- •Введение
- •1 Описание особенностей прототипа двс
- •Особенности конструкции двигателя
- •Техническая характеристика двигателя змз – 53
- •2 Тепловой расчет двигателя
- •2.1 Выбор и обоснование конструктивных и эксплуатационных параметров
- •2.1.1. Тип двигателя
- •2.1.2 Степень сжатия
- •2.1.3 Отношение хода поршня к диаметру цилиндра
- •2.1.4 Число и расположение цилиндров
- •2.1.5 Частота вращения коленчатого вала
- •2.1.6 Способ смесеобразования и форма камеры сгорания
- •2.1.7 Коэффициент избытка воздуха
- •2.1.8 Вид и марка применяемого топлива
- •2.2 Выбор и обоснование исходных данных для теплового расчета
- •2.2.6 Коэффициент сопротивления c
- •2.2.7 Средняя скорость свежего заряда в проходном сечении впускного клапана Wкл, м/с
- •2.2.8 Средний показатель политропы сжатия
- •2.2.9 Коэффициент эффективного теплоиспользования z
- •2.2.10 Средний показатель политропы расширения
- •2.2.11 Коэффициент полноты индикаторной диаграммы I
- •3 Тепловой расчет двигателя
- •3.1 Материальный баланс
- •3.2 Процесс впуска
- •3.2.2 Коэффициент остаточных газов
- •3.2.4 Коэффициент наполнения
- •3.3 Процесс сжатия
- •3.4 Процесс сгорания
- •3.4.1 Уравнение процесса сгорания в карбюраторном двигателе имеет вид:
- •3.4.2 Степень повышения давления в кбд
- •3.5 Процесс расширения
- •3.6 Индикаторные показатели цикла
- •3.7 Эффективные показатели двигателя
- •3.8 Построение индикаторной диаграммы
- •3.8.5 Выбор масштабов
- •3.8.6 Построение диаграммы
- •3.8.8 Определяем погрешность построения
- •3.9 Заключение
2 Тепловой расчет двигателя
2.1 Выбор и обоснование конструктивных и эксплуатационных параметров
2.1.1. Тип двигателя
Так как прототипом проектируемого двигателя является серийно выпускаемый двигатель ЗМЗ – 53 , то для снижения расходов на модернизацию производства, сохранения максимально возможной унификации с прототипом, оставляем карбюраторный двигатель как наиболее массовый для применения на грузовых автомобилях. КБД имеют преимущества перед дизелями по массовым, скоростным и тяговым показателям, уровню шума и стоимости изготовления.
2.1.2 Степень сжатия
В карбюраторных двигателях при увеличении степени сжатия ε улучшается теплоиспользование и эффективность рабочего цикла, а значит, повышается индикаторный КПД двигателя и его энергетические и экономические показатели. Но одновременно при максимальных и средних нагрузках увеличивается токсичность отработавших газов. Также увеличивается нагрузка на детали КШМ, и для обеспечения надежной работы двигателя необходимо соответственно увеличивать размеры и массу основных движущихся деталей. Вследствие этого увеличиваются механические потери, и пуск двигателя усложняется. При высоких значениях e необходимо использовать топливо с большим октановым числом. С учетом требований бездетонационного сгорания и допустимого уровня токсичности отработавших газов величина в современных двигателях с принудительным зажиганием находится в пределах: = 6,5 – 11,5 [1].
Учитывая это, принимаю = 6,9 (по заданию кафедры).
2.1.3 Отношение хода поршня к диаметру цилиндра
Для проектируемого двигателя отношение S/D принимаем меньшим
за 1 (S/D = = 0,868).
2.1.4 Число и расположение цилиндров
Остаются неизменными, т.е. восемь цилиндров расположенных V-образно.
2.1.5 Частота вращения коленчатого вала
В карбюраторном двигателе с повышением частоты вращения (n, мин –1) эффективность процесса сгорания не ухудшается, а расход тепла за цикл при этом снижается за счет снижения времени на теплообмен между газом и стенками цилиндра, что повышает индикаторный КПД. С повышением частоты вращения количество оксида углерода CO в отработавших газах уменьшается, а оксидов азота, NOx – увеличивается. Но повышение частоты вращения коленчатого вала сопровождается ростом сил инерции, которые нагружают детали КШМ, что принуждает к необходимости увеличения размеров и массы этих деталей, а как результат –
увеличиваются расходы на трение, снижается надежность работы двигателя.
В карбюраторных двигателях, для грузового автомобиля, частота оборотов коленчатого вала находится в пределах: n = 2000 – 5000 мин –1. Учитывая это, я выбираю частоту вращения n = 3500 мин –1( по заданию кафедры).
2.1.6 Способ смесеобразования и форма камеры сгорания
КБД является двигателем с внешним смесеобразованием. Камера сгорания должна обеспечить высокое наполнение цилиндра, эффективность протекания процесса сгорания (с наименьшей токсичностью продуктов сгорания и использования выделившейся теплоты), а также высокую степень очистки от отработавших газов и наполнение цилиндров свежим зарядом, оптимальную степень турбулизации на впуске и сжатии, возможность повышения степени сжатия при одновременном снижении склонности к детонационному горению, уменьшение длительности горения.