📄Работа №209259
Тема: Исследование влияния длины впускного коллектора на мощностные, экономические и экологические показатели двигателя 4Ч 8,2/7,56
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Автомобили и автомобильное хозяйство
Объем:
63 листов
Год:
2021
Просмотров:
30
4630
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 5
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 7
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ВО
ВПУСКНОЙ СИСТЕМЕ ПОРШНЕВОГО ДВС 22
3. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И 26
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРАКТА СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА НА МОЩНОСТНЫЕ. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ 4Ч 8.2/7.56 27
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРАКТА СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА НА МОЩНОСТНЫЕ. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ 4Ч 8.2/7.56 40
6. ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 7
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ВО
ВПУСКНОЙ СИСТЕМЕ ПОРШНЕВОГО ДВС 22
3. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И 26
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРАКТА СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА НА МОЩНОСТНЫЕ. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ 4Ч 8.2/7.56 27
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРАКТА СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА НА МОЩНОСТНЫЕ. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ 4Ч 8.2/7.56 40
6. ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66
📖 Аннотация
В данной работе представлено исследование влияния геометрических параметров впускного коллектора, в частности его длины, на мощностные, экономические и экологические показатели дизельного двигателя 4Ч 8,2/7,56. Актуальность исследования обусловлена необходимостью поиска эффективных и относительно недорогих способов повышения коэффициента наполнения цилиндров для улучшения технико-экономических характеристик современных ДВС, развитие которых достигло высокого уровня. Основные результаты, полученные методом математического моделирования, демонстрируют, что применение впускного коллектора с переменной длиной (500, 720 и 1000 мм), адаптируемой к скоростному режиму двигателя, позволяет существенно улучшить его показатели. Установлено повышение мощности, особенно в зоне средних и высоких частот вращения (до 9,11 л.с.), рост крутящего момента на 2,16 Н·м в диапазоне 1100–5000 мин⁻¹, увеличение коэффициента наполнения на 0,02–0,1 и некоторое улучшение топливной экономичности (до 2 г/(кВт·ч)). При этом отмечается, что данное решение не приводит к значительному улучшению экологических показателей по выбросам CH и CO и требует использования топлива с октановым числом не ниже 95. Научная значимость работы заключается в углубленном анализе волновых и инерционных процессов во впускной системе, а практическая – в разработке конкретных рекомендаций по оптимизации конструкции впускного тракта для двигателей данного типа. Теоретической основой исследования послужили фундаментальные труды таких авторов, как Б.А. Шароглазов по моделированию процессов в ДВС, И.И. Вибе по теории двигателей, А.И. Колчин по методикам расчета, а также М.Ф. Фарафонтов, рассматривающий особенности автомобильных двигателей.
📖 Введение
Важной задачей в развитии и совершенствовании силовых установок внутреннего сгорания является улучшение наполнения цилиндра свежим зарядом (коэффициент наполнения). Сегодня развитие ДВС достигло высокого уровня, улучшение какого-либо показателя хоть на десятую долю процента с минимальными материальными и временными затратами является трудной задачей для ученых или инженеров. Для достижения заветной цели ученые предлагают и апробируют разнообразные технические решения из широко используемых можно выделить следующие: динамический (инерционный), нагнетатели воздуха, впускной канал переменной длины, регулирование фаз газораспределения, оптимизация конструктивных параметров впускной системы. Применение выше описанных способов будет способствовать повышению наполняемости цилиндра свежим зарядом, что в свою очередь повысит и его техникоэкономические показатели такие как мощность двигателя, его момент, удельно-эффективный расход топлива и т.д.
Использование большого количества способов из рассматриваемых требует значительных денежных затрат и значительной переделки конструкции впускной системы и сопутствующих элементов двигателя в целом. Поэтому одним из самых распространенных, способов повышения коэффициента наполнения, но не самым простым, на сегодняшний день является оптимизация конфигурации впускного тракта двигателя. При этом исследование и совершенствование впускного тракта ДВС как правило выполняется методом математического моделирования или статическими и динамическими продувками впускной системы. Но эти способы не могут дать стопроцентных результатов на современном уровне развития двигателестроения, поскольку, как известно, действительный процесс в газовоздушных трактах двигателей является трехмерным неустановившимся со струйным истечением газа через щель клапана в частично заполненное пространство цилиндра переменного объема. Анализ литературы показал, что информация по процессу впуска в реальном динамическом режиме практически отсутствует.
