Приклад розрахунку карбюраторного двигуна

Вихідні дані:

- ефективна потужність двигуна ;

- частота обертання колінчастого валу ;

- число циліндрів ;

- розташування циліндрів - рядне;

- система охолодження - рідинна, закритого типу;

- ступінь стиску - ;

- призначення - для легкового автомобіля.

1. Тепловий розрахунок двигуна.

1.1. Вибір швидкісних режимів роботи двигуна.

Для карбюраторного двигуна у відповідності з рекомендаціями [1] приймаємо наступні режими його роботи:

1. Режим мінімальної частоти обертання колінчастого валу ;

2. Режим максимального крутного моменту ;

3. Режим максимальної потужності ;

4. Режим, що відповідає максимальній швидкості автомобіля .

1.2. Вибір палива для двигуна.

Для двигуна з приймаємо бензин марки АИ-93.

Середній елементарний склад і молекулярна маса палива ; і , , .

Нижча теплота згорання палива складає:

(1)

3. Визначення параметрів робочого тіла.

Теоретична необхідна кількість повітря для згорання 1 кг палива

(2)

(3)

Для кожного з прийнятих режимів роботи двигуна приймаємо коефіцієнт надлишкового повітря: для режиму мінімальної частоти обертання колінчастого валу - , для інших режимів - .

Кількість паливної суміші на кожному з режимів роботи двигуна:

- при :

; (4)

- при та :

(5)

Загальна кількість окремих компонентів продуктів згорання при і для прийнятих режимів:

1) для режиму і :

; (6)

; (7)

; (8)

; (9)

. (10)

Загальна кількість продуктів згорання при і :

(11)

Перевірка:

(12)

2) для режимів , та :

;

;

;

;

.

Загальна кількість продуктів згорання:

.

Перевірка:

3. Визначення параметрів навколишнього середовища і залишкових газів.

Для двигуна без наддуву приймаємо [1] ; . Температуру залишкових газів приймаємо (рис. 1) для режимів:

і - ;

і - ;

- ;

- .

Тиск залишкових газів для номінального режиму :

.

Для інших швидкісних режимів тиск залишкових газів

, (13)

де визначається за формулою:

, (14)

де , - відповідно, тиск залишкових газів для номінального режиму і частота обертання колінчастого валу на номінальному режимі.

Тоді:

(15)

Використовуючи вираз (15) отримаємо для режимів:

- ;

- ;

- ;

- .

1.5. Визначення параметрів процесу впуску.

До параметрів процесу впуску належать тиск ; температура ; коефіцієнт наповнення і коефіцієнт залишкових газів .

Тиск в кінці процесу впуску для двигунів без наддуву визначаємо за формулою:

(16)

;

де та визначають за виразами:

;

.

За [1] приймаємо ; ; .

Відповідно до прийнятих :

;

Втрати тиску для першого режиму при :

;

Для інших режимів розрахунки проводимо аналогічно:

- ;

- ;

- .

Тоді тиск в кінці процесу впуску для кожного з режимів:

- ;

- ;

- ;

- .

Коефіцієнт залишкових газів визначаємо використовуючи рівняння:

(17)

де - відповідно коефіцієнт очистки (для двигунів без наддуву приймаємо ) і коефіцієнт дозарядки (приймаємо [1] для номінального режиму ; для мінімального швидкісного режиму ; для інших режимів (рис.1) - ; ; );

- підігрів заряду, для номінального режиму змінюється в межах 0…20⁰С; для номінального режиму приймаємо .

Для визначення підігріву заряду на інших режимах використовується імперична залежність:

, (18)

де визначається залежністю:

, (19)

де - частота обертання колінчастого валу на режимах відмінних від номінального.

.

Отже для всіх режимів:

- ;

- ;

- ;

- .

Тоді коефіцієнт залишкових газів для різних режимів буде:

при -

;

Для інших режимів розрахунки проводимо аналогічно:

;

;

.

Температура в кінці впуску

, (20)

Для різних режимів роботи двигуна:

при -

;

Для інших режимів розрахунки проводимо аналогічно:

- ;

- ;

- .

Коефіцієнт наповнення:

(21)

Для вибраних режимів роботи двигуна:

при -

;

Для інших режимів розрахунки проводимо аналогічно:

- ;

- ;

- .