1. Топливо, рабочее тело и их свойства. Основными видами топлива являются бензины и дизельные топлива. Подразделяются: по системе охлаждения: воздушное и водяное, бывают с наддувом и без наддува. по числу цилиндров (V, W – образные по расположению), по системе зажигания, по системе питания. Бензин характеризуется октановым числом, оно противостоит детонации-самовоспламенениею бензовуздушной смеси при сжатии. Основным показателем дизельного топлива является цетановое число, которое определяет способность топлива к самовоспламенению. Оптимальным ЦЧ является 40…50. Элементарный состав жидких топлив С + Н + О = 1 (кг), где С, Н, О – массовые доли углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива. Для газообразных топлив (м³ или моль), где - объемные доли каждого газа, входящего в 1 м³, N₂ – объемная доля азота. Коэффициент избытка воздуха α ˃ 1 (дизель), α ˂ 1 (бензин), α = 1 стехиометрическое значение. . l₀ – теоретическое необходимое количество воздуха в кг. Для любого топлива масса горючей смеси . Общее количество продуктов сгорания жидкого топлива . Относительное изменение объема при сгорании характеризуется величиной химического коэффициента молекулярного изменения горючей смеси μ₀. . Величина μ₀ всегда больше 1 и возрастает с уменьшением коэффициента избытка воздуха. Относительное количество остаточных газов характеризуется коэффициентом остаточных газов . Изменение объема при сгорании рабочей смеси учитывает действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси , - общее количество молей газа после сгорания, - до сгорания. Теплотой сгорания называют количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании объемной массовой единицы топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Отношение теплоты сгорания единицы топлива к общему количеству горючей смеси принято называть теплотой сгорания горючей смеси. . Средней теплоемкостью рабочего тела называется отношение количества теплоты, сообщаемой телу в заданном процессе, к изменению температуры при условии, что разность температур является конечной величиной.

2. Расчет шатунной группы. Расчетными элементами шатунной группы являются поршневая и кривошипная головки, стержень шатуна и шатунные болты. Поршневая головка шатуна рассчитывается на: а) усталостную от действия инерционных сил. б) напряжения, возникающие в головке от воздействия на нее запрессованной втулки. в) усталостную прочность (в месте перехода головки шатуна в стержень – заделка головки) от действия суммарных (газовых и инерционных) сил и запрессованной втулки. Сечение поршневой головки нагружается на режиме n = n_x.x. переменной силой масс поршневой группы m_п и верхней части головки m_в.г.

_, – стержень.

3. Система смазки ДВС. Смазка необходима для уменьшения трения, для предотвращения коррозии, отвода тепла. Основными расчетными элементами является насос, масляный радиатор, фильтр тонкой очистки (центрифуга), подшипники скольжения. Расчет шестеренчатого насоса заключается в определении основных геометрических параметров. . Q_м = (0.015…0,03)Q₀. , где -теплоемкость, - плотность масла, - расход циркуляционный, . . Двойной циркуляционный расход для расчетов . Производительность насоса , ( . , = m*z, D = m(z +2), z = 6…12, m = 3…6 мм. – окруж скорость. , . Давление в ….р = 0,3…0,5 МПа (бензин), р = 0,5…0,7 МПа (дизель). Подшипники скольжения

S = D – d – диаметрический зазор, – радиальный зазор

отн эксцентриситет, n_min = – эксцентриситет, – относительный зазор.

Коэффициент запаса надежности , [K] = 2…3

Центрифуга. Тонкая очистка. За счет реактивной силы струи масла вращение центрифуги , – сжатие струи 0,9…1,1. Давление масла р_м = 0,3…0,6 МПа. М_кр = 2PR. М_кр = М_с (сопротивления). М_с = а + bn, a = (5…20)*10^-4 Н*м, b = (0.03…0.1)*10^-4 Н*м/мин^-1, , . α = 0,78…0,86 – коэффициент расхода масла через сопло.

4. Построение всх.

Эффективный крутящий момент:

Эффективная мощность бензинового двигателя:

Эффективная мощность дизельного (с неразделенной камерой сгорания) двигателя:

с предкамерные

вихревое

Удельный эффективный расход топлива: бензин

дизель .Часовой расход топлива:

5. Ускорение поршня. ,

6. Двигатели внешнего и внутреннего смесеобразования.

ДВС:

по типу: карбюраторные, инжекторные, дизельные

по смесеобразованию: внешние, внутренние

по топливу: бензиновый, дизельный, газообразный

по системе охлаждения: воздушное, водяное

с наддувом, без наддува

по числу цилиндров

по расположению цилиндров: V,W,Х – образные

по системе зажигания

по системе питания

по конструкторским особенностям

7. Скорость поршня.

,

8 Перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа для двигателя с центральным кривошипно-шатунным механизмом

Для рачётов удобнее использовать выражение в котром перемещение поршня является функцией одного угла используют значение только первых двух членов, вследствии малой величины с выше второго порядка из уравнения следует что при м, а при = м

З аполняют таблицу, и строят кривую. При повороте кривошипа от в.м.т до н.м.т движение поршня происходит под влиянием перемещения шатуна вдоль оси цилиндра и отклонения его от этой оси.В следствии совпадения направлений перемещений шатуна при движении кривошипа по первой четверти окружности (0-90) поршени проходит больше половины своего пути. При прохождении второй четверти (90-180) проходит меньшее расстояние чем за первую. При граф построении указанную закономерность учитывают введением поправки Брикса

Перемещение поршня в смещнном кривошипно шатунном механизме

9 Наддув. Анализ формулы эффективной мощности двигателя, показывает, что если принять неизменными рабочий объём цилиндров и состав смеси, то величина Ne при n=const будет определяться отношением 𝝶е/α, значением 𝝶v и параметрами воздуха, поступающего в двигатель. Т.к массовый заряд воздуха Gв(кг), остающегося в цйилндрах двигателя , то из уравнений следует, что при увеличении плотности воздуха(наддува), поступившего в двигатель, эффективная мощность Ne значительно повышается.

