Рабочие процессы

 
 

       Содержание

       Введение

       1. Тепловой расчет  двигателя

       1.1 Основные принятые  обозначения по  тепловому расчету

        1.2. Выбор исходных  величин теплового  расчета

       1.3.1 Определение параметров  конца хода

        1.3.2.Определение параметров  конца сжатия

       1.3.3 Определение параметров  конца сгорания

       1.3.4 Определение параметров  конца расширения

       1.3.5 Определение параметров, характеризующих  цикл в целом

       1.3.6 Определение параметров, характеризующих  двигатель в целом

       1.3.7 Определение основных  размеров двигателя

1.3.8 Построение индикаторной  диаграммы для  четырехтактных  карбюраторных двигателей аналитическим методом.

              2. Динамический расчет двигателя

                 2.1 Основные принятые обозначения к динамическому расчету  КШМ

       2.2 Исходные данные  для динамического  расчета

       2.3 Расчет кинематики рядного карбюраторного двигателя

       2.4 Расчет динамики рядного карбюраторного двигателя

              Заключение

              Список использованной литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Введение

       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. 

        Характеристики двигателя 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ 

1. Основные  принятые обозначения  по тепловому расчету

c_N - средняя скорость поршня, м/с;

D - диаметр цилиндра двигателя, м;

g_C, g_H, g_O - элементарный состав топлива в долях кг, соответственно углерода водорода, кислорода.

g_i - удельный индикаторный расход топлива, г/кВт-ч;

g_e - удельный эффективный расход топлива, г/кВт-ч;

G_T- часовой расход топлива, кг/ч;

H_u - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

DH_u - потери тепла, вследствие химической неполноты сгорания, кДж /кг;

i - число цилиндров двигателя;

L_o - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива

кмолей возд./кг топл.;

L - длина шатуна, м;

m_т - молекулярная масса топлива, кг/моль;

M₁ - число молей свежей смеси, моль/кг топлива;

М₂ - число молей продуктов сгорания, кмоль/кг топлива;

m_в - молекулярная масса воздуха, кг/моль;

mc_V - средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме

кДж/кмоль×К;

N_e - эффективная мощность, кВт;

n - частота вращения коленчатого вала, мин;

N_л - литровая мощность, кВт/л;

n₁ - показатель политропы сжатия;

n₂ - показатель политропы расширения;

p_о - давление окружающей среды, МПа;

p_r -давление остаточных газов, МПа;

p_а - давление конца впуска, МПа;

p_с - давление конца сжатия, МПа;

p_z - давление конца сгорания, МПа;

p_b - давление конца расширения, МПа;

p_i’ — среднее индикаторное давление теоретического цикла, МПа;

p_i - среднее индикаторное давление действительного цикла, МПа;

p_е - среднее эффективное давление, МПа;

R - газовая постоянная воздуха, Дж/кмоль×К;

R - радиус кривошипа, м;

S - ход поршня, м;

Т_r - температура остаточных газов, К;

Т_а - температура конца впуска, К;

Т_с - температура конца сжатия, К;

T_z - температура конца сгорания, К;

Т_b — температура конца расширения, К;

Т_о — температура окружающей среды, К;

DT - величина подогрева свежего заряда, К;

V_л - рабочий объем двигателя, л;

V_h - рабочий объем одного цилиндра, л;

a - коэффициент избытка воздуха;

g - коэффициент остаточных газов;

ρ₀ - плотность окружающего воздуха, кг/м³;

e - степень сжатия;

h_V - коэффициент наполнения;

h_м - механический КПД;

h_i - индикаторный КПД;

h_е - эффективный КПД;

l- степень повышения давления;

m_о - коэффициент молекулярного изменения горючей смеси;

m - коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси;

x- коэффициент использования тепла при сгорании;

r - степень предварительного расширения;

t- тактность двигателя;

j - коэффициент полноты индикаторной диаграммы;

y- потерянная доля хода поршня 

1.2 Тепловой расчет двигателя 

       Топливо 

1. Основным параметром, характеризующим тип двигателя, является величина степени сжатия e равной в нашем случае 10.6

2. Средний состав топлива для бензина принимают: С = 85,5 %, Н = 14,5 %;

3. Молекулярная масса бензина находится в пределах 110 – 120 кг/кмоль примем             m_т =115 кг/кмоль.

    4. Низшая теплота сгорания топлива

    

       Параметры рабочего тела 

    1. Теоретически необходимое количество  воздуха для сгорания 1 кг топлива

      кмоль возд./кг топл.;

      кг возд./кг топл.

    2. С целью получения достаточно  экономичного двигателя с меньшей  токсичностью       

    продуктов сгорания коэффициент избытка воздуха a выбирается в пределах a=0,95–0,98.

    Принимаем a=0,96

    3. Количество горючей смеси

      кмоль гор. см./кг топл.

    4. Показатель, зависящий от отношения  количества водорода к оксиду  углерода,       

    содержащихся  в продуктах сгорания для бензина  находится в пределах K=0,45–0,5.

    Количество  отдельных компонентов продуктов сгорания при K=0,5

      кмоль CO₂/кг топл.;

      кмоль CO/кг топл.;

      кмольH₂O/кг

    топл.;

      кмольH₂/кг топл.;

      кмольN₂/кг топл.

    5. Общее количество продуктов сгорания

    

    = 0,536 кмоль пр.сг./кг топл. 

       Параметры окружающей среды  и остаточные газы 

1. При  работе двигателя без наддува  давление и температура окружающей  среды равны соответственно  p_k = p₀ = 0,1 МПа и T_k = T₀ = 293 К.

2. Температура  остаточных газов Т_r зависит от коэффициента избытка воздуха a и скоростного режима двигателя. Температура остаточных газов при частоте вращения коленчатого вала n_N = 6800 об/мин составляет Т_r = 1100 К [1, рис. 5.1].

3. Давление  остаточных газов на номинальном  скоростном режиме составляет

p_rN = 1,18p₀ = 1,18 · 0,1 = 0,118 МПа.

Величина  давления остаточных газов на режиме максимального крутящего момента  при    n_M = 3200 об/мин составит

 МПа,

где . 

       Процесс впуска 

1. Величина  подогрева заряда DT зависит от расположения и конструкции впускного трубопровода, системы охлаждения, наличия специального устройства для подогрева и быстроходности двигателя. Температура подогрева свежего заряда для двигателей с воспламенением от искры принимается в пределах DT = 0–20 º. Принята DT_N = 15 º [1, С. 67].

Величина  температуры подогрева свежего  заряда на режиме максимального крутящего  момента при n_M = 3200 об/мин составит

 º,

где  

2. Плотность  заряда на впуске, кг/м³

,

где R_в – удельная газовая постоянная для воздуха, Дж/(кг·град).

Для воздуха  значение удельной газовой постоянной определяется по формуле, Дж/(кг·град)

,

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·град); μ_в – масса 1 кмоль воздуха кг/кмоль.