Адаптация двигателя ВАЗ для работы на газомоторном топливе
|
Введение 5
1 Обзор актуальности выбранной проблемы и средств ее решения 6
1.1 Обзор модернизируемого двигателя 8
1.2 Технические характеристики автомобилей LADA Vesta CNG и
LADA Largus CNG 11
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 17
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма двигателя 24
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 24
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 26
4 Анализ влияния вида топлива на рабочий процесс двухтопливного
двигателя 36
4.1 Влияния вида топлива в двухтопливном двигателе на
максимальную температуру и давление цикла 36
4.2 Влияния вида топлива в двухтопливном двигателе на эффективные
показатели цикла 43
Заключение 49
Список используемых источников 52
1 Обзор актуальности выбранной проблемы и средств ее решения 6
1.1 Обзор модернизируемого двигателя 8
1.2 Технические характеристики автомобилей LADA Vesta CNG и
LADA Largus CNG 11
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 17
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма двигателя 24
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 24
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 26
4 Анализ влияния вида топлива на рабочий процесс двухтопливного
двигателя 36
4.1 Влияния вида топлива в двухтопливном двигателе на
максимальную температуру и давление цикла 36
4.2 Влияния вида топлива в двухтопливном двигателе на эффективные
показатели цикла 43
Заключение 49
Список используемых источников 52
Рост значимости применения газомоторного топлива связан с модернизацией и обновлением парка транспортных средств, который должен отвечать международным стандартам безопасности, экологии и надежности.
Актуальность выбранной темы обусловлена наличием материально-технического базиса, необходимого для замещения традиционных видов моторных топлив новым видом - газомоторным топливом, который в настоящее время используется более эффективно.
Газомоторное топливо включает в себя спектр актуальных проблем: экологическую, экономическую, социальную и бюджетный эффект.
Вид потребляемого машиной топлива решает многое. В частности - затраты на ее эксплуатацию.
В современном мире работа двигателя на газомоторном топливе позволяет обеспечить смену вида топлива как в ручном, так и в автоматическом режиме.
Быстрый рост мирового автомобильного транспорта оказывает все более негативное воздействие на окружающую среду. На этом фоне решение проблем замены традиционных видов моторного топлива, такого как бензин и дизельное топливо, альтернативными, становится все более актуальным. Для этого существует множество вариантов, начиная от электромобилей и заканчивая водородным топливом. Но для России более уместно и логично использовать природный газ (ПГ), так как в стране находится 30% мировых запасов ПГ.
Актуальность выбранной темы обусловлена наличием материально-технического базиса, необходимого для замещения традиционных видов моторных топлив новым видом - газомоторным топливом, который в настоящее время используется более эффективно.
Газомоторное топливо включает в себя спектр актуальных проблем: экологическую, экономическую, социальную и бюджетный эффект.
Вид потребляемого машиной топлива решает многое. В частности - затраты на ее эксплуатацию.
В современном мире работа двигателя на газомоторном топливе позволяет обеспечить смену вида топлива как в ручном, так и в автоматическом режиме.
Быстрый рост мирового автомобильного транспорта оказывает все более негативное воздействие на окружающую среду. На этом фоне решение проблем замены традиционных видов моторного топлива, такого как бензин и дизельное топливо, альтернативными, становится все более актуальным. Для этого существует множество вариантов, начиная от электромобилей и заканчивая водородным топливом. Но для России более уместно и логично использовать природный газ (ПГ), так как в стране находится 30% мировых запасов ПГ.
В бакалаврской работе проведен анализ влияния газового топлива на рабочий процесс двухтопливного ДВС. Получены основные выводы по работе:
1. Применение сжатого природного газа для серийных автомобилей является большой проблемой для автопроизводителей, так как условия эффективного сгорания природного газа и бензина в двигателе с искровым зажиганием значительно отличаются, а именно:
- Октановое число и следовательно допустимая степень сжатия отличаются на несколько единиц, так в среднем степень сжатия бензинового двигателя составляет 11-12, а для двигателя на сжатом природном газе 14-16, что является существенной разницей при организации рабочего процесса.
- Холодный пуск на газовом топливе требует системы подогрева газа.
- В настоящее время использование автомобилей, полностью конвертированных на газ затруднено малым количеством авто газозаправочных станций.
