Тепловой расчет двигателя
Параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточные газы. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска рабочей смеси. Теплота сгорания и расход топлива. Эффективные показатели и тепловой баланс двигателя. Построение индикаторной диаграммы.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.05.2016 |
| Размер файла | 686,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Основой любого транспортного средства, в том числе наземного, является силовая установка - двигатель, преобразующий различные виды энергии в механическую работу. Успешное проектирование, разработка новых конструкций и создание опытных образцов двигателей внутреннего сгорания были в значительной мере обеспечены серьезными научно-исследовательскими работами в области теории рабочего процесса двигателей.
Современные наземные виды транспорта обязаны своим развитием главным образом применению в качестве силовых установок поршневых двигателей внутреннего сгорания. Именно поршневые ДВС до настоящего времени являются основным видом силовых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и строительных машинах. Эта тенденция сохраняется сегодня и будет еще сохраняться в ближайшей перспективе.
Целью данной курсовой работы является расчет проектируемого автомобильного двигателя.
1. Подбор аналогов двигателя и формирование исходных данных расчетов
Таблица 1
|
Показатели |
Ед. изм. |
Opel Calibra 16V T. |
Holden Commodore |
Lexus RX II |
Проект |
|
|
N(e/max)/nN |
кВт/(об/мин) |
150/5600 |
150/5600 |
150/5600 |
150/5600 |
|
|
M(e/max)/nM |
Н/м/(об/мин) |
280/2400 |
296/3200 |
283/4500 |
256/3960 |
|
|
Vл |
см3 |
1998 |
2962 |
2995 |
3000 |
|
|
? |
- |
9,0 |
7.8 |
9,3 |
9,8 |
|
|
S/D |
мм/мм |
86/86 |
85/86 |
83/87 |
91/92 |
|
|
Компоновка |
- |
R4 |
R6 |
R4 |
R5 |
|
|
Число клапанов на цилиндр |
- |
4 |
4 |
2 |
4 |
|
|
Тип системы питания |
- |
РВ |
РВ |
РВ |
РВ |
|
|
Nл |
кВт/л |
75 |
50 |
50 |
49,71 |
Проанализировав таблицу аналогов, склонимся к двигателю, имеющему компоновку R образного 5 цилиндрового.
Современные бензиновые двигатели и их проектирование сводится к получению максимальной его эффективности, соответствия нормам и стандартам токсичности Euro. Одним из наиболее используемых методов повышения эффективности двигателя является повышение степени сжатия е, это ведёт к повышению экономичности и экологичности. Анализируя аналоговую таблицу, склонимся к принятию степени сжатия проектируемого двигателя равной; е = 10.
Для того чтобы увеличить наполняемость цилиндра, а следовательно и мощность двигателя будем использовать 4 клапана на цилиндр. Увеличение числа клапанов на цилиндр свыше четырех не дает каких либо заметных результатов и их установка сложнее с технической точки зрения.
Степень сжатия е = 9,8.
Тип топливопитания: Распределенный впрыск.
2. Тепловой расчет двигателя
2.1 Исходные данные
Для бензинового двигателя принимаем:
1. Режим минимальной частоты вращения nmin = 1120 мин-1;
2. Режим максимального крутящего момента при
nM = 0,66 ? nN = 0,66 ? 5600 = 3700 об/мин;
3. Режим максимальной (номинальной) мощности при nN = 5600 об/мин;
4. Режим максимальной скорости движения автомобиля при
nmax = 1,1 ? nN = 1,1 ? 5600 = 6160 об/мин;
2.2 Топливо
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
C = 0,855; H = 0,145 и mТ = 115 кг/кмоль.
Низшая теплота сгорания топлива
Hu = 33,91C + 125,60H - 10,89 (O - S) - 2,51 (9H + W) = 33,91?0,855 + 125,60 ? 0,145 - 2,51 ? 9 ? 0,145 = 43,93 МДж/кг =43929 кДж/кг.
2.3. Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
L0=1/0,208 (C/12+H/4-O/32)=1/0,208(0,855/1 + 0,145/4) =0,517 кмоль/кг
l0=1/0,23(8/3C+8H-0)=1/0,23(8/3?0,85+8?0,15)=14,957кг воздуха/кг топл.
Коэффициент избытка б = 0,97 на основных режимах, а на режимах минимальной частоты вращения б = 0,9. Строим график изменения коэффициента избытка воздуха (Рисунок 1).
Рисунок 1 Коэффициент избытка воздуха
Количество горючей смеси:
M1 = бL0 + 1/115 = 0,97 ? 0,517 + 1/115 =0,51 кмоль гор.см./кг топл
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при к = 0,5 и принятых скоростных режимах:
MCO2=C/12+2?(1-б)/(1+к)?0,208?L0=0,855/12+2?(1-0,97)/(1+0,5)?0,208?0,517 =0,067 кмоль CO2/кг топл;
MCO=2?(1-б)/(1+к)?0,208?L0=2?(1-0,97)/(1+0,5)?0,208?0,517=0,0043 кмоль CO/кг топл;
MH2O=H/2-2?к?(1-б)/(1+к)?0,208?L0=0,145/2-2?0,5?(1-0,97)/(1+0,5)?0,208?0,517 = 0,070 кмоль H2O/кг топл;
MH2 =2?к?(1-б)/(1+к)?0,208?L0=2?0,5?(1-0, 0,97)/(1+0,5)?0,208?0,517=
=0,00215 кмоль H2/кг топл;
MN2 = 0,792бL0 = 0,792 ?0,97 ? 0,517 = 0,397 кмоль N2/кг топл;
Общее количество продуктов сгорания:
M2=MCO2+MCO+MH2O+MH2+MN2=0,067+0,0043+0,070+0,00215+0,397= =0,541 кмоль пр.сг./кг топл;
Для остальных частот вращения значения: б, M1, M2, MCO2, MCO, MH2O, MH2, MN2 приведены в таблице 2.
