МУ параметри ДВЗ ч5

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

КАФЕДРА «АВТОМОБІЛІ ТА АВТОМОБІЛЬНЕ ГОСПОДАРСТВО»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИБОРУ ПАРАМЕТРІВ ДВЗ

У КУРСОВИХ І ДИПЛОМНИХ ПРОЕКТАХ.

ЧАСТИНА 5: БЕНЗИНОВІ ДВИГУНИ ВИРОБНИЦТВА НІМЕЧЧИНИ

(для студентів спеціальностей «Автомобілі та автомобільне господарство», «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання» усіх форм навчання)

Затверджено на засіданні кафедри «Автомобілі та автомобільне господарство» Протокол № 3 від 18.10.2006 р.

УДК 621.43

Методичні вказівки до вибору параметрів ДВЗ у курсових і дипломних проектах. Частина 5: Бензинові двигуни виробництва Німеччини (для студентів спеціальностей «Автомобілі та автомобільне господарство», «Підйомнотранспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання» усіх форм навчання) /Укл.: С.А.Горожанкін, А.В.Чухаркін. – Макіївка: ДонНАБА, 2006. – 56 с.

Методичні вказівки призначені для підбору двигунів-прототипів у відповідності до вихідних даних при курсовому і дипломному проектуванні двигунів внутрішнього згоряння. Вказівки включають хронологію, опис та технічні дані більш 420 двигунів з примусовим запалюванням для автотранспортних засобів німецьких фірм, які вироблялися та виробляються в останні роки.

Укладачі: проф. С.А.Горожанкін, ас. А.В.Чухаркін.

Рецензенти: доц. О.Б.Комов, доц. О.Д.Бумага

ЗМІСТ

3

ВСТУП

Підвищення паливної економічності й виконання нормованих екологічних показників залишаються основними напрямками, що визначають розвиток бензинових двигунів.

Всі концепції бензинових двигунів, які можуть задовольнити нормам Євро-4, передбачають впровадження корінних змін у конструкцію двигунів й істотний розвиток систем керування.

Норми Євро-4 не можуть бути виконані без виробництва двигунів із гнучким багатопараметричним керуванням робочим процесом і використання адаптивних систем керування. Більше того, створення конкурентноздатних моделей автомобілів потребує застосування електронних інформаційно-керуючих комплексів, що поєднують керування автомобілем і двигуном.

На сьогоднішній день розроблено велику кількість варіантів пристроїв, що дозволяють управляти протіканням найважливіших процесів, які відбуваються у двигуні й, зокрема, процесами газообміну, подачі палива, сумішоутворення, запалювання, згоряння, наддува, нейтралізації токсичних речовин, повнотою перетворення теплоти в роботу, а також охолодженням, ступенем стиску, робочим об’ємом й ін.

Відповідне керування робочими процесами необхідно не тільки на сталих режимах роботи двигуна, але й, шо важливіше, на перехідних режимах. Сьогодні основна частина токсичних викидів двигунів автомобілів, що оснащені досить ефективними нейтралізаторами відпрацьованих газів, викидається в атмосферу при роботі двигунів на несталих режимах.

У програмних і програмно-адаптивних системах керування будується на основі інформації, яка одержана в попередній момент часу, тобто, як мінімум, у попередньому робочому циклі. Для оптимізації роботи двигуна на перехідних режимах необхідно будувати керування з попередженням.

Зокрема, великі можливості для поліпшення динамічного керування бензиновими двигунами пов'язані із заміною механічного зв'язку "педаль газу – орган, керуючий наповненням двигуна" (дросельна заслінка) на електричний зв'язок. У цьому випадку з'являється можливість коректування закону зміни наповнення двигуна у функції від часу й, відповідно, прогнозування необхідного впливу на робочі процеси двигуна. Інша можливість прогнозування керування пов'язана з переходом від керування "за наповненням" (за цикловою витратою повітря) до керування "за крутним моментом".

Розробка вимог до властивостей перспективних палив стає досить актуальним завданням для двигунобудування в цілому. Хімічні й експлуатаційні властивості нафтових палив (в'язкість, щільність, стискуваність, прокачуваність, займистість, низькотемпературні властивості й ін.) забезпечують сучасним двигунам надійний пуск і подачу, а також якісне сумішоутворення на всіх режимах роботи в широкому діапазоні зміни зовнішніх умов.

Разом з тим, у цей час розширюються масштаби застосування палив зі зміненими показниками якості, сумішові палива й ін. Крім газових палив, в усе зростаючому обсязі будуть використатися штучні (синтетичні) палива з вугілля й

4

природного газу, ефіри рослинних масел, нижчі спирти й ін. Це зв'язано як з подорожчанням нафтопродуктів і виснаженням відповідних ресурсів, так і з посиленням вимог до показників якості палив.

