Неизвестный танк часть 2 - 27

ЗАВИСИМОСТЬ РАЗМЕРОВ  ДВИГАТЕЛЯ  ОТ ЕГО ОБОРОТОВ

Дли танка чрезвычайно важны размеры двигателя. Двигатель с вспомогательными механизмами занимает иногда до 0,25 всего объема корпуса танка. Уменьшив размеры двигателя, можно увеличить место, от­водимое для экипажа и вооружения, или уменьшить размеры и вес танка.

При одной и той же мощности размеры двигателя будут тем меньше, чем больше число оборотов коленчатого вала,

В самом деле, пусть один двигатель делает 2000, а другой 4000 об/мин. Чтобы получить одинаковую мощность, надо сжечь в цилиндре за одну минуту одинаковое количество горючего, допустим 1000  г. Тогда в первом двигателе на каждый оборот приходится  1000/2000=0,5г горючего, а во втором 1000/4000=0,25 г (вдвое меньше). Соответственно уменьшится и количество воздуха, нужного для сгорания.

Это значит, что объем цилиндра второго двигателя можно умень­шить вдвое по сравнению с первым, С уменьшением объема цилиндра уменьшаются его размеры и вес, уменьшаются также размеры и вес поршня, шатуна, коленчатого вала и других деталей двигателя; весь двигатель становится меньше и легче. Таким образом, высокооборотный двигатель выгоднее для танка, чем низкооборотный.

Коленчатые валы двигателей мотоциклов и гоночных автомобилей делают 5000—6000 об/мин, а иногда и больше. Танковые двигатели не такие высокооборотные; дизели делают 2000—2300 об/мин, а карбюра­торные двигатели 2500—3500.

Как уже указывалось, работа двигателя за один оборот коленчатого вала тем больше, чем больше крутящий момент. Следовательно, при одинаковых оборотах мощность двигателя может быть различной в зави­симости от величины крутящего момента. В свою очередь, крутящий мо­мент зависит от ряда показателей (параметров), характеризующих работу двигателя. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

ЛИТРАЖ

Чем больше размеры цилиндра, тем больше вместится в нем горю­чей смеси, тем больше будет крутящий момент и, следовательно, мощ­ность при одних и тех же оборотах двигателя; поэтому крутящий, мо­мент зависит, прежде всего, от рабочего объема цилиндра, а если дви­гатель имеет несколько цилиндров — от их общего объема илиот ли­тража двигателя. Литражем называется сумма, рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах.

НАПОЛНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ

При одном и том же литраже в цилиндре двигателя может вме­ститься разное весовое количество горючей смеси. Чем выше давление, под которым находится горючая смесь, тем ближе друг к другу ее ча­стицы и тем больше их вес в одном и том же объеме. В то же время при повышении температуры уменьшается вес горючей смеси в данном объеме при данном давлении, так как газы при нагревании расширя­ются. Таким образом, вес смеси, заполняющей цилиндр, или, как гово­рят, наполнение двигателя, тем больше, чем выше давление, и тем меньше, чем выше температура в конце впуска.

Давление в конце впуска несколько ниже атмосферного, и, следо­вательно, в цилиндре вмещается меньше смеси, чем могло бы вме­ститься при атмосферном давлении. Чтобы улучшить наполнение, на некоторых двигателях применяют наддув, т. е. специальным нагнетате­лем подают воздух в цилиндр под давлением.

Нагнетатель может приводиться во вращение коленчатым валом двигателя или отработавшими газами, вращающими лопастное колесо турбины, которое посажено на одном валу с рабочим колесом нагнета- теля. Нагнетатели второго типа называются турбонагнетателями или турбокомпрессорами. Такой способ позволяет использовать часть энергии отработавших газов и тем несколько увеличить экономичность двига­теля. Однако в этом случае при запуске двигателя трудно получить дав­ление, нужное для осуществления продувки; поэтому двухтактные дви­гателя чаще имеют приводные нагнетатели. Турбонагнетатели применя­ются на четырехтактных двигателях, работающих с наддувом, т. е. в таких, где воздух или горючая смесь не засасывается в цилиндр поршнем, а подается под давлением.

Наполнение двигателя в большой степени зависит от фаз газорас­пределения. Время, на которое открывается впускной клапан, очень невелико: при 3000 об/мин клапан открыт около 0,01 секунды. В то же время воздух или горючая смесь, поступающая в цилиндр по узким трубам и каналам с большой скоростью, встречает на своем пути зна­чительное сопротивление, вследствие чего давление в цилиндре умень­шается; поэтому быстроходные двигатели обычно имеют большие фазы газораспределения, т. е. клаланы открываются с большим опережением, а закрываются с большим запаздыванием относительно мертвых точек.

В карбюраторных двигателях приходится подогревать горючую смесь, так как в холодном воздухе горючее плохо испаряется и поэтому не может быть равномерно смешано с воздухом. При повышении темпе­ратуры смеси ухудшается наполнение цилиндров двигателя.

Чем лучше наполнение, тем больше смеси поступает в цилиндр, тем больше крутящий момент и мощность двигателя.

ЧИСЛО ТАКТОВ

В двухтактном двигателе зарядка цилиндра происходит   один   раз за каждый оборот коленчатого вала, а в четырехтактном   двигателе-один раз за два оборота; поэтому в двухтактном двигателе по сравне­нию с четырехтактным  (при одинаковых размерности   и   оборотах) каждый оборот можно сжечь больше горючего и получить большую ра­боту, т. е. повысить среднюю величину крутящего момента и мощность. Однако неверно было бы считать, что при одном и том же объеме ци линдра и одних и тех же оборотах в двухтактном двигателе можно по лучить вдвое большую мощность, чем в четырехтактном. Действительно, часть хода поршня двухтактного двигателя в обоих тактах используется для продувки, иначе говоря, часть объема цилиндра как бы исключается из работы. Кроме того, как уже отмечалось, в двухтактном быстроход­ном двигателе цилиндр очищается  и наполняется хуже и, следова­тельно, за один цикл в нем сгорает меньше горючего, чем в четырех­тактном; поэтому в действительности мощность двухтактного двигателя превышает мощность четырехтактного при равных условиях примерно в 1,5 раза,

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

Сжигая в циландре одно и то же количество горючего, можно по­лучить неодинаковую мощность в зависимости от того, какая часть тепла превратится в полезную работу. Очень большое влияние на использо­вание тепла оказывает степень сжатия.

Чем больше степень сжатия, тем меньший объем занимает в начале сгорания рабочая смесь. Так, если полный объем цилиндра составляет 3 л степень сжатия равда 6, то объем рабочей смеси в начале сгорания будет   3/6 = 0,5 л, а пристепени сжатия 15 — всего 3/15 = 0,2 л.

При уменьшении объема уменьшается и площадь стенок цилиндра, с ко­торыми соприкасается сгорающая смесь; поэтому с повышением степени сжатия уменьшается количество тепла, уходящего через стенки цилиндра, и больше тепловой энергии превращается в полезную работу.

Чем выше степень сжатия, тем больше расширяются газы во время рабочего хода, совершая большую работу за счет своей тепловой энер­гии. Температура отработавших газов снизится, поэтому количество уно­симой ими энергии уменьшится. Наконец, чем сильнее сжата смесь, тем ближе одна к другой частицы горючего и тем быстрее оно сгорит. С уве­личением скорости сгорания потеря тепла через стенки цилиндра также уменьшится.

По этим причинам с увеличением степени сжатия возрастает крутя­щий момент и мощность двигателя, особенно карбюраторного.

• Назад
• Вперед