Розрахунок автомобіля

 

ЗМІСТ

 

Вступ………………………………………………………………………………

1. Розрахунок основних параметрів робочого циклу двигуна ………………...

1.1. Вихідні  дані для розрахунків………………………………………………...

1.2. Вибір і визначення фізичних констант……………………………………...

1.3. Вибір і обґрунтування вихідних величин для теплового розрахунку…….

1.4. Розрахунок  параметрів процесів впуску, стиснення, згорання, розширення і випуску…………………………………………………………….

2. Розрахунок показників робочого циклу і основних розмірів двигуна……...

3. Розрахунок зовнішньої характеристики двигуна внутрішнього згорання…

5. Повірочний тяговий розрахунок  автомобіля……………………….

5.1. Тягова  характеристика автомобіля………………………………………….

5.2. Силовий  баланс автомобіля…………………………………………………

5.3. Динамічний  паспорт автомобіля……………………………………………

6. Розгінні  властивості автомобіля………………………………………………

Висновки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Розрахунок основних параметрів робочого циклу двигуна

В якості прототипу обрано автомобіль ВАЗ-2110.

1.1. Вихідні дані для розрахунків.

Марка двигуна – ВАЗ-2110-1,7.

Тип двигуна  – чотиритактний, бензиновий, карбюраторний.

Номінальна  потужність двигуна – 153 кВт

Максимальний  обертовий момент –268  Н м

Передавальні  числа коробки передач:

1 передача  – 3,636;

2 передача  – 1,95;

3 передача  – 1,357;

4 передача  – 0,941;

5 передача  – 0,784.

Передавальне  число головної передачі – 3,7.

Шини  – 215/45 R15.

Решта вихідних даних та фізичні константи, необхідні  в процесі розрахунку, обирано  із довідкових даних і таблиць.

1.2. Вибір і визначення фізичних констант

1.2.1. Елементарний  склад палива, кг/кг:

вуглецю – С – 0,855; водню – Н – 0,145.

1.2.2. Нижча  теплотворна здатність бензину H_u=44000 кДж/кг і молекулярна маса палива m_т=114 кг/кмоль.

1.2.3. Кількість  повітря, теоретично необхідна  для згорання 1 кг палива:

а) у кіломолях  на 1 кг палива:

=0,5117;

б) у кілограмах на 1 кг палива:

=14,964.

 

Перевірка:

=0,516, 

де m_B - молекулярна маса повітря, m_B = 28,97 кг/кмоль.

 

1.3. Вибір і обґрунтування вихідних величин для теплового розрахунку

1.3.1. Визначення температури Т₀ і тиску Р₀ навколишнього середовища.

Тиск  і температура середовища приймаються:

             Р₀= 0,1013 МПа;

             Т₀ = 288 К.

1.3.2. Вибір типу камери згорання.

Тип камери згорання обрано аналогічно прототипу – плоскоовальна.

1.3.3. Ступінь стиснення двигуна 

             e=9.

1.3.4. Коефіцієнт надлишку повітря 

             a=0,9

1.3.5. Підвищення температури заряду в процесі впуску

             ΔΤ=20.

1.3.6. Параметри продуктів згорання  в циліндрі двигуна в кінці процесу випуску.

Тиск  в кінці випуску:

              МПа, 

де Ρ₀ - тиск середовища, у яке випускаються відпрацьовані гази.

Температура газів наприкінці випуску Т_r приймається на підставі наявних експериментальних даних

              T_r.=1000 К.

 

        1.3.7. Показник політропи стиску n₁.

При виконанні  теплового розрахунку величина n₁ вибирано на підставі експериментальних даних існуючих двигунів.

Для бензинових двигунів n₁ =1,37.

1.3.8. Показник політропи розширення п₂.

Значення  показника політропи розширення обрано, ґрунтуючись на експериментальних даних існуючих двигунів:

для бензинових двигунів n₂= 1,24.

1.3.9. Коефіцієнт використання теплоти на основній ділянці згорання

              ξ=0,9.

1.3.10. Відношення ходу поршня до його діаметру

             S/D=82,5/80=1,0063 .

1.3.11. Коефіцієнт округлення індикаторної діаграми

             j=0,9

1.3.12. Тип системи газорозподілу.

Конструкція газорозподільного механізму –  клапанна, з верхнім розташуванням розподільних валів, з цепним приводом розподільних валів.

Система газорозподілу 16-ти клапанна з двома розподільними валами. 1.3.13. Кількість і розташування клапанів.

Кількість клапанів – чотири – 2 впускних, 2 випускних, з верхнім розташуванням.

1.3.14. Фази газорозподілу.

Момент  відкривання впускних клапанів – 15⁰ до ВМТ.

Момент  закривання впускних клапанів – 43⁰ після НМТ.

Момент  відкривання випускних клапанів – 46⁰ до НМТ.

Момент  закривання випускних клапанів – 16⁰ після ВМТ.

 

 

1.4. Розрахунок параметрів процесів впуску, стиснення, згорання, розширення і випуску.

1.4.1. Загальні параметри.

1) Кількість свіжого заряду (палива), кмоль/кг:

; 

 

2) Вміст окремих компонентів у продуктах згорання та загальна кількість продуктів згорання.

                2.1. При неповному згоранні пального (a<1):

        = кмоль СО/кг пального; 

        ==   кмоль СО₂/кг                    пального; 

 

         =0,0633 кмоль Н₂О/кг пального; 

 

         =0,0123 кмоль Н₂/кг пального; 

 

=0,79 ,9 5117=0,3638 кмоль N₂/кг пального. 