- Природный газ снижает наполняемость цилиндра, что ведет к снижению мощностных показателей работы двигателя.
2. Тепловой расчет показал, что для эффективного использования природного газа требуется повысить степень сжатия, что приводит к необходимости организовывать дросселирование при работе на бензине при низких частотах вращения. Но на высоких частотах вращения при работе на бензине при повышенной степени сжатия обеспечивается прирост мощности на 12% по сравнению с базовой конструкцией.
3. По результатам динамического расчета получено, что переход двигателя с жидкого топлива на альтернативное газовое топливо, а именно на компримированный природный газ привёл к сохранению общей величины нагрузок по сравнению с двигателем при обычной степени сжатия (10,5). Но в тоже время если учитывать возможности работы двигателя на бензине, то повышение степени сжатия с 10,5 до 14 привело к увеличению величины нагрузок в среднем на 10-12% при работе на максимальных частотах вращения коленчатого вала.
4. Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях двухтопливного цикла, является комбинированный режим работы. А именно как вариант эффективной работы двигателя, это пуск двигателя на бензине, переход на газовое топливо, работа на компримированном природном газе до частоты вращения 5000 мин-1, а затем переход на мощностной режим работы при высоких оборотах на бензине. Таким образом достигается значительная экономичность двигателя при работе на частотах вращения до 5000 мин-1.
Выводы по 1-му разделу
Применение сжатого природного газа для серийных автомобилей является большой проблемой для автопроизводителей, так как условия эффективного сгорания природного газа и бензина в двигателе с искровым зажиганием значительно отличаются, а именно:
- Октановое число и следовательно допустимая степень сжатия отличаются на несколько единиц, так в среднем степень сжатия бензинового двигателя составляет 11-12, а для двигателя на сжатом природном газе 14-16, что является существенной разницей при организации рабочего процесса.
- Холодный пуск на газовом топливе требует системы подогрева газа.
- В настоящее время использование автомобилей, полностью конвертированных на газ затруднено малым количеством авто газозаправочных станций.
- Природный газ снижает наполняемость цилиндра, что ведет к снижению мощностных показателей работы двигателя.
Выводы по 2-му разделу
Тепловой расчет показал значительное влияние вида топлива на мощностные и экономические характеристики работы. Получено, что для эффективного использования природного газа требуется повысить степень сжатия, что приводит к необходимости организовывать дросселирование при работе на бензине при низких частотах вращения. Но на высоких частотах вращения при работе на бензине при повышенной степени сжатия обеспечивается прирост мощности на 12% по сравнению с базовой конструкцией. Для КПГ увеличение степени сжатия позволяет сохранить мощностные характеристики.
Выводы по 3-му разделу
Как мы видим переход двигателя с жидкого топлива на альтернативное газовое топливо, а именно на компримированный природный газ привело к сохранению общей величины нагрузок по сравнению с двигателем при обычной степени сжатия (10,5). Но в тоже время если учитывать возможности работы двигателя на бензине, то повышение степени сжатия с 10,5 до 14 привело к увеличению величины нагрузок в среднем на 10-12% при работе на максимальных частотах вращения коленчатого вала.
Выводы по 4-му разделу
Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях двухтопливного цикла, является комбинированный режим работы. А именно как вариант эффективной работы двигателя, это пуск двигателя на бензине, переход на газовое топливо, работа на компримированном природном газе до частоты вращения 5000 мин-1, а затем переход на мощностной режим работы при высоких оборотах на бензине. Таким образом достигается значительная экономичность двигателя при работе на частотах вращения до 5000 мин-1, повышение эффективности при снижении стоимости топлива может принести до 20% выгоды. При этом на данном диапазоне сохраняются мощностные показатели работа. А при увеличении частоты вращения до 6000 мин-1 и переходе на бензин обеспечивается 18% увеличение мощности двигателя по сравнению с базовым работающим при степени сжатия 10,5.
1. Применение сжатого природного газа для серийных автомобилей является большой проблемой для автопроизводителей, так как условия эффективного сгорания природного газа и бензина в двигателе с искровым зажиганием значительно отличаются, а именно:
- Октановое число и следовательно допустимая степень сжатия отличаются на несколько единиц, так в среднем степень сжатия бензинового двигателя составляет 11-12, а для двигателя на сжатом природном газе 14-16, что является существенной разницей при организации рабочего процесса.
