- •1.6 Параметры процесса сжатия
- •1.7 Параметры процесса сгорания
- •1.8 Параметры процесса расширения
- •1.9 Индикаторные показатели рабочего цикла
- •1.10 Эффективные показатели двигателя
- •1.11 Определение размеров цилиндра
- •1.12. Расчет и построение индикаторной диаграммы бензинового двигателя Исходные данные
- •2. Расчет и построение диаграмм динамики
- •2.1 Определение сил давления газов
- •2.2 Определение сил инерции от поступательно движущихся и вращающихся масс
- •2.3 Динамическая модель кривошипа коленчатого вала
- •2.4 Динамическая модель кривошипно-шатунного механизма
- •3.4 Суммарные силы и моменты, действующие в звеньях кшм
- •2.5 Расчет и построение диаграмм динамики дизельного двигателя
- •2. Во второй столбец таблицы заносятся значения угла поворота коленчатого вала φ в радианах. Переход от градусной меры к радианам осуществляется по формуле
- •3. Расчет и построение удельных касательных сил набегающих на коренные шейки и шатунные шейки коленчатого вала
- •3.1 Расчет набегающих моментов на коренные и шатунные шейки коленчатого вала
- •4. Расчет и построение диаграмм, характеризующих нагрузки на шатунные шейки коленчатого вала.
- •4.1 Расчет и построение диаграмм удельных давлений на шатунные шейки
- •4.2. Расчёт и построение диаграммы нагрузок на коренные шейки коленчатого вала
- •5.Оценка основных размеров кшм
- •5.1Оценка основных размеров поршня
- •5.2 Оценка основных размеров шатуна
- •5.3 Оценка основных размеров коленчатого вала.
1. Тепловой расчет цикла четырехтактного бензинового двигателя
Целью расчета является определение эффективных показателей и основных размеров цилиндра четырехцилиндрового бензинового двигателя с использованием стандартных возможностей современных персональных компьютеров.
Основные расчетные зависимости для бензинового двигателя
1.1 Исходные данные
Расчет производится для номинального режима работы двигателя. Исходными данными для этого расчета являются:
- номинальная эффективная мощность Ne = 140, кВт;
- номинальная частота вращения коленчатого вала n = 1900, мин-1;
- степень сжатия ɛ = 17,3;
- число цилиндров двигателя i = 6;
- коэффициент избытка воздуха α = 1.86.
1.2 Параметры топлива
Для бензинового двигателя средний элементарный состав топлива принимается равным: С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004 где С, Н и О - массовые доли соответственно углерода, водорода и кислорода. Молекулярная масса топлива принимается равной mT= 115 кг/моль.
Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле Д.И. Менделеева
Ни=42437,4 кДж/кг
1.3 Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
L0=0.4994 кмоль/кг
l0=14.4522
Количество свежего заряда
М1=0,9289
Общее количество продуктов сгорания
М2=0,9605
1.4 Параметры окружающей среды и остаточных газов
Давление окружающей среды Рo = 0,1МПа.
Температура окружающей среды Тo = 293К.
Температура остаточных газов Tr = 750 К.
Давление остаточных газов Рr = 0,12 Мпа.
Большие значения Тr и Рr принимаются для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала.
1.5 Расчет параметров процесса впуска
Температура подогрева свежего заряда
Плотность свежего заряда перед впускными органами двигателя
Коэффициент газодинамических потерь во впускной системе двигателя
Скорость движения заряда во впускной системе двигателя
Потери давления во впускной системе двигателя
Давление в цилиндре в конце процесса впуска
Коэффициент остаточных газов
Температура заряда в конце процесса сжатия
Коэффициент наполнения
1.6 Параметры процесса сжатия
Давление в конце сжатия |
Pc |
4,32 |
МПа |
Температура в конце сжатия |
Тс |
901,63 |
К |
Средние значения политропы сжатия |
n1 |
1,35 |
|
1.7 Параметры процесса сгорания
Величина коэффициента использования теплоты в точке Z индикаторной диаграммы при работе двигателя с полной нагрузкой изменяется в пределах:
Ртьпрь
Дизели с неразделенными камерами сгорания 0,75-0,90
Дизели с разделенными камерами сгорания 0,70-0,85
Коэффициент использования теплоты
ξz = 0,8500
Теплота сгорания рабочей смеси
Нр.с.=44159,5 кДж/кмоль
Мольная теплоемкость свежего заряда
μСv'=21,73 кДж/кмоль·град.
Теоретический коэффициент молекулярного изменения:
β0=1,034
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
β=1,033
Степень повышения давления λ оценивается по опытным данным и изменяется в пределах:
-
Дизели с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием λ = 1,6-2,5
-
Дизели с вихрекамерными и предкамерными способами образования λ=1,2-1,8
-
Для дизелей с наддувом с целью обеспечения допустимых значений температур и давлений значения λ следует принимать в пределах λ=1,2-1,6
Большие значения λ принимаются для дизелей с низким наддувом.(примерно до значений Pк ≤ 0,15 Мпа) и меньшие значения λ - для дизелей с высоким наддувом(примерно Pк ≤ 0,2 Мпа
λ = 2,00
Мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания: μСp'' 46,041 кДж/кмоль·град.
После оценки праметров в левой части уравнения сгорания получим численное значение коэффициента С:
С=72119,24
После подстановки в правую часть уравнения сгорания развернутого выражения для μСp'' получим численные значения коэффициентов квадратного уравнения А и В.
А=0,0024
В=29,9499
С учетом численных значений коэффициентов А, В и С для определения максимальной температуры в процессе сгорания получаем квадратное уравнение А·Tz2 + B·Tz - C = 0, откуда
Tz=2069,47 K
По опытным данным значения Tz для дизелей изменяются в пределах 1800 - 2300 К
Максимальное давление сгорания Pz=8,63 МПа
Степень предварительного расширения ρ=1,19
1.8 Параметры процесса расширения
Средние значения политропы расширения n2 = 1,18-1,28 |
|
|||||||
n2 |
1,23 |
|
||||||
Степень последующего расширения |
δ |
14,594 |
|
|||||
Давление в конце процесса расширения |
Pb |
0,319 |
Мпа |
|||||
Температура в конце процесса расширения |
Tb |
1117 |
К |
|||||
Значения Pb и температуры Tb для дизелей без наддува лежат в пределах: Pb = 0,3 - 0,5 Мпа и Тb = 1000 - 1200 К. |
||||||||
1.9 Индикаторные показатели рабочего цикла
Теоретическое среднее индикаторное давление: |
Pi' |
0,8766 |
Мпа |
|
||||||
Среднее индикаторное давление: |
Pi |
0,8153 |
Мпа |
|
||||||
φ - коэффициент наполнения индикаторной диаграммы: |
φ |
0,93 |
|
|||||||
Велечины Pi у выполненных дизелей достигает значений Pi = 0,70 -1,10 Мпа |
|
|||||||||
Индикаторный КПД |
ηi |
0,5221 |
|
|||||||
Значеня индикаторного КПД у современных дизелей лежат в пределах ηi = 0,38 - 0,48 |
|
|||||||||
Идеальный удельный расход топлива |
gi |
162,4733 |
г/кВт·ч. |
|
||||||
Для современных дизелей удельные индикаторные расходы топлива лежат в пределах gi =170 -220 г/кВт.ч. |
||||||||||