Расчет двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Автомобильная промышленность мира является весьма емким и в значительной мере ключевым сектором современной экономики, синтезирующим широкий круг ресурсных товаров, материалов, а также продукцию и технологические разработки многих отраслей промышленности (с охватом 30% мировой среднетехнологичной готовой продукции).

Как исключительно динамичное многоцелевое транспортное средство автомобиль обеспечивает высокую мобильность человека, эффективность общественного труда, а также во многом определяет современный образ жизни населения, структуру потребительных стоимостей.

Автомобилестроение стало своеобразным двигателем экономики индустриальных стран и в известной мере - вершителем хозяйственной конъюнктуры, ее чутким барометром. Автомобиль является технологическим и социальным символом современной цивилизации.

Дешевая нефть и неосознанные еще экологические последствия бурного развития автотранспорта на углеводородных топливах не оставляли места для развития водородных технологий в этой отрасли. Осознание необходимости их развития пришло в начале 70-х годов, одновременно с первым нефтяным кризисом и резким обострением экологической ситуации в крупных городах. К этому времени относится начало активной фазы НИОКР по созданию водородных транспортных средств и инфраструктуры их топливообеспечения. К началу 80-х годов в США, Японии, Германии, СССР, Канаде и ряде других стран были созданы экспериментальные водородные автомобили с двигателями внутреннего сгорания, работающие на водороде, бензоводородных смесях, смесях водорода с природным газом и с различными системами хранения водорода на борту автомобиля: в виде гидридов интерметаллических соединений, в жидком и газообразном сжатом состояниях.

В начале XXI века немецкая компания Volkswagen выпустила автомобиль, оснащенный топливными элементами, разработанными в институте Пауля Шерера. Измеренный во время испытаний расход энергии машины эквивалентен расходу 5,2 л бензина на 100 км. Это на 40 % меньше, чем у стандартного Volkswagen с аналогичными параметрами ходовой части и кузова (8,5 л). Работы по совершенствованию водородного Volkswagen продолжаются, что должно привести к дальнейшему сокращению энергопотребления.

Важнейшим направлением изысканий в области снижения выброса токсичных отходов двигателем явилась разработка гибридного силового агрегата (комбинации бензинового и электрического двигателей). В начале 2000 г. GM и Ford представили модели гибридных машин - Precept и Prodigy. Однако вследствие дороговизны они не были запущены в массовое производство. В настоящее время Ford разрабатывает гибридный внедорожник Escape, который на автомагистрали будет расходовать 2,5 л бензина на 100 км, а в городских условиях - 6 л, и который предполагается к выпуску в конце 2003 г.; его цена, как ожидается, составит 25 тыс. долл.США. GM предложил для коммерческих автомобилей новый двигатель, адаптируемый к условиям движения, в котором из 8 цилиндров половина может быть отключена, что обеспечит снижение расхода топлива в среднем на 8%.

Более «продвинутыми» во внедрении гибридного автомобиля оказались "Toyota", начавшая выпуск модели Prius в 1997 г., и Honda, выпускающая модели Insight по 14 тыс. шт. в год, с никель-металлогидридным аккумулятором и расходом топлива в 3,4 л на 100 км». Компания Nissan разработала двигатель, сочетающий электрическую и дизельную тягу. В Европе образец гибридной модели предложила лишь группа FIAT.

Германские ТНК сосредоточили значительные усилия на совершенствовании и внедрении в легковое автомобилестроение двигателей, потребляющих более дешевое дизельное топливо. В 2001 г. дизельные двигатели (с новыми насос-форсунками высокого давления) были установлены на 35% машин, выпускаемых в ФРГ, а в I полугодии 2002 г. в целом по Европе дизелями были оснащены 40% новых легковых автомобилей (во Франции - 62%). В 2001 г. на цели НИОКР германской автомобильной промышленностью было выделено 13,3 млрд. евро. Фактически каждый третий патент в мире, касающийся автомобильного производства, имеет теперь германское происхождение.

Экономичности без потерь эффективной мощности в двигателях можно добиться снижением механических потерь. В современных двигателях этого добиваются несколькими способами. Значительно ужесточают допуски на изготовление деталей. Уменьшают инерционность кривошипно-шатунной системы, то есть максимально облегчают поршни, шатуны, коленчатые и распределительные валы, а также маховики. Недаром в современных моторах используются поршни с короткой «юбкой», изготовленные на основе алюминиевых сплавов. Причем для их производства используются две технологии. По первой технологии изготавливаются поршни для невысоко форсированных двигателей -- их производят различными методами литья. По второй технологии изготавливаются поршни для форсированных двигателей -- методом объемной штамповки (или, проще говоря, ковкой). Распределительные валы изготавливаются пустотелыми по следующей технологии: на охлажденную в жидком азоте трубчатую заготовку вала насаживаются отдельно изготовленные кулачки. Маховик делают максимально легким, чтобы не утруждать двигатель вращением лишней массы, да и отклик на нажатие педали газа при этом сократится.

Необходимо упомянуть современные моторные масла с низкой вязкостью, которые тоже делают небольшой вклад в копилку увеличения КПД, так как снижаются потери на трение, как при перекачке по масляным каналам, так и внутри самого масла.

Расширяется применение различных антифрикционных покрытий, способных значительно уменьшить силу трения, а также используются детали, изготовленных на основе соединений нитрида и карбида кремния, то есть керамики.

Немалые усилия направлены на экономичность современных двигателей. Здесь используются различные концепции минимизации расхода топлива - одни пытаются «выжать» все из бензиновых двигателей, вторые делают ставку на дизельные моторы, ну а третьи строят гибридные силовые установки. Кто окажется прав, увидим в ближайшем будущем.

Дело в том, что вне зависимости от того, кто какой концепции придерживается, все используют практически одинаковые технологические наработки. Сегодня, например, невозможно увидеть современный двигатель с двумя клапанами на цилиндр. Применение многоклапанного (от 3 до 5 клапанов на цилиндр) газораспределения позволяет снизить насосные потери и увеличить мощность и экономичность двигателя. Кстати говоря, стоит вспомнить наш автопром, а именно 4-х цилиндровые 8-и и 16-и клапанные двигатели АвтоВАЗа: при одинаковом объеме 1,5 литра один из них выдавал 78 л. с., а другой - 92 - е.

