Определение расхода воздуха на различных режимах работы двигателей внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА НА РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕНЕГО СГОРАНИЯ

Цель работы: выполнение расчетов по расходу воздуха на различных режимах работы ДВС и построение графиков зависимостей расходов от режимов работы последних.

Для образования рабочей смеси в цилиндре ДВС в период такта впуска поступает воздух, заполняя разряженный подпоршневый объем. Количество поступающего в цилиндры воздуха G_в зависит от многих факторов. Расчеты довольно сложны. Однако для решения практических задач может быть использована следующая зависимость по определению количества поступающего в цилиндры воздуха G_в кг/ч

где V_h - рабочий объем двигателя, л;

- коэффициент наполнения воздухом цилиндров двигателя;

i - число цилиндров (i = 2…6). Принимаем i = 6;

n - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин ^-1;

P_в - плотность воздуха, кг/м³. Принимаем P_в = 0,001213 кг/м³;

ф - число тактов (ф = 2…4). Принимаем ф = 4

Рабочие объемы двигателя V_h, л, с искровой системой зажигания и дизельных двигателей рассчитывают по формуле:

где N_е - эффективная мощность, кВт;

p_е - среднее эффективное давление, МПа,

,

здесь p_i, p_m - среднее индикаторное давление механических потерь, МПа.

Значение среднего эффективного давления p_е, МПа при нормальной нагрузке изменяются в следующих пределах:

для бензинового двигателя берем четырехтактные двигатеРазмещено на http://www.allbest.ru/

ли с искровым зажигание (0,6…1,1). Принимаем p_е = 0,8.

для дизельного двигателя берем четырехтактные дизели с наддувом (до 2,0). Принимаем Размещено на http://www.allbest.ru/

p_е = 1,5

Примеры для расчетов количества поступающего в цилиндры воздуха G_в:

двигатели с искровым зажиганием NРазмещено на http://www.allbest.ru/

_е1 = 55кВт, ф = 4, число оборотов коленчатого вала n: 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 мин ^-1.

дизельного двигателя Размещено на http://www.allbest.ru/

N_е2 = 70кВт, ф = 4, число оборотов коленчатого вала n: 500, 1000, 1500, 2000, 2500 мин ^-1.

Значения коэффициента наполнения воздухом цилиндров двигателя для различных типов автомобильных и тракторных двигателей при работе их с полной нагрузкой изменяются в пределах:

двигатели с искровым зажиганием (0,70…0,90). Принимаем 0,9Размещено на http://www.allbest.ru/

дизели с наддувом (0,80…0,97). Принимаем Размещено на http://www.allbest.ru/

= 0,91

В приведенной формуле сложность расчета вызывает определение величины коэффициента наполнения . По тепловому расчету ДВС этот коэффициент для четырехтактного двигателей с учетом продувки и дозядки цилиндра определяют по следующей формуле:

где T_k - температура воздуха на выходе из компрессора, К;

p_k - давление наддувочного воздуха, МПа;

- температура подогрева свежего заряда, К;

- коэффициент дозарядки;

- степень сжатия;

- коэффициент очистки;

- давление в конце впуска, МПа;

- давление остаточных газов, МПа;

= = 1

Для четырехтактных двигателей без продувки и дозарядки:

где T_o = T_k = 293;

К - температура окружающей среды;

давление окружающей среды принимаем p_o = p_k = 0,1 МПа;

- температура подогрева свежего заряда, в зависимости от типа двигателя значение принимают следующим:

двигатели с искровым зажиганием (0…20). Принимаем =10;

Двигатели с наддувом (-5…+10). Принимаем = 5.

Степень сжатия :

В двигателях с искровым зажиганием (6…12). Принимаем = 10

Дизели с турбонаддувом (20…25). Принимаем = 22.

Давление в цилиндрах в конце впуска p_a, МПа, определяют по формуле:

При работе двигателей с наддувом воздух поступает в цилиндр из компрессора, где он предварительно сжимается.

Давление наддува принимается равным давлению p_k на выходе из компрессора.

В зависимости от степени наддува применяются следующие давления , МПа, наддувочного воздуха на выходе из компрессора:

низкий наддув (1,5) Размещено на http://www.allbest.ru/

p_о;

средний наддув (1,5…2,2) pРазмещено на http://www.allbest.ru/

_о;

высокий наддув (2,2…2,5) pРазмещено на http://www.allbest.ru/

_о.

У четырёхтактных двигателей без наддува потери давления , МПа, за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения свежего заряда в цилиндре составляет:

двигатели с искровым зажиганием (0,05…0,20) pРазмещено на http://www.allbest.ru/

_о;

четырехтактные двигатели с наддувом (0,03…0,10) pРазмещено на http://www.allbest.ru/

_о.

Давление остаточных газов p_о, МПа, для двигателей без наддува, а также с наддувом и выпуском в атмосферу определяют по формуле:

,

а двигателей с наддувом и наличием газовой турбины на выпуске:

,

Расчет потребляемого кислорода определяют по формуле:

,

где p_в - удельный вес 1 м³ воздуха, p_в = 0,001213 кг/м³.

Задание:

Для бензинового двигателя эффективная мощность N_e1 = 55 кВт;

Для дизельного двигателя эффективная мощность N_e2 = 70 кВт.

Прежде чем приступить к расчетам мы определяем какой тип двигателя мы будем считать. Сначала мы рассчитываем рабочий объем бензинового двигателя :

Определение дозарядку цилиндра и с учетом продувки четырёхтактного бензинового двигателя:

Определение давления надувочного воздуха на выходе из компрессора:

Определение потери давления:

Определение давления в цилиндрах в конце впуска:

Определение остаточных газов:

Расчет поступающего в цилиндры воздуха:

Определения потребления воздуха при определенных оборотов коленчатого вала:

Определения потребления кислорода в зависимости от потребления воздуха:

После всех расчетов строим графики зависимости.

Рис. 2.1 - график расхода бензинового двигателя количества воздуха при частоте вращения коленчатого вала.

двигатель дизельный воздух зажигание

Рис 2.2 - график расхода бензинового двигателя количества кислорода при частоте вращения коленчатого вала.

Теперь аналогично делаем все расчеты для дизельного двигателя. Определим рабочий объем дизельного двигателя:

Определение четырёхтактного дизельного двигателя без учета дозарядки и продувки цилиндров:

Определение давления в цилиндрах:

Определение давления надувочного воздуха на выходе из компрессора:

Определение потери давления:

Определение остаточных газов:

Расчет поступающего в цилиндры воздуха:

Определения потребления воздуха при определенных оборотов коленчатого вала:

Определения потребления кислорода в зависимости от потребления воздуха:

После всех расчетов строим графики зависимости.

Рис. 2.3 - график расхода дизельного двигателя количества воздуха при частоте вращения коленчатого вала.

Рис 2.4 - график расхода дизельного двигателя количества кислорода при частоте вращения коленчатого вала.

Таблица 1.1 - расход воздуха и кислорода в зависимости от частоты вращения коленчатого вала

Вывод

В данной практической работе я научился делать расчеты по расходу воздуха на различных режимах работы ДВС и построение графиков зависимостей расходов от частоты вращения коленчатого вала. При увеличении чисел оборотов бензинового и дизельного двигателя, увеличивается потребление воздуха и кислорода. Для бензинового двигателя оптимальные выбросы при вращении коленчатого вала составляет при 4000 оборотов в минуту, а для дизельного в 1500 оборотов в минуту.

Размещено на Allbest.ru