Конструирование двигателей внутреннего сгорания» На тему «Расчет двигателя внутреннего сгорания на базе ВАЗ -2112

По сути ЭБУ - это специализированный мини-компьютер, в котором установлена только одна программа - управление двигателем, а датчики и исполнительные устройства образуют периферийное оборудование этого компьютера. Блок получает и анализирует сигналы датчиков. На основе полученных данных блок рассчитывает управляющие команды и выдает их на исполнительные устройства. В блоке имеется три типа памяти. В конструкцию ЭБУ заводом-изготовителем могут быть внесены изменения.: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и перепрограммируемое запоминающее устройство (ППЗУ). ПЗУ - память энергонезависимая (то есть информация в памяти сохраняется при отключении питания) и представляет собой микросхему ("чип") [В конструкцию ЭБУ заводом-изготовителем могут быть внесены изменения.]. Микросхему устанавливают на плату блока через разъемное соединение - специальную колодку, а не припаивают, как другие элементы. Сделано это с целью унификации ЭБУ для различных моделей автомобилей. В ПЗУ хранится программа вычислений и необходимые для расчета данные (параметры двигателя, передаточные отношения трансмиссии и другие характеристики). Эта информация индивидуальна для каждой модификации автомобиля.Рис. 6 Расположение элементов системы управления двигателем 21124 (1,6i 16V) в моторном отсеке : 1 - датчик положения коленчатого вала; 2 - датчик концентрации кислорода; 3 - датчик скорости автомобиля; 4 - регулятор холостого хода; 5 - датчик положения дроссельной заслонки; 6 - датчик массового расхода воздуха; 7 - место установки датчика температуры охлаждающей жидкости (на корпусе термостата); 8 - катушка зажигания четвертого цилиндра; 9 - катушка зажигания третьего цилиндра; 10 - катушка зажигания второго цилиндра; 11 - катушка зажигания первого цилиндра; 12 - место установки датчика положения распределительного вала; 13 - клапан продувки адсорбераРис. 7ЭБУ, блок управления иммобилайзером, предохранители и реле системы управления двигателем расположены под консолью панели приборов.В процессе работы ЭБУ контролирует исправность всех элементов и цепей системы управления двигателем. Обнаружив неисправность, ЭБУ переводит систему управления двигателем на резервный режим работы и включает контрольную лампу неисправности двигателя на щитке приборов. Двигатель при этом может продолжить работу (кроме случая неисправности датчика положения коленчатого вала, см. ниже), что позволяет доехать до места ремонта своим ходом. Коды обнаруженных неисправностей ЭБУ записывает в ОЗУ. Там же хранится оперативная информация, которую микропроцессор ЭБУ использует при расчетах. При отключении аккумуляторной батареи от бортовой сети автомобиля вся информация, хранящаяся в ОЗУ, будет удалена.В ППЗУ хранятся коды противоугонной системы автомобиля (иммобилайзера). Этот тип памяти энергонезависим. После активации иммобилайзера ЭБУ блокирует работу системы управления двигателем при попытке запуска двигателя без специальных электронных ключей.Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) предназначен для формирования сигналов, по которым ЭБУ синхронизирует свою работу с тактами рабочего процесса двигателя. Поэтому часто этот датчик называют датчиком синхронизации.Действие датчика основано на принципе индукции - при прохождении мимо сердечника датчика зубьев шкива коленчатого вала в цепи датчика возникают импульсы напряжения переменного тока. Частота появления импульсов соответствует частоте вращения коленчатого вала. Зубья расположены по окружности шкива (через 6°). Два из них отстоят друг от друга на угловом расстоянии 18°. Сделано это для формирования в цепи датчика опорных сигналов - своеобразных точек отчета, относительно которых ЭБУ определяет положение коленчатого вала - верхние мертвые точки в первом/четвертом и втором/третьем цилиндрах. Работа двигателя с неисправным датчиком положения коленчатого вала невозможна. Датчик положения коленчатого вала ремонту не подлежит - в случае неисправности он заменяется в сборе.Рис. 78 - Датчик положения коленчатого валаДатчик положения распределительного вала (ДПРВ) предназначен для формирования сигнала, по которому ЭБУ определяет верхнюю мертвую точку (ВМТ) поршня первого цилиндра при такте сжатия. Иногда этот датчик называют датчиком фаз. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Когда через прорезь в торце датчика проходит выступ кольца, закрепленного на шкиве распределительного вала впускных клапанов, датчик подает на ЭБУ электрический сигнал. При неисправности ДПРВ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.Датчик положения распределительного вала - это электронный прибор, который не подлежит ремонту. В случае неисправности датчика его следует заменить.)Рис. 9 - Датчик положения распределительного вала установлен на головке блока цилиндров возле задней крышки ремня ГРМ на 16-клапанных двигателях (2112 и 21124)Датчик детонации (ДД) - пьезоэлектрический, реагирует на вибрацию двигателя, установлен на передней стенке блока цилиндров. По сигналам датчика ЭБУ определяет момент возникновения детонации при работе двигателя и в соответствии с этим корректирует угол опережения зажигания. При неисправности ДД электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.Рис. 10 -Датчик детонацииДатчик массового расхода воздуха (ДМРВ) пленочного типа, установлен между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. По сигналу датчика ЭБУ рассчитывает количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. При неисправности ДМРВ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.