Тема: Двигатель на альтернативном топливе мощностью 200 кВт

Двигатели внутреннего сгорания - это тепловые машины, в которых теплота, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую энергию.
Первый ДВС, работающий без предварительного сжатия на светильном газе, создан Ленуаром в 1860 году. КПД двигателя составлял 4.5 %. В 1878 году немецкий изобретатель Н. Отто построил газовый двигатель с предварительным сжатием - прототип современных бензиновых и газовых двигателей, который вытеснил двигатель Ленуара с рынка. В 1879 году И.С. Костович создал первый российский бензиновый ДВС. В 1896 году Рудольф Дизель создал двигатель с воспламенением от сжатия. В России первый русский дизель был построен в 1899 году на заводе Нобеля.
Дальнейший прогресс автомобильной промышленности, рост запросов потребителей, усиление экологических проблем в мире, привели к новым веяниям в области двигателестроения.
На сегодняшний день двигатель должен соответствовать следующим требованиям: малый расход топлива и масла, при условии наибольшего КПД, соответствие постоянно ужесточающимся стандартам на выбросы вредных веществ, наибольший ресурс двигателя до его капитального ремонта, наименее затратное производство агрегата в целом, кроме того, двигатели должны иметь малые габаритные размеры и вес.
В современном моторостроении существуют две основные тенденции: первая - сократить вредные выбросы, и вторая - снизить расход топлива. Это взаимосвязанные задачи: сокращая расход, мы автоматически снижаем выбросы.
Но если 10-15 лет назад «вредными выбросами» считались традиционные оксид углерода - СО, оксиды азота - NOx и углеводороды - СН, то сегодня в разряд основных перешел и углекислый газ СО2, создающий «парниковый эффект». И если учесть, что любое углеводородное топливо в конечном счете распадается на воду и углекислый газ - то уменьшить выбросы СО2 можно единственным путем: снижением расхода топлива.
Здесь надо принять во внимание и такой нюанс: КПД у двигателя внутреннего сгорания в целом лишь около 25-30%. Выходит, что только четверть бензина в ДВС тратится на движение - остальные три четверти просто вылетают в трубу. И греют окружающую среду. Поэтому мы боремся за каждый «лишний» процент с помощью довольно сложных технических решений.
Верный способ - повысить удельные параметры двигателя: проще говоря, получить «одну лошадиную силу» с меньшего количества топлива. Например, одним из основных путей роста эффективности бензинового двигателя является повышение степени сжатия. При росте степени сжатия эффективность сгорания топлива в цилиндре повышается, а значит, возрастает коэффициент полезного действия (КПД) цикла - и двигателя в целом.
В частности, повышение основных параметров двигателей, в том числе путем увеличения степени сжатия, дают системы непосредственного впрыска бензина в цилиндр - впрыск сдвигает режимы детонации, убирает неравномерность подачи топлива и увеличивает наполнение цилиндров.
Так же одним из перспективных направлений в борьбе за экологию двигателя является использование в качестве топлива сжиженных углеводородных газов (пропан-бутан) или природного газа (метан).
В области технологий позволяющих повысить эффективность двигателя стоит отметить использование форсунок и электроники. В дизелях это система Common Rail. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Давление впрыска в системе Common Rail порядка 1000.2500 бар, это способствует более мелкому распыливанию топлива, что улучшает сгораемость топлива.
Стандартом в современном двигателе стало использование ТКР и ОНВ. ТКР, так же как и ОНВ позволяет повысить удельные мощностные характеристики.
В целом же конструкция бензиновых и дизельных двигателей сходна и неизменна.

Купить

В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы было проведено:
1) Обоснование и выбор схемы проектируемого двигателя, в ходе которого была выбрана рядная схема с 4-мя цилиндрами.
2) Тепловой расчет двигателя с использованием программы Дизель-РК, в результате которого мощность двигателя составила Ne = 107 кВт при частоте вращения коленчатого вала 2200 мин-1, максимальный крутящий момент Me = 522 Н-м при частоте коленчатого вала 1500 мин-1, минимальный удельный расход топлива де 211 г/кВт-ч, коэффициент приспособляемости Кт = 1,13, скоростной коэффициент Кс = 0,59, литровая мощность NCJ = 24,31 кВт/л.
3) Кинематический и динамический расчеты двигателя, в результате которых были получены зависимости от угла поворота коленчатого вала различных параметров: перемещения, скорости и ускорения поршня; газовых и инерционных сил, действующих на КШМ; сил, действующих на шатунные и коренные шейки коленчатого вала. По результатам этих расчетов была построена диаграмма износа шатунной шейки.
4) Анализ уравновешенности двигателя.
5) Расчёты на прочность деталей двигателя, которые показали, что при выбранных материалах и размерах элементов деталей на расчетных режимах в основном напряжения не превышают допустимых.
6) Исследование влияния номинальной частоты вращения коленчатого вала на надежность и экономичность двигателя. В результате было установлено, что уменьшение частоты приводит к улучшению показателей надежности и экономичности.

Купить