Удосконалювання робочого процесу й конструкції двигунів неминуче веде до того, що властивості палив усе більшою мірою стають "фактором, що лімітує", для виконання твердих вимог по нормах токсичності відпрацьованих газів.

У найближчому майбутньому перспективні палива будуть являти собою вуглеводневу основу (яка вироблена з нафти, вугілля, газу або рослинної сировини), з додаванням різних компонентів (ефірів, спиртів, спеціальних присадок й ін.), що забезпечують задані показники.

Досвід світового двигунобудування й аналіз досліджень указують на те, що існує кілька способів удосконалювання ДВС із примусовим запаленням суміші:

1.Підвищення термічного ККД шляхом:

-подальшого вдосконалювання систем запалювання (електронних з мікропроцесорним керуванням);

-підвищення ступеня стиску (до 12);

-підвищення швидкостей згоряння й спалювання бідних сумішей.

2.Зниження механічних втрат шляхом:

-застосування легких матеріалів, що дозволяють зменшити на 30÷50% масу клапанів, клапанних пружин, шатунів, поршнів й ін.;

-переходу на 2-кільцеві поршні;

-оптимізації елементів рухливих сполучень циліндропоршневої групи, у тому числі із застосуванням більш ефективних покриттів поршнів і поршневих кілець;

-удосконалювання моторних масел.

3.Зниження насосних втрат шляхом:

-збільшення кількості клапанів на циліндр (до 5);

-зміни фаз газорозподілу при незмінних величинах підйому клапанів і зі змінюваними значеннями підйому клапанів;

-відключення частини циліндрів при малих навантаженнях;

-застосування дво- і всережимного резонансного впуску.

Правильне використання сукупності згаданих вище технічних рішень може підвищити паливну економічність 4-клапанного двигуна до 25% щодо базового.

Ще одним найважливішим напрямком удосконалювання ДВС є впровадження системи безпосереднього впорскування бензину, що у сукупності із заходами щодо зниження механічних втрат й електронним регулюванням фаз газорозподілу може забезпечити підвищення паливної економічності більш ніж на 20%.

5

У таблицях застосовано наступні умовні позначення:

Тип:

R – рядне розташування циліндрів;

H – рядне горизонтальне розташування циліндрів;

V– V-подібне розташування циліндрів;

B– опозитне розташування циліндрів;

VR – V-подібне розташування циліндрів з малим кутом розвалу (15°);

W– W-подібне розташування циліндрів (два VR з розвалом між ними 72°); цифра (число) – кількість циліндрів; 10,6°, 54°, 60º, 72º, 90º – кут розвалу циліндрів;

T– турбонаддув;

TW – турбонаддув із охолодженням повітря; М – механічний наддув;

МW – механічний наддув із охолодженням повітря; Г – газовий; К – карбюратор;

ЦВ – центральне впорскування; РВ – розподілене впорскування у впускний трубопровід;

БВ – безпосереднє впорскування у циліндри.

ГРМ:

учислівнику - тип газорозподільного механізму:

-SV – Side Valves (нижнє розташування клапанів і розподільного вала);

-OHV – OverHead Valves (нижнє розташування розподільного вала, верхнє розташування клапанів);

-OHC – OverHead Camshaft (один розподільний вал у головці циліндрів);

-DOHC – Duаl OverHead Camshafts (два розподільних вала у головці циліндрів).

узнаменнику – число клапанів на циліндр.

D, мм – діаметр циліндра; S, мм – хід поршня;

V, л – робочий об’єм; ε – ступінь стиску;

vп.сер, м/с – середня швидкість поршня на номінальному режимі; N, кВт / n, хв-1 – максимальна потужність / при частоті;

М, Н м / n, хв-1 – максимальний крутний момент / при частоті; pe, МПа – середній ефективний тиск;

ge, г/кВт·год – мінімальна питома витрата палива.

6

Примітки:

С – карбюратор; С2 – двокамерний карбюратор або два карбюратори;

С4 – чотирикамерний карбюратор;

СM – карбюратор з електронним керуванням; D – D-Jetronic;

DF – Digifant;

Kf – Kugelfisсher;

KJ – K-Jetronic; KE – KE-Motronic; KM – KM-Jetronic; L – L-Jetronic;

L2 – L2-Jetronic;

LE – LE-Jetronic;

LH – LH-Jetronic;

LU – LU-Jetronic; M – Motronic;

ME – ME-Motronic; MED – MED-Motronic; MJ – Mono-Jetronic; MM – Mono-Motronic; MS – Siemens MS;

SM – Sport Motronic;

VVT – механізм зміни фаз газорозподілу;

VEVT – механізм зміни фаз газорозподілу лише випускних клапанів; VІVT – механізм зміни фаз газорозподілу лише впускних клапанів; СНГ – скраплений нафтовий газ; КПГ – компримований (стиснений) природний газ.