Рис. 11 - Датчик массового расхода воздухаДатчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен на корпусе дроссельной заслонки и связан с осью дроссельной заслонки. ДПДЗ представляет собой переменный резистор, сопротивление которого зависит от угла положения дроссельной заслонки. По сигналу ДПДЗ электронный блок управления определяет величину открытия дроссельной заслонки. При неисправности ДПДЗ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.Рис. 12 - Датчик положения дроссельной заслонкиРегулятор холостого хода (РХХ) - это запорный клапан с приводом от шагового электродвигателя. РХХ установлен на корпусе дроссельной заслонки. ЭБУ, подавая управляемый сигнал на РХХ, регулирует частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, при запуске и прогреве двигателя.Рис. 13 - Регулятор холостого ходаДатчик концентрации кислорода подает выходной сигнал, по которому ЭБУ определяет концентрацию кислорода в отработавших газах. По полученным данным ЭБУ корректирует количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя, тем самым поддерживая оптимальную пропорцию смеси воздуха с топливом (это необходимо для эффективной работы каталитического нейтрализатора). Чувствительный элемент датчика концентрации кислорода расположен в потоке отработавших газов (перед каталитическим нейтрализатором). Работоспособность датчика возможна только при нагреве его чувствительного элемента до температуры не ниже 300°С. Для сокращения времени прогрева в датчик встроен нагревательный элемент. На двигателях 2111 и 2112 датчик установлен в нижней части приемной трубы, а на двигателях 21114 и 21124 - в верхней части выпускного коллектора. Расположение датчика на коллекторе позволяет сократить время прогрева датчика до рабочей температуры.Рис. 14 - Датчик концентрации кислорода: 1 - соединительная колодка; 2 - жгут проводов; 3 - уплотнительное кольцо; 4 - чувствительный элемент с отверстиями для подвода отработавших газовДатчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) - полупроводниковый прибор - термистор, электрическое сопротивление которого меняется при изменении температуры окружающей среды. ДТОЖ установлен в корпусе термостата. По сопротивлению датчика ЭБУ оценивает температурный режим двигателя. Полученные данные используются при расчете большинства управляющих команд для элементов системы управления двигателем, а также для включения электровентилятора системы охлаждения двигателя. При неисправности ДТОЖ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.Рис. 15 - Датчик температуры охлаждающей жидкости с медным уплотнительным кольцомДатчик скорости автомобиля установлен на коробке передач. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. По импульсам, вырабатываемым датчиком, ЭБУ рассчитывает скорость автомобиля. Сигнал с датчика поступает также на спидометр.Рис. 16 - Датчик скорости автомобиля3. Расчет системы смазкиДля расчета масляного насоса используем данные из теплового расчета.Количество отводимой теплоты от двигателя маслом Qм берется в пределах 1,5-3%. В своем расчете я взял три процента. Это обусловлено высокими температурами летом, охлаждения поршня маслом:,.Циркуляционный расход масла, м/:,где - циркуляционный расход масла, м/;- плотность масла, равная 900кг/;- средняя теплоемкость масла, равная 2,094кДж/кгК; - температура нагрева масла.Температуру нагрева масла принимаем 15С из-за высокого отвода тепла маслом и высоких летних температур..Для стабилизации давления циркуляционный расход масла увеличивают в два раза:,.В связи с утечками масла через торцевые и радиальные зазоры насоса расчетную производительность определяют с учетом объемного коэффициента подачи : ,.Коэффициент подачи выбираем равный 0,6 в связи тем, чтобы насос и система смазки выполняла свой функции даже при самых худших условиях эксплуатации.Модуль зуба m=6 мм;число зубьев ведомой шестерни z=9 принимаем исходя из целесообразности создать компактный насос;число зубьев ведомой шестерни z=14;высота зуба h=2m=12мм;делительный диаметр ведущей шестерни Do1=zm=мм;диаметр внешней окружности шестерни D1=m(z+2)=0,006(9+2)=0,066м.диаметр делительный ведомой шестерни Do2=zm=мм;диаметр внешней окружности шестерни D2=m(z+2)=0,006(14+2)=0,096м.Окружная скорость на внешнем диаметре принимаем равную 10 м/с, тогда частота вращения шестерни насоса:,.Длина зуба шестерни насоса, м:,Рабочее давление масла принимаем максимально возможное для двигателя прототипа р=450кПа, а КПД насоса принимаем 0,85, наименьшее, исходя из предположения, что насос будет работать в наихудших условиях:Мощность, затрачиваемая на привод насоса, кВт:,.ЗаключениеВ результате проведенных проверочных расчетов двигателя выяснили, что этот двигатель является хорошим представителем своего класса высокооборотных двигателей. Онправильно рассчитан и грамотно спроектирован.Хорошо продуманы и проработаны все узлы двигателя и его детали. Детали этого двигателя имеют допустимые запасы усталостной прочности. Список используемой литературыНиколаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. – Москва: Колос, 1984. – 335 с.Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. – Москва: Высшая школа, 1980. – 400 с.Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей. – Москва: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962. – 391 с.Тракторы и автомобили. Методические указания по выполнению курсовой работы. – Новосибирск: НГАУ, 1993 – 39 с.