Сравнительная оценка разработанного двигателя по отношению к прототипу - Модернизация двигателя путем форсирования по номинальной частоте вращения коленчатого вала

Таблица 16 - Технические характеристики проектируемого двигателя и двигателя-прототипа

Параметры

Прототип

Проектируемый двигатель

Модель

Д 245.12

Д 245.12 М

Тип двигателя

Рядный четырех цилиндровый, дизельный с турбонаддувом

Рядный

Шести цилиндровый, дизельный с турбонаддувом

Число (i) и расположение цилиндров

4Р

6Р

Диаметр цилиндра и ход поршня, мм D X S

110х125

103,5х124,2

Рабочий объем двигателя, л I - VH

4,75

5,2

Степень сжатия Е

15

15

Номинальная мощность, КВт NEh

80

120,8

Номинальная частота вращения, мин-1 NН

2400

2503

Максимальный крутящий момент, Нм ME Max

350

542

Частота вращения при максимальном крутящем моменте, мин-1, NMe Max = (0,65...0, 72) NН

1440

1501

Коэффициент приспособляемости КПр = ME Max / ME н

1,1

1,18

Наличие наддува (есть, нет)

Есть

Есть

Минимальный удельный эффективный расход топлива, г/кВт-ч GE Min

218

266

Частота вращения, соответствующая минимальному удельному расходу, мин-1, NGe Min = (0,6...0,7) NН

1680

2001

Литровая мощность, кВт/л NЛ = NЕн/iVH

16.8

23,23

Масса не заправленного двигателя, кг М

500

800

Литровая масса, кг/л MЛ = M/iVH

105.26

153.8

Удельная масса, кг/кВт MУд = M/NЕн

6,25

6.62

Применяемое топливо

Л, З

Л, З

1 - номинальная мощность спроектированного двигателя больше чем у прототипа. Связано это с тем, что:

Рабочий объем спроектированного двигателя больше, чем у прототипа (соответственно 5.2 и 4.75 л). Номинальная мощность должна увеличиться.

Номинальная частота вращения коленчатого вала на 103 мин-1 больше, чему прототипа. Номинальная мощность должна незначительно увеличиться.

Коэффициент тактности. В курсовом проекте тактность не изменялась, следовательно, он не влияет.

Коэффициент наполнения. Количество клапанов в проектируемом двигателе не изменялось. Но в проектируемом двигателе применяется система охлаждения надувочного воздуха, следовательно коэффициент наполнения увеличился.

Вывод: 1 - увеличение номинальной мощности спроектированного двигателя объясняется увеличением литража и номинальной частоты вращения коленчатого вала, улучшением наполнения цилиндра свежим зарядом.

2 - минимальный удельный расход спроектированного двигателя больше, чем у прототипа. Такой результат объясняется тем, что:

Эффективный КПД проектируемого двигателя 0.41 это больше чем у прототипа, соответственно это приводит к уменьшению GE Min. Номинальная частота вращения коленчатого вала проектируемого двигателя на 103 мин-1 больше, чем у прототипа.

Минимальный удельный эффективный расход топлива спроектированного двигателя равен 266 г/кВт ч, что больше, прототипа (218 г/кВт ч).

Вывод: по величине минимального удельного расхода топлива спроектированный двигатель соответствует мировым образцам.

3 - удельная литровая мощность спроектированного двигателя больше чем у прототипа. Причиной этого служит следующее:

Литраж проектируемого двигателя увеличился с 4.75 до 5.2 (на 10%), литровая мощность возрастает. За счет увеличения литража, номинальной частоты вращения коленчатого вала номинальная мощность проектируемого двигателя значительно возросла (с 80 до 120.8 кВт, на 50%). В итоге литровая мощность увеличилась.

Значение литровой мощности проектируемого двигателя лежит в средине интервала 11...33 кВт/л, поэтому он не лучше, но и не хуже мировых образцов.

Вывод: по величине удельной литровой мощности спроектированный двигатель частично соответствует лучшим образцам.

4 - литровая масса спроектированного двигателя увеличилась на 47 кг/л, но лежит в начале интервала 100...200 кг/л.

Вывод: по величине литровой массы спроектированный двигатель соответствует мировым показателям.

5 - удельная масса спроектированного двигателя увеличилась до 6.62 кг/кВт, что лежит в середине интервала 2.7...12.5 допустимых для данного показателя.

Вывод: по величине литровой массы спроектированный двигатель соответствует мировым требованиям, но не показывает лучшие показатели.

В целом, спроектированный двигатель соответствует лучшим современным образцам автотракторных двигателей, так как его минимальный удельный эффективный расход топлива (266 г/кВт ч) близок к наименьшему значению, достигнутому в настоящее время для автомобильных двигателей (188...195 г/кВт ч), значение литровой мощности (23,23 кВт/л) лежит в средине интервала лучших мировых образцов (11,5...33 кВт/л), значение литровой массы (кг/л) лежит в начале интервала mЛ = 100...200 кг/л, а значение удельной массы ( кг/кВт) лежит в середине интервала mУд = 2,7...12,5 кг/кВт.

Увеличить литровую мощность и уменьшить удельную массу можно путем повышения номинальной частоты вращения, использования механизмов для регулирования фаз газораспределения и высоты подъема клапанов, механизма изменения длины впускного коллектора, "настроенных" выпускных коллекторов, электромагнитного или электрогидравлического привода клапанов ГРМ, микропроцессорного управления процессом впрыскивания топлива с использованием аккумуляторной системы, микропроцессорного управления системой наддува, системой охлаждения и смазочной системой, уменьшения числа и высоты компрессионных колец, лазерной обработки внутренней поверхности гильз, использование эффективных антифрикционных покрытий, более качественных масел, замены трения скольжения трением качения и т. д.

Уменьшить литровую массу двигателя можно многими способами. К ним относятся: использование современных материалов (например, отливка блока цилиндров из алюминиевого сплава, а не из чугуна, использование деформируемых магниевых сплавов AZ31, AZ80, т. к. магниевые сплавы легче алюминиевых на 35 % и легче стали на 75 %, изготовление коленчатых валов из высококачественных легированных сталей, например, стали 18ХНВА); применение конструктивных мероприятий, направленных на увеличение жесткости детали при уменьшении ее размеров (ребра, галтели), на обеспечение равнопрочности детали (например, выполнение поршневой головки шатуна в виде двухсторонней трапеции), замена литых поршней бочкообразной формы коваными Т-образными поршнями; применение химико-термической обработки сопрягаемых поверхностей (азотирование, цементация, закалка ТВЧ); уменьшение числа концентраторов напряжений (резьб, шпоночных канавок, переходов от одного диаметра к другому, замена нарезания резьбы ее накаткой), уменьшения шероховатости поверхностей вблизи концентраторов напряжений (полирование поверхности), поверхностное упрочнение детали (обдувка дробью, обкатка роликом).

Похожие статьи




Сравнительная оценка разработанного двигателя по отношению к прототипу - Модернизация двигателя путем форсирования по номинальной частоте вращения коленчатого вала

Предыдущая | Следующая