- •Ефимов м. А. Акимочкин а. В. Курсовое проектирование по тракторам и автомобилям
- •1 Тепловой расчёт двигателя
- •1.1 Исходные данные для расчёта
- •1.2 Параметры рабочего тела
- •1.2.2 Количество свежего заряда
- •1.2.3 Количество отдельных компонентов продуктов сгорания
- •1.2.4 Общее количество продуктов сгорания
- •1.3 Расчёт впуска
- •1.3.1 Давление воздуха на впуске
- •1.3.2 Температура воздуха на впуске
- •1.3.3 Плотность заряда на впуске
- •1.3.5 Коэффициент остаточных газов
- •1.3.6 Температура в конце впуска
- •1.3.7 Коэффициент наполнения
- •1.4 Расчёт сжатия
- •1.4.1 Показатель политропы сжатия
- •1.4.2 Давление в конце сжатия
- •1.4.3 Температура в конце сжатия
- •1.4.4 Средняя молярная теплоёмкость заряда в конце сжатия без учёта влияния остаточных газов
- •1.4.5 Число киломолей остаточных газов
- •1.4.6 Число киломолей газов в конце сжатия до сгорания
- •1.5 Расчёт сгорания
- •1.5.1 Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном объёме.
- •1.5.2 Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном давлении (для дизельных двигателей)
- •1.5.3 Число киломолей газов после сгорания
- •1.5.4 Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
- •1.5.5 Количество теплоты, передаваемое газам при сгорании одного килограмма топлива
- •1,5.6 Максимальная температура сгорания
- •1.5.7 Максимальное давление сгорания
- •1.6.4 Давление в конце расширения
- •1.6.5 Температура в конце расширения
- •1.7 Выпуск
- •1.7.1 Расчётное значение температуры остаточных газов.
- •1.7.2 Проверка ранее принятых параметров процесса выпуска
- •1.8 Расчёт и построение индикаторной диаграммы
- •1.8.1 Выбор масштаба и расположение характерных точек на диаграмме
- •1.8.2 Построение линии сжатия и линии расширения
- •1.9 Расчёт индикаторных показателей
- •1.9.1 Теоретическое среднее индикаторное давление
- •1.9.3 Рабочий объём одного цилиндра
- •1.9.4 Индикаторная мощность
- •1.9.5 Индикаторный коэффициент полезного действия (кпд)
- •1.9.6 Индикаторный удельный расход топлива
- •1.10 Расчёт эффективных показателей
- •1.10.1 Средняя скорость поршня
- •1.10.2 Давление механических потерь
- •1.10.3 Мощность механических потерь
- •1.10.4 Среднее эффективное давление
- •1.10.5 Механический кпд
- •1.10.6 Эффективная мощность
- •1.10.7 Эффективный кпд
- •1.10.8 Эффективный удельный расход топлива
- •2 Расчёт и построение характеристик двигателя
- •2.1 Расчёт и построение характеристики двигатели в функции от частоты вращения коленчатого вала
- •2.1.1 Определение максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу
- •2.1.2 Определение текущих значений эффективной мощности.
- •2.1.3 Определение текущих значений эффективного
- •2.1.4 Определение текущих значений эффективного удельного расхода топлива
- •2.1.5 Определение текущих значений часового расхода топлива
- •2.2 Построение характеристик в функции от эффективной мощности и крутящего момента двигателя
- •3 Тепловой баланс двигателя
- •4 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
- •4.1 Расчёт перемещения поршня
- •4.2 Расчёт скорости поршня
- •4.3 Расчёт ускорения поршня
- •5 Динамический расчет двигателя
- •5.1. Определение сил, действующих вдоль оси цилиндра на поршневой палец
1.2.4 Общее количество продуктов сгорания
Общее количество продуктов сгорания , кмоль, при а ≥ 1 определяется по формуле:
(1.10)
Общее количество продуктов сгорания , кмоль, при а ≤1, определяется по формуле:
(1.11)
1.3 Расчёт впуска
1.3.1 Давление воздуха на впуске
Для карбюраторного и дизельного двигателя без наддува давление на впуске , МПа, можно принять равным атмосферному ,МПа:
(1.12)
В двигателе с наддувом воздух в цилиндры поступает из компрессора, где он предварительно сжимается. В зависимости от степени наддува принимаются следующие значения давления , МПа. наддувочного воздуха [3]:
• при низком наддуве , МПа;
• при среднем наддуве , МПа;
• при высоком наддуве , МПа.
1.3.2 Температура воздуха на впуске
Для двигателей без наддува температуру воздуха на впуске Тк, К можно условно считать равной атмосферной , К:
= (1.13)
Для двигателей с наддувом, температура воздуха за компрессором, т.е. на впуске, Тк, К, определяется по формуле:
(1.14)
где - показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре.
В зависимости от типа наддувочного агрегата и степени охлаждения значения по опытным данным находится и следующих пределах [2]:
• для поршневых нагнетателей от 1,4 до 1,6;
• для объёмных нагнетателей от 1,55 до I, 75;
• для осевых и центробежных нагнетателей от 1,4 до 2,
1.3.3 Плотность заряда на впуске
Плотность заряда на впуске ,определяется по формуле:
(1.15)
где - удельная газовая постоянная воздуха, = 287 Дж/(кг град).
1.3.4 Давление в конце впуска
Давление в цилиндре двигателя в процессе впуска непрерывно изменяется, что обусловлено соответствующим изменением проходного сечения клапана и скорости поршня, и участок впуска на индикаторной диаграмме будет иметь волнообразный характер.
Так как впускная система двигателя оказывает сопротивление прохождению заряда, то давление Ра для двигателей без наддува всегда ниже, а у двигателей с наддувом всегда выше атмосферного.
Сопротивление впускной системы зависит от многих факторов, в том числе от длины трубопроводов и их сечения, наличия во впускной системе колен, их радиуса и числа, от шероховатостей стенок трубопроводов и т. д. и характеризуется величиной которая выбирается в зависимости от типа двигателя.
У четырёхтактных двигателей значение находится в
следующих пределах [2]:
• для карбюраторных двигателей , МПа;
• для дизелей без наддува , МПа;
• для дизелей с наддувом , МПа,
Приметшие. Для наглядности индикаторной диаграммы рекомендуется значение для карбюраторных двигателей и дизельных двигателей без наддува брать максимальным, а для двигателей с наддувом - минимальным.
Тогда давление в конце впуска Ра , МПа, будет:
(1.16)
По экспериментальный данным [2], Ра для карбюраторных двигателей, работающих на номинальном режиме, находятся в пределах от 0,07 до 0,09 МПа. Дизели имеют более высокое значение Ра по сравнению с карбюраторными двигателями при сопоставимых скоростных режимах, что объясняется меньшим сопротивлением впускной системы (« основном из-за отсутствия карбюратора). В случае применения наддува Ра может быть повышено от 0,15 до 0,2 МПа и более.
Для четырёхтактных двигателей с кривошипно-камерной продувкой давление Ра может быть принято равным атмосферному, так как точка соответствует открытию выпускного окна. Для двухтактных двигателей с прямоточной продувкой Ра = (0,85.. .1,05) * Рк.