Аннотация
Введение 4
1 Изучение литературы для выявления перспективы применения
альтернативных топлив в гибридных силовых установках 5
1.1 Основные классификации гибридов 5
1.2 Причины развития гибридных силовых установок транспортных
средств 15
1.3 Современные технологии автомобильных гибридных силовых
агрегатов 16
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 22
2.1 Тепловой расчет двухцилиндрового двигателя при работе на
бензине 22
2.2 Тепловой расчет двухцилиндрового двигателя, работающего на
компримированном природном газе 27
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма двигателя 33
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 33
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 35
4 Анализ токсичности отработавших газов при работе
двухцилиндрового двигателя на компримированном природном газе и бензине 41
Заключение 52
Список используемых источников 54
Гибридные автомобили, по-видимому, обеспечивают лучшее решение проблемы выбросов и экономии топлива. Гибриды (как их называют) — это те, которые имеют более одного источника энергии. Эти транспортные средства могут использовать альтернативные источники энергии, такие как водород, биотопливо, электричество и т. д.
После того, как дизельный двигатель с непосредственным впрыском занял очень большую долю рынка, особенно в Европе, благодаря своим преимуществам в отношении расхода топлива, для бензинового двигателя было разработано большое количество технических разработок, направленных на снижение расхода топлива. В частности, бензиновый двигатель идеально подходит для гибридизации. В дополнение к снижению потерь на трение, оптимизация вспомогательных агрегатов, использование управления энергопотреблением и новых процессов сгорания, уменьшение размеров и непосредственный впрыск демонстрируют значительный потенциал экономии.
Два момента напрямую влияют на привод двигателя: выработка энергии в точках нагрузки с большей эффективностью и «уменьшение габаритов» при смещении точки нагрузки. Недостаток дополнительного веса во многом компенсируется положительным эффектом гибридных компонентов. «Уменьшение размеров» особенно эффективно, поскольку оно заменяет двигатель с большим рабочим объемом на двигатель с небольшим рабочим объемом, но высокой мощностью и хорошим крутящим моментом. Это относится прежде всего к бензиновому двигателю с непосредственным впрыском, так как расход топлива также значительно ниже. Чтобы получить необходимые ходовые качества, нужен соответствующий крутящий момент даже на низких скоростях.
В бакалаврской работе проведен анализ влияния на рабочий процесс двухцилиндрового малолитражного ДВС перехода с бензина на компримированный природный газ. Получены основные выводы по работе:
1. Применение природного газа осложнено падением мощности из-за вытеснения части топлива при подаче газа во впускной коллектор, что привело к существенному снижению мощности около 15%.
2. В ходе стационарного моделирования в программном пакете WAVE Ricardo 17.1 была проведена оценка токсичности отработавших газов при работе на КПГ и на бензине, показано, что работа на КПГ существенно снижает токсичность по продуктам неполного сгорания.
Выводы по первому разделу
Обзор научных работ показал, что наиболее перспективными являются параллельные и комбинированные схемы приводов в гибридных автомобилях, так как наиболее простая схема с последовательной передачей энергии от двигателя внутреннего сгорания на генератор, а потом непосредственно на привод колес через электродвигатели, ограничена в своей реализации мощностью и габаритами таких электродвигателей. Что приводит нас к эффективной возможности использования таких транспортных средств только в условиях малых скоростей и низких ускорений. Для полноценной замены двигателя внутреннего сгорания на гибридную схему с сохранением всех динамических характеристик необходимо учитывать возможность непосредственной передачи крутящего момента от двигателя на трансмиссию.
Выводы по 2-му разделу
Проведенные расчеты показали снижение мощностных показателей примерно на 10% при переходе на газовое топливо, при этом эффективный коэффициент полезного действия увеличился на 5%. Это говорит об экономической целесообразности применения природного газа в малолитражных двигателях с искровым зажиганием. Единственная проблема — это необходимость приобретения достаточно дорогого газобаллонного оборудования, которое по сравнению с низкой стоимостью простого и дешевого двигателя вносит существенный вклад в его себестоимость.
Выводы по 3-му разделу
Переход на альтернативное топливо компримированный природный газ позволяет снизить нагрузки на кривошипно-шатунный механизм.
Выводы по 4-му разделу
В ходе стационарного моделирования была получена полная скоростная характеристика двигателя при работе на КПГ и на бензине.
Представленные результаты наглядно показывают, что применение компримированного природном газе позволяет снизить токсичность двигателя примерно на 40% по сравнению с двигателем на бензине, особенно это заметно по продуктам неполного сгорания.
