Увеличение мощности двигателя - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Повышение мощности и снижение удельной массы двигателей внутреннего сгорания достигается с помощью применения наддува. Нагнетание в цилиндры предварительно сжатого в компрессоре воздуха увеличивает массу воздушного заряда и количество сжигаемого топлива, вследствие чего возрастает мощность двигателя. Особенно эффективно применение наддува, когда оно сопровождается использованием энергии отработавших газов в газовой турбине. При установке турбокомпрессора мощность двигателя повышается на 40-50% и одновременно на 3-5% снижается удельный расход топлива. Увеличивая давление наддува до 2,5-3,0 кгс/см2 и применяя охлаждение выходящего из компрессора воздуха, так называемое "промежуточное охлаждение", можно достигнуть удвоения мощности, которую двигатель развивает без наддува.
Как показывает анализ изменения литровой Рл (кВт/л) мощности двигателей различных типов, уровень форсирования большинства современных автомобильных двигателей в последние годы находится практически на одном и том же уровне, или изменяется, но не значительно.
Результаты анализа закономерностей изменения литровой мощности для надувных и безнаддувных вариантов бензиновых двигателей приведены на рис. 2.
Рисунок 2 Изменение средних значений литровой мощности Рл наддувных и безнаддувных моделей бензиновых двигателей.
У бензиновых двигателей без наддува значения Рл за последнее десятилетие выросли с 43 до 49 кВт/л. Однако у бензиновых двигателей с наддувом средняя величина Рл оставалась практически постоянной - около 70 кВт/л. По прогнозам фирмы AVL в первой четверти нового столетия бензиновые двигатели достигнут величин литровой мощности 70-80 кВт/л. Очевидно что такие показатели достигаются применением наддува двигателей. Анализ данных по использованию различных видов наддува показывает (рис. 3), что у бензиновых двигателей наддув находит ограниченное применение, практически не превышающее 10%. При этом механический наддув используется довольно редко, хотя его применение и возрастает с 1 % в 1996 г. до 2,6 % в 2005г. Остальную долю в секторе надувных вариантов бензиновых двигателей занимает турбонаддув. Который в настоящее время находит все более широкое применение.
Рисунок 3 Применение различных видв наддува у бензиновых двигателей.
Следует отметить, что практически все двигатели с распределенным впрыскиванием бензина имеют настроенные впускные трубопроводы, обеспечивающие газодинамический наддув. При этом все шире применяются впускные трубопроводы с изменяемой геометрией, позволяющие добиться оптимальной настройки трубопровода на различных эксплуатационных режимах.
Также для увеличения мощности возможно применение двухступенчатой схемы турбонаддува рис.4. В двухступенчатой системе большой (низкого давления) и малый (высокого давления) турбонагнетатели соединены последовательно и вместе обеспечивают оптимальный режим работы двигателя во всем диапазоне частот вращения.
При конструировании таких систем специалисты преследуют две противоречивые цели: достижение требуемой мощности двигателя - с одной стороны, устранение турболага (турбоямы) и получение максимального крутящего момента - с другой.
Для анализа конструкций двигателей важным является применяемое количество клапанов на цилиндр. Данные по использованию различного количества клапанов на цилиндр для бензиновых двигателей приведены на рис. 5.
Рисунок 5 Относительное применение различного количества клапанов на цилиндр у бензиновых двигателей.
У бензиновых двигателей, несмотря на значительное применение в прошлом 2 - х клапанов на цилиндр, использование 4 - клапанной схемы неуклонно расширялось, и в настоящее время количество таких конструкций составляет около 70 % всех выпускаемых моделей бензиновых двигателей. Скорее всего эта ситуация сохранится и в дальнейшем.
Однако следует отметить, что несмотря на указанную тенденцию, ряд ведущих автомобильных фирм мира (Ford, Mercedes - Benz и др.) не отказывается от применения 2 - клапанной схемы из-за некоторых позитивных ее особенностей - простоты конструкции клапанного механизма, меньшей суммарной массы клапанов, лучшего наполнения цилиндров при низких частотах вращения вала и благоприятного протекания кривой крутящего момента в зоне эксплуатационных частот вращения. При этом часто производители двигателей удачно сочетают достоинства 2 - клапанной схемы с наддувом или регулированием механизма газораспределения для формирования необходимой характеристики крутящего момента.
Похожие статьи
-
Требуется спроектировать транспортный бензиновый двигатель для автомобиля мощностью: Ne=140 кВт при 6000 об/мин. Основным топливом для данного двигателя...
-
Обзор двигателей - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Двигатель 2.0 Turbo 200HP (Opel Astra) Тип двигателя 4-цилиндровый, рядный Рабочий объем, см3 1998 Диаметр цилиндра, мм 86,0 Ход поршня, мм 86,0 Степень...
-
Диаметр цилиндра: D=0,081 м. Ход поршня: S=0,077 м. Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия: е=9,5. Число цилиндров:...
-
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВС НА БАЗЕ "РАЗОМКНУТОЙ" СХЕМЫ СИСТЕМЫ РЕСИВЕР - ЦИЛИНДР - КОЛЛЕКТОР S = 77.0 D = 81.0 [мм]; Epsг = 9.5; Lam =...
-
Улучшение компактности двигателя - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
На компактность двигателя в первую очередь влияет компоновочная схема. Сравним данные по использованию различных компоновочных схем автомобильных...
-
Номинальная мощность Ne = 2447 кВт; Номинальная частота вращения n = 520 мин-1; Удельный расход топлива qе = 192 г / кВт ч. Водоизмещение судна D = 2400...
