Расчет и конструирование автомобильного двигателя мощностью 90кВт

кривошип цилиндр

Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными двигателями, вырабатывающими механическую энергию, необходимую для привода в действие различных видов транспортных средств и других механизмов. В большинстве своем это все автомобильные двигатели, которые сейчас производят в огромных количествах почти во всех концах света разнообразные автомобильные концерны. Конйигурация двигателей совершенно разнообразна- от крохотных одноцилиндровых, до огромных шестнадцатицилидровых ( и это не предел) двигателей. У каждой марки есть свои поклонники, завистники и противники.

В большинстве автомобилей под капотом располагаются либо бензиновые ,либо дизельные двигатели. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Лично мне нравятся больше двигатели с воспламенением от сжатия , потому как современные агрегаты практически не только не уступают двигателям с принудительным воспламенением по мощности , но и, зачастую, превосходят по моменту ,а значит- лучше в динамике и более «тяговитые» , так же они более экономичные- что не маловажно.

Основные проблемы современного двигателестроения остались такими же, как и несколько десятков лет назад: высокая токсичность отработанных газов повышенный расход топлива, относительная недолговечность (можно конечно поспорить, но в последние годы создается впечатление что производители наоборот стараются уменьшить ресурс двигателя ,дабы получить большую экономическую выгоду для себя).

В РФ сейчас производится небольшое количество именно «наших» машин :«Лада», «НИВА» , «УАЗ» ,»Волга», «Ока» и еще некоторые. В большинстве своем на эти марки автомобилей устанавливаются весьма современные двигатели ,которые отвечают всем показателям экономичности и токсичности, однако, безопасность остается на не на должном уровне. Хочется верить что найдется в скором времени и надежное финансирование ,и новые идеи ,и интересные конструкции отвечающие всем современным требованиям.

В моей работе необходимо было рассчитать и сконструировать автомобильный двигатель мощностью 90кВт. Этот двигатель нельзя назвать очень мощным , но как двигатель для современного городского автомобиля он подходит идеально. При выборе прототипа было исследовано большое количество двигателей подобной мощности от различных производителей ,как бензиновых ,так и дизельных , таких как «Peugeot» , «Renault» , «Opel» , «Ford» , «Nissan» и другие. Изучив все найденные мною варианты я остановил свой выбор прототипа на двигателе от компании Volkswagen.Это современный двигатель объемом 1,4 литра с непосредственным впрыском бензина в камеру сгоранию и турбокомпрессором – двигатель TSI. Секрет успеха двигателей TSI во многом связан с концепцией минимизации – от мотора с меньшим объемом при минимальном расходе топлива достигается максимальная мощность. Уменьшение рабочего объема способствовало повышению КПД за счет снижения потерь на трение. Малый объем позволил также снизить массу двигателя и, соответственно, всего автомобиля. Все эти технические решения являются важной составляющей технологии TSI. Для того, чтобы при малом объеме двигателя добиться впечатляющих показателей мощности и крутящего момента, для TSI была использована уникальная технология – непосредственный впрыск сочетается с турбонаддувом или даже комбинированным наддувом посредством компрессора и турбонагнетателя. Сгорание топлива при этом происходит особенно эффективно, так что показатели мощности TSI значительно превышают характеристики традиционного атмосферного двигателя. Настройка двигателей TSI организована таким образом, что уже при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя от 1500 или 1750 об./мин. показатель крутящего момента достигает максимальных значений. Это положительным образом отражается как на экономичности, так и на динамике. Водитель имеет в распоряжении высокую мощность в широком диапазоне оборотов. Кроме того двигатели TSI превосходно комбинируются с трансмиссиями с более длинными передаточными числами, что также повышает топливную экономичность .

Проектирование двигателей внутреннего сгорания начинается с расчета рабочего цикла. Этот расчет во многом определяет конструктивное исполнение узлов, непосредственно влияющий на рабочий процесс. Рассчитываемый рабочий процесс должен соответствовать типу и назначению двигателя, условиям его эксплуатации, обеспечивать определенную мощность двигателя при заданных параметрах. На этапе проектирования двигателя результаты теплового расчета используются при расчете деталей на прочность и оценке теплонапряженности деталей камеры сгорания. Расчет рабочего процесса проводится для номинального режима работы двигателя. По результатам теплового расчета можно построить индикаторную диаграмму. Тепловой расчет является исходными данными для проведения динамического расчета КШМ. Высокие технические и экономические показатели проектируемого двигателя могут быть получены только в том случае, если выбранные исходные данные соответствуют назначению и типу двигателя, типу применяемого топлива, лучшим образцам мирового двигателестроения. Тепловой расчет проводится при широком использовании экспериментального материала и опытных данных, полученных при создании и эксплуатации двигателей подобного типа. Таким образом, большое значение имеет правильный выбор исходных параметров.

• Автомобильный двигатель
• Определение масс КШМ
• Построение индикаторной диаграммы, диаграммы брикса, диаграммы Толле
• Построение развёрнутой диаграммы
• Выбор схем расположения кривошипов и порядка работы цилиндров
• Построение векторных диаграмм давлений на коренную шейку и сопряжённый подшипник
• Анализ уравновешенности двигателя
• Расчет на прочность деталей цилиндро-поршневой группы