Кроме многоклапанного газораспределения применяются фазовращатели на газораспределительных валах, с помощью них осуществляется постоянная регулировка фаз впуска и выпуска. Особенно в этой области преуспели немецкие и японские инженеры. Например, система VANOS от BMW, которая впервые появилась на моторе серии М50 в 1992 году и позволяла регулировать фазы открытия и закрытия только впускных клапанов. Через некоторое время появилась система BI-VANOS, которая заведовала уже как впускными, так и выпускными клапанами. Работа этих систем сводится к следующему. На малых оборотах двигателя фазовращатели смещают момент открытия впускного клапана в более поздний период, что обеспечивает топливную экономичность и повышает крутящий момент. При средних оборотах двигателя клапаны открываются чуть раньше, это позволяет увеличить крутящий момент и значительно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. На высоких же оборотах двигателя впускные клапаны открываются с небольшим опозданием, благодаря чему значительно увеличивается мощность в зоне максимальных оборотов, так как в цилиндре создается большее разряжение, а значит, и воздуха в цилиндры попадает значительно больше. Интересно и то, что совсем недавно, впервые в мире, на автомобилях LEXUS появились фазовращатели с электроприводом, которые позволяют регулировать фазы газораспределения практически с нулевых оборотов двигателя, что в принципе невозможно для фазовращателей с гидроприводом.

Необходимо отдельно упомянуть системы регулирования величины подъема клапанов (Honda i-VTEC, BMW Valvotronic, Porsche VarioCam Plus), благодаря которым значительно улучшаются как характеристики двигателя, так и топливная экономичность. Для примера рассмотрим знаменитую систему Valvetronic от компании BMW. Разрабатывая эту систему, инженеры решили кардинально отказаться от дроссельной заслонки, хотя в процессе доводки ее все-таки оставили, она стала служить для диагностики системы Valvetronic и находится постоянно в открытом положении. Стоит напомнить, что при управлении процессом подачи воздушной смеси с помощью дросселя возникают значительные аэродинамические сопротивления и завихрения, особенно при неполном открытии заслонки. Регулирование количества воздушной смеси в системе Valvetronic должно было происходить за счет изменения величины подъема клапанов, то есть сам клапан при этом выполнял функцию дроссельной заслонки. Для этого был разработан специальный механизм, позволявший регулировать подъем клапана в пределах от 0 до 10 мм. Идея системы состоит в следующем. Распредвал заведует открытием клапана не на прямую, а через специальный рычаг, который может менять свое положение в пространстве, тем самым изменяя величину перемещения коромысла, которое непосредственно воздействует на клапан. Регулировка рычага осуществляется с помощью червячной передачи и электромотора, а всем этим процессом заведует компьютер. Применение этой системы привело к тому, что на малых оборотах снизилось потребление топлива, а на больших возросла мощность, так как значительно увеличилась скорость заполнения цилиндров топливно-воздушной смесью. При этом значительно уменьшилось время отклика на педаль акселератора. Но у двигателей, оснащенных этой системой, появился небольшой недостаток -- отсутствие разряжения во впускном коллекторе, которое необходимо для работы вакуумного усилителя тормозов. Проблема была решена следующим образом: немецкие инженеры взяли и поставили отдельный насос, который создавал необходимое разряжение.

Кроме таких высокотехнологичных мер, как электропривод помпы, отключаемый генератор, электроусилитель руля, применяемых для увеличения экономичности двигателей, используются также и другие, более радикальные способы. Например, отключение части цилиндров на холостом ходу или в режимах частичных нагрузок у многоцилиндровых двигателей. Причем до недавнего времени этими системами пользовались в основном американские конструкторы, взять хотя бы систему отключения цилиндров Displacement-on-Demand («рабочий объем по требованию») от компании General Motor. Замысел системы достаточно прост: по достижении двигателем рабочей температуры электроника начинает опрашивать различные датчики, и если она обнаруживает, что мотор работает в режиме частичной нагрузки, то прекращает подачу топлива в половину цилиндров, то есть в 4. Причем цилиндры отключаются по диагонали, чтобы в двигателе не возникли вибрации. Максимальный достигнутый эффект экономии топлива составил 25% от номинального, и это достаточно неплохой результат. Похожую систему представила и компания Honda, показав общественности новый 3,4-х литровый 6-и цилиндровый двигатель, в котором при спокойном перемещении в пространстве будут отключены 3 цилиндра.

Повысить экономичность и КПД двигателя можно также с помощью более совершенной системы зажигания. Достаточно вспомнить знаменитые моторы с системой Twin Spark на Alfa-Romeo, где использованы две свечи на цилиндр. Эта система, как, в принципе, и многое другое, перекочевала в автомобильное двигателестроение с авиационных двигателей еще в 20_е годы прошлого столетия. Вторая свеча зажигания позволила обеспечить более полное сгорание топлива, отчего увеличился КПД, да плюс ко всему прочему снизилось потребление топлива, и увеличилась детонационная стойкость. Недаром в 12-и цилиндровом турбированном двигателе от Mersedes, где вопрос детонации стоит наиболее остро, применена система зажигания с двумя свечами на цилиндр.

Невозможно не упомянуть в нашем разговоре о современных веяниях двигателестроения: непосредственном впрыске топлива в цилиндры. Идея подавать топливо непосредственно в цилиндры достаточно ненова, впервые ее воплотили в жизнь инженеры компании Robert Bosch еще в 30_х годах XX века при конструировании авиационных двигателей, причем управление системой было механическим. Долгое время система непосредственного впрыска топлива не находила должного применения, хотя периодически появлялись автомобили, оснащенные ею. Вспомнить хотя бы легендарный Mercedes-Benz 300SL 1954 года, ведь он был оснащен механическим впрыском от фирмы Bosch. Свое второе рождение система непосредственного впрыска пережила в начале 90_х годов прошлого века, когда стали появляться достаточно надежные и современные электронные системы управления.

Большой шаг в развитие и внедрение этих систем сделала компания Mitsubishi со своими двигателями GDI. Уникальность этого двигателя была в том, что он мог работать на сверхобедненной топливовоздушной смеси, в которой соотношение бензина к воздуху по массе достигало 40:1, при том, что идеальное соотношение 14,7:1. То есть настолько обедненная смесь вообще не должна была гореть, но благодаря специальной форме поршня и узконаправленного факела распыла смесь с идеальным стехиометрическим составом попадала прямо на свечу зажигания, хотя по всему объему цилиндра была очень бедной. В данном двигателе было организовано три режима работы системы.

Первый -- впрыск топлива происходил на тактах впуска и сжатия, этот режим был необходим для увеличения крутящего момента на малых оборотах двигателя.

Второй -- впрыск в момент впуска, этот режим применялся для достижения двигателем максимальной мощности.

Третий режим -- режим впрыска обедненной смеси на такте сжатия применялся для увеличения топливной экономичности на режимах малой нагрузки и холостого хода.

Отдельно стоит сказать о том, что впрыск бензина непосредственно в камеру сгорания позволяет повысить детонационную стойкость двигателя, так как при испарении бензин забирает часть тепла у нагретого в цилиндре воздуха. Этот фактор позволяет повысить степень сжатия и, соответственно, еще больше уменьшить расход топлива. При всех своих преимуществах, а именно увеличении мощности, топливной экономичности и уменьшении выбросов вредных веществ, двигатель получился достаточно дорогим, так как в нем применялись высокотехнологичные компоненты. Например, топливный насос высокого давления, развивавший 50 бар (в последних разработках давление достигает 200 бар), а педаль газа не имела прямой связи с дроссельной заслонкой. Была также применена оригинальная головка блока цилиндра, в которой впускные каналы сделаны прямыми по вертикали. С того времени как стал выпускаться этот двигатель, прошло уже более 10 лет, и сейчас практически все производители применяют непосредственный впрыск для своих двигателей.

Сегодня специалисты в области двигателестроения заняты не только вопросами улучшения топливной экономичности и КПД поршневого двигателя, их особенно волнует вопрос резкого «утолщения» мотора, нашпигованного различными электронно-механическими системами. В эпоху карбюраторного двигателя было все намного проще, блок цилиндров изготавливался из достаточно тяжелого, но прочного специального серого чугуна. Кстати говоря, применение этого вида материала не случайно, ведь колебания, возникшие в сером чугуне, гасятся примерно в 10 раз быстрее, чем в стали. Головка отливалась из сплава на основе алюминия, и все было хорошо. Сейчас же борьба идет за каждый грамм лишнего веса. Вспомнить хотя бы биметаллический блок цилиндров 3-х литрового 6-и цилиндрового двигателя от BMW. Внутренняя, более нагруженная часть блока цилиндров до рубашки охлаждения выполнена из алюминиевого сплава с большим содержанием кремния. А наружная часть, менее нагруженная, сделана из магниевого. Технология получения такого блока цилиндров очень сложна, а экономия массы составляет примерно 10 кг по сравнению с цельноалюминиевым блоком. Конечно, можно подумать, что это только маркетинговый шаг, направленный на повышение марки, но это не совсем так. Потому что, если нам удастся «сбросить» с одной детали несколько килограммов или даже граммов, то в совокупности мы получим огромный выигрыш по массе. Надо сказать, что во время внедрения алюминия в двигателестроение инженеры столкнулись с проблемой малой износостойкости крылатого металла. Поэтому впоследствии были разработаны специальные покрытия, предохраняющие зеркало цилиндра от износа. Одним из таких покрытий был широко известный «Никасил» -- соединение жаростойкого никеля с износостойким карбидом кремния, он пришел в массовое автомобилестроение из мира королевских гонок. Кроме снижения массы автомобильные компании пытаются снизить расходы, связанные с разработкой и производством двигателей. Поэтому сегодня достаточно часто можно наблюдать сотрудничество крупных автомобильных компаний при конструировании моторов.

То, что произойдет в мире двигателестроения в ближайшие 10 лет, предсказать достаточно сложно, но определить генеральные линии развития все-таки можно. Самое главное направление удара -- это гибридизация, причем пока акцент, надо сказать, ставится на бензино-электрический тандем, хотя дизельно-электрическое сотрудничество, наверное, более оправданно, особенно, если главной целью является экономия топлива, а не маркетинговые хитрости. «Игры» с водородом, скорее всего, прекратятся, так как выгода от автомобилей, оснащенных двигателями на сверхлегком топливе, достаточно туманна. Необходимо сначала получить водород, а из водорода уже с помощью дорогущих топливных элементов -- электричество.

Скорее всего, достаточно скоро будет представлен двигатель, оснащенный гидравлическим или электромагнитным приводом клапанов. Это новшество позволит отказаться сразу от двух систем: регулировки фаз газораспределения и величины подъема клапанов. Да и КПД от этого нововведения тоже подрастет, так как не нужно будет приводить во вращательное движение массивные элементы системы газораспределения. Хотелось бы наконец увидеть и серийный двигатель, оснащенный системой регулировки степени сжатия, теоретически он должен стать очень экономичным.

Дальнейшее развитие получат и маленькие «злые» моторчики, оснащенные турбонаддувом, так как соотношение лошадиных сил и крутящего момента к единице массы у них достаточно велико. К выхлопной трубе, кстати говоря, может переехать и генератор, так как энергия выхлопных газов имеет большую величину, а практически не используется. Говоря о двигателях, не стоит забывать дизельные моторы, они, скорее всего, и получат численное превосходство в будущем, потому что уже сегодня в Европе продается больше дизельных автомобилей, чем бензиновых.

Пьезокерамический инжектор

Современные системы впрыска отличают быстродействие и давление. За них и идет постоянная борьба. Ведь топливо необходимо без задержки доставить в нужный цилиндр и при этом распылить его на мельчайшие частицы, чтобы обеспечить полное сгорание. С этой же целью в последнее время применяют и дополнительный «пилотный» впрыск 1-2 мм³ топлива, для чего требуется в течение нескольких миллисекунд выдать команду форсунке. И не только выдать - на то и быстродействующие мозги - но и исполнить с максимальной точностью.

Напомним, что системы «коммон рейл» работают при давлении около 1500 атм. и управляют началом и длительностью впрыска с помощью суперскоростных электромагнитных или комбинированных электрогидравлических клапанов. Впрочем, «супер» здесь означает задержки в пределах 0,5 мс., тогда как для гарантированного выполнения новых норм токсичности и дымности надо бы работать быстрее. Но электромагнит с подвижным сердечником уже исчерпал все, даже теоретические, возможности. И тут на помощь пришел концерн «Сименс», запатентовавший... пьезокерамический инжектор, который обещает настоящий прорыв в быстродействии. Он работает вчетверо быстрее прежних и был удостоен в 1999 году премии за «Инновационное применение материалов» «Союза немецких инженеров».

График процесса двойного впрыска и характер распыления топлива.

В чем же суть изобретения? Известно, что при подаче электрического напряжения на пьезокерамическую пластинку она несколько изменяет свою толщину.

Несколько - это микроны, и до сих пор эффект использовался в основном лишь для излучения ультразвука. Изобретателям немецкой фирмы удалось создать 280 -слойный пакет из пьезокерамики, расширяющийся на 80 мкм всего за 0,1 мс - достаточно, чтобы воздействовать на иглу форсунки с усилием 6300 Н! При этом для управления используют напряжение бортсети автомобиля. Серийное производство новинки планируется на заводе в Лимбах-Оберфроне (Саксония) - «Сименс» инвестирует в него более 60 млн. долларов.

Стартер-генератор

Трудно представить себе автомобиль без …стартера? Однако в этом нет ничего невозможного. Дочерняя фирма шинного концерна «Континенталь ИСАД Системс» в Кельне разработала принципиально новый узел, который так и называется - ИСАД (Интегрированный Стартер-Альтернатор (Генератор) - Демпфер). За этими сухими словами кроется настоящая революция в автомобилестроении.

Как и в обычных электромоторах, принцип работы нового устройства основан на силовом воздействии электромагнитного поля. Однако теперь ротором стартера-генератора служит сам маховик (конечно, без привычного зубчатого венца), вокруг которого размещены обмотки статора. Управляющая узлом электроника сама решает, в каком режиме - стартера или генератора - должен работать ИСАД в данный момент. Ременный привод генератора, никогда не отличавшийся надежностью и требовавший периодической регулировки, больше не нужен.

