1. я

Исходные данные.

Параметры карбюраторного двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2108

• номинальная мощность N_е = 60 кВт

• частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности n = 5700мин^-1

• двигатель четырёхтактный карбюраторный

• охлаждение жидкостное

• число цилиндров – 4

• расположение цилиндров – рядное

• степень сжатия ε = 9,9

Общий вид карбюраторного двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2108

2. Тепловой расчёт.

В соответствии с заданной степенью сжатия используем бензин марки АИ-93.

2.1 Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива

С = 0,855; Н = 0,145; m_Т = 115кг/кмоль

Низшая теплота сгорания топлива

Параметры рабочего тела.

Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива

Коэффициент избытка воздуха принимаем α=0,96

Количество горючей смеси

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5

Общее количество продуктов сгорания

Проверка:

2.2 Параметры окружающей среды и остаточные газы.

Атмосферные условия

Учитывая, что при n = 5700мин^-1 α = 0,96 Т_r = 1060К

Давление остаточных газов Р_Т за счёт расширения фаз газораспределения и снижения сопротивлений при конструктивном оформлении выпускного тракта рассчитываемого двигателя можно получить на номинальном скоростном режиме.

тогда

2.3 Процесс впуска.

Температура подогрева свежего заряда ΔТ_N = 8^o C

Тогда

При n = 5700 мин^-1

Плотность заряда на впуске

где R_b = 287 – удельная газовая постоянная для воздуха

Т₀ = 293 К – температура окружающей среды

Принимаем (по прототипу) стр.11 4.1[2]

ω_вп = 95 м/с

Тогда потери давления на впуске в двигателе

Давление в конце впуска

Коэффициент остаточных газов

где φ_доз = 1,10 – коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.

Φ_{о ч}= 1 – коэффициент очистки для двигателя без наддува.

Температура в конце впуска

где γ_r – коэффициент остаточных газов

Т_r = 1060 К; Т₀ = 293 К; ΔТ = 8^о С.

Тогда

Коэффициент наполнения

2.4 Процесс сжатия.

По опытным данным используя номограмму (рис.1 стр13 [2]) средний показатель политропы принимаем n₁ = 1,377

Тогда давление в конце сжатия

Температура в конце сжатия

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия без учёта влияния остаточных газов

где t_c = T_c – 273 ^оС = 755 – 273 = 482 ^о С

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия остаточных газов

Теплоёмкость рабочей смеси

2.5 Процесс сгорания.

Коэффициент молекулярного изменения горючей μ₀ и рабочей смеси μ.

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива:

Теплота сгорания рабочей смеси

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания

Принимаем коэффициент использования теплоты ξ_z = 0,91

Температура в конце видимого процесса сгорания

или

откуда

Максимальное давление сгорания действительное

Максимальное давление сгорания действительное

Степень повышения давления

2.6 Процесс расширения и выпуска.

Средний показатель адиабаты расширения k₂ определяется по номограмме при заданном ε = 8,5 , а средний показатель политропы расширения n₂ оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

При n = 5700 мин^-1 α = 0,96

Т_z = 2848 К k₂ = 1,2518

n₂ = 1,251

Давление и температура в конце процесса расширения

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов

что допустимо

2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла.

Теоретическое среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление

где φ_u = 0,96 – коэффициент полноты диаграммы

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива

2.8 Эффективные показатели двигателя.

Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до 6 и отношением S / Д ≤ 1

(МПа)

Предварительно, приняв ход поршня равным 71 мм, получим:

(м/с)

тогда

Среднее эффективное давление и механический КПД

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива

2.9 Основные параметры цилиндра и двигателя.

Литраж двигателя

Рабочий объём одного цилиндра

Диаметр цилиндра при S=71

Окончательно принимается

D = 89 мм S = 71 мм

Основные параметры и показатели двигателя

Литровая мощность двигателя

2.10 Построение индикаторной диаграммы.

Индикаторную диаграмму строим для номинального режима работы двигателя, т.е. при

N_e = 73,17 кВт и при n = 5600 мин^-1

Масштабы диаграммы (рис.1; лист 2)

Масштаб хода поршня М_s = 1 мм в мм;

Масштаб давлений М_ρ = 0,05 МПа в мм.

Максимальная высота диаграммы (точка Z)

Ординаты характерных точек

; ;

Теоретическое индикаторное давление

где F₁ = 1725мм² – площадь диаграммы aczba (на рис.1 лист 2)

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек по формуле для перемещения поршня

где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна и предварительно принимается

λ = 0,285

Положение точки определяется из выражения

Действительное давление сгорания

Нарастание давления от точки до составляет

5,5021 - 2,023 = 3,479 МПа или

где 12⁰ – положение точки по горизонтали.

Для упрощения дальнейших расчётов принимаем действительное максимальное давление сгорания после в.м.т. т.е. при повороте коленчатого вала на 370⁰.

Выбор фаз газораспределения

Таблица 1.

Выпускной клапан		Впускной клапан
Открытие до НМТ	Закрытие после ВМТ	Открытие до ВМТ	Закрытие после НМТ