-
Расчет общего шума двигателя - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Расчет уровня шума проводится графоаналитическим методом для точки, удаленной от двигателя на полметра. Двигатель устанавливается на специальный...
-
При проектировании двигателя предусмотрены следующие мероприятия: 1) Детали поршневой группы, коленчатый вал, газораспределительный механизм, зубчатые...
-
Анализ вредных и опасных факторов Темой данного раздела является обеспечение безопасности при эксплуатации автомобильного бензинового поршневого...
-
Рисунок 1 Относительное применение различных систем топливоподачи в области бензиновых двигателей. На рис. 1 приведены данные по применению различных...
-
Мероприятия по техники безопасности и охране окружающей среды при выполнении ТО2 двигателя внутреннего сгорания Проблема охраны окружающей среды и...
-
Шум - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
По физической природе шум, возникающий во время работы двигателя, обусловлен аэродинамическими газодинамическими процессами происходящими в его системах,...
-
Тепловой расчет проектируемого двигателя - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Проектирование двигателей внутреннего сгорания начинается с расчета рабочего цикла. Этот расчет во многом определяет конструктивное исполнение узлов,...
-
Динамический расчет - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Целью данного расчета является получение действующих сил и моментов, необходимых для расчета на прочность деталей кшм, прогнозирование условий работы...
-
Токсичность двигателя определяется с учетом среднесуточного содержания в атмосфере COx, NOx, SO2. Таблица 17 "Предельно допустимое содержание токсичных...
-
Вибрация - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Вибрация - это механическое колебательное движение системы с упругими связями; движение точки или механической системы, при котором происходит...
-
Сила давления газов и сила инерции ПДМ, действующие на расчетном режиме двигателя вдоль оси цилиндра, рассматриваются совместно, поэтому для каждого...
-
Оптимизация рабочего процесса - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Оптимизация по углу закрытия впускного клапана Таблица 1. "Оптимизация рабочего процесса по углу закрытия впускного клапана" № Цзвп Pz, бар Ne, кВт Ge,...
-
Увеличение ресурса двигателя - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Вопрос надежности является главным фактором при внедрении различных новинок конструкции двигателей для увеличения их мощности (например внедрение...
-
Примерное значение мощности можно определить при помощи адмиралтейского коэффициента: кВт Где: D=2400т - водоизмещение судна =16 узлов - скорость судна...
-
Выбор и обоснование исходных данных. Подготовка к расчету конвективного теплообмена в камере сгорания ДВС ведется с помощью программы podknv. exe....
-
При эксплуатации двигателя необходимо соблюдать следующие требования безопасности: 1) Не допускается к эксплуатации неисправный силовой агрегат, а также...
-
По заданию на дипломный проект был выполнен расчет температурного и напряженно-деформированного состояния, подтверждающий работоспособность...
-
Разборку карданного шарнира, при помощи струбцины, показанной на Извлекаем стопорные кольца подшипников одной вилки. Если есть возможность, лучше...
-
Наиболее оптимальным методом организации технического обслуживания АТП представленного в данном курсовом проекте является метод комплексных бригад. Метод...
-
Выбор материала шатуна Для изготовления шатуна бензинового автомобильного двигателя (n=6000 об/мин) выбираем в качестве материала шатуна сталь 18Х2Н4МА,...
-
Возможность изменения степени сжатия - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Впервые мотор с изменяемой степенью сжатия был представлен на Женевском автосалоне в 2000 г. компанией Saab. Пятицилиндровый двигатель объемом 1,6 л...
-
Проверка мощности двигателя Проверка технического состояния двигателя включает проверку его мощности, экономичности, расхода (угара) масла, компрессии в...
-
Четырехтактный, четырехцилиндровый, рядный, с жидкостным охлаждением, с верхним расположением распределительного вала, 16 - клапанный, с многоточечным...
-
Низшая теплота сгорания топлива может быть определена по формуле Д. И.Менделеева [4]: QH=33,9?С+103?Н-10,9? (О-S)- 2,5?W Полагая С=84%,...
-
Ремонт и восстановление канавок поршней двигателей внутреннего сгорания автомобилей
В большинстве случаев 40-50 % дефектуемых поршней двигателей внутреннего сгорания автомобилей подлежат вторичному использованию. Такая ситуация возможна...
-
Определение ПДМ и НВМ Определим следующие величины: Радиус кривошипа: , Параметр л выбран из прототипа: , Тогда длина шатуна будет равна: , Реальный КШМ...
-
Экономическое обоснование проекта - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
В данном разделе производится приближенная оценка себестоимости будущей продукции и конечной цены проектируемого двигателя. По результатам данного...
-
Расчет прочности деталей движения - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Расчеты прочности деталей двигателя будем проводить по методу Р. С.Кинасошвили при помощи ПЭВМ в соответствующей программе. Материал коленчатого вала -...
-
Целью данного расчета является определение распределения температуры в поршне двигателя внутреннего сгорания и максимального значения температуры, а...
-
Автомобилестроение является одной из быстропрогрессирующих отраслей индустрии. Мировое производство легковых автомобилей в 2010 году составило около 60...
-
Маркировка двигателя - Тепловой расчет и построение индикаторной диаграммы двигателя судна
Марки дают представление об основных размерах и конструктивных особенностях судовых дизелей. Стандартную маркировку отечественных дизелей производят по...
-
Как отмечал А. И. Колчин и В. П. Демидов [ ] тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры...
-
Топливо . В соответствии с ГОСТ 305-82 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях - марки Л и для работы в...
-
Выбор типа установки для проектируемого судна обычно производится на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов СЭУ, удовлетворяющих...
Увеличение мощности двигателя - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания