Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Применение компрессоров в двигателях внутреннего сгорания 8
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 15
3 Расчет кинематики двигателя 25
4 Динамический расчет двигателя 27
4.1 Расчет основных сил и моментов действующих в КШМ 27
4.2 Уравновешивание 37
4.3 Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя 38
5 Расчет турбокомпрессора 40
5.1 Расчет компрессора 40
5.1.1 Расчет входного устройства и рабочего колеса компрессора 40
5.1.2 Расчет диффузоров и воздухосборника 43
5.1.3 Расчет основных параметров компрессора 44
5.2 Расчет турбины 45
5.2.1 Расчет направляющего аппарата (сопла) 46
5.2.2 Расчет рабочего колеса турбины
5.2.3 Согласование работы турбины и компрессора в составе турбокомпрессора 49
5.2.4 Согласование работы турбокомпрессора с поршневой частью 49
5.2.5 Расчет пружины управляющего механизма 50
5.3 Описание спроектированного турбокомпрессора 51
6 Моделирование характеристик двигателя с турбокомпрессором в программе AVL BOOST 53
6.1 Параметры для турбокомпрессора в программном комплексе AVL Boost 52
6.2 Индикаторное давление и параметры работы двигателя 55
6.3 Преимущества и недостатки при сравнении атмосферных и турбированных двигателей 57
Заключение 59
Список используемых источников 60
Приложение А 62
Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) считается самым распространенным агрегатом применяемом в автомобилестроении. Изобретение ДВС поставило перед инженерами задачи по усовершенствованию, а именно, уменьшение удельного расхода топлива и показателей шумности, прибавка мощности и снижение выброса отработавших газов в атмосферу [1].
Бензиновые и дизельные двигатели используют турбонаддув. Дизельные двигатели, в которых применяется турбонаддув являются более эффективными в связи с особенностями - высокая степень сжатия и меньшая частота вращения коленчатого вала, против бензинового двигателя [3]. При применении турбонаддува в бензиновых двигателях появляется возможность детонации, она непосредственно связана с частотой оборотов коленчатого вала в двигателе. Вдобавок температура отработавших газов, у бензиновых ДВС находится в районе 1000°С, у дизелей 600°С, поэтому турбонаддува в бензиновых двигателях является сложной технической задачей.
Для улучшений мощностных характеристик двигателя применяются компрессоры и турбокомпрессоры. Необходимо рассмотреть принцип работы компрессора и его преимущества для использования в двигателях.
В практике используются следующие типы компрессоров: Объемные компрессоры и турбокомпрессоры.
В объемном компрессоре энергия, выделяющаяся в процессе сгорания в рабочей камере, передается от двигателя к газу, периодически изменяет свой объем, в связи с перемещением стенок либо одной стенки. К объемным компрессорам относят поршневые, винтовые и роторные компрессор.
В турбокомпрессорах, они же динамические компрессоры, энергия передается от ДВС к газу посредством вращения в рабочем колесе с лопатками. В процессе прохождения газом профилей лопаток возникает подъемная сила, которое вызывает ускорение потока, а также увеличивает его скорость и давление. Далее происходит добавочное увеличение давления в неподвижных элементах двигателя за счет кинетической энергии газа. К динамическим относят вихревые, осевые, диагональные, центробежные компрессоры.
Тип компрессора, используемый в ДВС, является винтовым. Компрессоры хорошо подходят в ситуациях, где необходим хороший поток воздуха на низких оборотах двигателя. Рабочий диапазон у них не велик, но при достижении определенных оборотов они очень эффективны. Подключен компрессор в основном от коленчатого вала двигателя, что означает, что его вращение зависит от оборотов двигателя. Компрессоры достаточно трудные в изготовлении, поскольку необходимо использовать высокоточное оборудование.
В целях повышения давления воздуха на впуске используются объемные и центробежные компрессоры. В центробежных компрессорах повышение давления происходит путем преобразования кинетической энергии в энергию давления в диффузорах. В поршневых и винтовых компрессорах давление в каналах повышается за счет сближения молекул из-за уменьшения объема (сжатия) воздуха в корпусе компрессора. Существует механический, газотурбинный, а также комбинированный наддув.
Турбокомпрессор - компрессор для сжатия воздуха центробежного или осевого типа, рабочее колесо которого приводится в движение за счет выхлопных газов. При этом компрессор механически не связан с коленчатых валом двигателя, его связь с двигателем является газовой. Компрессор, который кинетически связан с коленчатым валом двигателя называют механическим. В этом случае вращение рабочего колеса компрессора осуществляется непосредственно от вращения коленчатого вала. Роторные компрессоры сжимают воздух с помощью кулачков ротора или винтов и являются компрессорами объемного типа.
1. В соответствии с проведенным анализом, можно отметить, что применение турбокомпрессора позволяет существенно улучшить техникоэкономические показатели базового двигателя. При небольшом превышении мощности базового двигателя, уменьшен рабочий объем (iVh = 1190 см3). Минимальный эффективный удельный расход топлива составляет ge = 226 г/(кВт-ч), часовой расход топлива на номинальном режиме - От = 16,14 кг/ч. Для улучшения приемистости двигателя применяется система регулирования давления наддува.
2. Изучены основы в программном комплексе AVL BOOST. Разработана рабочая схема одноцилиндрового атмосферного и турбированного двигателя. Приведены графики температуры и давления до и после цилиндра. Рассмотрены преимущества и недостатки турбированных и атмосферных двигателей. Мощность турбированного двигателя возрастает в 1.86 раз.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