А ) наиболее распространённая схема с механическим приводом нагнетателя, от коленвала.центробежные, поршневые или роторно-шестёрёнчатые нагнетатели.

Б)объединение газовой турбины и компрессора-наиболее распространн в автомобилях и тракторах

В)комбинированный наддув-1 ступень комрессор не связан механически с двигателем, вторая ступень компрессора приводится в движение от коленвала.

Г)валу турбокомпрессора связан с коленвалом - такая компоновка позволяет при избытке мощности газовой турбины отдавать её на коленвал, а принедостатке отбирать от двигателя.

10. Процесс выпуска. За период выпуска из цилиндра двигателя удаляются отработавшие газы. Открытие выпускного клапана до прихода поршня в н.м.т, снижая полезную работу расширения (площадь b'bb’’b'), способствует качественной очистке цилиндра от продуктов сгорания и уменьшает работу, необходимую для выталкивания отработавших газов. В современных двигателях открытие Впускного клапана происходит за 40 - 80 до н.м.т (точка b’ )и с этого момента начинается истечение отработавших газов с критческой скоростью 600

700 м/с. За этот период, заканчивающийся вблизи н.м.т в двигателях без наддува и несколько позже при наддуве, удаляется 60 -70% отработавших газов. При дальнейшем движении поршня к в.м.т. истечение газов происходит со скоростью 200 - 250 м/с и к концу вьшуска не превышает 60 - 100 м/с. Средняя скорость истечения газов за период выпуска на номинальном режиме находится в пределах 60 - 150 м/с.

Закрытие выпускного клапана происходит через 10- 50 После в.м.т, что повышает качество очистки цилиндра за счет эжекционного свойства потока газа, выходящего из цилиндра с большой скоростью.

Снижение токсичности при эксплуатации: 1. Повышение требований к качеству регулировки топливо подающей аппаратуры, систем и устройств смесеобразования и сгорания; 2.более широким применением газовых топлив, продукты сгорания которых мение токсичны, а также переводом бензиновых двигателей на газообразное топливо.При проектировании: 1 установка доп обор,(катализаторы, дожигатели, нейтра-лизаторы); 2 разработка принципиально новых двигателей(электрические, инерционные, аккамуляторные)

11. система охлаждения. Охлаждение двигателя применяется в целях принудительного отвода теплоты от нагретых деталей для обеспечения оптимального теплового состояния двигателя и его нормальной работы. Большая часть отводимой теплоты воспринимается системой охлаждения, меньшая - системой смазки и непосредственно окружающей средой. В зависимости от рода используемого теплоносителя в автомобильных и тракторных двигателях применяют систему жидкостного или воздушного охлаждения. В качестве жидкого охлаждающего

вещества Используют воду и некоторые другие высококипящие жидкости, а в системе воздушного охлаждения - воздух.

К преимутцествам жидкостного охлаждения следует отнести:

А) более эффективный отвод теплоты от нагретых деталей двигателя при любой тепловой нагрузке;

б) быстрый и равномерный прогрев двигателя при пуске; в) допустимость применения блочных конструкций цилиндров двигателя; г) меньшая склонность к детонации в бензиновых двигателях; д) более стабильное тепловое состояние двигателя при изменении режима его работы; е) меньшие затраты моащости на охлаждение и возможность использования тепловой энергии, отводимой в систему охлаждения.

Недостатки системы жидкостного охлаждения: а) большие затраты на обслуживание и ремонт в эксплуатации; б) пониженная надежность работы двигателя при отрицательных температурах окружающей среды и большая чувствительностьк ее изменению.

Расчет основных конструктивных элементов системы охлаждения производится исходя из количества теплоты, отводимой от двигателя в единицу времени.

При жидкостном охлаждении количество отводимой теплоты (Дж/с)

где ( - количество жидкости, циркулирующей в системе, кг/с;

= 4187 - теплоёмкость жидкости, Дж/(кг К); - температура выходящей из двигателя жидкости и входящей в него, К. расчёт системы сводится к определению размеров жидкосного насоса, поверхности радиатора, и подбору вентилятора.

14.Расчёт масляных насосов. Одним из основных элементов смазочной системы является масляный насос, который служит для подачи маслакх трущимся поверхностям движущихся частей двигателя. По конструктивному исполнению масляные насосы бывают шстерёнчатые и винтовые. Шестеренчатые насосы отличаются простотой устройства, компакт-ностью, надежностью в работе и являются наиболее распространенными в автомобильных и тракторных двигателях. Расчет масляного насоса заключается в определении размеров его шестерен. Этому расчету предшествует определение циркуляционного расхода масла в системе.

Циркуляционный расход масла зависит от количества отводимой им от двигателя теплоты . В соответствии с данными теплового баланса величина ‚ (кДж/с) для современных автомобильных и тракторных двигателей составляет 1,5 - 3,0% от общего количества теплоты, введенной в двигатель с топливом: Qм= (0,015 0,030)Q0

Количество теплоты, выделяемой топливом в течение 1 с: Q0= НuGт/3б00, где Нu выражено в кДж/кг; Gт - в кг/ч.

Циркуляционньтй расход масла (м3/с) при заданной величине ‚ Vд=Qм/(рмсм ) (19.2)