Введение 6
1. Обоснование схемы проектируемого двигателя и выбор аналогов 8
2. Согласование режимов работы турбокомпрессора и поршневой части ДВС 11
3. Тепловой расчет двигателя 17
3.1 Выбор недостающих данных 17
3.2 Выполнение теплового расчета 19
3.3 Результаты теплового расчета 22
3.4 Выводы 26
4. Кинематический и динамический расчеты двигателя 27
4.1 Кинематический расчет двигателя 27
4.2 Динамический расчет двигателя 28
4.3 Выводы 32
5. Уравновешивание двигателя 33
6. Расчет на прочность 35
6.1 Прочностной расчет поршневой группы 35
6.2 Прочностной расчет шатунной группы 42
6.3 Выводы 49
7. Расчет системы охлаждения и смазки 50
7.1 Расчет системы охлаждения 50
7.2 Расчет системы смазки 64
7.3 Выводы 67
8. Описание конструкции двигателя 68
9. Исследовательская часть 72
9.1 Опыт применения рециркуляции отработавших газов на газовых
двигателях 72
9.2 Анализ существующих схем системы РОГ для использования на газовом
двигателе с турбонаддувом 80
9.3 Расчет и сравнение различных систем РОГ для проектируемого
двигателя 85
9.4 Вывод 93
Список литературы
По прогнозам разведданных самые крупные в мире запасы природного газа находятся в России, что составляет более 30% мировых запасов. В основном природный газ состоит из метана. Добывают его на месторождениях и транспортируют практически по всей России по газопроводу. В отличие от дизеля и бензина метан — это готовое топливо, которое не требует почти никакой переработки, кроме осушки и сжатия в компрессорах.
Отсутствие отходов горения газа и коррозийных компонентов дает метану неоспоримые термические преимущества перед другими видами сжигаемого топлива. По сравнению с дизельным топливом или бензиновым, температура метана превышает температуру самовоспламенения в два раза, что значительно уменьшает риск пожара. Этот углеводород в два раза легче воздуха, поэтому в случае утечки он бесследно улетучивается в атмосферу. Так же у метана есть преимущества перед другими видами топлива в плане производительности. Он полностью сжигается в двигателе не образует отложений в топливной системе и не удаляет масляную пленку со стенок цилиндров, тем самым уменьшая износ двигателя.
Бензин и дизель являются особенно опасными видами топлива для окружающей среды из-за содержания канцерогенных веществ. Метан минимально загрязняет окружающую среду из-за отсутствия свинца, серы и IPA. В Европе, по результатам проведенных исследований, было выявлено, что метановые двигатели на 60% экологически менее вредны для человека по сравнению с дизельными и бензиновыми двигателями.
Одним из самых главных преимуществ метана перед другими видами топлива является его экономичность. Благодаря низким затратам на переработку, средняя цена одного куба природного газа по России на заправках метана составляет 16 рублей, а это в несколько раз дешевле бензина и дизельнго топлива. В России цена метана не зависит от стоимости нефти. Это самое выгодное по цене топливо стоимость которого регулируется на законодательном уровне и не может быть выше 50% от стоимости бензина.
На сегодняшний день всё большее количество автомобилистов отдают предпочтение сжатому природному газу СПГ, как альтернативе бензина и дизельного топлива. И это не удивительно, ведь в условиях постоянного роста цен на бензин и дизельное топливо, сжатый природный газ СПГ является экономически выгодным, а также удобным в использовании.
Сжатый природный газ СПГ получают на автомобильных газонаполнительных станциях (АГНКС) путем сжатия природного газа, поступающего по магистральным газопроводам и трубопроводам. Стоимость сжатого природного газа ниже традиционных видов топлива. Переоборудование транспорта на сжатый природный газ приводит к существенной экономии средств.
Важной характеристикой моторного топлива является величина отношения "Водород - Углерод". Это обеспечивает высококачественное протекание процесса сгорания, бездетонационную работу двигателя и большую экологическую чистоту продуктов сгорания. После перевода двигателей на природный газ метан
Проанализировав выполненные расчеты схем РОГ, для проектируемого двигателя была выбрана система рециркуляции с соплом Вентури с подводом ОГ после ТКР и ОНВ с установкой EGR-охладителя. Сравнивая систему рециркуляции с соплом Вентури с подводом ОГ после ТКР и ОНВ с системой рециркуляции с подводом ОГ на вход ТКР имеем выше мощностно- экономические показатели за счет большего прохождения воздуха через двигатель. Достигаются высокие экологические показатели. Проектируемый двигатель с применением системы РОГ с соплом Вентури с подводом ОГ после ТКР и ОНВ с установкой EGR-охладителя соответствует по выбросам оксида азота экологическому стандарту Евро-6. Для достижения норм по другим параметрам необходимо провести дальнейшие расчеты и стендовые испытания для остальных нормируемых выбросов вредных веществ.
Достоинства данной схемы:
1. В схеме РОГ с соплом Вентури с подводом после ТКР и ОНВ по сравнению с РОГ на вход ТКР исключается загрязнение проточных частей компрессора и ОНВ сажей, их коррозия под действием конденсата из паров азотной и серной кислот, которые присутствуют в РГ, а также воздействие высокой температуры смеси воздуха с РГ на колесо компрессора и детали ОНВ.
2. Использование сопла Вентури позволяет улучшить положительный перепад давлений Аррог за счет подвода РГ в область горловины сопла, где как раз и обеспечивается наименьшее статическое давление охлажденного наддувочного воздуха.
3. Использование сопла Вентури позволяет обеспечить равномерно смешивание РГ с надувочным воздухом при наименьших габаритах двигателя.
Недостатки:
1. При использовании сопла Вентури в главной магистрали будут иметь место несколько большие потери давления надувочного воздуха.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
