- •2.4 Процесс сжатия.
- •2.5 Процесс сгорания.
- •2.6 Процесс расширения и выпуска.
- •2.11 Построение внешней скоростной характеристики.
- •Кинематический расчёт кривошипно-шатунного механизма.
- •3.1 Исходные данные.
- •3.2 Перемещение поршня
- •4.2 Приведение масс частей кшм.
- •4.3 Удельные и полные силы инерции.
- •4.4 Удельные суммарные силы.
- •4.5 Крутящие моменты.
- •4.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала.
- •4.7 Силы, действующие на колено вала.
- •4.8 Силы, действующие на коренные шейки.
- •5. Уравновешевание двигателя.
- •6. Расчёт основных деталей двигателя.
- •6.1 Расчёт поршня двигателя.
- •6.2 Расчёт поршневого кольца карбюраторного двигателя.
- •6.3 Расчёт поршневого пальца.
- •6.4 Расчёт шатунной группы.
- •6.5 Расчёт кривошипной головки шатуна.
- •6.6 Расчет стержня шатуна.
- •6.7 Расчёт шатунного болта.
- •6.8 Расчёт коленчатого вала двигателя.
- •7. Расчёт элементов системы смазки.
- •8. Расчёт системы элементов охлаждения.
- •9. Список используемой литературы.
я
Исходные данные.
Параметры карбюраторного двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2108
номинальная мощность Nе = 60 кВт
частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности n = 5700мин-1
двигатель четырёхтактный карбюраторный
охлаждение жидкостное
число цилиндров – 4
расположение цилиндров – рядное
степень сжатия ε = 9,9
Общий вид карбюраторного двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2108
2. Тепловой расчёт.
В соответствии с заданной степенью сжатия используем бензин марки АИ-93.
2.1 Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива
С = 0,855; Н = 0,145; mТ = 115кг/кмоль
Низшая теплота сгорания топлива
Параметры рабочего тела.
Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива
Коэффициент избытка воздуха принимаем α=0,96
Количество горючей смеси
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5
Общее количество продуктов сгорания
Проверка:
2.2 Параметры окружающей среды и остаточные газы.
Атмосферные условия
Учитывая, что при n = 5700мин-1 α = 0,96 Тr = 1060К
Давление остаточных газов РТ за счёт расширения фаз газораспределения и снижения сопротивлений при конструктивном оформлении выпускного тракта рассчитываемого двигателя можно получить на номинальном скоростном режиме.
тогда
2.3 Процесс впуска.
Температура подогрева свежего заряда ΔТN = 8o C
Тогда
При n = 5700 мин-1
Плотность заряда на впуске
где Rb = 287 – удельная газовая постоянная для воздуха
Т0 = 293 К – температура окружающей среды
Принимаем (по прототипу) стр.11 4.1[2]
ωвп = 95 м/с
Тогда потери давления на впуске в двигателе
Давление в конце впуска
Коэффициент остаточных газов
где φдоз = 1,10 – коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.
Φо ч= 1 – коэффициент очистки для двигателя без наддува.
Температура в конце впуска
где γr – коэффициент остаточных газов
Тr = 1060 К; Т0 = 293 К; ΔТ = 8о С.
Тогда
Коэффициент наполнения
2.4 Процесс сжатия.
По опытным данным используя номограмму (рис.1 стр13 [2]) средний показатель политропы принимаем n1 = 1,377
Тогда давление в конце сжатия
Температура в конце сжатия
Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия без учёта влияния остаточных газов
где tc = Tc – 273 оС = 755 – 273 = 482 о С
Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия остаточных газов
Теплоёмкость рабочей смеси
2.5 Процесс сгорания.
Коэффициент молекулярного изменения горючей μ0 и рабочей смеси μ.
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива:
Теплота сгорания рабочей смеси
Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания
Принимаем коэффициент использования теплоты ξz = 0,91
Температура в конце видимого процесса сгорания
или
откуда
Максимальное давление сгорания действительное
Максимальное давление сгорания действительное
Степень повышения давления
2.6 Процесс расширения и выпуска.
Средний показатель адиабаты расширения k2 определяется по номограмме при заданном ε = 8,5 , а средний показатель политропы расширения n2 оценивается по величине среднего показателя адиабаты:
При n = 5700 мин-1 α = 0,96
Тz = 2848 К k2 = 1,2518
n2 = 1,251
Давление и температура в конце процесса расширения
Проверка ранее принятой температуры остаточных газов
что допустимо
2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла.
Теоретическое среднее индикаторное давление
Среднее индикаторное давление
где φu = 0,96 – коэффициент полноты диаграммы
Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива
2.8 Эффективные показатели двигателя.
Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до 6 и отношением S / Д ≤ 1
(МПа)
Предварительно, приняв ход поршня равным 71 мм, получим:
(м/с)
тогда
Среднее эффективное давление и механический КПД
Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива
2.9 Основные параметры цилиндра и двигателя.
Литраж двигателя
Рабочий объём одного цилиндра
Диаметр цилиндра при S=71
Окончательно принимается
D = 89 мм S = 71 мм
Основные параметры и показатели двигателя
Литровая мощность двигателя
2.10 Построение индикаторной диаграммы.
Индикаторную диаграмму строим для номинального режима работы двигателя, т.е. при
Ne = 73,17 кВт и при n = 5600 мин-1
Масштабы диаграммы (рис.1; лист 2)
Масштаб хода поршня Мs = 1 мм в мм;
Масштаб давлений Мρ = 0,05 МПа в мм.
Максимальная высота диаграммы (точка Z)
Ординаты характерных точек
; ;
Теоретическое индикаторное давление
где F1 = 1725мм2 – площадь диаграммы aczba (на рис.1 лист 2)
В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек по формуле для перемещения поршня
где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна и предварительно принимается
λ = 0,285
Положение точки определяется из выражения
Действительное давление сгорания
Нарастание давления от точки до составляет
5,5021 - 2,023 = 3,479 МПа или
где 120 – положение точки по горизонтали.
Для упрощения дальнейших расчётов принимаем действительное максимальное давление сгорания после в.м.т. т.е. при повороте коленчатого вала на 3700.
Выбор фаз газораспределения
Таблица 1.
Выпускной клапан |
Впускной клапан |
||
Открытие до НМТ
|
Закрытие после ВМТ
|
Открытие до ВМТ
|
Закрытие после НМТ
|
|
|
|
|