1 Тепловой расчёт двигателя

Произвести расчет четырехтактного 6-цилиндрового V-образного дизеля без турбонаддува, предназначенного для транспортного средства. Дизель с тороидной камерой сгорания, объемным смесеобразованием, частотой вращения коленчатого вала при максимальной мощности n = 3250 об/мин и степенью сжатия  == 14

1.1 Исходные данные для теплового расчёта

Таблица 1 - Данные прототипа

Таблица 2 – Исходные данные для теплового расчета двигателя:

Окончание таблицы 2

При проведении теплового расчёта дизельного двигателя принимается один скоростной режим, соответствующий заданному числу оборотов коленчатого вала Nn = 3250 об/мин, степень сжатия равна 14. В соответствии с ГОСТ 305-73 для рассчитываемого двигателя принимаем малосернистое дизельное топливо марок «Л» и «З», цетановое число которого – не менее 45 единиц. Средний элементарный состав дизельного топлива равен:

С = 0,870; Н = 0,126; О=0,004 m_T = 190 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива

Н_и = 33,91*С + 125,6*Н – 10,89*(О – S) – 2,51*(9Н + W) =

= 33,91*0,870 +125,6*0,126 – 10,89*0,004 - 2,51*9*0,126 = 42437кДж/кг (1.1)

1. 2 Параметры рабочего тела Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг дизельного топлива

кмоль возд/кг топл. (1.2)

кг возд/кг топл. (1.3)

Таблица 3 - Параметры рабочего тела

Коэффициент избытка воздуха. Уменьшение коэффициента избытка воздуха  до возможных пределов уменьшает размеры цилиндра и, следовательно, повышает литровую мощность дизеля, но одновременно с этим значительно возрастает теплонапряженность двигателя, особенно деталей поршневой группы, увеличивается дымность выпускных газов. Лучшие образцы современных дизелей без наддува со струйным смесеобразованием устойчиво работают на номинальном режиме без существенного перегрева при  = 1,4 - 1,5. Дизельные двигатели с турбонаддувом эффективно работают при значении коэффициента избытка воздуха в пределах от 1,5-1,7.

1.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува p_k = p₀ = 0,1 МПа и Т_k = T₀ = 273+20=293 K.

Температура остаточных газов. Высокое значение = 14 и низкое число оборотов коленчатого вала температура снижает температуру и давление остаточных газов.

Таблица 4 - Параметры остаточных газов

1.4 Процесс впуска

Температура подогрева свежего заряда. Рассчитываемый двигатель не имеет специального устройства для подогрева свежего заряда. Однако естественный подогрев заряда в дизеле без наддува может достигать Т=1520°, а при наддуве за счет уменьшения температурного перепада между деталями двигателя и температурой наддувочного воздуха величина подогрева сокращается. Поэтому принимаем для дизелей без наддува T = 20°С;

Давление заряда на впуске Р_к = р_к*10⁶ / (R_в * T_к) (1.4)

без наддува Р_к = 0,10* 10⁶ / (287 ×293) =1,1892кг/м3;

где R = 287 Дж/кг град – удельная газовая постоянная для воздуха.

Потери давления на впуске. В соответствии со скоростными режимом двигателя (n = 3250 об/мин) и при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять ² + _вп =2,8 и  = 90 м/с. Коэффициент остаточных газов определяется по формуле:

(1.5)

Температура в конце впуска

Т_а = (Т₀ +T +_r*T_r)/(1+_r) (1.6)

Коэффициент наполнения

(1.7)

Таблица 5 - Параметры процесса впуска свежего заряда