Разработка электронагнетателя с использованием питания от термогенератора

Введение 7
1 Анализ существующих систем и компонентов. 12
1.1. Наддув 12
1.1.1 Резонансный наддув 13
1.1.2 Механический наддув 15
1.1.3 Газотурбинный наддув 19
1.2. Конструкции электротурбин 25
1.3. Термоэлектрогенератор 31
1.3.1. История появления термогенератора 31
1.3.2. Автомобильные термоэлектрогенераторы 32
1.3.3 Варианты конструкции автомобильных термогенераторов 35
1.4. Вывод 46
2 Разработка конструкции двс с электронаддувом и тэг. 48
2.1. Совместное использование электронагнетателя и термоэлектрогенератора на современных ДВС 48
2.2. Схема установки электротурбины и термогенераторов 54
Заключение 60
Список использованных источников 61
Приложение А 64
Приложение Б 65
Приложение В 67

Весь текст будет доступен после покупки

Во время покупки автомобиля, каждый опытный автовладелец старается рассмотреть безопасность автомобиля, его надёжность, интерьер, экстерьер, функциональность, но главное – это возможности двигателя. Аэродинамика автомобилей не сильно помогает при ускорении, пусть и снабжает автомобиль хорошей обтекаемостью, которая незначительно увеличивает максимальные скоростные характеристики.[1] Повышение мощности и эффективности двигателя – это та задача, с которой бьются многие автопроизводители, это один из самых актуальных вопросов машиностроения. Как известно, мощность двигателя зависит от рабочего объёма цилиндров, а так же от количества топливно-воздушной смеси, которая в них подаётся. Простая физика – чем больше топлива сгорает в цилиндрах, тем лучше отдача и выше мощность двигателя. Одним из классических способов заставить автомобиль двигаться быстрее является замена силового агрегата на более объёмный и мощный. Однако, это, опять же, увеличивает потребление топлива, что ухудшает экологичность, к тому же эта конструкция становится более тяжёлой и большой. Ещё одним способом может считаться увеличение оборотов коленчатого вала, что поможет повысить количество рабочих циклов за единицу времени, вот только это увеличит инерционные силы, а соответственно и механические нагрузки на детали, а это приведёт к снижению ресурса двигателя. Исходя из этого, популярным методом повышения мощности стали системы принудительной индукции, то есть наддув.[2]
В условиях ужесточаемых экологических норм автопроизводители вынуждены разрабатывать способы повышения экологичности и эффективности двигателей при сохранении производительности. В связи с этим получили распространение системы принудительной индукции. Если в прошлом их применяли для повышения производительности, то теперь используют в качестве средства улучшения экономичности и экологичности. Благодаря наддуву можно достичь тех же показателей, что на атмосферных моторах, при меньшем количестве цилиндров и меньшем объеме. То есть наддувные двигатели более эффективны.[6] Однако, двигатели с механической турбо-системой или с турбо системой от выхлопных газов эффективны только в пределах определенного диапазона оборотов двигателя.

Весь текст будет доступен после покупки

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ И КОМПОНЕНТОВ.
Для реализации проекта необходимо несколько компонентов. В первую очередь, необходимо рассмотреть варианты наддува двигателя, плюсы и минусы этих вариантов, и необходимое для их подключения оборудование, а так же нужен дополнительный источник энергии, например термогенератор, способный компенсировать потери электроэнергии. Нужно рассмотреть варианты его строения и компоновки.
1.1. Наддув
Разработчики и строители ДВС, начиная с Отто и Дизеля, всегда задумывались над вопросом максимального наполнения камеры сгорания двигателя воздухом. Но чтобы исключить потери КПД, необходимо, чтобы двигатель сам себя обеспечивал сжатым воздухом. И это логично, ведь исходя из законов физики, как заявлялось ранее, увеличенное поступление воздуха в цилиндры приводит к заметному приросту мощностных характеристик двигателя.
Естественно, инженеры и изобретатели взялись за идею использовать энергию выхлопных газов для дополнительного нагнетания воздуха. Хоть все это и звучит просто, всё же прошло много лет до того момента, когда эту идею смогли воплотить в жизнь — турбокомпрессоры появились спустя сто лет после изобретения двигателя внутреннего сгорания.[11]

