Двигатели гоночных автомобилей
Двигатели гоночных автомобилей являются высокофорсированными двигателями. Литровая мощность двигателей гоночных автомобилей новейших моделей достигает 300 л. с./л. Получение наибольшей литровой мощности является основной задачей при создании двигателя гоночного автомобиля. При этом двигатель должен обеспечивать хорошую приемистость, возможность устойчиво работать на различных режимах, иметь наименьший вес и высокую надежность.
Для получения наибольшей литровой мощности применяются различные способы, вплоть до установки нагнетателей.
При установке нагнетателя резко изменяется характеристика двигателя, увеличивается мощность, при этом происходит сдвиг максимума ее в сторону большего числа оборотов, т. е. повышается быстроходность двигателя. В то же время при установке нагнетателя увеличиваются давления конца сжатия и сгорания, а следовательно, возрастает нагрузка на детали шатунно-кривошипного механизма.
На дорожно-гоночных автомобилях применяются двигатели с нагнетателями и без нагнетателей.
Согласно действующим международным правилам, устанавливаются определенные соотношения между рабочими объемами двигателей автомобилей без нагнетателей и с нагнетателями, причем рабочий объем двигателей автомобилей без нагнетателей может быть больше в 3—4 раза. Эти особые условия способствуют развитию конструкции двигателей без нагнетателей для дорожно-гоночных автомобилей. На рекордно-гоночных автомобилях применяют исключительно двигатели, снабженные нагнетателями, дающие значительно большую литровую мощность.
В настоящее время существует очень много типов двигателей для гоночных автомобилей.
Тип двигателя определяется в зависимости от того, для какого автомобиля он предназначен (дорожно-гоночного или рекордно-гоночного), к какому классу он относится (по рабочему объему), предполагается ли установка нагнетателя.
В соответствии с типом двигателя выбирается число и расположение цилиндров, их размеры, степень сжатия, схема устройства системы распределения, смазки и охлаждения и ряд других конструктивных факторов.
Для рекордно-гоночных автомобилей «старших» классов и дорожно-гоночных автомобилей, снабженных нагнетателями класса до 1500 см³*, строятся главным образом многоцилиндровые двигатели с V-образным расположением цилиндров.
Многоцилиндровые V-образные двигатели строятся в настоящее время также и для дорожно-гоночных автомобилей без нагнетателей «средних» и «старших» классов.
Для рекордно-гоночных автомобилей «младших» классов (250, 350 и 500 см³) строятся малолитражные гоночные двигатели, снабженные нагнетателями, близкие по конструкции к двигателям гоночных мотоциклов; в некоторых случаях применяются двухтактные двигатели.
Для малолитражных дорожно-гоночных автомобилей (класса до 500 см³) характерно применение спортивных двигателей без нагнетателей мотоциклетного типа. В международных соревнованиях автомобили этого класса принимают в последнее время большое участие.
Ниже рассмотрим наиболее характерные примеры конструкции двигателей указанных типов.
 Рис. 30. Общий вид 16-цилиндрового V-образного гоночного двигателя с нагнетателем со снятой головкой одного ряда цилиндров |
Двигатели, снабженные нагнетателями. Двигатели с нагнетателями дорожно-гоночных автомобилей класса до 1500 см³ являются технически весьма совершенными, развивающими наиболее высокую литровую мощность. Конструкция этих двигателей похожа на двигатели рекордно-гоночных автомобилей классов до 1500, 2000, 3000 и 5000 см³.
Двигатели этого типа имеют большое число цилиндров (12—16), расположенных V-образно в два ряда.
Увеличение числа цилиндров сопровождается уменьшением их рабочего объема, что позволяет получить оптимальное соотношение между диаметром цилиндра и ходом поршня.
Для уменьшения скорости движения поршня строят короткоходные двигатели с небольшим отношением хода поршня s к диаметру цилиндра d.
В настоящее время отношение s/d для многих двигателей гоночных автомобилей меньше единицы.
