Аннотация
Введение 4
1 Системы принудительного наддува в автомобильных двигателях ... 5
1.1 Прямозубые компрессоры Рутса 6
1.2 Двухвинтовой нагнетатель 7
1.3 Центробежный нагнетатель 9
1.4 Турбокомпрессоры 11
1.5 Характеристика турбокомпрессора 14
1.6 Обобщение фактов о наддуве и сравнение характеристик 16
1.7 Использование газообразного топлива в двигателях внутреннего сгорания 18
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 26
2.1 Тепловой расчет базового двигателя 27
2.2 Тепловой расчет модернизированного двигателя на
компримированном природном газе 32
2.3 Тепловой расчет модернизированного двигателя на сжатом
природном газе с турбонаддувом 37
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма двигателя 42
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 42
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 44
4 Анализ токсичности отработавших газов при работе на
компримированном природном газе и наддуве 51
Заключение 59
Список используемых источников 61
Использование двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на жидком транспортном топливе, по-видимому, будет продолжать играть важную роль в течение следующих нескольких десятилетий [1]. Тем не менее, по-прежнему существуют серьезные проблемы с повышением эффективности использования топлива и сокращением выбросов, учитывая быстрый рост экологических проблем. Согласно последнему исследовательскому отчету Агентства по охране окружающей среды США (EPA), транспорт является вторым по величине источником (34%) выбросов углекислого газа (CO2) в США, за которым следует производство электроэнергии (40%). В транспортном секторе на автомобили малой грузоподъемности (легковые автомобили и малотоннажные грузовики) приходится почти 60%, а на автомобили средней и большой грузоподъемности - 23% [2]. Это ясно
указывает на то, что улучшение топливной экономичности и сокращение выбросов CO2 дорожными транспортными средствами могут оказать существенное влияние на сохранение глобальной окружающей среды.
В последнее время регулирующие органы по всему миру установили беспрецедентно высокие стандарты экономии топлива и выбросов CO2.
За последние несколько лет автомобильная промышленность внедрила ряд новых технологий для соблюдения этих новых правил, таких как интеграция легких материалов, холостой ход, системы торможения с рекуперацией энергии, уменьшение размера двигателя с помощью системы принудительной индукции (FIS) и гибридные или аккумуляторные электромобили [4-5]. Среди этих новейших технологий уменьшение размеров двигателя с помощью FIS набирает популярность как жизнеспособное решение.
В бакалаврской работе проведен анализ влияния на рабочий процесс ДВС перехода с бензина без наддува на компримированный природный газ с турбо наддувом. Получены основные выводы по работе:
1. Применение природного газа осложнено падением мощности из-за вытеснения части топлива при подаче газа во впускной коллектор, применение наддува позволяет не просто компенсировать это падение, а еще в полной мере реализовать все преимущества высокого октанового числа, что согласно расчетам позволило поднять мощность двигателя на 20%.
2. В ходе стационарного моделирования в программном пакете WAVE Ricardo 17.1 была оптимизирована концепция наддува без использования промежуточного охладителя воздуха, для достижения наилучших характеристик и эффективности с учетом реальных ограничений, таких как, детонация, температура и давление в камере сгорания и т. д. На основе этих моделирования была получена полная скоростная характеристика двигателя.
3. Представленные результаты наглядно показывают, что применение наддува для двигателя на природном газе позволяет снизить токсичность двигателя примерно на 40% по сравнению с двигателем на бензине без наддува.
Выводы по первому разделу
Проведённый анализ известных источников показал, перспективность применения наддува в двигателях, питаемых сжатым природным газом. Наддув позволяет лучше использовать высокие октановые числа природного газа и убрать эффект снижения наполнения при подаче природного газа во впускной коллектор, из-за замещения газом части поступающего воздуха. Среди вариантов наддува рекомендуется использовать малоразмерный турбокомпрессор. Предлагается устанавливать наддув на малолитражный газовый двигатель.
Выводы по 2-му разделу
Проведенные расчеты показали значительное улучшение эффективных показателей работы двигателя при переходе с бензина на компримированный природный газ с турбонаддувом. Проведенные расчеты также показали, что компримированный природный газ с турбонаддувом обладает большим потенциалом для максимизации выходной мощности, например, для приложений, ориентированных на автоспорт или грузовой транспорт.
Выводы по 3-му разделу
Как мы видим применение наддува повышает нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизмам почтив 2 раза, что приводит к необходимости повышения прочностных свойств деталей КШМ, перечислим основные мероприятия, способствующие повышению работоспособности элементов подвергаемым повышенным нагрузкам вследствие применения наддува:
• Необходимо повысить интенсивность масляного охлаждение поршня.
• Необходимо применять шатуны из высоколегированной стали.
• Необходимо применять коленчатый вал из высоколегированной стали.
Выводы по 4-му разделу
В ходе стационарного моделирования концепция была оптимизирована для достижения наилучших характеристик и эффективности с учетом реальных ограничений, таких как температура и давление в камере сгорания, и т. д. В результате была получена полная скоростная характеристика двигателя.
Представленные результаты наглядно показывают, что применение наддува для двигателя на природном газе позволяет снизить токсичность двигателя примерно на 40% по сравнению с двигателем на бензине без наддува....
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