        2.2 Кількість продуктів згорання, кмоль/кг:

               при неповному згорянні (a<1): 

.

3) Теоретичний коефіцієнт молекулярної зміни:

.

1.4.2. Параметри процесу впуску.

Густина заряду при заданих умовах, кг/м³:

   

де R_п - газова стала для повітря, R_п =286 Дж/(кг К);, Т₀ - тиск і температура навколишнього середовища.

а) Тиск у кінці впуску , МПа:

МПа 

де Р_п.т. – тиск у впускному колекторі після турбіни, МПа;

b²+j_Вп - сумарний коефіцієнт, який враховує гасіння швидкості (b²) і опір впускного тракту системи, віднесений до перерізу в клапані (j_Вп). Для існуючих двигунів b²+x=2,6...3,2; w_кл - середня швидкість руху заряду в прохідному перерізі клапана. Для сучасних двигунів w_кл= 70...110 м/с.

б) Коефіцієнт залишкових газів

в) Температура  кінця впуску:

 К. 

г) Коефіцієнт наповнення:

1.4.3. Параметри кінця процесу  стиску.

а) Тиск наприкінці стиску:

 МПа;

б) Температура  наприкінці стиску:

К.

1.4.4. Параметри процесу згорання.

а) Дійсний  коефіцієнт молекулярної зміни

. 

б) Теплота, що не виділилась внаслідок неповного  згорання палива:

=114×10⁶×(1-0,9) ×0,516=5,88×10⁶ Дж, 

де А=114×10⁶ – емпіричний коефіцієнт.

 

в) Максимальна  температура циклу Т_z визначається на основі рівняння згорання для бензинових двигунів при a<1:

71505,76=1,084

=65964,275

=2300 =2573 К 

де x – дослідний коефіцієнт використання теплоти;

Н_и – нижча теплотворна здатність палива;

(DН_и)_хим – втрати тепла внаслідок неповного згорання палива при a<1;

U_с – внутрішня енергія 1 кмоля свіжого заряду в кінці стиснення;

U''_с - внутрішня енергія 1 кмоля відпрацьованих газів в кінці такту стиснення;

U''_z - внутрішня енергія 1 кмоля відпрацьованих газів в точці z.

Максимальна температура циклу визначається методом підбору із використанням довідкових таблиць.

Т_z=2573 К

г) Розрахунковий максимальний тиск циклу.

Ступінь зростання тиску

максимальний  тиск циклу

=3,84 4,02=15,4 МПа.

е) Дійсний  максимальний тиск циклу 

=0,85 15,4=13,09 МПа

1.4.5. Параметри кінця розширення.

а) Тиск у кінці розширення:

МПа;

б) Температура  в кінці розширення

К;

Зведена таблиця результатів розрахунку.

№	Параметр	Значення параметру
1.	Тиск в кінці впуску Ра, МПа	0,198
2.	Тиск в кінці процесу розширення, Рb, МПа	0,858
3.	Тиск в кінці процесу випуску, Рr, МПа	0,1216
4.	Тиск в кінці процесу стиску, Рc, МПа	4,02
5.	Розрахунковий максимальний тиск циклу, Pz, МПа	15,4
6.	Температура в кінці впуску, Та, К	332,23
7.	Температура в кінці процесу розширення, Тb, К	1518
8.	Температура в кінці процесу випуску, Тr, К	1000
9.	Температура в кінці процесу стиску, Тc, К	726,5
10.	Максимальна температура циклу, Тz, К	2573

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Розрахунок показників робочого циклу і основних розмірів двигуна.

а) Середній індикаторний тиск розрахункового циклу.

Середній індикаторний тиск чисельно дорівнює роботі газів за цикл, віднесеній до одиниці робочого об'єму циліндра.

                           =                

=

МПа

б) Середній індикаторний тиск дійсного циклу:

 

МПа.

Основні показники  циклу.

а) Частка індикаторного тиску, витрачена на тертя і привод допоміжного обладнання.

Р_м=А + ВС_п =0,04+0,0125

12=0,202 МПа.

де    

         

           м/с

б) Середній ефективний тиск циклу.

 МПа

в) Механічний ККД.

г) Питомі індикаторні витрати палива:

=214,7  г/(кВт×год)

 

д) Питомі ефективні витрати палива:

 г/(кВт×год)

е) Індикаторний ККД циклу (при g_i в г/(кВт×год), Н_и – в МДж/кг):

ж) Ефективний ККД циклу:

=0,38 0,917=0,348

з) Годинні витрати палива:

кг/год

 

Основні розміри  двигуна.

а) Робочий об'єм двигуна.

л.

б) Робочий об'єм одного циліндра.

л.

де і= 4.

Кількість циліндрів вибирається  з урахуванням прийнятого числа  циліндрів на сучасних двигунах близької потужності, умов урівноваженості сил інерції, рівномірності обертаючого моменту двигуна, компонування двигуна на автомобілі.

в) Діаметр циліндра.

 мм,

де, К = S/D - відношенню ходу поршня до діаметру циліндра.

г) Хід поршня.

=82 1,0063=82,5 мм

д) Уточнений робочий  об'єм циліндра.

  л.

=4 0,432=1,74 л.

 

ж) Уточнена середня швидкість поршня.

  м/с

з) Радіус кривошипа.

 мм

к) Довжина шатуна.