Таблица 1
|
Частота вращения коленвала n об/мин |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха б |
0,9 |
0,935 |
0,955 |
0,965 |
0,969 |
0,97 |
0,97 |
|
|
Количество свежей смеси М1 кмоль/кг |
0,47 |
0,50 |
0,51 |
0,51 |
0,51 |
0,51 |
0,51 |
|
|
Количество СО2 кмоль/кг |
0,057 |
0,064 |
0,066 |
0,067 |
0,067 |
0,067 |
0,067 |
|
|
Количество СО кмоль/кг |
0,014 |
0,007 |
0,005 |
0,004 |
0,004 |
0,004 |
0,004 |
|
|
Количество Н2О кмоль/кг |
0,065 |
0,069 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
|
|
Количество Н2 кмоль/кг |
0,007 |
0,004 |
0,003 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
|
|
Количество N2 кмоль/кг |
0,368 |
0,383 |
0,391 |
0,395 |
0,397 |
0,397 |
0,397 |
|
|
Количество продуктов сгорания М2 кмоль/кг |
0,512 |
0,526 |
0,535 |
0,539 |
0,540 |
0,541 |
0,541 |
2.4 Параметры окружающей среды и остаточные газы
Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува рк=р0=0,101325 МПа и Тк=Т0=293 К.
По рис. 5.2 (стр. 107 [1]) учитывая определенные значения n и б, принимаем значения Tr для расчетных режимов двигателя и строим график (Рисунок 2).
Давление остаточных газов pr за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивления, при конструктивном оформлении выпускных трактов рассчитываемого двигателя можно принять на номинальном скоростном режиме: prN=0,117 МПа.
Рисунок 2
Величина на остальных режимах работы двигателей можно подсчитать по формуле:
pr=p0(1,035+Ap?10-8 ? n2)=0,101325?(1,035+0,3667?10-8?56002) =0,117 МПа;
где Аp = (prN - p0 ? 1,035) ? 108/(nN2p0).
При nN = 5600 об/мин:
Аp = (0,117 - 0,101325 ? 1,035) ? 108/(56002 ? 0,101325) =0,3667
2.5 Процесс впуска
Для лучшего испарения топлива на номинальных режимах принимаем температуру подогрева свежего заряда ДTN= 2 К. На остальных режимах значения ДТ рассчитываются по формуле:
ДT = AT(110 - 0,0125n)=0,05?(110-0,0125?5600)= 2 К,
где: AT = ДTN /(110 - 0,0125nN)
При nN = 5600 об/мин:
AT =2/(110 - 0,0125 ? 5600) = 0,05.
Строим график изменения температуры подогрева свежего заряда (Рисунок 3).
Рисунок 3
Плотность заряда на впуске:
с0 = p0 ?106/(RBT0) = 0,101325 ? 106/(287,3 ? 293) = 1,204 кг/м3,
где RB - 287,3 Дж/(кг?град) - удельная газовая постоянная для воздуха.
Потери давления на впуске при учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем можно принять: в2+овп=2,5 и щвп=65м/с. Тогда ДРа на всех скоростных режимах двигателей рассчитывается по формуле:
ДРа=(в2+овп)?(щвп?n/nN)2n2с010-6/2=2,5?0,01312?56002?1,204?10-6/2= =0,0109МПа;
Давление в конце впуска: pа = 0,101325 - 0,0109 = 0,090425 МПа.
Коэффициент остаточных газов. Коэффициент очистки принимаем цоч=1, а коэффициент дозарядки на номинальном режиме - цдоз=1,12, что вполне возможно получить при подборе угла запаздывания впускного клапана в пределах 30 - 60 є. При этом на минимальном скоростном режиме (nmin=1120 мин-1) возможен обратный выброс поэтому принимаем цдоз=0,95. На остальных режимах можно получить, приняв линейную зависимость цдоз от скоростного режима (рис 5.2, стр107, [1]) и строим график (Рисунок 4).
Тогда при nN = 5600 мин-1:
Рисунок 4 Коэффициент дозарядки
Рисунок 5 Ост. газы
Температура в конце впуска:
Ta = (T0+ДT+гrTr)/(1 + гr) = (293+2+0,0403 ? 974,4)/(1+0,0403)=321,3 K.
Коэффициент наполнения:
зv = (T0 / T0 + ДT) ? (1/е-1) ? (1/p0) ? (цдоз е pa - pr) = (293/293+2)?(1/9,8-1)?(1/1,204)?(1,12?9,8?(0,09-0,117))=0,9759.
Рисунок 6 Коэф. наполнения
Для всех остальных частот вращения значения Tr, Pr, ДT, ДPа, Pа, цдоз, гr, Ta, зv приведены в таблице 3.
Таблица 3
|
Обороты |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
б |
0,9 |
0,935 |
0,955 |
0,965 |
0,969 |
0,97 |
0,97 |
|
|
Tr, К |
812,2 |
917,7 |
966,7 |
980 |
982,2 |
974,4 |
961,5 |
|
|
pr, МПа |
0,105 |
0,108 |
0,110 |
0,112 |
0,113 |
0,117 |
0,119 |
|
|
ДТ, К |
4,8 |
3,75 |
3,19 |
2,84 |
2,5 |
2 |
1,65 |
|
|
ДPa, Па |
0,0004 |
0,0027 |
0,0048 |
0,0063 |
0,0080 |
0,0109 |
0,0132 |
|
|
pa, МПа |
0,10089 |
0,098604 |
0,096568 |
0,095039 |
0,093277 |
0,090443 |
0,088158 |
|
|
гr |
0,0463 |
0,04 |
0,0382 |
0,0381 |
0,0387 |
0,0403 |
0,0421 |
|
|
Ta, К |
320,57 |
320,62 |
320,86 |
320,96 |
321,05 |
321,30 |
321,56 |
|
|
зv |
0,9201 |
0,9654 |
0,9783 |
0,9819 |
0,982 |
0,9759 |
0,9669 |
|
|
цдоз |
0,95 |
1,013 |
1,047 |
1,069 |
1,09 |
1,12 |
1,141 |
2.6 Процесс сжатия
Средний показатель адиабаты сжатия k1 определяется по номограмме (Рис. 4.4, (стр. 73, [1]), средний показатель политропы сжатия n1 принимается несколько меньше k1. При выборе n1 учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнению с k1 более значительно. Так при nN= 5600 мин -1, Та=321,3 К и е=9,8 показатель адиабаты сжатия определен по номограмме (Рис. 4.4, стр. 73, [1]) k1.
Давление в конце сжатия при nN = 5600 об/мин:
pc = paеn1 = 0,09 ? 9,81,358 = 2 МПа.
Температура в конце сжатия
Tc = Taеn1-1 = 321,3? 9,81,358-1=727,4 K.
Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:
a) Свежей смеси (воздуха)
(mcv)t0 tc =20,6 + 2,638?10-3 ? 453,4= 21,798 кДж/кмоль??C;
b) СО2 в продуктах сгорания
(mcv)co2=27,941+0,019?456,585-0,0005487?10-3?453,42=35,4кДж/кмоль??C;
c) CO в продуктах сгорания
(mcv)co = 20,597 + 2,67?10-3 ? 453,4= 21,81 кДж/кмоль??C;
d) Н2О в продуктах сгорания
(mcv)н2о = 24,953 + 5,359?10-3 ? 453,4= 27,388 кДж/кмоль??C;
e) Н2 в продуктах сгорания
(mcv)н2 =20,684+0,000206? 453,4+ 0,000588?10-3 ? 453,42 = 20,889 кДж/кмоль??C;
f) N2 в продуктах сгорания
(mcv)N2 = 20,398 + 2,5?10-3 ? 453,4 = 21,534 кДж/кмоль??C;
g) (mcv”)t0 tc остаточных газов
(mcv”)t0 tc = (1/M2)?( MCO2?(mcv)co2 + MCO?(mcv)co + MH2O?(mcv)H2O + MH2?(mcv)H2 + MN2?(mcv)N2 = 24,017 кДж/кмоль??C;
h) (mcv')t0 tc рабочей смеси
(mcv')t0 tc = ((mcv)t0 tc + гr ?(mcv”)t0 tc)/(1+ гr) = (21,798 + 0,0403?24,01)/(1 + 0,0403) = 21,884 кДж/кмоль??C.
Для всех остальных частот вращения значения (mcv)t0 tc, (mcv)co2, (mcv)co, (mcv)н2о, (mcv)н2, (mcv)N2, (mcv”)t0 tc, (mcv')t0 tc приведены в таблице 4.
