать шаг 5 мм. В случае обтачивания ребер шаг можно уменьшить до 3,5 мм (при толщине ребра 1 мм).

Высота ребер цилиндров определяется теплопроводностью металла и обычно не превышает 1418 мм. Наилучшей конструкцией оребрния цилиндров считают короткие ребра с небольшим расстоянием между ними. В этом случае затраты мощности на охлаждение уменьшаются. Цилиндр с неодинаковой в различных направлениях жесткостью (несимметричные ребра) при высокой температуре деформируется неравномерно. Это может сопровождаться недопустимой ова-лизацией наиболее нагретой верхней части цилиндра и быть причиной повышенного износа. Для устранения овализации в ребрах делают вырезы, доходящие до стенок цилиндра (рис. 249, б). Вырезы в соседних рядах смещены один относительно другого. При нагревании ребра небольшой длины могут свободно деформироваться; при этом в стенках цилиндра не создается недопустимых термических напряжений и не оказывается заметного влияния на его форму.

Для увеличения отвода теплоты от стальных гильз на них напрессовывают алюминиевые оребренные цилиндры, предварительно нагретые до 250300° С. В этом случае температура стенок цилиндра из-за неполного контакта между соприкасающимися поверхностями (не превышающего 50%) понижается лишь на 3545° С. Лучший теплоотвод достигается при совместной отливке алюминиевого ореб-ренпого цилиндра со стальной или чугунной гильзой. В промежуточном слое вследствие диффузии создается прочное соединение металлов (альфин-процесс). Это позволяет также отливать головки со стальными клапанными седлами и втулками для свечей, а также со вставными камерами сгорания для дизелей (рис. 249, а).

Наиболее нагретой частью цилиндра с воздушным охлаждением является головка, которую всегда изготовляют из алюминиевых сплавов путем отливки в кокиль. Головки из легких сплавов имеют более низкие температуры вследствие лучшей теплопроводности металла. Температура наружных поверхностей головки, изготовленной из алюминиевого сплава, если исходить из условий прочности и надежности работы, пе должна превышать в наиболее нагретых точках в зоне между клапанами 215230° С, и только на форсированных режимах допускается кратковременное повышение температуры до 260° С. Температурное поле головки должно быть возможно более равномерным, чтобы не возникали термические деформации, в результате которых может нарушиться геометрическая форма верхней части цилиндра. Охлаждающая поверхность головки составляет 7560% поверхности оребрения цилиндра. Высота охлаждающих ребер литых головок доходит до 5060 мм (рис. 250). В кованых головках ребра фрезеруют. В этом случае толщина ребра может быть доведена до 1,5 мм при шаге 3,54,0 мм. Поверхность охлаждения при этом возрастает по сравнению с литыми конструкциями на 20%.

При использовании головок из алюминиевого сплава газовый стык обеспечивается непосредственным контактом головки и торцовой поверхности чугунной гильзы.

На рис. 250 изображены головки с V-образным расположением осей клапана. При перпендикулярном направлении потока охлаждающего воздуха к плоскости осей клапанов (рис. 250, а) между патрубками остается небольшое пространство для размещения охлаждающих ребер и прохода воздуха. Воздух для охлаждения целесообразно подводить со стороны более нагретого выпускного канала.

Наилучшей схемой расположения клапанов в отношении развития проходных площадей впускных и выпускных каналов и охлаждающей поверхности между ними является V-образная (рис. 250, б) с шатровой или полусферической камерой сгорания. Угол развала клапанов доходит до 80°.

Воздух для охлаждения двигателя нагнетается вентилятором, на привод которого затрачивается мощность, пропорциональная расходу воздуха в третьей степени. В случае свободного обдува цилиндров на охлаждение требуется примерно в 2 раза больше воздуха, чем при направленном организованном потоке.

В однорядном двигателе вентилятор устанавливают сбоку двигателя, в V-образном непосредственно перед цилиндрами (рис. 251).

Направление воздушного потока вдоль цилиндров однорядного двигателя, как и отвод горячего воздуха, обеспечивается каио

том 1 (рис. 251). Для распределения воздушного потока по отдельным цилиндрам служат дефлекторы, направляющие воздух, во избежание неравномерного нагревания, в первую очередь к наиболее

нагретым зонам (выпускному каналу, камере сгорания и т. п.). Дефлекторы способствуют выравниванию температур между отдельными цилиндрами и уменьшают неравномерность нагрева поверхностей цилиндра. Температура подогрева воздуха при малом расстоянии между тонкими высокими ребрами достигает 60-70° С.

Масса воздуха, отнесенная к 1 кВт мощности, изменяется в пределах 2935 кг/кВт. Отношение воздуха, потребного для охлаждения, к воздуху, засасываемому двигателем, составляет 1013 кг/кг.

Реклама