Только такие опытные данные могут дать необходимую информацию для совершенствования двигателя на современном уровне. Таким образом, достоверные и корректные газодинамические и теплообменные данные по процессу впуска можно получить исключительно при исследованиях на динамических моделях ДВС или реальных двигателях.
В наше время существует большое количество литературы [1-7], в которой изложено и рассматривается конструктивное исполнение различных систем силовых установок, в частности, отдельных компонентов впускной системы ДВС. Однако в ней практически отсутствует обоснование предлагаемых конструктивных решений путем анализа газодинамики и теплообмена процесса впуска. И только в отдельных монографиях [8,9] приводятся статистические и экспериментальные данные по результатам исследований, подтверждающие целесообразность того или иного конструктивного решения. В этой связи с этим, можно констатировать следующее, что до недавнего времени уделялось в должном объеме внимание исследованию и оптимизации газодинамического тракта двигателей внутреннего сгорания.
В последние годы в связи с ужесточением требований экономических и экологических показателей к силовым установкам на базе ДВС, ученые и инженеры начинают уделять все больше внимания совершенствованию впускных систем, полагая, что их рабочие характеристики в значительной степени зависят от совершенства протекающих процессов в газовоздушных трактах системы впуска и выпуска рабочего тела в ДВС.
Любая система впуска поршневого двигателя, как правило, включает следующие элементы:
Воздушный фильтр;
Впускной коллектор;
Г оловки цилиндров;
Впускные и выпускные каналы.
Выбор оптимальных конструктивных параметров и аэродинамических характеристик впускного тракта преследует цели повышения коэффициента наполнения, эффективности показателя характера сгорания, сокращения продолжительности по времени, с одновременным ограничением максимальных давлений в процессе сгорания влияющих на выходные параметры двигателя [9].
Теперь рассмотрим элементы впускной системы и ее основные функции.
Головка цилиндров является основным и сложным элементом в двигателе внутреннего сгорания. От конструктивных параметров, форм и размеров основных компонентов входящих в головку блока цилиндров зависит совершенство протекающих в ней газодинамических процессов.
Головки блока цилиндров, обычно, изготавливают с двумя или четырьмя (включая впускные и выпускные клапаны) клапанами на цилиндр. Плюсы двухклапанной конструкции головки блока цилиндров состоят в простоте конструктивной схемы исполнения, технологии изготовления, в меньшей массе, числе движущихся частей, затратах на ремонт и техническое обслуживание [8].
Плюсы головки блока цилиндров (два на впуск и два на выпуск) с четырьмя клапанами состоит в увеличении площади проходных сечений, более эффективном процессе газообмена, в меньшей тепловой напряженности головки вследствие более равномерного ее теплового состояния, в возможности центрального размещения форсунки или свечи, что упрощает техническое обслуживание [5,8].
Существуют и другие конструкции головок цилиндров, например, с тремя, пятью впускными клапанами и одним или двумя выпускными клапанами на цилиндр. Однако такие схемы применяются относительно редко.
Влияние числа клапанов на протекание газодинамических процессов при теплоотдаче во впускном тракте в целом практически не изучено.
Одним из способов оптимизации процесса наполнения цилиндра свежим зарядом является профилирование впускных каналов в головке блока цилиндров. Существует множество форм профилирования с целью обеспечения направленного движения свежего заряда в цилиндре двигателя и улучшения процесса смесеобразования, более подробно изложенных в работе [9].
В зависимости от вида процесса смесеобразования впускные каналы изготавливают безвихревыми, выполняющими функцию только наполнения цилиндров свежим зарядом, тангенциальными, или винтовыми, выполняющие одновременно функции впуска и закрутки воздушного заряда в цилиндре двигателя.