Таблица 4
|
n, об/мин |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
k1 |
1,366 |
1,367 |
1,367 |
1,368 |
1,368 |
1,368 |
1,368 |
|
|
n1 |
1,356 |
1,357 |
1,357 |
1,358 |
1,358 |
1,358 |
1,358 |
|
|
pс, МПа |
2,23 |
2,18 |
2,13 |
2,11 |
2,07 |
2 |
1,96 |
|
|
Тс, К |
722,4 |
724,2 |
724,7 |
726,6 |
726,8 |
727,4 |
728 |
|
|
tс °C |
449,4 |
451,2 |
451,7 |
453,6 |
453,8 |
454,4 |
455 |
|
|
(mcv)t0 tc кДж/кмоль°С |
21,786 |
21,79 |
21,792 |
21,796 |
21,797 |
21,798 |
21,8 |
|
|
(mcv)co2кДж/кмоль°С |
35,372 |
35,397 |
35,404 |
35,431 |
35,434 |
35,441 |
35,449 |
|
|
(mcv)co кДж/кмоль°С |
21,797 |
21,802 |
21,803 |
21,808 |
21,809 |
21,81 |
21,812 |
|
|
(mcv)н2о кДж/кмоль°С |
27,362 |
27,371 |
27,374 |
27,384 |
27,385 |
27,388 |
27,391 |
|
|
(mcv)н2кДж/кмоль°С |
20,895 |
20,896 |
20,897 |
20,898 |
20,898 |
20,899 |
20,9 |
|
|
(mcv)N2кДж/кмоль°С |
21,522 |
21,526 |
21,527 |
21,532 |
21,533 |
21,534 |
21,535 |
|
|
(mcv”)t0 tc кДж/кмоль°С |
23,805 |
23,91 |
23,966 |
24,001 |
24,012 |
24,017 |
24,012 |
|
|
(mcv')t0 tc кДж/кмоль°С |
21,875 |
21,872 |
21,872 |
21,877 |
21,879 |
21,884 |
21,889 |
2.7 Процесс сгорания
Коэффициент молекулярного изменения горючей µ0 = М2/М1 и рабочей смеси
µ = (µ0 + гr)/(1 + гr).
µ0 = 0,54 / 0,51 = 1,061;
µ = (1,061 + 0,0403)/(1 + 0,0403) = 1,058.
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, и теплота сгорания рабочей смеси
ДНu = 119950 (1 - б)L0 = 119950 ? (1 - 0,97) ? 0,517=1859,802 кДж/кг.
Нраб.см = (Нu - ДНu) / М1(1 + гr) = (43929 - 1859,801) / 0,51?(1 + 0,0403) =79294,1 кДж/кмоль раб.см.
Коэффициент использования теплоты выбирается по рис 5.2 (стр, 107, [1]) и строим график изменения по частоте вращения КВ (Рисунок 7).
Рисунок 7 Коэффициент исп. теплоты
Температура в конце видимого процесса сгорания находим по формуле:
Аtz2+Btz+C = 0;
где А = мb; B=мa;
b = 1/M2?(MCO2 ? 39,123 + MCO ? 22,49 + MH2O ? 26,67 + MH2 ? 19,678+
+MN2 ? 21,951) = 24,686 кДж/кмоль??C;
a = 1/M2?( MCO2 ? 0,003349 + MCO ? 0,00143 + MH2O ? 0,004438 + MH2?
0,001758 + MN2 ? 0,001457) =0,002 кДж/кмоль??C.
А = 1,058 ? 0,002 = 0, 002
В = 1,058 ? 24,807 = 26,118
С = -(оz ? Hраб.см. + (mcv')t0 tc ? tс) = -(0,85 ? 79294,1 + 21,88 ?454,4) =-77344
Tz = tz + 273 = 2453,9 + 273 = 2726,9 К
Давление в конце сгорания:
pz = pcµTz / Tc = 2 ? 1,058 ? 2726,9 / 727,4 = 7,96 МПа;
Действительное давление в конце сгорания:
pzд = 0,85 ? pz = 0,85 ? 7,96= 6,77Па.
Степень повышения давления:
л = pz / pc = 7,96 / 2 = 3,97.
Для остальных режимов значения приведены в таблице 5.
Рисунок 8
Таблица 5
|
n об/мин |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
оz |
0,73 |
0,87 |
0,92 |
0,919 |
0,9 |
0,85 |
0,8 |
|
|
µо |
1,08 |
1,07 |
1,064 |
1,062 |
1,061 |
1,06 |
1,06 |
|
|
µ |
1,077 |
1,067 |
1,062 |
1,059 |
1,058 |
1,058 |
1,058 |
|
|
ДHu |
6199,338 |
4029,57 |
2789,702 |
2169,769 |
1921,795 |
1859,802 |
1859,802 |
|
|
Н раб.см |
76101,9 |
77991,3 |
78894,2 |
79274,9 |
79379,7 |
79294,1 |
79158,06 |
|
|
А |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
|
|
В |
26,333 |
26,227 |
26,166 |
26,136 |
26,123 |
26,118 |
26,115 |
|
|
С |
-65385 |
-77721 |
-82463 |
-82777 |
-81371 |
-77344 |
-73285 |
|
|
а |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,0022 |
0,002 |
|
|
b |
24,444 |
24,568 |
24,636 |
24,669 |
24,682 |
24,685 |
24,685 |
|
|
tz, °С |
2109,6 |
2456,1 |
2587,7 |
2598,4 |
2561,9 |
2453,9 |
2343,5 |
|
|
Тz, К |
2382,6 |
2729,1 |
2860,7 |
2871,4 |
2834,9 |
2726,9 |
2616,5 |
|
|
pz,МПа |
7,92 |
8,78 |
8,96 |
8,83 |
8,54 |
7,96 |
7,44 |
|
|
pzд,МПа |
6,73 |
7,46 |
7,62 |
7,50 |
7,26 |
6,77 |
6,32 |
|
|
л |
3,55 |
4,02 |
4,19 |
4,18 |
4,12 |
3,97 |
3,8 |
2.8 Процесс расширения и выпуска
Средний показатель адиабаты расширения k2 определяется по номограмме (см. рис. 4.8, стр. 82, [1]) при заданном е для соответствующих значений б и Tz, а средний показатель политропы расширения n2 оценивается по величине среднего показателя адиабаты. Так для номинального режима при е = 9,8, б=0,97 и Tz = 2745,403, k2 = 1,251, что позволяет принять n2=1,251.
