Эти вопросы уже обсуждались

[Kim]

Какую делать размерность и другие характеристики ДВС.

Эти вопросы уже обсуждались неоднократно и везде...
в отечественном и народном двигателе,
в конверсии автомобильных,
затрагивались в других темах.

Если бы было однозначное решение, оно уже было бы предъявлено.
Видимо, всё не так просто.

В качестве примера приведу ссылку:
А.Г.К - каков по вашему оптимальный объём цилиндра и соотношение хода к диаметру?

Вопрос опять же не однозначный. Для каждого вида транспортных средств существуют свои оптимальные соотношения. Так же необходимо учитывать, даже для двигателей одного предназначения (автомобильные, тракторные, авиационные, судовые) какой тип двигателя собираетесь применять, дизельный или бензиновый. Оптимальные конструктивные параметры двигателя, к примеру того же автомобильного, определяются на каком типе автомобиля будет стоять данный двигатель. Так что нужен конкретный вопрос на него последует конкретный ответ. А вообще запрашиваемые Вами параметры определяются при тепловом и динамическом расчётах. Определяют уровень тепловых и механических потерь и исходя из этого уже определяют конструктивные параметры КШМ и ЦПГ. Нужно считать. Даже если занимаетесь тюнингом, то бишь форсировкой, опять нужно считать. Это необходимо для того чтобы обеспечить требуемый тепловой режим и условия смазки. Ничто бесплатно не даётся. При проектировании нового двигателя необходимо учитывать унификацию двигателя по деталям ЦПГ, КШМ и ГРМ. Вообщем, как-то так. Понимаю что написал нудятину, но что поделать, такова жизнь. (текст А.Г.Костенко)

Итак.
Исходные данные.
Двигатель делается с нуля, но с максимальным использованием покупных деталей.
Литьё, ЧПУ и прочее доступно.

Требования.
Двигатель нужно сделать максимально быстро и продать максимально много и подороже - сегодня август 2022 года.

Вопрос:
1. Размерность
2. Число цилиндров
3. Схема (рядный, звезда, оппозитка)
4. Расположение распредвала - верхний/нижний
5. Охлаждение - водяное/воздушное

и далее посмотрим на интерес к этой теме...

 

[свободник]

Какую делать размерность и другие характеристики ДВС...
...Исходные данные.
Двигатель делается с нуля, но с максимальным использованием покупных деталей...
...Вопрос:
1. Размерность
2. Число цилиндров
3. Схема (рядный, звезда, оппозитка)
4. Расположение распредвала - верхний/нижний
5. Охлаждение - водяное/воздушное...

Создать авиационный мотор - дело нужное!
Только маловато исходных данных.

Позволю себе, так сказать "со своей колокольни", высказать конкретно мою потребность, и расписать упрощённый обывательский расчёт параметров.
Например, имеется нужда в безредукторной ВМУ для 2-местного лёгкого самолёта.

Дабы не изобретать велосипед, недостающие данные возьмём из соседней темы.

...Подбирайте СУ так, чтобы Диаметр винта был не менее... 1.7м в 2-х местном варианте...
...окружная скорость кончика лопасти м\с. (обычно 200-220 м/с)...

Итак:
Мощность 60 л.с., 4-тактник.
Диаметр пропеллера 1,7 м.
Окружная скорость концов лопастей 220 м/с.
Отсюда имеем 2472 об/мин
Так как, по моим наблюдениям, средняя скорость большинства авиационных двигателей лежит в диапазоне 8...10 м/с, то имеем ход поршня 97,1...121,4 мм.
Опять же по моим наблюдениям, удельный литровый крутящий момент большинства двигателей, не только авиационных, лежит в диапазоне 70...80 N•m/л (ньютонометры с литра рабочего объёма).
Отсюда для 70 N•m/л и хода поршня 97,1 мм, имеем потребную суммарную площадь поршней 250,8 см²
Для хода поршня 121,4 мм нужна площадь поршней 200,6 см²
Для 80 N•m/л цифры будут 219,4...175,5 см² соответственно.

Прикинем самый объёмный вариант. Например, в первом приближении, у нас 5 цилиндров.
250,8 см²/5=50,16 см²
или диаметр каждого поршня 79,9 мм.
Один из наиболее распространённых поршней диаметром 82 мм имеет площадь 52,81 см. То есть подходит с запасом. Можно чуть уменьшить ход поршня, например с потребных 97,1 до 95 мм.