Незаповнені осередки таблиць говорять про те, що ці дані відсутні.

Укладачі мають за необхідне зазначити, що технічні дані двигунів можуть розбігатися з іншими джерелами з причини того, що одна модель може випускатися на протязі десятків років під тією самою назвою, але постійно модернізуючись. Укладачі не відкидають можливості помилок й опечаток при підготовці вказівок і будуть вдячні за надання інформації про це. Хронологічні дані неповні і включають інформацію, яку було знайдено на момент випуску вказівок.

7

1 ДВИГУНИ «MERCEDES-BENZ»

Рядні чотирициліндрові двигуні

•1953-1961 OM636 Diesel

•1955-1968 M121

•1959-1967 OM621 Diesel

•1968-1973 OM615 Diesel

-2.0 L

-2.2 L

•1968-1976 M115

-2.0 L

-2.3 L

•1973-1983 OM616 Diesel

-2.4 L

•1984-1993 M102

-2.0 L

-2.3 L

-2.5 L

•1994-2004 M111

•M271

-1.8 L

-2.3 L

•OM611 Diesel

-2.2 L

Рядні п’ятициліндрові двигуні

•1975-1985 OM617 Diesel

-3.0 L

•1987-1993 OM602 Diesel

-2.5 L

-2.9 L

•OM647 Diesel

-2.7 L

•OM612

Рядні шестициліндрові двигуні

•1951-1972 M180

•1954-1963 M198

•1958-1966 M127

•1958-1970 M189

•1965-1968 M129

•1966-1967 M108

•1967-1972 M130

•1968-1972 M114

•1972-1986 M110 (DOHC)

8

M115 - рядні чотирициліндрові двигуни: M115.538 2.0 L (1988 cм3) ставилися на

1976-1980 Mercedes 200, M115.954 2.3 L (2307 cм3) – на 1976-1981 230, 230C, 230T.

Сімейство M102 – чотирициліндрові двигуни:

-M102.920 – 2,0 L (1997 cм3), 89×80,25 мм, 81 кВт. Ставилися на 1980-1986 Mercedes 200, 1980-1986 200T, 1984-1993 W124 Merceds-Benz 200E

-M102.980 – 2,3 L (2299 cм3), 95,5×80,25 мм, 101 кВт. Ставилися на 1980-1986 Mercedes 230E, 230CE, 230TE.

Сімейство M271 має чавунний блок та алюмінієві DOHC-головки, розподілене

впорскування, змінні фази газорозподілу, механічний нагнітач типу Lysholm з проміжним охолоджувачем повітря. Моделі: E18 1.8 L (1796 cм3) (має модифікацію,

що працює на природньому газі) для 2001 Mercedes-Benz C-Class C 180, C 200, C

230, 2005 Mercedes-Benz SLK-Class, SLK 200, 2002 Mercedes-Benz E-Class, E 200; E23 2.3 L (2295 cм3) для 1995-2002 Mercedes-Benz C-Class C 230 Kompressor, 1998-

2004 Mercedes-Benz SLK-Class SLK 230 Kompressor.

M123 – рядні шестициліндрові двигуни, 2.5 L (2525 cм3), M123.920 ставився на

1976-1979 Mercedes 250, 250 Long, 250T, M123.921 – на ті ж моделі, але у 1979-1985

рр.

M110 – рядні шестициліндрові двигуни, DОНС, 2.8 L (2746 cм3). Моделі:

M110.923 для 1975-1981 Mercedes 280, 280C; M110.984 для 1975-1981 280E, 280CE; M110.988 для 1978-1986 280E, 280TE, 280CE

Сімейство M103 – рядні шестициліндрові двигуни, ОНС, порядок роботи 1-5-3- 6-2-4. Моделі: 3.0 L (2960 cм3), 88,5×80,2 мм, ε=9,2, 131 кВт при 5700 хв-1, 254 Н·м при 4400 хв-1, система постійного впорскування CIS-E (Continuous Injection System - Electronic), для W124 E-Class, W126 S-Class; 2.6 L (2597 cм3), 82,9×80,2 мм, 118 кВт при 5800 хв-1, 219 Н·м при 4600 хв-1, CIS-E, для W201 Mercedes-Benz E-Class and W124 E-Class.