Рис. 1. – Двигатель с турбиной

В настоящее время в ДВС применяют три типа наддува:
? Резонансный: в этом случае используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен)
? механический – в котором компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя
? газотурбинный (или турбонаддув) – турбина приводится в движение
потоком отработавших газов.
У каждого способа свои преимущества и недостатки, определяющие область применения.[2]
1.1.1 Резонансный наддув
Резонансный наддув основывается на повышении давления непосредственно перед впускными клапанами. Но повышенное давление необходимо не постоянно, а лишь в тот момент, когда клапан закрывается, дабы добавить в камеру сгорания свежего воздуха. Для такого кратковременного эффекта может подойти волна сжатия, которая «гуляет» по впускному коллектору при работе двигателя. Главное, это верно рассчитать длину трубопровода, для того, чтобы волна могла от него отражаться и, в последствие подошла к клапану в необходимый момент. В теории всё звучит просто, однако, на практике всё гораздо сложнее, ведь такая система требует большой изобретательности, ведь клапаны, в зависимости от режима работы, открыты разное количество времени, поэтому для реализации резонансного наддува нужны впускные трубопроводы переменной длинны. Для работы на высоких оборотах лучше всего справляется короткий, для работы на низких оборотах нужен более длинный впускной тракт. Есть два пути создания такой системы:
1. резонансная камера.
2. Динамический наддув, с помощью которого осуществляется переключение на нужный впускной канал.
Как резонансный, так и динамический наддув могут ускорить течение впускного столба воздуха. [2]

Рис. 2. - Резонансный наддув
Эффекты резонансного наддува находятся в диапазоне от 5 до 20 миллибар, что довольно-таки незначительно. Например, с помощью того же турбонаддува можно получить давление до 1200 миллибар, но об этом позже. Для полноты картины стоит рассказать так же об инерционном наддуве. Для того, чтобы создать повышенное давление во впускном коллекторе перед впускным клапаном, нужно создать скоростной напор потока. Однако это актуально лишь при высоких скоростях, порядка 140 км/ч, поэтому такая система применяется в основном в мототехнике.[2]
Исходя из вышесказанного, видно, что резонансный наддув малоэффективен и не даст большого прироста мощности, что противоречит цели работы.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Электротурбина! [Электронный ресурс]/Режим доступа https://drive2-ru.turbopages.org/drive2.ru/s/b/1729382256910326228/ свободный, (дата обращения: 20.03.2023). – Загл. с экрана
2. Тюнинг двигателя (как поднять мощность) [Электронный ресурс]/Режим доступа https://www.drive2.ru/c/1905497/ свободный, (дата обращения: 20.03.2023). – Загл. с экрана
3. Электрический нагнетатель тоже тоже может работать [Электронный ресурс]/Режим доступа https://drive2-ru.turbopages.org/drive2.ru/s/b/2064866/ свободный,(дата обращения: 20.03.2023). – Загл. с экрана
4. AMG переходит на электрический турбонаддув – Авторевю [Электронный ресурс]/Режим доступа https://autoreview.ru/news/amg-perehodit-na-elektricheskiy-turbonadduv свободный, (дата обращения: 20.03.2023). – Загл. с экрана
5. Электро турбина на авто. Возможно ли это? Можно ли сделать своими руками. Только реальная правда [Электронный ресурс]/Режим доступа https://stream--center-ru.turbopages.org/stream-center.ru/s/rf-avto/elektro-turbina.html свободный, (дата обращения: 20.03.2023). – Загл. с экрана
6. Электро-турбина: характеристики, принцип действия, плюсы и минусы работы, советы по установке своими руками и отзывы владельцев [Электронный ресурс]/Режим доступа https://fb-ru.turbopages.org/fb.ru/s/article/477037/elektro-turbina-harakteristiki-printsip-deystviya-plyusyi-i-minusyi-rabotyi-sovetyi-po-ustanovke-svoimi-rukami-i-otzyivyi-vladeltsev свободный, (дата обращения: 20.03.2023). – Загл. с экрана
7. Как поставить на двигатель электротурбину [Электронный ресурс]/Режим доступа https://avtika.ru/kak-postavit-na-dvigatel-elektro-turbinu/ свободный, (дата обращения: 20.03.2023). – Загл. с экрана
8. Электрокомпрессор для автомобиля вместо турбины [Электронный ресурс]/Режим доступа https://wheelnews.ru/elektrokompressor-dlya-avtomobilya-vmesto-turbiny/ свободный, (дата обращения: 10.04.2023). – Загл. с экрана

Весь текст будет доступен после покупки