Но не ради этой мелочи создавался ИСАД. Привычный стартер раскручивал коленчатый вал двигателя максимум до 150 об/мин. Новый механизм развивает 800 оборотов всего за 0,2 с! От такого рывка заведется даже самый «дохлый» мотор. При этом нет никаких тарахтящих звуков. Следовательно, появляется возможность автоматического выключения и пуска двигателя на любой остановке, например у светофора или в «пробках». Экономия топлива в городском цикле может составить до 35%! Теперь представьте, что у светофора собралась компания машин, оснащенных ИСАДом. Моторы молчат, значит, на улице тишина и не идет ядовитый газ из выхлопных труб, но едва зажигается «зеленый» - словно по мановению волшебной палочки, поток автомобилей приходит в движение. Причем достаточно резво: ведь «революционный» стартер может помочь при разгоне, добавив около 50 кВт(!) мощности, правда, всего на несколько секунд. Где взять энергию? Об этом позаботятся установленные на автомобиле конденсаторные накопители большой емкости. Далее: благодаря электронике неумелый водитель не заглушит нечаянно двигатель при троганьи с места, не дав достаточно «газа». Ему поможет сила электромагнитных полей.

Теперь обратимся к генераторной функции ИСАД. Здесь также много приятных сюрпризов. Если обычная бортовая сеть питается от постоянного тока напряжением 12 В, то на автомобиле «Ситроен-Ксара-Динальто», оборудованном новой системой, целые четыре раздельные сети. Кроме стандартных 12 В, вырабатываются еще 42 В для питания кондиционера, 100 В для работы системы впрыска и запуска, а также... 220 В переменного тока для подключения бытовых электроприборов! Более того, к. п. д. нового генератора достигает 80% во всем диапазоне частот вращения двигателя, что дополнительно экономит около 0,5 л топлива на 100 км.

Всем этим, однако, не исчерпываются преимущества системы ИСАД. Благодаря созданию коротких импульсов тормозящего момента система служит демпфером крутильных колебаний коленчатого вала, что обеспечивает более спокойную и тихую работу мотора без использования балансирных валов. Даже очень неравномерно работающий трехцилиндровый дизель легко укрощается ИСАДом.

Серийное применение новой системы ожидается с 2001 года на автомобилях с двигателями рабочим объемом 1,4-1,8 л. Реально достигнутая экономия топлива в городском цикле - от 15 до 20%, а эффективность помощи при ускорении выражается в добавочных «электрических» 7кВт, так что, например, разгон на пятой передаче с 80 до 120 км/ч занимает на 2 секунды меньше, чем на стандартной модели «Ситроен-Ксара-Динальто». Совсем неплохо для начала!

Отечественная промышленность тоже сделала пусть запоздалый, но большой шаг вперед. Сейчас в России серийно выпускают два двигателя с четырехклапанными головками цилиндров, гидротолкателями клапанов и распределенным впрыском топлива: ЗМЗ-406 и ВАЗ-2112. Малыми сериями в Барнауле сделали первый в стране легковой дизель для автомобилей ВАЗ. Правда, по конструкторским решениям он весьма архаичен. Зато в Нижнем Новгороде пытаются освоить производство, а пока собирают из импортных деталей дизельный двигатель «Штайр» очень оригинальной конструкции: с непосредственным впрыском, насос-форсунками и головкой цилиндров, выполненной заодно с блоком. Над легковым дизелем работает и заволжский завод. Так что движение есть, пусть и в глубоком арьергарде мировой техники.

Конечно, наше автомобилестроение отстает немного от зарубежного, но все же…

Увеличение рабочего объема -- наиболее радикальный способ увеличения мощностных показателей двигателя. Рабочий объем определяется количеством цилиндров, их диаметром и величиной перемещения (ходом) поршня. Поскольку количество цилиндров -- величина неизменная, варьировать можно только два последних параметра.

Диаметр цилиндра определяется конструкцией двигателя. Для его увеличения в двигателях с чугунными блоками цилиндров (F3R и ВАЗ) применяется расточка блока цилиндров для установки поршней большего диаметра с последующим хонингованием (нанесением микронеровностей) для задержки масляной пленки на рабочей поверхности стенки цилиндра.

Анализ имеющейся технической информации по двигателям зарубежных аналогов показывает, что основной тенденцией развития рабочего процесса, отслеживающейся на протяжении последних десятилетий, является снижение выбросов токсичных веществ и расхода топлива. Она же, по всей видимости, сохранится и в ближайшем будущем.

Для принятия оптимальных решений по концепции рабочего процесса двигателей после 2000 г. автопрому необходимо провести ряд работ по проверке эффективности, технологической возможности и экономической целесообразности следующих направлений.

Повышение степени сжатия рабочего тела. При этом ограничение детонации на режиме полных нагрузок снимаются устройствами, снижающими давление конца сжатия или ограничивающими максимальное давление сгорания. К примеру, такое решение реализовано в серийном двигателе фирмы Mazda, где достигнуто снижение расхода топлива на автомобиле 10…15%

Использование двигателей уменьшенного рабочего объема при повышении мощностных показателей за счет применения наддува. Такое решение на автомобиле Мерседес класса “С” дало экономию расхода топлива 14% (2,3 л. с компрессором, 142 кВт, против 2,8 л., 142 кВт). Часто применяется акустический наддув, в том числе и управляемый. Данное мероприятие реализуется применением впускной трубы с переменной длиной воздушного тракта. Обычно такая система является двухрежимной. Для работы двигателя на высоких оборотах, соответствующих максимальной мощности, реализуется короткий трубопровод; при настройке на обороты, близкие к зоне максимального момента - длинный. Поток воздуха направляют заслонки сервоприводом. Подобная система есть, например, в новейших моторах ЕСОТЕС фирмы OPEL.

Отключение части цилиндров на режимах малых нагрузок. По данным фирмы Альфа Ромео снижение расхода топлива:

- при отключении топливоподачи - до12%;

- при отключении топливоподачи и закрытии клапанов - до 25%;

-при полном отключении части цилиндров - до 40%.

Использование частичного качественного регулирования двигателя на "бедных смесях", за счет применения:

- организации тангенциального вихревого движения заряда, обеспечивающего более качественное смесеобразование и сгорание. Достигнутый на двигателях ВАЗ 2106, 21063 эффект по расходу топлива 3…5%, по токсичным выбросам 30…50%;

- организации управляемого расслоенного смесеобразования с формированием продольного вихревого движения заряда за счет направленного впрыска топлива и струйной подачи дополнительного воздуха на открытый впускной клапан;

- непосредственного впрыска топлива в цилиндры (реализовано в двигателе фирмы Мицубиси);

- снижения энергии воспламенения смеси за счет микродобавок легко воспламеняемых компонентов (водород).

