Obliczanie silnika spalinowego

1. Wymagania stawiane silnikom spalinowym w pojazdach trakcyjnych
    - Niezawodność pracy w różnych warunkach klimatycznych,
    - Dostateczna trwałość,
    - Małe wymiary zewnętrzne i niski ciężar,
    - Duża sprawność przy małym zużyciu paliwa,
    - Wygodny i łatwy w obsłudze,
    - Cichobieżny,
    - Ograniczona zawartość składników toksycznych w spalinach,
    - Niskie koszty produkcji,
    - Estetyczny wygląd.

2. Założenia wstępne do projektowania nowego silnika
    - Przeznaczenie silnika,
    - Moc znamionowa,
    - Prędkość obrotowa silnika,
    - Liczba suwów na 1 cykl pracy (tzn. czy czterosuwowy czy dwusuwowy),
    - Liczba i układ cylindrów,
    - Sposób chłodzenia i rozruchu,
    - Ewentualne ograniczenia wymiarów zewnętrznych i masy,
    - Ewentualnie dodatkowe wymagania specjalne.

3. Tok projektowania silnika spalinowego
3.1. Ustalenie założeń wstępnych, wybór komory spalania, sposobu zasilania paliwem,
sterowania zaworami itp. (do tego celu mogą posłużyć również katalogi firm produkujących
silniki oraz najnowsza literatura).
3.2. Założenie wartości średniego ciśnienia użytecznego pe wykorzystując do wyboru
następujące sposoby:
       - zaprojektować wykres indykatorowy w układzie p-V w celu określenia wielkości pracy
         dodatniej, a tym samym określenie średniego ciśnienia użytecznego (patrz
         wcześniejszy temat pt.  Średnie ciśnienie użyteczne ), lub
       - na podstawie katalogu firmy produkującej silniki lub innej literatury przyjąć określone
         parametry silnika tj. wymiary silnika, moc efektywną jaką posiada przy określonej
         prędkości obrotowej i mając te dane obliczyć średnie ciśnienie użyteczne według
         wzoru:

- lub na podstawie wskaźników pracy i wskaźników porównawczych silników
spalinowych zawartych w literaturze specjalistycznej.
3.3. Obliczenie głównych wymiarów silnika i parametrów silnika
3.4. Wykonanie projektu wstępnego na podstawie obliczonych wymiarów, obliczenia
wytrzymałościowe itp. oraz zapis konstrukcji (rysunki).
Poniżej przedstawiono realizację punktu 3.3.

Dobór wartości k musi być bardzo staranny, gdyż wpływa na wiele własności i wymiary
silnika.
Poniżej pokazano jak zmieniają się wymiary silnika i inne jego parametry, gdy przyjmie się
graniczne wartości k.
Dla k = 0,8
    - bardzo krótki skok tłoka,
    - duża średnica cylindra,
    - większa trwałość silnika (większe przebiegi międzynaprawcze),
    - niskie straty mechaniczne,
    - duża sztywność wału korbowego w wyniku skrócenia jego ramion,
    - łatwiejsze umieszczenie zaworów o większych średnicach (lepsze napełnianie
      cylindra i dokładniejsze usuwanie spalin),
    - mała wysokość silnika,
    - łatwiejszy demontaż silnika.
Dla k = 1,25
    - duży skok tłoka,
    - mała średnica cylindra,
    - większa wysokość silnika,
    - obniżenie wysokości komory spalania i zwiększenie jej powierzchni,
    - większe straty cieplne przez zwiększenie powierzchni komory spalania,
    - lepsze warunki chłodzenia,
    - spadek sprawności mechanicznej,
    - lepszy przebieg spalania.
4.2. Obliczenie średnicy cylindra na podstawie założonego (lub obliczonego) średniego
ciśnienia użytecznego