Модернизация конструкции двигателя
В серийном двигателе 1Ч3,5 / 2,9 степень сжатия равна 8. Такое значение выбрано с целью обеспечения длительной, надежной работы двигателя. Известно, что увеличение степени сжатия повышает КПД цикла, а также улучшает пусковые свойства двигателя. Повышение степени сжатия может приводить к детонации.
Расчеты, проведенные с помощью Дизель-РК, показали, что увеличение степени сжатия с 8 до 12 единиц приводит к снижению расхода топлива на 20%.
Так же для снижения расхода уместно повышать ход поршня двигателя. Это повлияет на увеличение крутящего момента двигателя и снизит его максимальные обороты. В программе Дизель-РК изменение хода поршня с 30 мм до 45 мм увеличило крутящий момент на 22%, что позволит использовать двигатель на трассе реже, так как для разгона требуется меньше времени.
Не менее важным параметром который определяет экономичность двигателя также, коэффициент избытка воздуха α. Его значение, у бензинового двигателя, должно быть близко к единице, так как при нем показатели мощности и экономичности достигают своих максимальных значений.
Увеличение механического КПД двигателя, то есть уменьшение потерь энергии на трение и привод вспомогательных агрегатов, существенно влияет на его экономичность. Так, например снятие одного поршневого кольца Уменьшает расход топлива примерно на 1%. Поэтому уместно делать детали двигателя можно легче и точнее для достижения лучших выходных параметров.
Пути достижения данных параметров и их положительные и отрицательные качества приведены в таблице.
Проведенные расчеты показали, что двигатель имеет существенные резервы по снижению расхода топлива. Поэтому их внедрение может вывести нашу команду на более высокий уровень.
Пути достижения | Положительные | Отрицательные |
Изготовление нового коленчатого вала | Отработанная технология изготовления, обеспечение установки электрического стартера | Ограниченные размеры картера |
Изготовление гильзы цилиндра | Улучшение отношения S/D. Возможность обеспечения увеличенного хода поршня | Сложность изготовления технологии установки гильзы малого диаметра |
Изготовление нового шатуна | Средняя сложность изготовления | |
Изготовление нового картера | Возможность использования элементов двигателя HONDA GX25, обеспечение работы электрического стартера, картер можно использовать при строительстве нового двигателя, обеспечение увеличения степени сжатия | Сложность изготовления |
Использование в качестве базового двигатель HONDA GX25 | Необходимость изготовления новой гильзы, увеличение массы силового агрегата примерно на 1 кг |
Проведенный анализ возможных конструктивных решений показал, что упрощенным путем глубокой модернизации базового двигателя является изготовление нового картера, коленчатого вала с увеличенным радиусом кривошипа и витовлення под них дополнительной проставку, которая позволяет улучшить конструктивные параметры двигателя при минимальных изменениях двигателя.
Проставки и новый картер изготовлены из алюминия и по посадочным местам двигателя, на старые отверстия под болты и подшипники, позволяет существенно не изменять верхнюю часть двигателя.
Новый коленчатый вал планируется изготовить из материала как и у базового HONDA GX25. Его посадочные места полностью совпадают с базовыми.
Модернизация поршня (рис. 4.9) состоит в уменьшении количества поршневых колец, что позволит увеличить механический КПД двигателя. Проведенные расчеты показали, что уменьшение количества поршневых колец уменьшает силы трения на 1%. Также данная модернизация позволит уменьшить высоту днища поршня, положительно отразится на увеличении степени сжатия и хода поршня.
Проблемой внедрения увеличенного хода выход поршня из гильзы цилиндра, именно она ограничивает увеличение хода поршня. Поэтому в дальнейшем планируется изготовление новой гильзы цилиндра в случае использования базового двигателя.