- повышения энергии и количества источников воспламенения. Один из способов повышения эффективности системы зажигания - камера сгорания с несколькими свечами зажигания. В этом случае значительно сокращается путь фронта пламени, распространяющегося по камере сгорания, а следовательно, повышается скорость сгорания топливо-воздушной смеси, расширяются пределы ее обеднения, улучшаются антидетонационные свойства двигателя. Так, две синхронно работающие свечи, установленные на серийном двигателе NISSAN, обеспечили возможность его работы на стехиометрической смеси с 33%-ой рециркуляцией отработавших газов, что резко снизило выбросы оксидов азота. Но и это не предел: если система зажигания использует 2 свечи и сделать асинхронным, то, по данным НАМИ, эти выбросы можно уменьшить еще на 10-15%. Причем, одновременно заметно улучшатся и антидетонационные качества двигателя. Экзотическую четырехсвечевую систему разработала фирма MAZDA для своего экспериментального четырехклапанного двигателя рабочим объемом 1290 см3. На нем три свечи располагаются по периферии шатровой камеры сгорания и одна в центре. Для создания интенсивного вихря на впуске на частичных нагрузках, отключается один из двух впускных каналов. Двигатель имеет степень сжатия 12 и оборудован антитоксичной системой с трехкомпонентным нейтрализатором. По данным фирмы, распространение пламени от периферии к центру предотвращает проникновение несгоревшей смеси в щели между гильзой, поршнем и верхним компрессионным кольцом и в масляную пленку, уменьшает жесткость процесса и температуру сгорания, благодаря чему снижаются выбросы углеводородов и оксидов азота при сохранении термического КПД. Отмечается улучшение на 16% топливной экономичности по сравнению с базовым односвечным двигателем, работающим на стехиометрической смеси, и на 12% при работе с одной центральной свечой на бедных смесях.

Применение форсунок с регулируемыми параметрами факела совместно с системами раннего испарения топлива (электроподогрев).

Отработка алгоритмов управления составом смеси на переходных режимах с применением широкополосного л-зонда и моделированием настенной топливной пленки.

Управление фазами ГРМ по нагрузочному и скоростному режимам работы двигателя. Использование регулируемой системы впуска для повышения крутящего момента двигателя в зоне низких оборотов коленчатого вала при сохранении высоких мощностных показателей. Практически реализовано несколько схем механизма изменения фаз. Большинство фирм использует сервопривод, который через специальную передачу изменяет угловое положение распределительного вала. Такой механизм применим на тех двигателях, где впускными и выпускными клапанами управляют разные распределительные валы. BMW сегодня предлагает два варианта этой системы (фирменное название - VANOS). Более простой изменяет только угловое положение распределительного вала, управляющего впуском, и применяется на шестицилиндровых бензиновых двигателях с 1993 г. На модели М3 установлен механизм, получивший название "Double VANOS", который изменяет положение обоих валов. Такая система значительно дороже и требует дополнительного обслуживания, зато результаты впечатляют. Крутящий момент мотора BMW - М3 близок к максимальному в диапазоне от 3000 до 6000 об/мин коленчатого вала. Свой путь избрала японская фирма HONDA. На ее двигателях, оснащенных системой VTEC, распределительный вал снабжен "лишними" кулачками. Клапанами управляют кулачки с разным профилем, позволяя изменять в зависимости от режима работы не только фазы, но и высоту подъема клапана. Результаты - 160 л.с. (117 кВт) и 150 нм для двигателя объемом 1595 см3.

Материалы в современном двигателестроении и тенденции применения новых материалов:

Блок цилиндров

Наиболее часто применяются литейные алюминиевые сплавы и высокопрочные чугуны. Корпус водяного насоса выполняется в отливке.

К перспективным типам конструкции блоков цилиндров относятся моноблоки и блок-картеры из специальных легких сплавов и блоки с различными видами покрытий цилиндров и залитыми вставками из композиционных материалов, целями создания которых являются существенное снижение массы блока (до ~50%), реализация минимального теплового зазора в паре цилиндр-поршень и обеспечение высокого ресурса пар трения цилиндр-поршень-поршневые кольца.

Основной проблемой создания, указанных выше блоков, является отработка высокоэффективной технологии изготовления. К блокам такого типа относятся блоки из заэвтектических высококремнистых алюминиевых сплавов, блоки с покрытием типа Nicasil, NCC, блоки армированные различными минеральными волокнами и керамическими материалами.

В качестве перспективных материалов для изготовления блоков цилиндров рассматривается и литейный алюминиевый сплав.

Гильзы цилиндра изготавливаются из трубы, выполненной из стандартного алюминиевого сплава или заэвтектического сплава типа "390" с антифрикционной обработкой рабочей поверхности оксидированием, покрытием Nicasil или др., либо из серого чугуна с финишной обработкой.

Кроме того, дальнейшее развитие получают компактные тонкостенные негильзованные чугунные блоки цилиндров повышенной жесткости, отличающиеся высокой компактностью конструкции, что особо важно для уменьшения продольного габарита двигателя.

Головка блока цилиндров

Применяются литые тонкостенные головки блоков цилиндров, обеспечивающие достаточную прочность конструкции при сложных компоновочных схемах, характерных для многоклапанных двигателей. В настоящее время в качестве перспективного направления рассматривается использование керамических обкладок выпускных каналов для снижения тепловых потоков, что приводит к снижению детонации, увеличивает надежность камеры сгорания за счет уменьшения на С температуры в районе седла. Температура газов увеличивается на С, что важно с точки зрения снижения токсичности на фазе прогрева (за счет сокращения и ускорения выхода нейтрализатора на рабочий режим).

В качестве перспективных материалов для изготовления головок блока цилиндров рассматривается жаропрочный композиционный износостойкий сплав, исключающий направляющие втулки клапанов. Композиционные составляющие делаются на основе коротковолокнистой кремнеземной керамики, пропитанной литейным алюминиевым сплавом. Процент содержания керамики позволяет изменять в широком диапазоне теплофизические и механические свойства композитного материала, не повышая при этом общую массу детали.

Крышка головки блока, держатели сальников.

Сплав магния или пластмасса ПА 6.6.

Коленчатый вал.

Применяются полноопорные, стальные и чугунные коленчатые валы с уменьшенной шириной коренных шеек для снижения потерь трения.

Шатун.

В качестве перспективы рассматриваются варианты конструкции, исключающие применение верхней втулки шатуна. С целью повышения надежности работы и снижения массы детали рассматриваются варианты применения в качестве материалов:

- композиционного материала на основе алюминия.

- титанового сплава.

Детали механизма газораспределения.

