Аннотация
Введение 4
1 Наддув в автомобильных двигателях 5
1.1 Концепция применения наддува в современных двигателях 5
1.2 Обычные системы наддува 9
1.3 Компрессор с электроприводом 13
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 23
2.1 Базовая модель двигателя 24
2.2 eBooster модель 28
2.3 Моделирование на установившихся режимах 31
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма двигателя 37
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 37
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 39
4 Анализ токсичности отработавших газов при использовании
системы наддува eBooster 44
Заключение 53
Список используемых источников 56
Повышение эффективности и мощности ДВС было предметом исследований с самого начала развития автомобилестроения. Это можно разделить на две основные группы: минимизация механических потерь и улучшение термодинамических процессов. Основной идеей КПД двигателя является преобразование химической энергии, запасенной в топливе, в кинетическую энергию путем сжигания воздушно-топливной смеси. Следовательно, чем больше топлива мы сжигаем, сохраняя коэффициент стехиометрии, тем больше энергии получаем. Чтобы увеличить количество топлива, мы также должны увеличить количество кислорода (воздуха), чтобы сохранить допустимую стехиометрию. Учитывая ограничения рабочего объема, лучший способ обеспечить больше воздуха — увеличить его плотность, что обычно делается с помощью принудительной наддува.
В настоящее время выбросы и, как следствие, сокращение размеров являются часто обсуждаемой темой. Так называемое глобальное потепление вынудило правительства ввести строгие ограничения на выбросы «парниковых газов», что привело к необходимости быстрого снижения выбросов углекислого газа, что, привело к созданию двигателей с малым рабочим объемом - так называемое «down-sizing». Тем не менее, требования к мощности находятся на том же уровне, что вынуждает производителей предлагать высокоэффективные двигатели малого рабочего объема с турбонаддувом или наддувом. Не имеют от запаздывания, поскольку они подключены непосредственно к кривошипу и, таким образом, обеспечивают наддув почти на холостом ходу, но в этом и заключается их главный недостаток — они забирают энергию у двигателя, что приводит к более низкому механическому КПД по сравнению с двигателями с турбонаддувом с таким же другие условия. Чтобы преодолеть эти недостатки, в конце 1990-х годов появилась новая идея — системы наддува с электроприводом.
В бакалаврской работе проведен анализ влияния электронной системы наддува на рабочий процесс бензинового ДВС. Получены основные выводы по работе:
1. Создана 1D имитационную модель существующего двигателя с турбонаддувом, для которого смог найти почти всю необходимую информацию, чтобы сделать модель, максимально приближенную к реальности.;
2. 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, характеристики топливного насоса, управляемость, параметры электропроводки и т. д. На основе этих моделирования были разработаны карта производительности eBooster и модификации. для существующего турбокомпрессора. В результате была получена полная скоростная характеристика двигателя.
3. В конце концов, наддув с электронным управлением кажется интересной технологией, которая может стать более распространенной в серийных автомобилях. Это не только улучшает управляемость автомобиля в случае сильно уменьшенных двигателей, что важно с учетом предстоящих норм выбросов Евро-7, но также перспективно для транспортных средств с целевыми характеристиками и приложений для автоспорта.
Выводы по первому разделу
В первую очередь было проведено исследование, чтобы выяснить, как обстоят дела с e-Boosting, какие решения уже существуют и какие тенденции и основные направления актуальны на данный момент. Исследование показало, что только несколько серийных автомобилей оснащены электронными нагнетателями, а в автоспорте используются электронные турбонаддувы. Однако это привело хотя бы к базовому представлению о осмысленной концепции eBooster.
Были рассмотрены различные конструкции систем электрического наддува. С помощью CFD-моделирования можно предсказать поведение этих систем в различных режимах движения и получить ответы на множество вопросов, которые до сих пор остаются без ответа, поскольку эти системы до сих пор не используются повсеместно, а исследований в этой области недостаточно.
Выводы по 2-му разделу бакалаврской работы
Моделирование показало значительное улучшение эффективных показателей работы двигателя. Моделирование также показало, что eBoosting обладает большим потенциалом для максимизации выходной мощности, например, для приложений, ориентированных на автоспорт. Тем не менее, разработанная система показывает, что у нее есть потенциал. Электросистемы мощностью 11 кВт и аккумуляторной батареи на 13 Ач кажется достаточно для любого стиля вождения и дорожной ситуации.
Выводы по 3-му разделу
Как мы видим применение наддува повышает нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизмам почтив 3 раза, что приводит к необходимости повышения прочностных свойств деталей КШМ, перечислим основные мероприятия, способствующие повышению работоспособности элементов подвергаемым повышенным нагрузкам вследствие применения наддува:
- Необходимо осуществить масляное охлаждение поршня, как вариант осуществить подачу масла под давлением через канал в стержне шатуна.
- Необходимо применять шатуны из высоколегированной стали.
- Необходимо применять коленчатый вал из высоколегированной стали и, если требуется, рассмотреть вопросы увеличения размеров элементов коленчатого вала, с целью создания необходимого запаса прочности.
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, характеристики топливного насоса, управляемость, параметры электропроводки и т. д. На основе этих моделирования были разработаны карта производительности eBooster и модификации. для существующего турбокомпрессора. В результате была получена полная скоростная характеристика двигателя....
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