На зміну цьому сімейству прийшли мотори M104 з DОНС. Ставилися на W124

та W210 E-Class, W140 S-Class, W202 C-Class, R129 SL-Class. Їх змінили M112 V6 з 1997 року. Сьогодні M104 випускає за ліцензією фірма SsangYong Motor Company.

Мотор M112 – перший V6 від Mercedes-Benz. Усі двигуни з алюмінієвими блоками з розвалом 90°, циліндрами з алюмінієвого сплаву із високим змістом кремнію, ковані сталеві шатуни, OHC з трьома клапанами на циліндр, розподілене

впорскування, дві свічі на кожний циліндр, магнієву впускну трубу, балансирний вал у розвалі блоку. Моделі: E240 2.6 L (2597 cм3) для 2001-2004 Mercedes C240; E320 3.2 L (3199 cм3) для 2001-2004 Mercedes C320, E320, CLK320, 2001 ML320,

2001-2003 SLK320, 2003-2004 Chrysler Crossfire; E32 AMG з механічним нагнітачем Лісхольма та інтеркулером 3.2 L (3199 cм3) для 2001-2003 Mercedes C32 AMG, SLK32 AMG; E350 3.5 L (3498 cм3) з DOHC для 2004 SLK350; E37 3.7 L (3724 cc) для 2003-2004 Mercedes ML350.

Восьмициліндрові M113 (та споріднений M155) з’явилися у 2000-х. Вони

базуються на M112 V6 і мають такі ж характерні ознаки. Моделі: E430 4.3 L (4266 cм3) для 2001 Mercedes CLK430, E430, ML430, 2001-2003 S430; E500 5.0 L (4966 cм3), для 2001-2004 Mercedes CL500, S500, SL500, ML500, 2002-2004 CLK500, E500, G500; E55 AMG 5.4 L (5439 cм3) для 2001, 2004 Mercedes CL55 AMG, 2001 CLK55 AMG, E55 AMG, ML55 AMG, S55 AMG, 2002-2003 G55 AMG, 2004 SLK55

11

AMG; E55 AMG Supercharged з механічним нагнітачем Лісхольма та подвійним охолодженням повітря для 2002 Mercedes ML55 AMG, 2002-2004 CL55 AMG, S55 AMG, SL55 AMG, 2004 E55 AMG, G55 AMG; модель M155 являє собою версію E55 5.4 L для 2004 Mercedes-Benz SLR McLaren.

Сімейство M119 V8 було попередником M113, мало DОНС та змінні фази на впуску Моделі: 4.2 L (4196 cм3) для W124 400E/E420, W210 400E/E420, W140 400SE/400SEL/S420 та 5.0 L (4973 cм3) для W124 500E/E500, W140 500SEL/500SEC/S500, R129 500SL/SL500.

Двигун M156 V8 6.2 L (6208 cм3) повністю розроблено підрозділом Aufrecht Melcher Grossaspach (AMG) (усі попередні розробки AMG базувалися на оригінальних моторах Mercedes). Він має мало подібностей з іншими V8 за конструкцією блоку та іншими рисами. Ставиться на 2006 ML63 AMG, R63 AMG, 2007 CLK63 AMG, CLS63 AMG.

M120 – V12-двигун з алюмінієвим блоком та циліндрами з алюмінієвого сплаву із високим змістом кремнію, алюмінієвою DOHC-головкою, кованими сталевими шатунами, розподіленим впорскуванням. 6-літровий мотор ставився на 600SEC, 600SEL, 600SL.

M275 (та схожий M285) V12 мають два турбокомпресори та інтеркулер, OHC з трьома клапанами на циліндр. Моделі: M275 5.5 L (5513 cм3) для 2004 Mercedes CL600, S600, SL600; M275 AMG 6.0 L (5980 cм3) для 2004 Mercedes CL65 AMG, SL65 AMG; M285 5.5 L (5513 cм3), алюмінієві блок та головки, сілумінові циліндри, дві свічі на циліндр, для 2003-2004 Maybach.

Роторний двигун M950F (виготовлено 12 екземплярів) ставився на експериментальні Mercedes-Benz C111 (1969-70 рр.). Він існував у двох версіях: трироторний (600 cм3 кожна секція) потужністю 206 кВт при 7000 хв-1, та чотирироторний (600 cм3 кожна секція) потужністю 257 кВт при 7000 хв-1.

2 ДВИГУНИ «VOLKSWAGEN», «AUDI»