Итого, имеем 5 цилиндровую звезду, естественно воздушного охлаждения, с цилиндрами распространённого диаметра 82 мм, ходом поршней 95 мм, рабочим объёмом примерно 2,5 литра и мощностью 60 л.с. при 2400...2500 об/мин. И всё это дело получается относительно слабонагружено работает долго и надёжно в режиме бензогенератора на АИ-92.
Как-то так.

 

[свободник]

Если оппозит, то 4 цилиндра, поршни распространённого диаметра 92 мм, ход 94 мм, объём ровно 2,5 литра, мощность та же при тех же оборотах. Распредвал снизу. Карбюратор. Только зажигание нормальное "человеческое" типа SECU-3.
Есть ещё ARNH. Как раз у вас в питере делают.
В 60 кг уложитесь? 🙂

 

[Kim]

Если оппозит, то 4 цилиндра, поршни распространённого диаметра 92 мм, ход 94 мм, объём ровно 2,5 литра, мощность та же при тех же оборотах. Распредвал снизу. Карбюратор. Только зажигание нормальное "человеческое" типа SECU-3.
Есть ещё ARNH. Как раз у вас в питере делают.
В 60 кг уложитесь? 🙂

при S/D = 94/92 в 60 кг однозначно не уложиться
какой будет вес - будет понятно, если спроектировать не менее 80% необходимого

 

[kalach57]

Вопрос цены первостепенный. Относительная массовость будет только если двигатель будет доступный. В противном случае выбор будет сделан в пользу конверсии или б/у 912.
По мощности. Хорошо бы линейку от 50 до 250 лс с шагом 50.

 

[Kim]

вопрос о первом
покрытие потребностей можно заложить сразу, можно рассмотреть потом
вот это мнение и спрашивается...

 

[Барада]

Если оппозит, то 4 цилиндра, поршни распространённого диаметра 92 мм, ход 94 мм, объём ровно 2,5 литра, мощность та же при тех же оборотах. Распредвал снизу. Карбюратор. Только зажигание нормальное "человеческое" типа SECU-3.
Есть ещё ARNH. Как раз у вас в питере делают.
В 60 кг уложитесь? 🙂

Тысячи извинений, что влезаю в качестве дилетанта со своим неправильным мнением, но
память подсказывает мне, о том что оппозитный двигатель из 4-х цилиндров не сбалансированный.
в нём будут нескомпенсированные дисбаланс второго и третьего порядка.
Практика показывает что такие моторы не надежны. и следует применять сбалансированную схему 6 цилиндров.
поэтому зачем себе изобретать гемморой? думает про оппозит = рисуем 6 цилиндров.

 

[Vladimir1950]

"Двигатель нужно сделать максимально быстро и продать максимально много и подороже - сегодня август 2022 года."
Быстро,не значит хорошо и надежно.,А испытания на ресурс тоже быстро? Много это хорошо и для статистики, подороже-вопрос платежеспособности покупателя. Пока что никто не приблизился к оптимальному соотношению цена/качество. Покупать будут если статистика, отзывы хорошие, ну и цена божеская. Двигатель с 0.7-1.0 кг/лс , дублированное зажигание , инжектор. Удачи, все ждут, но никто не верит😢

 

[свободник]

...следует применять сбалансированную схему 6 цилиндров...

Это всё конечно же правильно, и сам я большой поклонник 6-цилиндровых моторов. Но тогда для приведённого мной расчёта, потребные диаметры поршней будут 73 мм. При ходе поршней 97 мм получится соотношение S/D~1,33
Мне кажется это многовато.
А 4-цилиндровый оппозит, особенно НЕ форсированный, имеет весьма "мягкий" характер.

...Хорошо бы линейку от 50 до 250 лс с шагом 50.

В маломощном диапазоне наверное "шаг" должен быть поменьше. То есть, в какой-то прогрессии.
Например, 50~60~80~110~150~200...

 

[KAA]

память подсказывает мне, о том что оппозитный двигатель из 4-х цилиндров не сбалансированный.
в нём будут нескомпенсированные дисбаланс второго и третьего порядка.
Практика показывает что такие моторы не надежны.

ПЦ! А разум вам не подсказывает, что неспроста такие моторы уже произведены сотнями тысяч экземпляров, и продолжают производиться и продаваться?
Наверное не всё так плохо?