Давление и температура в конце расширения:
Pb = pz / еn2 = 7.96 / 9,81,251 = 0,458 Мпа.
Tb = Tz / еn2-1 = 2726,9 / 9,81,251-1 = 1537,7 K.
Tr' = К K.
ДTr = |Tr -Tr '|/Tr ? 100% = / 100%=0%
Рисунок 9
Для остальных режимов значения k2, n2, Pb, Tb, Tr `, Tb приведены в таблице 6.
Таблица 6
|
n об/мин |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
к2 |
1,261 |
1,2523 |
1,249 |
1,249 |
1,25 |
1,251 |
1,252 |
|
|
n2 |
1,261 |
1,2523 |
1,249 |
1,249 |
1,25 |
1,251 |
1,252 |
|
|
Pb, Мпа |
0,445 |
0,504 |
0,518 |
0,51 |
0,493 |
0,458 |
0,427 |
|
|
Tb, K |
1313,2 |
1534,4 |
1620,5 |
1626,6 |
1602,3 |
1537,7 |
1472,1 |
|
|
Tr, K |
812,2 |
917,7 |
966,7 |
980,0 |
982,2 |
974,4 |
961,5 |
|
|
ДT, % |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2.9 Индикаторные параметры рабочего цикла
Теоретическое среднее индикаторное давление:
1,216 Мпа
Среднее индикаторное давление:
pi = цupi' = 0,97 ? 1,216 = 1,179 МПа;
Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:
зi = pil0б / Huс0зv = (1,179 ? 14,956 ? 0,97) / 43,929 ? 1,204 ? 0,9759 = 0,331
gi = 3600 / (Hu зi) = 3600 / (43,929 ? 0,296) = 0,247 кг/кВт?ч.
Значения pi', pi, зi, gi для остальных режимов представлены в таблице 7.
Таблица 7
|
n об/мин |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
pi',МПа |
1,151 |
1,344 |
1,394 |
1,373 |
1,322 |
1,216 |
1,12 |
|
|
pi, МПа |
1,117 |
1,304 |
1,352 |
1,332 |
1,282 |
1,179 |
1,087 |
|
|
зi |
0,309 |
0,357 |
0,373 |
0,370 |
0,357 |
0,331 |
0,308 |
|
|
gi,кг/кВт?ч |
0,266 |
0,230 |
0,220 |
0,222 |
0,229 |
0,247 |
0,266 |
2.10 Эффективные показатели двигателя
Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести с отношением S/D1.
pM = 0,024 + 0,0053 ? Vп.ср.
Предварительно принимаю среднюю скорость поршня Vп.ср(nN)= 16,98 м/с;
Тогда
pM = 0,024 + 0,0053 ? Vп.ср = 0,024 + 0,0053 ? 16,98 = 0,114 МПа.
Среднее эффективное давление и механический КПД
pe = pi - pM и зM = pe / pi
pe = pi - pM = 1,179 - 0,114 = 1,065 МПа;
зM = pe / pi = 1,065 / 1,179 = 0,903.
Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива
зе = зi ? зM = 0,331 ? 0,903 = 0,299;
ge = 3600 / Hu зе = 3600 / 43929 ? 0,299=273,92 г/КВт?ч.
Рисунок 10
Значения для остальных режимов представлены в таблице 8
Таблица 8
|
n об/мин |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
Vп ср, м/с |
3,4 |
8,49 |
11,23 |
12,91 |
14,61 |
16,99 |
18,69 |
|
|
Рм, МПа |
0,042 |
0,069 |
0,084 |
0,092 |
0,101 |
0,114 |
0,123 |
|
|
Ре, МПа |
1,075 |
1,235 |
1,269 |
1,239 |
1,181 |
1,065 |
0,964 |
|
|
зм |
0,962 |
0,947 |
0,938 |
0,931 |
0,921 |
0,903 |
0,887 |
|
|
зе |
0,297 |
0,338 |
0,350 |
0,344 |
0,329 |
0,299 |
0,273 |
|
|
ge,г/КВт?ч |
275,91 |
242,52 |
234,22 |
238,13 |
248,98 |
273,92 |
300,04 |
2.11 Основные параметры цилиндра и двигателя
Литраж:
Vл = 30фNe / pen = 30 ? 4 ? 150 / 1,065 ? 5600 = 3 л.
Рабочий объем одного цилиндра:
Vh = Vл / i = = 3 / 5 = 0,6 л.
Диаметр цилиндра.
Принимаем отношение S/D = 1.
Окончательно принимаем D=92мм.
Ход поршня:
Основные параметры и показатели двигателя:
Площадь поршня:
FП=рD2/(4?100)=3,14?922/(4?100)=66,44см2
Литраж двигателя
Vл= рD2Si/(4?102)= 3,14?922?91?5/(4?106)=3 л
Мощность двигателя:
Ne = pe Vл n / 30ф =(1,065 ? 3 ? 5600) / (30 ? 4 )= 150,37 КВт.
