Материал: Zapiska_3

5 Патентно-информационный поиск аналогов заданного типа двс

В результате патентно-информационного поиска установили четыре двигателя аналога, основные технические характеристики которых представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Технические характеристики двигателей-аналогов

В качестве прототипа выбираем двигатель, который устанавливался на серийные автомобили Dacia Sandero II dCi FAP.

6 Обоснование и выбор механизмов и систем двигателя

Четырехтактный четырехцилиндровый дизельный двигатель, расположенный поперек. Двигатель с турбонаддувом (1,25 бар), рядным расположением цилиндров и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал, с верхним расположением одного распределительного вала. Газораспределительный механизм – SOHC. Имеет два клапана на цилиндр: 1 впускной и 1 выпускной. Клапаны изготавливаются из легированной стали, головка клапана из жаропрочной высоколегированной стали. Распределительный вал приводится в движение ремнем и управляет клапанами посредством кулачков и коромысел, поворачивающихся на шаровых пальцах. Периодичность замены ремня ГРМ – 60000 км [6].

Система охлаждения предназначена для быстрого прогрева и поддержания рабочей температуры двигателя. Применим жидкостную систему охлаждения. Жидкостная система охлаждения состоит из радиатора, вентилятора, насоса, расширительного бочка, термостата, водяной рубашки в блоке цилиндров и головке блока цилиндров. На рисунке 6.1 представлен двигатель Dacia Sandero II 1.5 dci.

Блок цилиндров двигателя Dacia Sandero II 1.5 dci отлит из специального высокопрочного чугуна с цилиндрами, расточенными непосредственно в теле блока. Диаметр расточки опор коленчатого вала (под коренный вкладыши) 51,936 - 51,949 мм.

Коленчатый вал - пяти опорный, отлит из чугуна. В заднем конце коленчатого вала выполнено гнездо под передний подшипник первичного вала коробки передач, по наружному диаметру которого центрируется двухмассовый маховик. Маховик устанавливается на коленчатый вал так, чтобы метка (конусообразная лунка около зубчатого обода маховика) и ось шатунной шейки первого цилиндра находились в одной плоскости и по одну сторону от оси коленчатого вала.

Диаметр тарелки впускного клапана 33,5 мм, выпускного – 29 мм. Диаметр стержня впускного клапана – 5,977 ± 0,008 мм, выпускного - 5,963 ± 0,008 мм. Длина впускного клапана –100,95 мм, выпускного – 100,75 мм. Впускные и выпускные клапаны снабжены по одной пружине, зафиксированной через тарелку двумя сухарями. Шатуны двигателя стальные, кованные. Поршень двигателя отлит из алюминиевого сплава. Поршневые пальцы стальные. Наружний диаметр поршневого пальца - 24,8-25,2 мм, внутренний диаметр - 13,55 - 13,95 мм, длина поршневого пальца – 59,7-60,3 мм.

Система питания двигателя с принудительным воспламенением предназначена для приготовления топливно-воздушной смеси требуемого состава и качества, подачи ее к цилиндрам двигателя. Система питания: непосредственный впрыск дизельного топлива под высоким давлением с общей топливно-распределительной рампой “Common Rail” либо “Delphi”. Система впрыска Delphi работает под давлением 1400-1600 бар. Форсунки Delphi требуют регенерации после 100000 км. В ТНВД топливо поступает под низким давлением (5 бар) из встроенного топливоподкачиваеющего насоса. ТНВД подает топливо в топливораспределительую рампу, давление которой контролируется при впрыске регулятором подачи топлива, а при сливе клапанами форсунок. Таким образом, сглаживаются колебания давления в рампе. Регулятор подачи топлива обеспечивает подачу ТНВД такого количества, которое необходимо для поддержания давления в рампе. Благодаря этому, снижается тепловыделение и улучшается коэффициент полезного действия двигателя.

Система пуска двигателя предназначена для быстрого запуска двигателя путем сообщения коленчатому валу скорости, обеспечивающей нормальное протекание рабочего процесса. Она состоит из аккумуляторной батареи, зажигания и стартера.

Система смазки комбинированная: под давлением и разбрызгиванием. Осуществляется посредством двух роторного шестеренчатого насоса, который всасывает масло из поддона через сетчатый приемник и нагнетает его через фильтр в смазочные каналы, где масло распределяется по коленчатому валу, распределительному валу и вспомогательному валу. Шатунные подшипники снабжаются маслом через внутренние отверстия в коленчатом вале. Внутренние поверхности поршней смазываются из отверстий в нижних головках шатуна. На вал распределителя масло периодически подается из отверстия вспо­могательного вала. Распределительный вал и коромысла снабжаются маслом через трубку-разбрызгиватель, идущую от центрального подшипника распределительного вала.

Применяемое масло ELF solaris DPF 5W-30 или MOTUL Specific 0720 5W-30. Периодичность замены каждые 20000-30000 км либо 1 год эксплуатации. По сравнению с предыдущими модификациями данного двигателя у этого, снижена производительность масляного насоса из-за чего часто встречаются случаи преждевременного износа вкладышей и заклинивания коленчатого вала [9].

Рисунок 6.1 – Двигатель автомобиля Dacia Sandero II 1.5 dci

7 Расчет водяного насоса

Жидкостный насос служит для обеспечения непрерывной циркуляции жидкости в системе охлаждения. В автомобильных двигателях наибольшее применение получили жидкостные насосы с односторонним подводом жидкости.

Найдем количество теплоты, отводимой от двигателя жидкостью:

(7.1)

где с – коэффициент пропорциональности, для четырехтактных двигателей лежащий в пределе (0,45..0,53). Принимаем значение, равное 0,5;

m – показатель степени, для четырехтактных двигателей лежащий в пределе (0,6..0,7). Принимаем значение, равное 0,6.

Также принимаем: средняя теплоемкость жидкости: с_ж = 4187 Дж/(кг·К);

средняя плотность ρ_ж = 1000 кг/м³. Напор, создаваемый насосом, принимаем Р_н = 80000 Па, частота вращения насоса n_в.н. = 2000 мин^-1.

Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения:

(7.2)

где ΔТ_ж = 10 К – температурный перепад жидкости при принудительной циркуляции.

Расчетная производительность насоса:

(7.3)

где η = 0,84 – коэффициент подачи насоса.

Радиус входного отверстия крыльчатки:

(7.4)

где с₁ = 1,7 м/с – скорость жидкости на входе в насос;

r₀ = 0,02 – радиус ступицы крыльчатки, м.

Окружная скорость потока жидкости на выходе из колеса:

(7.5)

где α₂ = 8°, a β₂ = 40°; η_к = 0,66 – гидравлический КПД насоса.

Радиус крыльчатки колеса на выходе:

(7.6)

Окружная скорость входа потока:

(7.7)

Угол между скоростями с₁ и u₁ принимаем α = 90°, при этом:

(7.8)

откуда β₁ = 16°15’.

Ширина лопатки на входе:

(7.9)

где z = 6 – число лопаток на крыльчатке насоса;

δ₁ = 0,004 – толщина лопаток у входа, м.

Радиальная скорость потока на выходе колеса:

(7.10)