- Холодный пуск на газовом топливе требует системы подогрева газа.
- В настоящее время использование автомобилей, полностью конвертированных на газ затруднено малым количеством авто газозаправочных станций.
- Природный газ снижает наполняемость цилиндра, что ведет к снижению мощностных показателей работы двигателя.
2. Тепловой расчет показал, что для эффективного использования природного газа требуется повысить степень сжатия, что приводит к необходимости организовывать дросселирование при работе на бензине при низких частотах вращения. Но на высоких частотах вращения при работе на бензине при повышенной степени сжатия обеспечивается прирост мощности на 12% по сравнению с базовой конструкцией.
3. По результатам динамического расчета получено, что переход двигателя с жидкого топлива на альтернативное газовое топливо, а именно на компримированный природный газ привёл к сохранению общей величины нагрузок по сравнению с двигателем при обычной степени сжатия (10,5). Но в тоже время если учитывать возможности работы двигателя на бензине, то повышение степени сжатия с 10,5 до 14 привело к увеличению величины нагрузок в среднем на 10-12% при работе на максимальных частотах вращения коленчатого вала.
4. Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях двухтопливного цикла, является комбинированный режим работы. А именно как вариант эффективной работы двигателя, это пуск двигателя на бензине, переход на газовое топливо, работа на компримированном природном газе до частоты вращения 5000 мин-1, а затем переход на мощностной режим работы при высоких оборотах на бензине. Таким образом достигается значительная экономичность двигателя при работе на частотах вращения до 5000 мин-1.
Выводы по 1-му разделу
Применение сжатого природного газа для серийных автомобилей является большой проблемой для автопроизводителей, так как условия эффективного сгорания природного газа и бензина в двигателе с искровым зажиганием значительно отличаются, а именно:
- Октановое число и следовательно допустимая степень сжатия отличаются на несколько единиц, так в среднем степень сжатия бензинового двигателя составляет 11-12, а для двигателя на сжатом природном газе 14-16, что является существенной разницей при организации рабочего процесса.
- Холодный пуск на газовом топливе требует системы подогрева газа.
- В настоящее время использование автомобилей, полностью конвертированных на газ затруднено малым количеством авто газозаправочных станций.
- Природный газ снижает наполняемость цилиндра, что ведет к снижению мощностных показателей работы двигателя.
Выводы по 2-му разделу
Тепловой расчет показал значительное влияние вида топлива на мощностные и экономические характеристики работы. Получено, что для эффективного использования природного газа требуется повысить степень сжатия, что приводит к необходимости организовывать дросселирование при работе на бензине при низких частотах вращения. Но на высоких частотах вращения при работе на бензине при повышенной степени сжатия обеспечивается прирост мощности на 12% по сравнению с базовой конструкцией. Для КПГ увеличение степени сжатия позволяет сохранить мощностные характеристики.
Выводы по 3-му разделу
Как мы видим переход двигателя с жидкого топлива на альтернативное газовое топливо, а именно на компримированный природный газ привело к сохранению общей величины нагрузок по сравнению с двигателем при обычной степени сжатия (10,5). Но в тоже время если учитывать возможности работы двигателя на бензине, то повышение степени сжатия с 10,5 до 14 привело к увеличению величины нагрузок в среднем на 10-12% при работе на максимальных частотах вращения коленчатого вала.
Выводы по 4-му разделу
Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях двухтопливного цикла, является комбинированный режим работы. А именно как вариант эффективной работы двигателя, это пуск двигателя на бензине, переход на газовое топливо, работа на компримированном природном газе до частоты вращения 5000 мин-1, а затем переход на мощностной режим работы при высоких оборотах на бензине. Таким образом достигается значительная экономичность двигателя при работе на частотах вращения до 5000 мин-1, повышение эффективности при снижении стоимости топлива может принести до 20% выгоды. При этом на данном диапазоне сохраняются мощностные показатели работа. А при увеличении частоты вращения до 6000 мин-1 и переходе на бензин обеспечивается 18% увеличение мощности двигателя по сравнению с базовым работающим при степени сжатия 10,5.