Литровая мощность двигателя:
Nл = Ne / Vл = 150,37/ 3 = 49,71 кВт/л.
Крутящий момент;
Me = (3 ? 104)/р ? Ne/n = (3 ? 104)/3,14 ? 150,37/5600 =256,42 Н?м.
Часовой расход топлива
GT = Ne ge ? 10-3 = 150,37? 273,92 ? 10-3 = 41,19 кг/ч.
Коэффициент приспосабливаемости:
Kм=Memax/Men=305,32/256,42=1,1
Скоростной коэффициент:
Kn=nN/nM=5600/3700=1,5
Значения для остальных режимов представлены в таблице 9 и на Рисунок 11, 12
Таблица 9
|
n об/мин |
1120 |
2800 |
3700 |
4256 |
4816 |
5600 |
6160 |
|
|
Ne, КВт |
30,34 |
87,15 |
118,38 |
132,95 |
143,31 |
150,37 |
149,61 |
|
|
Мe, Н*м |
258,69 |
297,21 |
305,32 |
298,30 |
284,16 |
256,42 |
231,92 |
|
|
ge,г/КВтч |
275,91 |
242,52 |
234,22 |
238,13 |
248,98 |
273,92 |
300,04 |
|
|
GТ, кг/ч |
8,37 |
21,13 |
27,73 |
31,66 |
35,68 |
41,19 |
44,89 |
Рисунок 11
Рисунок 12
2.12 Построение индикаторной диаграммы
Строим индикаторную диаграмму для номинального режима работы двигателя, т.е. при Ne = 179,48 кВт и n = 5600 об/мин.
Находим объем камеры сгорания
Vc = Vh / е-1 = 0,6 / (9,8 - 1) = 0,07 л.
Полный объем цилиндра Va = Vh + Vc = 0,6 + 0,07 = 0,67 л.
Принимаем безразмерный коэффициент КШМ л = 0,25
Далее по углу поворота КВ ц с шагом 10° находим:
- ход поршня
x =
- объем надпоршневого пространства
V(x) = Vc +
- давление не скругленной диаграммы
a) если
b) если
c) если
d) если
Для положения КВ покажем пример вычисления этих величин. Остальные значения для других положений КВ представлены в таблице 2.9. По полученным данным строим график не скругленной индикаторной диаграммы (рис. ).
V(x) = 0,07 +
Полученную диаграмму необходимо скруглить. Для этого необходимо установить фазы газораспределения, с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия впускного клапана (точка r')устанавливается за 20° до в.м.т., а закрытие (точка a') через 60° после прохождения н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b') принимается за 60° до прихода в н.м.т., а закрытие (точка r'') - через 20° после прохода поршня в.м.т. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания и (точка c') принимается равным 30°, а продолжительность задержки воспламенения (точка f) - Дц=5?.
Принимаем что действительное давление сгорания (точка zд) достигает через 10° после в.м.т., т.е. при повороте КВ на 370°. Принимаем значение pzд = 6,700 МПа из теплового расчета
Положение точек с'' и b'' определяется из выражения:
pc'' = 1,35pc = 1,35? 2 = 2,7 МПа.
pb''= (pa+pb)/2= (0,09+0,458)/2,2=0,0679 МПа.
В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяется положение точек r',a',b',r”,c',zд' и f. Результаты расчета этих точек представлены в таблице 10.
Скругляем диаграмму по полученным точкам и получаем скругленную индикаторную диаграмму (рисунок 13).
Таблица 10
|
ц° |
X, мм |
V(x), л |
Не скругл P, МПа |
Скругл P, МПа |
|
|
0 |
0 |
0,069 |
0,090 |
0,101 |
|
|
10 |
0,87 |
0,075 |
0,090 |
0,090 |
|
|
20 |
3,44 |
0,092 |
0,090 |
0,090 |
|
|
30 |
7,57 |
0,119 |
0,090 |
0,090 |
|
|
40 |
13,09 |
0,156 |
0,090 |
0,090 |
|
|
50 |
19,72 |
0,200 |
0,090 |
0,090 |
|
|
60 |
27,19 |
0,249 |
0,090 |
0,090 |
|
|
70 |
35,16 |
0,302 |
0,090 |
0,090 |
|
|
80 |
43,34 |
0,357 |
0,090 |
0,090 |
|
|
90 |
51,42 |
0,411 |
0,090 |
0,090 |
|
|
100 |
59,14 |
0,462 |
0,090 |
0,090 |
|
|
110 |
66,28 |
0,509 |
0,090 |