Перспективный вариант впускного клапана - выполнение его из сплава титана или алюминида титана (удельный вес 3,5 г/см3) с целью облегчения и повышения ресурса. Клапан выпускной делается либо охлаждаемым, либо выполняется из жаропрочных композитов (алюминида титана или керамика типа SIC, SI3N4). Пружина клапана выполняется из сплава титана. Направляющие втулок клапанов выполняются из порошковой композиции железо-медь-графит, обладающей высокой теплопроводностью и низким коэффициентом трения.

Привод клапанов от распределительного вала осуществляется через гидрокомпенсаторы зазоров. Толкатель клапана - алюминиевый сплав с антифрикционным покрытием, например оксидированием, хотя новым веяньем автомобильного прогресса, все больше и больше мировых производителей переходят с гидрокомпенсаторов на обычные толкатели.

Поршень.

Перспективным является облегченный поршень, выполненный по технологии объемной штамповки с кристаллизацией под давлением, с уменьшенной поверхностью тронка за счет его подрезания в зоне бобышек, с овалобочкообразным профилем рабочей поверхности, уменьшенными зазорами, несущий три (или даже два) поршневых кольца.

В качестве перспективных поршневых материалов рассматриваются:

- заэвтектический сплав с содержанием кремния до 20%;

- жаропрочный композиционный сплав на основе алюминия.

Картер масляный:

- литейный магниевый сплав;

- стандартный литейный алюминиевый сплав.

Перспективы развития конструкции основных деталей двигателя.

К перспективным типам конструкции блоков цилиндров относятся моноблоки и блок-картеры из легких сплавов с различными видами покрытий цилиндров и залитыми вставками из композиционных материалов. Головки блока цилиндров в перспективе будут блочными с применением конструкторских и технологических мер по снижению тепловых потоков через стенки в систему охлаждения, что приведет к снижению температуры стенок камеры сгорания, вероятности появления детонации, увеличит надежность камеры сгорания.

Во многих странах сейчас вводятся ограничения по шуму (74 дБ) с последующим понижением до 64 дБ.

Поэтому в настоящее время применяется:

a) Капсюлирование силового агрегата, системы выпуска.

b) Непосредственный привод клапанов с жесткими толкателями.

c) Привод распределительного вала зубчатым ремнем.

d) Максимальное снижение массы возвратно -поступательно движущихся деталей КШМ.

e) Повышение жесткости силового агрегата (двигатель + КПП) за счет жесткого масляного картера и дополнительного крепления к нему КПП.

1. Задание на контрольную работу

Тепловой расчет производим для одного скоростного режима (номинального). Исходные данные для расчета :

- номинальная эффективная мощность Ne = 110 кВт;

- частота вращения коленчатого вала n = 2800 об./мин;

- степень сжатия о = 17;

- число цилиндров i = 8;

- коэффициент избытка воздуха б = 1,6.

2.Тепловой расчет двигателя

Тепловой расчет производим для одного скоростного режима (номинального). Исходные данные для расчета :

- номинальная эффективная мощность Ne = 110 кВт;

- частота вращения коленчатого вала n = 2800 об./мин;

- степень сжатия о = 17;

- число цилиндров i = 8;

- коэффициент избытка воздуха б = 1,6.

2.1 Параметры топлива

Средний элементарный состав топлива:

C = 0.87; H = 0.126; O = 0.004;

где C, H и O - массовые доли соответствующих элементов.

Молекулярная масса топлива

= 110...120 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле Менделеева Hu= 33.91 C+103.01 • H - 10.89 (O - S) - 2,51 • (9Н + W) = 42440 кДж/кг.

2.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива

= • ( + - ) = 0,5 кмоль возд/кг топлива;

= • = 14,452 кг возд./кг. топл.

Количество свежего заряда: M1 = б = 1,6 • 0,5 = 0,8 кмоль/кг.

Общее количество продуктов сгорания:

M2 = C/12 + H/2 + (б - 0,208) ? 0,87/12 + 0,126/2 + (1,7 - 0,208) • 0,5 = 0,8815 кмоль пр. сг./кг. топл.

2.3 Параметры окружающей среды и остаточных газов

Давление окружающей среды

= 0.1 МПа.

Температура окружающей среды

= 293 К.

Температура остаточных газов:

Tr = 600…800 K.

Давление остаточных газов

Pr = (1.05...1.25) • = 1,05 • 0,1 = 0,105 MПа.

Большие значения Pr принимаются для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала.

2.4 Процесс впуска

Температура подогрева свежего заряда:

Т=10...40 К.

Плотность заряда на впуске

= 0,1 • 1,189 кг/.

Потери давления на впуске в двигатель

= • /2 = 2,7 • 7 (1,189 • /2) = 0,007865 МПа,

где (+ о) = 2.5...3 - коэффициент гидравлических потерь;

= 50...90 м/с - скорость движения заряда во впускной системе.

Давление в конце впуска

Pa=-Pa = 0,1 - 0,007865 = 0,092 МПа.

Коэффициент остаточных газов

= • = • = 0,0307

Tемпература в конце впуска

= = 326,02 K.

Kоэффициент наполнения

= = 0,8536.

2.5 Процесс сжатия

Показатель политропы сжатия:

= 1.38...1.42, принимаем

Давление и температура в конце сжатия

= • = 0,092 • = 4,59 МПа;

= = 326,02 • = 956,8 K.

2.6 Процесс сгорания

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

= 0,8815/0,8 = 1,1.

Действительный коэффициент молекулярного изменения

= (1,1 + 0,0307)/(1 + 0,0307) = 1,097

Теплота сгорания рабочей смеси

Hр.с. = = = 54470 кДж/кмоль.

Мольная теплоемкость свежего заряда

= 20.16+1.74•1•Tc= 20,16 + 1,74 • • 956,8 = 21,825 кДж/кмольг•рад.

Уравнение сгорания:

ж• Hр.с.+ ( +8.314) •Tc = • Tz ,

где ж = 0.8...0.9;

л = 1.6...2.0 - степень повышения давления, принимаем ;

= (28.51+ )+(15.5+ ) •1Tz = (28,51+ 0,922/1,6) + (15,5 + 13,8/1,6) • Tz - мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания .

Для определения температуры конца сгорания Tz приводим уравнение сгорания путем подстановки в него зависимостей для теплоемкости к виду

A + B - C = 0,

откуда

Tz = = = 2138,72 K.

Максимальное давление сгорания:

Pz= л? Pc = 2,0 ? 4,59 = 9,18 МПа.

Для дизеля степень предварительного расширения:

с = = 1,098 • 2138,72 /2,0 • 956,8 = 1,227 .

2.7 Процесс расширения

Показатель политропы расширения:

- =1.18...1.28.

Давление и температура в конце расширения:

= = = 0,32 МПа,

где - = 17/ 1,227 = 13,855 - степень последующего расширения.

= = 1024,5 K.

2.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление:

= = = 0,9425 МПа.