 

[Барада]

ПЦ! А разум вам не подсказывает, что неспроста такие моторы уже произведены сотнями тысяч экземпляров, и продолжают производиться и продаваться?
Наверное не всё так плохо?

Какие? 4-х цилиндровые оппозиты? ну на субару как-то не очень себя они зарекомендовали.
Тут же следует учитывать что уже готовое изделие стоящее в серии, на которое уже истрачены "миллиарды долл",
никто так просто не снимет с производства... да и продаваться конечно будут. ресурс/цена возможно решают.
но зачем идти этой дорогой, если надо делать 6-ть цилиндров. об этом все знают и мотор будет лучше.
меньше будет дрожать. не нужны демпферы, и т.д...

 

[Kim]

память подсказывает мне, о том что оппозитный двигатель из 4-х цилиндров не сбалансированный.
в нём будут нескомпенсированные дисбаланс второго и третьего порядка.
Практика показывает что такие моторы не надежны. и следует применять сбалансированную схему 6 цилиндров.
поэтому зачем себе изобретать гемморой? думает про оппозит = рисуем 6 цилиндров.

6-цилиндровый рядный уравновешен по 1-му и 2-му порядку
а вот оппозитный сейчас посмотреть в книжке не могу, а в интернете чушь собачья
третьим порядком обычно пренебрегают - это всё уловки математиков.
4-цилиндровый уравновешен по первому

но нынешние продвинутые программы (стоят немеряно) позволяют подсчитать,
а хорошее оборудование создать мотор с хорошей уравновешенностью
уже дошли до массового применения трёх цилиндров

 

[niksann]

оппозитный двигатель из 4-х цилиндров не сбалансированный.

4-х цилиндровый оппозит в отличие от рядного по своей сути сбалансирован и по 1-му и по 2-му порядку. Где вы прочитали про несбалансированность?
А 6-ти цилиндровому оппозиту из-за длинного колена уже требуется демпфер крутильных колебаний маятникового типа. По крайней мере и Лайки и Конти их ставят.
По этой причине рядные 4-ки (бензинки) имеют ограничение по объему двигателя, когда второй порядок вибраций становится слишком явным. А вот оппозиты этого ограничения не имеют. Что мы и видим на авиадвигателях с большими объемами.

 

[niksann]

Меня тут в личке поправили. Да, оппозит тоже не является абсолютно сбалансированным, согласен. Но для 4-х цилиндрового это лучший вариант по балансировке. К тому же у оппозита проще решается проблема воздушного охлаждения относительно рядного.

 

[niksann]

В маломощном диапазоне наверное "шаг" должен быть поменьше. То есть, в какой-то прогрессии.
Например, 50~60~80~110~150~200...

По данной теме формула вопроса довольно проста. Создавать двигатель с нуля бессмысленно, он просто не окупится. Соответственно надо базироваться на какие-то комплектующие.
А порывшись, оказывается, что и нет никаких комплектующих, кроме шатунов и вкладышей.
О какой линейке вы толкуете?

 

[Kim]

По данной теме формула вопроса довольно проста. Создавать двигатель с нуля бессмысленно, он просто не окупится. Соответственно надо базироваться на какие-то комплектующие.
А порывшись, оказывается, что и нет никаких комплектующих, кроме шатунов и вкладышей.
О какой линейке вы толкуете?

ну шатуны и вкладыши - не самые сложные покупные детали
поршневые кольца и клапана намного сложнее
а кольца имеют вполне приемлемый шаг

 

[свободник]

...О какой линейке вы толкуете?

Про "линейку" заикнулся не я 🙂

...Хорошо бы линейку от 50 до 250 лс с шагом 50.

Кстати, наверное самым правильным было бы начинать пробовать создавать моторы именно с самой слабой модели. Чисто теоретически - затраты меньше.
Для себя прикидывал 50 сильный мотор на одноместный самолёт. Наверное и для АРГОнавтов хорошо подошёл бы. Как раз пропеллер диаметром 1,5 м.
Недостающие данные берём в соседней теме.

...Подбирайте СУ так, чтобы Диаметр винта был не менее 1.5м.в одноместном варианте...
...V окружная скорость кончика лопасти м\с. (обычно 200-220 м/с)...

