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.
cm 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 pe = от 8,5 до 10 бар
- Двухтактный бензиновый двигатель мотоцикла pe = от 6 до 7,5 бар
- Четырехтактный бензиновый двигатель легкового автомобиля ре = от 9 до 13 бар
- Четырехтактный дизельный двигатель легкового автомобиля ре = от 7,5 до 10 бар
- Четырехтактный дизельный двигатель легкового автомобиля с наддувом ре = от 9 до 18 бар
Для допустимой средней скорости перемещения поршня
cm 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.