Проектирование карбюраторного двигателя легкового автомобиля УАЗ-3303 малого класса с принудительным зажиганием

Описание

В курсовой работе проектируется двигатель легкового автомобиля малого класса с принудительным зажиганием. Номинальная мощность проектируемого двигателя 52 кВт при частоте вращения коленчатого вала 5100 об/мин. Дополнительным требованием является легкий пуск при низких температурах (ЛПНТ).

В результате проделанной работы были рассчитаны индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. По этим результатам  была построена индикаторная диаграмма тепловых характеристик.      

Расчеты динамических показателей дали размеры поршня, в частности его диаметр и ход, радиус кривошипа, были построены графики составляющих сил, а также график суммарных набегающих тангенциальных сил и суммарных набегающих крутящих моментов.

Конечным результатом расчётов стало конструирование деталей двигателя. По полученным размерам приводится чертеж формата А1, на котором изображен поперечный разрез двигателя.

В качестве прототипа для проектируемого двигателя выбрал двигатель автомобиля УАЗ - 3303 близкого по параметрам к проектируемому двигателю:

Принимаю, что рассчитываемый двигатель будет четырехтактным.

Для проектируемого карбюраторного двигателя выбираем воздушную систему охлаждения, т. к. пуск двигателей с воздушным охлаждением менее затруднен при низких температурах по сравнению с двигателями с жидкостным охлаждением. А, кроме того, у двигателей с воздушным охлаждением расход топлива меньше.

Число и расположение цилиндров является одним из основных факторов, определяющих конфигурацию двигателя. Количество цилиндров определяется рабочим объемом и оптимальными, с точки зрения организации  и протекания рабочего процесса, размерами одного цилиндра, а также зависит от мощностных и динамических факторов. Для легкового автомобиля с карбюраторным двигателем, выбираю такое же число цилиндров как у двигателя-прототипа равное 4 с рядным расположением цилиндров.

Отношение S/D является одним из основных параметров, влияющих на конструкцию двигателя. Как известно, если S/D < 1, то двигатель является короткоходным, а если S/D > 1 - длинноходным. При увеличении S/D при одном и том же топливе позволяет повысить допустимую (по условию бездетонационной работы) степень сжатия. При уменьшении S/D детонация при прочих равных условиях наступает при меньших степенях сжатия. Уменьшение S/D также приводит к ухудшению теплоотдачи через стенки цилиндра. Для современных рядных двигателей с принудительным зажиганием, предназначенных для легковых автомобилей, значения отношения  S/D=0,75…1,20. Опираясь на вышеизложенное, и на данные двигателя-прототипа принимаем S/D = 1,0.

Значение средней скорости поршня С_п для современных карбюраторных двигателей легковых автомобилей изменяются в пределах 12…18 м/с. Средняя скорость поршня выбирается ориентировочно и в процессе расчета уточняется. Так как этот параметр связан с ходом поршня, а ход поршня характеризуется величиной  и частотой коленчатого вала, то при их фиксированных значениях выбираем С_п = 16 м/с.

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна для современных автомобильных двигателей изменяется в пределах λ = 0,23…0,30. При увеличении этого значения увеличивается угол отклонения шатуна от оси цилиндра, вследствие чего возрастает сила бокового давления на стенку цилиндра, повышается потери на трении и усиливается износ цилиндров и поршней, возникает опасность задевания шатуна за нижнюю кромку цилиндра. Но положительным качеством увеличения этого параметра является снижение веса шатунов и веса двигателя в целом. Основываясь на вышесказанном, принимаем λ=0,26. 

Основываясь на монограмме для определения требуемого октанового числа бензина, принимаем бензин марки АИ-92.

Принимая во внимание детонационную стойкость топлива (АИ-92), степень сжатия двигателя-прототипа (ε = 7,0) и то, что для бензиновых двигателей характерно  ε = 8…12 я принимаю степень сжатия ε = 8, так на двигателе  выбрана воздушная система охлаждения, то для эффективного охлаждения и обеспечения бездетонационной работы принимаем из указанного интервала меньшие значения степени сжатия.

Наиболее важной величиной, характеризующей процесс впуска, является коэффициент наполнения η_v, представляющий собой отношение действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр, к тому количеству, которое могло бы поместится в рабочем объеме цилиндра при условии, что температура и давление в нем равны температуре и давлению среды, из которой поступает свежий заряд. Величина коэффициент наполнения η_v в основном зависит от тактности двигателя, его быстроходности и совершенства системы газораспределения. Значение коэффициента наполнения для карбюраторных двигателей при работе их с полной нагрузкой, изменяется в пределах η_v = 0,7…0,9. Принимаем η_v = 0,90, так как рассчитываемый двигатель быстроходный и будет иметь низкое сопротивление на впуске.