Среднее индикаторное давление

= ц ' = 0,95 0,8954 МПа,

где ц - коэффициент полноты индикаторной диаграммы:

ц = 0.92...0.95, принимаем ц = 0,95.

Индикаторный КПД

= = 0,47 .

Индикаторный удельный расход топлива

= = = 180,5 г/кВтч.

2.9 Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь

() Pм = a + b0,089 + 0,0118 9,3(3) = 0,199 МПа,

где a и b - числовые константы. Их значения приведены в табл. 1.

Таблица №1.

Двигатель	а	b
Дизельный	0,089	0,0118

Значение средней скорости поршня предварительно принимается с учетом частоты вращения коленчатого вала:

= 6...10 м/с.

Среднее эффективное давление

= = 0,8954 - 0,199 = 0,6964 МПа.

Механический К.П.Д.

= /= 0,6964 / 0,8954 = 0,778

Эффективный К.П.Д.

= = 0,47

Эффективный удельный расход топлива

= = = 140,4 г/кВтч.

2.10 Определение размеров цилиндра

Рабочий объем цилиндра

 = = = 0,846 л.

Диаметр цилиндра

D = 100 = 100 = 102,5 мм,

где S/D=0.9...1.2. Принимаем S/D = 1.

Ход поршня S=D S/D = 102,5 мм.

Полученные значения D и S округляем до ближайшего четного числа:

D = 100 мм. S = 100 мм.

После этого производим проверка величины средней скорости поршня

= = = 9,3(3) м/с.

Если полученное значение отличается от ранее принятого больше чем на 3...4%, то производится корректировка расчета, для чего полученное значение подставляется в формулу () и последующий участок расчета повторяется.

По уточненным значениям S и D определяем:

- рабочий объем цилиндра

= = = 0,5 л;

- эффективная мощность двигателя

 = = = 64,997(3) кВт.

В дальнейших расчетах будем использовать уточненное значение эффективной мощности, а не заданное в исходных данных.

2.11 Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную диаграмму строим аналогично представленной на рис.1 УМК.

Строим её на миллиметровке в координатах: давление - ход поршня (P-S). С рекомендуемыми масштабами:

MS = 1 мм/мм;

MP = 0.05 МПа/мм.

Предварительно определяем положение характерных точек

Sc = S/( 1) = 80 / 16 = 5 мм;

Sa = S + Sc = 80 + 5 = 85 мм;

для дизельного двигателя также определяем

Sz = Sc с = 5 1,986 = 9,93 мм.

После чего на рисунок наносим характерные точки a, b, c, , z, давление для которых берется из теплового расчета.

Для построения политроп сжатия (a - c) и расширения (z - b) используем уравнения:

- сжатия

= , МПа;

- расширения

= МПа,

где Sx - любые промежуточные значения хода поршня, взятые в промежутке Sc - Sa или Sz - Sa, соответственно. Количество расчетных точек Sx рассчитаем не менее 7. Расчет сводим в таблицу №2.

Таблица №2.

, мм	/
83	1,024	0,093	0,593
80	1,0625	0,098	0,62
70	1,2143	0,1177	0,737
60	1,41(6)	0,1455	0,898
50	1,7	0,187	1,134
40	2,125	0,255	1,51
30	2,8(3)	0,38	2,18
20	4,25	0,66	3,664
15	5,6(6)	0,986	5,3
9,93	8,56	1,742	8,98
7	12,143	2,82
5	17,0	4,5

После построения теоретической индикаторной диаграммы производим ее скругление, как это показано на рис.1 в УМК.

Участок индикаторной диаграммы, соответствующий насосным ходам (всасывание - выталкивание) в рекомендованном масштабе может быть изображен прямой линией 0 - а на уровне Ра, поскольку разница между давлением (на всасывании) и давлением (на выталкивании) незначительна.

2.12 Построение внешней скоростной характеристики

Скоростная характеристика строим по эмпирическим зависимостям [1] в диапазоне частоты вращения коленчатого вала от до n, где

n - номинальная частота вращения, заданная в исходных данных;

- минимальная частота вращения, которая может быть принята

для дизельного двигателя - 600 об/мин.

Расчет производим с шагом 200...1000 об/мин. в зависимости от величины диапазона - n, так чтобы получилось не менее 5 расчетных точек.

Определяем следующие параметры:

1. Эффективная мощность:

= , кВт.

2. Удельный эффективный расход топлива:

, г/кВтч.

В пунктах 1 и 2 величины и , берём из теплового расчета.

3. Эффективный крутящий момент

, Н м.

4. Часовой расход топлива

, кг/ч.

Расчеты выполняем в форме таблицы .

Таблица №3.

, об/мин	/n,		, кВт	, г/кВт	,	,
600	0,2143	0,0459	14,85	150,76	236,34	4,1
850	0,304	0,092	22,16	139,676	248,955	5,66
1000	0,357	0,128	26,58	134,2	253,82	6,5
1250	0,4464	0,1993	34,1	126,15	260,5	7,87
1500	0,5357	0,287	41,4	120,1	263,56	9,1
1750	0,625	0,391	48,15	115,99	262,74	10,2
2000	0,714	0,51	54,15	113,73	258,55	11,3
2250	0,804	0,646	59,2	113,3	251,25	12,3
2500	0,89	0,797	62,4	115,42	238,35	13,2
2800	1,0	1,0	64,9973	119,3	221,67	14,2

3. Динамический расчет

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и сил инерции.

3.1 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

Исходные массы основных деталей определяем с помощью величин удельных масс, приведенных в табл. 2 [1].

С учетом данных табл. 2 принимаем:

- масса поршня = = 150 0,005 =0,754, кг;

- масса шатуна = = 250 кг;

- масса кривошипа = , кг ,

где - площадь поршня

= = 0,005 .

Масса шатуна разносится на две составляющие

= ( 0.2...0.3 )= 0,2

= - = 1,25 - 0,25 = 1,0 кг .

Окончательно:

- массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

= 0,754 + 0,25 = 1,004 кг;

- массы, совершающие вращательное движение:

= 1,0 = 2,754 кг,

где k = 2, т.к. двигатель V-образный.

3.2 Развертка индикаторной диаграммы

Для выполнения динамического расчета необходимо знать величину сил давления газов в функции от угла поворота коленчатого вала. Это возможно сделать, используя графический метод Брикса [2]. Базой для построения служит индикаторная диаграмма, построенная на рис.1 (скругленная). Далее, на ходе поршня, как на диаметре, строится полуокружность (рис.1) с центром О. Определяем поправку Брикса:

= = = 5 мм,

где R=S/2 = 80 / 2 = 40 мм - радиус кривошипа;

- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Принимаем л в диапазоне 0,24...0,3.

