- •В.М. Федоров
- •Тепловой и динамический расчет
- •Двигателей внутреннего сгорания
- •Введение
- •1.Общие сведения
- •1.1. Мощность и частота вращения коленчатого вала
- •1.2.Число и расположение цилиндров
- •1.3.Размеры цилиндра и скорость поршня
- •Средняя скорость поршня современных двигателей
- •1.4.Степень сжатия
- •Степень сжатия бензиновых двигателей
- •1.5.Выбор типа камеры сгорания
- •2. Тепловой расчет двигателя
- •2.1.Выбор и определение физических констант
- •Состав газообразных топлив
- •2.2.Выбор и обоснование исходных величин для теплового расчета температура и давление окружающей среды
- •Фазы газораспределения
- •Коэффициент избытка воздуха
- •2.3.Последовательность тепового расчета Количество свежего заряда
- •Количество продуктов сгорания
- •Параметры продуктов сгорания в цилиндре двигателя в конце выпуска
- •Повышение температуры заряда в процессе впуска t
- •Параметры процесса впуска
- •Показатель политропы сжатия
- •Параметры конца процесса сжатия
- •Параметры процесса сгорания
- •Показатель политропы расширения
- •Параметры конца расширения
- •Индикаторные параметры рабочего цикла
- •Эффективные показатели, характеризующие работу двигателя в целом
- •Основные размеры цилиндра двигателя
- •Построение индикаторной диаграммы
- •Тепловой баланс двигателя
- •3. Примеры теплового расчета двигателей
- •3.1.Тепловой расчет карбюраторного двигателя
- •Тепловой расчет
- •Тепловой баланс
- •3.2.Тепловой расчет дизеля
- •Тепловой расчет
- •Тепловой баланс
- •4. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
- •4.1. Индикаторная диаграмма
- •4.2. Диаграмма сил давления газов рг, развернутая по углу поворота коленчатого вала
- •4.3. Диаграмма удельных сил инерции pj возвратно-поступательно движущихся масс кривошипного механизма
- •4.4. Диаграмма суммарной силы рг действующей на поршень.
- •4.5. Диаграммы сил n, k и t
- •4.6. Полярная диаграмма силы rшш, действующей на шатунную шейку коленчатого вала
- •4.7. Диаграмма износа шатунной шейки
- •4.8. Полярная диаграмма сил rкш, действующих на коренные шейки коленчатого вала
- •4.9. Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента mкр от всех цилиндров двигателя
- •4.10.Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя
- •4.11.Расчет маховика
- •Литература
- •Содержание
- •Тепловой и динамический расчет
- •Двигателей внутреннего сгорания
- •426069 Г. Ижевск, ул. Студенческая,11
Средняя скорость поршня современных двигателей
Тип двигателей |
Тип машин |
сп, м/с |
Карбюраторные |
Легковые автомобили |
12 ... 15 |
Грузовые автомобили |
9 ... 12 |
|
Газовые |
Грузовые и легковые |
7 ... 11 |
Дизели |
Автомобильные |
6,5 ... 12 |
Тракторные, СДМ |
5,5 ... 10,5 |
1.4.Степень сжатия
Степень сжатия является одной из важнейших характеристик двигателя. Ее выбор зависит, в первую очередь, от способа смесеобразования топлива. Кроме того, степень сжатия выбирают с учетом наличия или отсутствия наддува,
быстроходности двигателя, системы охлаждения и других факторов.
Для бензиновых двигателей степень сжатия выбирается по табл. 3, в зависимости от октанового числа топлива и принятого смесеобразования. Более высокие значения степени сжатия характерны для быстроходных двигателей.
Таблица 3
Степень сжатия бензиновых двигателей
Октановое число бензина |
Степень сжатия |
|
Внешнее смесеобразование (карбюраторное) |
Внутреннее смесеобразование (впрыск бензина) |
|
70 … 76 76 … 86 86 … 98 |
6,5…7,0 6,8…7,9 8,0…10 |
7,0 … 7,5 7,8 … 8,4 8,5 …10,0 |
В современных карбюраторных двигателях = 6 - 12. Двигатели грузовых автомобилей имеют значения ближе к нижнему пределу, а у двигателей легковых автомобилей обычно 7 и только при воздушном охлаждении иногда ниже 7. Для карбюраторных двигателей при степени сжатия выше 12 возможно самовоспламенение смеси и детонация в процессе сгорания. В последние годы наметилась тенденция к некоторому уменьшению , что позволило снизить токсичность продуктов сгорания и продлить срок службы двигателей. Как правило, даже двигатели легковых автомобилей высокого класса имеют степень сжатия не более 9.
Для дизелей степень сжатия выбирается в зависимости от типа камеры сгорания:
нераздельная камера:
при объемном смесеобразовании 14 … 17
при пленочном смесеобразовании:
а) без принудительного воспламенения 20 … 25
б) с зажиганием от электрической искры 14 … 16
с предкамерной 16,5 … 21
с вихревой камерой 16 … 20
с воздушной камерой 15 … 16
для дизелей с наддувом 11 …17
Минимальная степень сжатия для дизелей должна обеспечить в конце процесса сжатия получение минимальной температуры, необходимой для самовоспламенения впрыснутого топлива. Учитывая, что впрыск топлива осуществляется раньше полного завершения процесса сжатия и с повышением температуры сжатия сокращается период задержки воспламенения, в дизелях без наддува не применяются значения степени сжатия меньше 14, а в дизелях с наддувом - меньше 11.
Для современных автомобильных и тракторных двигателей с воспламенением от сжатия = 14 ... 22. Увеличение степени сжатия более 22 нецелесообразно, так как приводит к высоким давлениям сгорания, падению механического КПД и утяжелению конструкции двигателя.