Описание
Рост количества автомобилей, повышает требования к автомобилю по его надёжности, экономичности, экологичности, экологической безопасности и ездовым качествам предъявляет всё более жёсткие требования к конструкции двигателя, системам питания, зажигания, устройствам снижения токсичности. Кроме того, конструкция силового агрегата определяется общей компоновкой автомобиля, размещением двигателя в подкапотном пространстве, доступностью отдельных узлов и агрегатов для диагностирования, технического обслуживания и ремонта.
Автомобильные конструкции полны различных компромиссов. Автомобильные инженеры должны учитывать большие допуски в процессе изготовления узлов: технологические возможности, нужное октановое число топлива, образование нагара, износ, отсутствие необходимого и регулярного обслуживания, и, в тоже время, добиваться по возможности невысокой цены узла.
Тип и пропускная способность впускной и выпускной систем, конструкция распределительного вала, клапанные пружины и толкатели клапанов, система зажигания, головки блоков цилиндров, диаметры клапанов, соотношение диаметр цилиндра/ход поршня подбираются на заводе для обеспечения хорошей комбинации экономичности, мощности и низкой концентрации выхлопных газов. Кроме этого, характеристики трансмиссии, передаточное число главной передачи и диаметр шин тоже должны согласовываться с движением и его характеристиками.
Большинство современных двигателей работают в узком диапазоне высоких оборотов и не нуждаются в экономичности и высоком крутящем моменте на низких оборотах.
Двигатели выдают наибольшую мощность от данного количества топлива при своем максимальном крутящем моменте. Это соответствует оптимальным оборотам, заложенным в конструкцию двигателя. Максимальная мощность достигается при раскручивании двигателя до оборотов, превышающих наиболее эффективные. Максимальный крутящий момент всегда достигается при меньших оборотах, чем для максимальной мощности. Мощность повышается, когда прирост полученный от увеличения оборотов, сбалансирован с потерями, вызванными работой с оборотами превышающими оптимальные, на которые настраиваются детали двигателя. Высокие мощностные показатели на всех скоростных режимах определяются применением системы с переменными фазами не только впуска (конец впуска изменяется от 3 до 55° положения коленчатого вала после НМТ), но и выпуска (начало выпуска изменяется от 33 до 55° положения коленчатого вала \ до НМТ), а также впускного трубопровода с изменяемой длиной каналов.
Поэтому существует п необходимость применения впускного трубопровода с изменяемой длиной.
В работе проанализирован рынок автомобилей, видовая структура автомобильных двигателей, требования к автомобилям. Произведен анализ существующих способов и устройств улучшающих наполняемость цилиндров двигателя. Выполнено совершенствование системы впуска, а также процесса наполнения. Построены индикаторные диаграммы с переменными фазами впуска. Представлена область использования систем газораспределения с переменными фазами. Построена модель функционального узла механизма газораспределения с электрически управляемыми клапанами. Представлена видовая структура систем наддува с описанием его применения в двигателе, конструкции устройства, а также положительные и отрицательные стороны.
Произведен тепловой расчет двигателя с распределенным впрыском топлива. Определены режимы для бензиновых двигателей, подобрано топливо. Прописаны параметры окружающей среды и остаточные газы. Представлены характеристики процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска с расчетами для двигателей с наддувом и без него. Определены индикаторные параметры рабочего цикла двигателя с расчетами показателей эффективности двигателя. Проведен анализ теплового расчета с описанием использования впускного коллектора переменной длины.
В конструкторской части работы выполнено проектирование системы впускной автомобильного двигателя с впрыском легкого топлива. Графически изображена впускная система автомобильного двигателя с описанием основных деталей и узлов устройства. Разработано устройство с бесступенчатой регулировкой длины впускного трубопровода. Представлено описание устройства и принцип работы настроенной системы. Построена блок-схема управления работой регулятора давления длины каналов. Данное устройство позволяет бесступенчато регулировать длины каналов впускной системы в пределах от 440 до 1166 мм на любых режимах работы двигателя, обеспечить оптимальное воздухоснабжение и повысить экономические и динамические показатели работы двигателя. Предложен вариант усовершенствованной модели впускной системы двигателя с впрыскиванием бензина, который позволяет обеспечивать достаточно стабильный резонансный наддув в пределах от 1500 до 3500 мин-1 коленчатого вала двигателя. Выполнены расчеты впускной системы, редуктора червячного поворота заслонок. В графической части построен рабочий чертеж устройства импульсного наддува.
В разделе безопасности рассмотреть вопросы безопасности и экологичности предлагаемого устройства. Представлена характеристика токсичности дизельных и бензиновых двигателей. Оценено влияние выхлопных газов, а также шума и вибрации на условия труда.
В экономическом разделе дана техническая и экономическая оценка конструкторской разработки. Представлен экономический эффект от мероприятий по снижению расхода топлива, мероприятий по снижению токсичности автомобильного двигателя. Определены показатели экономической эффективности устройства для импульсного наддува, с определением коэффициента абсолютной эффективности издержек, срока окупаемости устройства, суммарного годового экономического эффекта разрабатываемой конструкции. Оценены технико-экономические показатели проекта. В заключении проведен анализ и сделаны выводы про проведенному исследованию.