0,090 |
|
|
120 |
72,69 |
0,552 |
0,090 |
0,090 |
|
|
130 |
78,22 |
0,589 |
0,090 |
0,090 |
|
|
140 |
82,80 |
0,619 |
0,090 |
0,090 |
|
|
150 |
86,38 |
0,643 |
0,090 |
0,090 |
|
|
160 |
88,95 |
0,660 |
0,090 |
0,090 |
|
|
170 |
90,49 |
0,670 |
0,090 |
0,090 |
|
|
180 |
91 |
0,674 |
0,090 |
0,090 |
|
|
190 |
90,49 |
0,670 |
0,091 |
0,091 |
|
|
200 |
88,95 |
0,660 |
0,093 |
0,093 |
|
|
210 |
86,38 |
0,643 |
0,096 |
0,096 |
|
|
220 |
82,8 |
0,619 |
0,101 |
0,101 |
|
|
230 |
78,22 |
0,589 |
0,109 |
0,109 |
|
|
240 |
72,69 |
0,552 |
0,119 |
0,119 |
|
|
250 |
66,28 |
0,509 |
0,132 |
0,132 |
|
|
260 |
59,14 |
0,462 |
0,151 |
0,151 |
|
|
270 |
51,42 |
0,411 |
0,177 |
0,177 |
|
|
280 |
35,16 |
0,302 |
0,214 |
0,214 |
|
|
290 |
27,19 |
0,249 |
0,268 |
0,268 |
|
|
300 |
19,72 |
0,200 |
0,349 |
0,349 |
|
|
310 |
13,09 |
0,156 |
0,471 |
0,471 |
|
|
320 |
7,57 |
0,119 |
0,661 |
0,661 |
|
|
330 |
7,58 |
0,092 |
0,951 |
0,951 |
|
|
340 |
0,87 |
0,075 |
1,359 |
1,500 |
|
|
350 |
0 |
0,069 |
1,798 |
2,100 |
|
|
360 |
0 |
0,069 |
2,007 |
2,709 |
|
|
360 |
0,87 |
0,075 |
7,959 |
2,709 |
|
|
370 |
3,44 |
0,092 |
7,194 |
7,261 |
|
|
380 |
7,57 |
0,119 |
5,559 |
5,559 |
|
|
390 |
13,09 |
0,156 |
4,002 |
4,002 |
|
|
400 |
19,72 |
0,200 |
2,861 |
2,861 |
|
|
410 |
27,19 |
0,249 |
2,094 |
2,094 |
|
|
420 |
35,16 |
0,302 |
1,587 |
1,587 |
|
|
430 |
43,34 |
0,357 |
1,247 |
1,247 |
|
|
440 |
51,42 |
0,411 |
1,014 |
1,014 |
|
|
450 |
59,14 |
0,462 |
0,851 |
0,851 |
|
|
460 |
66,28 |
0,509 |
0,734 |
0,734 |
|
|
470 |
72,69 |
0,552 |
0,650 |
0,650 |
|
|
480 |
78,22 |
0,589 |
0,588 |
0,560 |
|
|
490 |
82,80 |
0,619 |
0,542 |
0,500 |
|
|
500 |
86,38 |
0,643 |
0,509 |
0,450 |
|
|
510 |
88,95 |
0,660 |
0,485 |
0,400 |
|
|
520 |
90,49 |
0,670 |
0,470 |
0,350 |
|
|
530 |
91 |
0,674 |
0,461 |
0,300 |
|
|
540 |
91 |
0,674 |
0,458 |
0,249 |
|
|
540 |
91 |
0,670 |
0,458 |
0,249 |
|
|
550 |
88,95 |
0,660 |
0,117 |
0,180 |
|
|
560 |
86,38 |
0,643 |
0,117 |
0,117 |
|
|
570 |
82,8 |
0,619 |
0,117 |
0,117 |
|
|
580 |
78,22 |
0,589 |
0,117 |
0,117 |
|
|
590 |
72,69 |
0,552 |
0,117 |
0,117 |
|
|
600 |
66,28 |
0,509 |
0,117 |
0,117 |
|
|
610 |
59,14 |
0,462 |
0,117 |
0,117 |
|
|
620 |
51,42 |
0,411 |
0,117 |
0,117 |
|
|
630 |
43,34 |
0,357 |
0,117 |
0,117 |
|
|
640 |
35,16 |
0,302 |
0,117 |
0,117 |
|
|
650 |
27,19 |
0,249 |
0,117 |
0,117 |
|
|
660 |
19,72 |
0,200 |
0,117 |
0,117 |
|
|
670 |
13,09 |
0,156 |
0,117 |
0,117 |
|
|
680 |
7,57 |
0,119 |
0,117 |
0,117 |
|
|
690 |
3,44 |
0,092 |
0,117 |
0,117 |
|
|
700 |
0,87 |
0,075 |
0,117 |
0,117 |
|
|
710 |
0 |
0,069 |
0,117 |
0,105 |
|
|
720 |
0 |
0,069 |
0,117 |
0,101 |
Таблица 11
|
Точка |
ц° |
X, дм |
V, л |
P, МПа |
|
|
c'' |
0 |
0 |
0,069 |
2,7 |
|
|
r' |
20 |
3,44 |
0,092 |
0,117 |
|
|
r'' |
20 |
3,44 |
0,092 |
0,090 |
|
|
m |
50 |
78,22 |
0,589 |
0,109 |
|
|
f |
30 |
13,01 |
0,156 |
0,951 |
|
|
c` |
10 |
7,58 |
0,119 |
1,359 |
|
|
zд |
10 |
0,87 |
0,075 |
5,559 |
|
|
b` |
70 |
72,69 |
0,509 |
0,117 |
|
|
b`` |
0 |
91 |
0,674 |
0,249 |
Подобные документы
Параметры окружающей среды и остаточные газы. Процессы впуска, сжатия, сгорания и расширения четырехтактного шестицилиндрового двигателя ЯМЗ-236. Параметры рабочего тела. Построение индикаторной диаграммы. Температура подогрева свежего заряда.