Основная трудность при создании многоцилиндровых высокооборотных двигателей гоночных автомобилей заключается в устройстве высокоэффективной системы газораспределения, способной обеспечить хорошее наполнение цилиндров горючей смесью на всем диапазоне числа оборотов при работе двигателя во время соревнований. Эта задача решается путем усовершенствования верхнеклапанного механизма распределения, создания камеры сгорания полусферической формы (наивыгоднейшей как с точки зрения протекания процесса горения, так и в отношении расположения клапанов), максимального увеличения проходных сечений, перекрываемых клапанами.
Улучшение наполнения обеспечивается также увеличением давления наддува, создаваемого нагнетателем. В настоящее время давление наддува у некоторых двигателей достигает 3 кг/см².
В результате конструктивного усовершенствования двигателей гоночных автомобилей резко улучшились их параметры.
Примером конструкции современного двигателя, снабженного нагнетателем класса до 1500 см³, является двигатель дооржно-гоночного автомобиля, изображенный на рис. 30. Двигатель — 16-цилиндровый, V-образный, цилиндры расположены под углом 135°.
| Таблица 7 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Рост мощности и числа оборотов коленчатого вала двигателей гоночных автомобилей класса 1500 см³ (с нагнетателями) | ||||||||||||||||||||||||||||
|
Верхняя половина картера и блок цилиндров отлиты заодно целое, из алюминиевого сплава. В цилиндры вставлены мокрые (омываемые водой) гильзы из специального чугуна с высоким сопротивлением разрыву. Гильзы прижаты головками цилиндров. Для сохранения водонепроницаемости в нижней части гильз применяются непреновые уплотняющие кольца.
Головки цилиндров — литые, из алюминиевого сплава, по одной на каждые четыре цилиндра. Для равномерного распределения нагрузки от давления в цилиндрах на шпильки одеваются секционные зажимы. Поршни изготовляются из алюминиевого сплава путем обточки поковок. Шатуны — кованые, из хромоникелевой стали.
Коленчатый вал расположен в нижней половине картера, отлитой из магниевого сплава. Коленчатый вал имеет десять коренных подшипников. Коренные и шатунные подшипники имеют тонкостенные вкладыши из бронзового сплава. Крышки подшипников крепят сбоку болтами к подушкам коренных подшипников дополнительно к обычным вертикальным шпилькам (рис. 31).
 Рис. 31. Крепление коренных подшипников и шпилечная пружина |
Короткий ход поршня (48,26 мм) дает возможность работать двигателю с очень высоким числом оборотов. При максимальном числе оборотов — 12 000 в минуту — скорость поршня составляет только 19 м/сек.
При дорожных соревнованиях двигатель работает при числе оборотов от 6000 до 12 000 в минуту. Вследствие высокого числа оборотов, развиваемого коленчатым валом двигателя, введена промежуточная передача с отношением 2:1.
Посередине коленчатого вала расположены двойные цилиндрические шестерни, которые приводят в действие центробежный водяной насос, масляные насосы и расположенный впереди двухступенчатый нагнетатель.
Масляные насосы — шестеренчатого типа (два откачивающих и два нагнетающих), с высокой общей производительностью до 90 л/мин при рабочем давлении масла 3,5 кг/см². Каждый ряд цилиндров имеет отдельное распределение с верхними валами.
В головке каждого ряда цилиндров устанавливается два распределительных вала, один из которых приводит в действие впускные, а другой — выпускные клапаны. Привод клапанов осуществляется коромыслами. Пружины клапанов — двойные, шпилечные с переменным шагом. Распределительные валы установлены в роликовых подшипниках, причем каждая пара валов приводится в действие отдельной системой цилиндрических шестерен.
* Большой рабочий объем двигателей, снабженных нагнетателями, для дорожно-гоночных автомобилей по международным правилам не допускается.
| ← Предыдущая страница | оглавление | Следующая страница → |