Анализ литературных источников показывает, что впускному коллектору уделяется недостаточное внимание, а при расчете впускной коллектор рассматривается как трубопровод простой формы для подвода воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель [3,4,7].
Фильтрующий элемент является неотъемлемой частью системы впуска поршневой машины. Следует отметить, что в литературных источниках больше внимания уделяется конструкции, материалам и сопротивлению фильтрующих элементов, но при этом практически не рассматриваются вопросы, какое влияние оказывает фильтрующий элемент на газодинамические и теплофизические характеристики системы впуска в ДВС.
...
Использование большого количества способов из рассматриваемых требует значительных денежных затрат и значительной переделки конструкции впускной системы и сопутствующих элементов двигателя в целом. Поэтому одним из самых распространенных, способов повышения коэффициента наполнения, но не самым простым, на сегодняшний день является оптимизация конфигурации впускного тракта двигателя. При этом исследование и совершенствование впускного тракта ДВС как правило выполняется методом математического моделирования или статическими и динамическими продувками впускной системы. Но эти способы не могут дать стопроцентных результатов на современном уровне развития двигателестроения, поскольку, как известно, действительный процесс в газовоздушных трактах двигателей является трехмерным неустановившимся со струйным истечением газа через щель клапана в частично заполненное пространство цилиндра переменного объема. Анализ литературы показал, что информация по процессу впуска в реальном динамическом режиме практически отсутствует.
Только такие опытные данные могут дать необходимую информацию для совершенствования двигателя на современном уровне. Таким образом, достоверные и корректные газодинамические и теплообменные данные по процессу впуска можно получить исключительно при исследованиях на динамических моделях ДВС или реальных двигателях.
В наше время существует большое количество литературы [1-7], в которой изложено и рассматривается конструктивное исполнение различных систем силовых установок, в частности, отдельных компонентов впускной системы ДВС. Однако в ней практически отсутствует обоснование предлагаемых конструктивных решений путем анализа газодинамики и теплообмена процесса впуска. И только в отдельных монографиях [8,9] приводятся статистические и экспериментальные данные по результатам исследований, подтверждающие целесообразность того или иного конструктивного решения. В этой связи с этим, можно констатировать следующее, что до недавнего времени уделялось в должном объеме внимание исследованию и оптимизации газодинамического тракта двигателей внутреннего сгорания.
В последние годы в связи с ужесточением требований экономических и экологических показателей к силовым установкам на базе ДВС, ученые и инженеры начинают уделять все больше внимания совершенствованию впускных систем, полагая, что их рабочие характеристики в значительной степени зависят от совершенства протекающих процессов в газовоздушных трактах системы впуска и выпуска рабочего тела в ДВС.
Любая система впуска поршневого двигателя, как правило, включает следующие элементы:
Воздушный фильтр;
Впускной коллектор;
Г оловки цилиндров;
Впускные и выпускные каналы.
Выбор оптимальных конструктивных параметров и аэродинамических характеристик впускного тракта преследует цели повышения коэффициента наполнения, эффективности показателя характера сгорания, сокращения продолжительности по времени, с одновременным ограничением максимальных давлений в процессе сгорания влияющих на выходные параметры двигателя [9].
Теперь рассмотрим элементы впускной системы и ее основные функции.
Головка цилиндров является основным и сложным элементом в двигателе внутреннего сгорания. От конструктивных параметров, форм и размеров основных компонентов входящих в головку блока цилиндров зависит совершенство протекающих в ней газодинамических процессов.
Головки блока цилиндров, обычно, изготавливают с двумя или четырьмя (включая впускные и выпускные клапаны) клапанами на цилиндр. Плюсы двухклапанной конструкции головки блока цилиндров состоят в простоте конструктивной схемы исполнения, технологии изготовления, в меньшей массе, числе движущихся частей, затратах на ремонт и техническое обслуживание [8].