курсовая работа [347,5 K], добавлен 25.03.2013Тепловой расчет номинального режима работы двигателя. Элементарный состав бензинового топлива. Параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточные газы. Эффективные показатели двигателя. Построение индикаторной диаграммы и скоростной характеристики.
контрольная работа [748,7 K], добавлен 25.09.2014Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Параметры рабочего тела и остаточных газов. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Внешние скоростные характеристики, построение индикаторной диаграммы. Расчет поршневой и шатунной группы.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 17.07.2013Расчет четырехтактного дизельного двигателя ЯМЗ-238, предназначенного для грузовых автомобилей. Параметры окружающей среды и остаточные газы. Определение количества компонентов продуктов сгорания. Описания процесса впуска, сжатия, расширения и выпуска.
курсовая работа [827,8 K], добавлен 17.06.2013Тепловой расчет рабочего цикла. Процессы впуска, сжатия, сгорания и расширения. Эффективный расход топлива. Составление теплового баланса двигателя. Построение индикаторной диаграммы. Анализ внешней скоростной характеристики. Расчёт системы охлаждения.
курсовая работа [178,6 K], добавлен 19.11.2014Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания, параметры окружающей среды и остаточных газов. Описание процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла. Характеристика эффективных показателей двигателя.
курсовая работа [786,4 K], добавлен 22.03.2013Выбор расчетных режимов автомобильного двигателя. Топливо. Параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточные газы. Процесс пуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла. Эффективность параметров двигателя.
курсовая работа [131,1 K], добавлен 05.11.2008Техническая характеристика двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет рабочего цикла и свойства рабочего тела. Процессы выпуска, сжатия, сгорания, расширения и проверка точности выбора температуры остаточных газов, построение индикаторной диаграммы.
курсовая работа [874,5 K], добавлен 09.09.2011Расчет скоростной характеристики, номинальной мощности двигателя. Основные параметры, характеризующие работу дизеля. Процесс впуска, сжатия, сгорания и расширения. Построение индикаторной диаграммы. Тепловой, кинематический, динамический расчет двигателя.
курсовая работа [1012,7 K], добавлен 21.01.2015Частота вращения коленчатого вала. Выбор топлива. Средний элементарный состав бензинового топлива. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные и эффективные параметры рабочего цикла. Основные параметры цилиндра и двигателя.
курсовая работа [905,1 K], добавлен 28.01.2015Общие сведения об автомобиле ЯМЗ-236. Тепловой расчет и внешняя скоростная характеристика двигателя. Сущность процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. Конструкторский расчет его деталей.
курсовая работа [539,1 K], добавлен 07.12.2011Определение свойств рабочего тела. Расчет параметров остаточных газов, рабочего тела в конце процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Расчет и построение внешней скоростной характеристики. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.01.2018Показатели эффективной работы и определение основных параметров впуска, сжатия и процессов сгорания в двигателе. Составление уравнения теплового баланса и построение индикаторной диаграммы. Динамическое исследование кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [253,7 K], добавлен 16.09.2010Характеристика дизельного двигателя, порядок проведения его теплового расчета: выбор дополнительных данных, определение параметров конца впуска и сжатия, сгорания, расчет рабочего тепла. Построение индикаторной диаграммы, скоростной характеристики.
курсовая работа [568,1 K], добавлен 11.06.2012Определение режимов для проведения теплового расчета двигателя. Выявление параметров рабочего тела, необходимого количества горючей смеси. Рассмотрение процессов: пуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Выполненно построение индикаторных диаграмм.
курсовая работа [85,8 K], добавлен 03.11.2008Тепловой расчет ДВС автомобиля КамАЗ-740, анализ основных параметров. Определение индикаторных показателей рабочего цикла; расчет процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения. Оценка влияния продолжительности сгорания на эффективность рабочего цикла.
курсовая работа [799,1 K], добавлен 20.05.2011Основные параметры автомобильного двигателя. Определение давления в конце процессов впуска, сжатия, расширения и выпуска. Построение индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя. Расчет массы поршневой группы, силы давления газов и крутящих моментов.
курсовая работа [147,8 K], добавлен 20.01.2016Расчет процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения. Построение индикаторной диаграммы. Определение индикаторных и эффективных показателей цикла. Определение основных размеров двигателя. Кинематические соотношения кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.02.2012Анализ действительных коэффициентов молекулярного изменения рабочей смеси с учетом наличия в цилиндре остаточных газов. Расчет объема камеры сгорания, процесса наполнения, расширения, параметров сжатия рабочего тела, построение индикаторной диаграммы.
контрольная работа [94,7 K], добавлен 07.02.2012Тепловой расчет двигателя. Параметры рабочего тела. Процесс сжатия и сгорания. Величина отрезка, соответствующего рабочему объему цилиндра. Определение величины отрезка, соответствующего степени предварительного расширения. Удельный расход топлива.
практическая работа [187,4 K], добавлен 10.12.2009