Для 1,5 метрового пропеллера это 2801 об/мин.
Принимая среднюю скорость поршня 8 м/с, а удельный литровый крутящий момент 70 N•m/л, имеем ход поршней 85,7 мм, при рабочем объёме мотора 1,791 л.
Потребные диаметры поршней для:
5 цилиндрового - 73 мм
6 цилиндрового - 66,6 мм
7 цилиндрового - 61,7 мм
По соотношению S/D единственный вменяемый вариант это 5-цилиндровый.
Наиболее близкий диаметр поршней - это 72 мм от РМЗ-250/500.
Для 5-цилиндровой звезды объёмом 1,791 л. получаем размерность поршневой 72×88 мм.
Верхняя головка шатуна с поршневым пальцем от двухтактного РМЗ уже имеет игольчатые подшипники. Единственное колено звёздообразного мотора сделать разборным и на подшипниках качения - вообще не проблема.
Топливо - смесь двухтактного масла с бензином. Впуск смеси - в картер. Далее по трубкам - в головки.
При этом не нужны масляные насосы и масляный поддон/ёмкость. И по смазочной системе решается проблема перевёрнутого полёта/отрицательных перегрузок.
По 2 клапана на цилиндр - от вазовского 16 клапанника.
Такой бы мотор в пределах 100 т.р. купил бы не задумываясь 🤓

 

[Kim]

такой мотор в пределах 100 т.р. возможен только при крупносерийном выпуске
сейчас Вазовские в магазине 100-150 т.р.
а у них и разработка, и половина оборудования окупилась в прошлом веке...

кольца двухтактников имеют другую эпюру нагрузки на цилиндр
применять их на четырёхтактнике не совсем правильно
1.8 л двухтактника - это не 50 лошадей
если не двухтактник - то зачем пускать смесь в картер?
туда просто поставить впрыск масла... у него тоже без бензина куча недостатков, но можно приспособить

72/88 можно назвать излишеством, лучше тогда 76/88 и сразу применяем кольца ВАЗ - они точно для четырёхтактников

будет ли такая самая слабая модель проще и дешевле в разработке, чем несколько более мощная?
а вот продажная цена точно будет ниже

 

[Ромашчандр]

А почему не пойти другим путем?
В продаже есть не только поршни и шатуны, есть целые наборы ЦПГ например воздушного охлаждения от китайцев. Как правило это от одно, двухцилинжровых движков. Почему бы не собрать 4-5-6 цилиндровый двигатель из этих ЦПГ. Например редукторный оппозит на 4 горшка. Нужен будет свой картер, коленвал.

 

[свободник]

...кольца двухтактников имеют другую эпюру нагрузки на цилиндр...
...лучше тогда 76/88 и сразу применяем кольца ВАЗ - они точно для четырёхтактников...

На двухтактном РМЗ кольца по длине переменного сечения?
Честно погуглил, но не понял чем они принципиально отличаются от компрессионных колец 4-тактного мотора. Объясните в двух словах, если не сложно.

1.8 л двухтактника - это не 50 лошадей...

Имел ввиду исключительно 4-тактные моторы.

...если не двухтактник - то зачем пускать смесь в картер?

За тем же самым, зачем пускают воздушно-бензо-масляную смесь в картера большинства (не всех) 2-тактных, и уже многих 4-тактных мелких (газонокосилки и т.д.) моторов - для смазки подшипников качения и стенок цилиндра всегда свежим одноразовым маслом. Побочным бонусом идёт хорошее охлаждение мотора изнутри.

...72/88 можно назвать излишеством, лучше тогда 76/88...

После слова "излишество" Вы увеличили диаметр поршня. Логично 😆
Тогда, чтобы получить искомую мощность 50 л.с. придётся принять злостные меры по дефорсированию с и так умеренных 70 N•m/л до менее 63N•m/л. Зачем? Ну только если это нижнеклапанник 🤓
Так же вазовский поршень чуть тяжелее. Плюс третее маслосъёмное абсолютно не нужное кольцо. Плюс увеличенный в диаметре цилиндр весит процентов на 10 больше. Зачем?
И опять же возвращаться к маслонасосам, мослобакам (поддонам), маслофильтрам, маслорадиаторам, маслофорсункам, перепускным клапанам и т.д. и смазке под давлением. И чтобы в нижних цилиндрах скапливалось стёкшее масло, а перед запуском по старинке покрутить пропеллер. Зачем? 🙂
Мотор нужен простой, лёгкий и дешёвый!
Перед полётом плескануть в бак масла - не сложно. Мне не надо перед экологами отчитываться.

...зачем пускать смесь в картер?
туда просто поставить впрыск масла...

С электронным управлением! 🤓