Плюсы головки блока цилиндров (два на впуск и два на выпуск) с четырьмя клапанами состоит в увеличении площади проходных сечений, более эффективном процессе газообмена, в меньшей тепловой напряженности головки вследствие более равномерного ее теплового состояния, в возможности центрального размещения форсунки или свечи, что упрощает техническое обслуживание [5,8].
Существуют и другие конструкции головок цилиндров, например, с тремя, пятью впускными клапанами и одним или двумя выпускными клапанами на цилиндр. Однако такие схемы применяются относительно редко.
Влияние числа клапанов на протекание газодинамических процессов при теплоотдаче во впускном тракте в целом практически не изучено.
Одним из способов оптимизации процесса наполнения цилиндра свежим зарядом является профилирование впускных каналов в головке блока цилиндров. Существует множество форм профилирования с целью обеспечения направленного движения свежего заряда в цилиндре двигателя и улучшения процесса смесеобразования, более подробно изложенных в работе [9].
В зависимости от вида процесса смесеобразования впускные каналы изготавливают безвихревыми, выполняющими функцию только наполнения цилиндров свежим зарядом, тангенциальными, или винтовыми, выполняющие одновременно функции впуска и закрутки воздушного заряда в цилиндре двигателя.
Анализ литературных источников показывает, что впускному коллектору уделяется недостаточное внимание, а при расчете впускной коллектор рассматривается как трубопровод простой формы для подвода воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель [3,4,7].
Фильтрующий элемент является неотъемлемой частью системы впуска поршневой машины. Следует отметить, что в литературных источниках больше внимания уделяется конструкции, материалам и сопротивлению фильтрующих элементов, но при этом практически не рассматриваются вопросы, какое влияние оказывает фильтрующий элемент на газодинамические и теплофизические характеристики системы впуска в ДВС.
...
✅ Заключение
Как показали результаты расчета, каждому скоростному режиму работы двигателя соответствует своя оптимальная длина впускного тракта. Управление длиной канала (использование трех длин трубопроводов 500 мм, 720 мм, 1000 мм) во впускном коллекторе в зависимости от частоты вращения коленчатого вала позволяет обеспечить:
• Повышение мощности во всем диапазоне частот вращения. Более явный прирост мощности наблюдается в диапазоне средних (2.4 л.с.) и высоких (9.11 л.с.) частот вращения коленчатого вала;
• Увеличениекрутящего момента на 2.16 Н*мв диапазоне 1100.5000 мин-1 частот вращения коленчатого вала;
• Увеличение коэффициента наполнения на 0,02.0,1 единиц в широком диапазоне частот вращения. Кривая коэффициента наполнения опытного впускного коллектора имеет плавный рост и незначительное плавное снижение в области номинальной мощности без явно выраженных пиков;
• Незначительное повышение максимальных значений Ртахдавления и Tmax температур за рабочий цикл;
• Некоторое улучшение топливной экономичности до 2 г/(кВт*ч) вблизи малых и средних частот вращения.
Не позволяет:
•Использовать топливо с октановым числом менее 95 единиц
(исследовательский метод определения октанового числа);
Улучшить экологические показатели двигателя, такие как СН, СОи
• Повышение мощности во всем диапазоне частот вращения. Более явный прирост мощности наблюдается в диапазоне средних (2.4 л.с.) и высоких (9.11 л.с.) частот вращения коленчатого вала;
• Увеличениекрутящего момента на 2.16 Н*мв диапазоне 1100.5000 мин-1 частот вращения коленчатого вала;
• Увеличение коэффициента наполнения на 0,02.0,1 единиц в широком диапазоне частот вращения. Кривая коэффициента наполнения опытного впускного коллектора имеет плавный рост и незначительное плавное снижение в области номинальной мощности без явно выраженных пиков;
• Незначительное повышение максимальных значений Ртахдавления и Tmax температур за рабочий цикл;
• Некоторое улучшение топливной экономичности до 2 г/(кВт*ч) вблизи малых и средних частот вращения.
Не позволяет:
•Использовать топливо с октановым числом менее 95 единиц
(исследовательский метод определения октанового числа);
Улучшить экологические показатели двигателя, такие как СН, СОи
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.