Курсовая работа: Базовый двигатель ЗИЛ- 645

ЗАДАНИЕ

Техническое задание № 35

Двигатель автомобильный, бензиновый, 4- х тактный,

8-ми цилиндровый, V- образный, мощностью 109 кВт при 3000 об/мин,

степень сжатия ε = 6,6; расчет корпуса двигателя, механизма газораспределения, системы питания двигателя, системы смазки

Базовый двигатель ЗИЛ- 645

Оглавление

1. Тепловой расчет двигателя. 7
2. Построение индикаторной диаграммы.. 14
3. Построение внешней скоростной характеристики. 21
4. Кинематический расчет кривошипно- шатунного механизма (КШМ) 24
5. Динамический расчет. 26
6. Расчет элементов и систем двигателя. 32
7. Сравнительная таблица и выводы.. 37

Введение и технико- экономическое обоснование

Анализ современного уровня развития двигателей подобного типа

Современное двигателестроение для грузового автомобильного транспорта характеризуется устойчивой тенденцией к повышению эффективности и экологичности дизельных двигателей. Ключевыми направлениями развития являются:

• Повышение топливной экономичности: Достигается за счет оптимизации процессов смесеобразования и сгорания (использование непосредственного впрыска топлива под высоким давлением (Common Rail), усовершенствованные формы камер сгорания), повышения степени сжатия, а также применения турбонаддува с интеркулером, позволяющего значительно увеличить коэффициент наполнения цилиндров.
• Снижение токсичности отработавших газов: Обеспечивается внедрением систем рециркуляции отработавших газов (EGR), сажевых фильтров (DPF) и каталитических нейтрализаторов, а также точным управлением фазами газораспределения и параметрами впрыска.
• Увеличение удельной мощности и крутящего момента: Реализуется через широкое использование турбонаддува, что позволяет при том же рабочем объеме получить большую мощность и улучшить динамические характеристики автомобиля.
• Повышение надежности и ресурса: Осуществляется применением новых материалов (например, композитных материалов для поршней), усовершенствованных систем охлаждения и смазки.

Проектируемый двигатель является эволюционным развитием классической V-образной «восьмерки» и должен соответствовать современным требованиям по экономичности и экологичности.

Краткий анализ прототипа (ЗИЛ-645)

За прототип принят дизельный двигатель ЗИЛ-645.

• Преимущества прототипа: Проверенная, надежная конструкция. V-образная схема расположения цилиндров обеспечивает компактность и хорошую уравновешенность двигателя. Относительно высокий крутящий момент на низких и средних оборотах, что важно для грузового автомобиля.
• Недостатки прототипа, подлежащие устранению в проекте:

Низкая литровая мощность и экономичность: По сравнению с современными аналогами, двигатель обладает большим рабочим объемом при относительно невысокой мощности, что указывает на недостаточную эффективность рабочего процесса.

Высокая материалоемкость: Большая масса на единицу мощности.

Морально устаревшая система питания: Вероятно, используется устаревшая механическая ТНВД, не обеспечивающая гибкого управления впрыском и высокого давления топлива.

Несоответствие современным экологическим стандартам: Отсутствие систем снижения токсичности.

Обоснование цели и задач проектирования

Цель проекта: Модернизация двигателя ЗИЛ-645 с целью улучшения его технико-экономических показателей (мощности, экономичности) при сохранении надежности и адаптации к современным требованиям.

Основные задачи проектирования:

1. Повышение эффективной мощности с сохранением или уменьшением рабочего объема.
2. Снижение удельного эффективного расхода топлива (g_e).
3. Увеличение среднего эффективного давления (P_e).
4. Повышение механического КПД (η_м) за счет оптимизации конструкции и снижения механических потерь.

1. беспечение требуемых экологических характеристик на этапе проектирования цикла сгорания.

Выбор и обоснование основных параметров проектируемого двигателя

• Марка топлива: Для среднеоборотного дизеля грузового автомобиля выбирается дизельное топливо марки «Л» (летнее) по ГОСТ 305-82 с цетановым числом не менее 45. Выбор обоснован надежной работой топливной аппаратуры и хорошими низкотемпературными свойствами в условиях сезонной эксплуатации.
• Коэффициент избытка воздуха (α): Для дизельного двигателя со скоростным режимом 3000 об/мин и неразделенной камерой сгорания принимается α = 1.11 - 1.21 на номинальном режиме. Данное значение выбрано для обеспечения полноты сгорания, снижения дымности и получения высоких экономических показателей, что соответствует современным тенденциям.
• Форма камеры сгорания: Выбирается неразделенная камера сгорания (камера в поршне). Это обусловлено современной тенденцией, так как такие камеры обеспечивают лучшую топливную экономичность (снижение расхода на 5-10%) по сравнению с разделенными камерами (вихрекамерными, предкамерными) за счет уменьшения тепловых и гидравлических потерь. Конфигурация камеры – тороидальная или омегаобразная, что способствует интенсивному завихрению заряда и качественному смесеобразованию.
• Отношение хода поршня к диаметру цилиндра (S/D): Для дизельного двигателя грузового автомобиля, ориентированного на получение высокого крутящего момента, целесообразно выбрать S/D ≈ 1.0 - 1.1 (длинноходовая схема). Это позволит: Увеличить степень сжатия без существенного увеличения габаритов. Улучшить процесс газообмена. Несколько снизить среднюю скорость поршня, что положительно скажется на механическом КПД и долговечности двигателя.