При построении индикаторной диаграммы принимаем масштаб Ms=1. Поправку Брикса откладываем вправо и из нового центра проводим лучи через до пересечения с полуокружностью. Из точек пересечения проводим вертикальные линии до кривых индикаторной диаграммы. Каждому лучу присваиваем определенное значение угла поворота коленчатого вала. После чего для каждого значения угла поворота определяем соответствующее значение давления P, при этом за принимаем верхнюю мертвую точку насосных ходов и обход диаграммы делаем в следующем порядке: всасывание - сжатие - расширение - выпуск. Значения избыточного давления, динамического расчета заносим в таблицу №4.

= P - , МПа,

где = 0.1 МПа, давление окружающей среды.

Поскольку на участках всасывания и выпуска замерить давление чрезвычайно трудно, целесообразно заносить в таблицу №4:

для углов = ...18 одинаковое значение = Pа - , МПа;

для углов = 54...69 одинаковое значение = - , МПа.

Значения Pа и берутся из теплового расчета.

Для повышения точности расчета в нарушение принятого шага 3 в таблицу №4 добавляется строка 37, давление для которой: = - , МПа.

3.3 Определение сил и моментов, действующих в КШМ

Сила давления газов:

= , кН.

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

= - , кН.

Здесь R - радиус кривошипа, м;

- угловая скорость вращения коленчатого вала:

 .

Суммарная сила, действующая на поршень, = + , кН.

Разложение суммарной силы на составляющие в КШМ показано на рис.4 в [1]

ШМ на составляющие.

С учетом данной схемы получаем:

- нормальная сила:

N = , кН;

- радиальная сила:

K = , кН;

- тангенциальная сила:

T = , кН.

Крутящий момент одного цилиндра

Mкр.ц.=TR 1, Н м.

По результатам расчетов строиv график:

1. , , , в функции от .

2. N, K, T в функции от .

3. Mкр.ц. в функции от .

3.4 Определение суммарного крутящего момента

Суммарный крутящий момент определяется табличным способом, для чего предварительно находится интервал между вспышками в цилиндрах двигателя, в общем случае равный:

И = = = 90,

где i - число цилиндров.

Расчет сводим в таблицу №5.

Строку 37 в таблицу №5 не включаем. Заполнение таблицы производим следующим образом: в столбец переносим из таблицы №4 столбец Мкр.ц. (за исключением строки 37). При заполнении используем те же значения, но начало столбца сдвигается на угол И относительно . Величины, не поместившиеся в столбце , переносим на всю верхнюю освободившуюся часть. Следующие сдвиги (,, и т. д.) выполняем аналогичным образом.

После заполнения всех столбцов ... производим суммирование значений моментов по строкам и эту сумму заносим в столбец для каждого значения ц.

Таблица №5.

	Н	Н •м	Н •м	Н •м	Н •м	Н •м	Н •м	Н •м	Н •м
0	0	- 39,48	0	258,48	0	- 70,48	0	35,88	184,4
30	- 83,44	45,872	- 41,93	158,94	735,2	- 31,24	- 40,04	65,04	808,402
60	-50,96	80,266	- 68,98	79,076	388,44	- 77,48	- 66,72	39,08	322,722
90	35,88	0	- 39,48	0	258,48	0	- 70,48	0	184,4
120	65,04	- 83,44	45,872	- 41,93	158,94	735,2	- 31,24	- 40,04	808,402
150	39,08	-50,96	80,266	- 68,98	79,076	388,44	- 77,48	- 66,72	322,722
180	0	35,88	0	- 39,48	0	258,48	0	- 70,48	184,4
210	- 40,04	65,04	- 83,44	45,872	- 41,93	158,94	735,2	- 31,24	808,402
240	- 66,72	39,08	-50,96	80,266	- 68,98	79,076	388,44	- 77,48	322,722
270	- 70,48	0	35,88

Подобные документы

• Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип СМД-62)

  Определение параметров рабочего цикла дизеля. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Построение регуляторной характеристики автотракторного двигателя внутреннего сгорания. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма, параметров маховика.
  
  курсовая работа [309,2 K], добавлен 29.11.2015
  

• Тепловой и динамический расчет двигателя

  Тепловой расчет двигателя на номинальном режиме работы. Расчет процессов газообмена, процесса сжатия. Термохимический расчет процесса сгорания. Показатели рабочего цикла двигателя. Построение индикаторной диаграммы. Расчет кривошипно-шатунного механизма.
  
  курсовая работа [144,2 K], добавлен 24.12.2016
  

• Тепловой расчет автомобильного двигателя

  Техническая характеристика двигателя. Тепловой расчет рабочего цикла двигателя. Определение внешней скоростной характеристики двигателя. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма и системы жидкостного охлаждения. Расчет деталей на прочность.
  
  курсовая работа [365,6 K], добавлен 12.10.2011
  

• Тепловой расчет двигателя Д-440 с разработкой гидрозапорной системы

  Расчет рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания: динамический анализ сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм, параметры процессов, расход топлива; проект гидрозапорной системы двигателя; выбор геометрических и экономических показателей.
  
  дипломная работа [3,7 M], добавлен 12.10.2011
  

• Расчет элементов кривошипно-шатунного механизма

  Прочностное проектирование поршня двигателя внутреннего сгорания, его оптимизация по параметрам "коэффициент запаса - масса". Расчет шатуна двигателя внутреннего сгорания. Данные для формирования геометрической модели поршня и шатуна, задание материала.
  
  курсовая работа [2,4 M], добавлен 13.06.2013
  

• Механизм движения двигателя внутреннего сгорания

  Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания и действующих в нем усилий. Его устройство и схема равнодействующих моментов. Расчет сил инерции. Диаграмма износа шатунной шейки коленчатого вала. Способы уравновешивания его значений.
  
  контрольная работа [108,6 K], добавлен 24.12.2013
  

• Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания Д-240

  Рассмотрение термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объёме и давлении. Тепловой расчет двигателя Д-240. Вычисление процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения. Эффективные показатели работы ДВС.
  
  курсовая работа [161,6 K], добавлен 24.05.2012
  

• Расчет двигателя внутреннего сгорания

  Описание прототипа двигателя ЯМЗ-236. Блок цилиндров, кривошипно-шатунный механизм, газораспределение. Исходные данные для теплового расчета. Параметры цилиндра и двигателя. Построение и скругление индикаторной диаграммы. Тепловой баланс двигателя.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.05.2013
  

• История создания и развития двигателей внутреннего сгорания

  Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания, его устройство и особенности работы, преимущества и недостатки. Рабочий процесс двигателя, способы воспламенения топлива. Поиск направлений совершенствования конструкции двигателя внутреннего сгорания.
  
  реферат [2,8 M], добавлен 21.06.2012
  

• Тепловой, кинематический, динамический и прочностной расчет двигателя внутреннего сгорания

  Описание двигателя MAN 9L 32/40: общая характеристика и функциональные особенности, структурные элементы и их взаимодействие. Выбор и обоснование исходных данных для теплового расчета двигателя, определение эффективных показателей. Расчет на прочность.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.10.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам