Двигатели внутреннего сгорания (146985)

Посмотреть архив целиком

Содержание


1. Описание процессов, происходящих в одном цикле ДВС

2. Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы ДВС

3. Расчет и построение внешней характеристики ДВС

4. Построение диаграммы фаз газораспределения

5. Проектирование кривошипно-шатунного механизма

6. Определение основных параметров ДВС

7. Тепловой баланс двигателя

Список литературы




1. Описание процессов, происходящих в одном цикле ДВС


Рассмотрим действительный цикл работы четырехтактного дизельного двигателя по мере происходящих в нем процессов.

Процесс впуска

Первый такт – впуск горючей смеси.

Во время такта впуска (рис. 1, а), когда поршень 1 движется от В.М.Т. к Н.М.Т., а впускной клапан 3 открыт, в цилиндр 2 поступает атмосферный воздух, который, нагреваясь в процессе сжатия, воспламеняет топливо, впрыскиваемое в конце такта сжатия. Гидравлическое сопротивление впускного трубопровода повышает давление воздуха в конце такта впуска до 0,08 МПа. Температура воздуха в цилиндре составляет 50–80° С.

Процесс сжатия

Второй такт – сжатие смеси.

Во время такта сжатия (рисунок 1, б), когда впускной 3 и выпускной 5 клапаны закрыты, температура, и давление воздуха в цилиндре значительно возрастают. Вследствие высокой степени сжатия (е=7,8) давление и температура воздуха достигают значений 3,419МПа и 600 °С соответственно. В конце такта в цилиндр через форсунку 4 (рисунок, 1, в) впрыскивается топливо. В зависимости от формы камеры сгорания и типа форсунки давление впрыска находится в пределах 8…40 МПа.

Процесс сгорания и расширения

Третий такт – расширение, или рабочий ход.

Впрыснутое распыленное топливо, перемешиваясь со сжатым воздухом, самовоспламеняется и сгорает. При этом температура газов к концу сгорания повышается до 1600 °С, а давление до 7,864МПа. В конце такта расширения температура снижается до 700…10000С, а давление до 0,677МПа. Под давлением газов, образующихся в результате сгорания топливовоздушной смеси, поршень перемещается от В.М.Т. к Н.М.Т., совершая механическую работу (рисунок 1, в).

Процесс выпуска

Четвертый такт – выпуск отработавших газов.

Продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу (рисунок 1, г). Температура выпуска равна 600…700 °С, а давление газов – 0,125МПа.





2. Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы ДВС


Объем камеры сгорания:


Vc = 1 (в условных единицах). (1)


Полный объем:


Va =   Vc, (2)


где  – степень сжатия;

Va = 81 = 8.

Показатель политропы сжатия:


n1 =1,41 – 100/ne, (3)


где ne – номинальная частота вращения коленвала, об./мин;

n1= 1,41 – 100/4500 = 1,39

Давление в конце такта сжатия, МПа:


pc = pa   n1, (4)


где pa – давление при впуске, МПа;

pc = 0,098 1,39 = 1,62 МПа

Промежуточные точки политропы сжатия (табл. 1):


px = (Va / Vx) n1  pa, (5)


При px = (8 / 1) 1,39  0,09=1,62 МПа


Таблица 1. Значения политропы сжатия

Vx

2

3

4

5

6

7

8

px, МПа


0,62


0,35


0,24


0,17


0,13


0,11

0,09


Давление в конце такта сгорания, МПа:


pz =   pc, (6)


где  – степень повышения давления;

pz = 3,8  1,62 = 6,16 МПа

Показатель политропы расширения:


n2 =1,22 – 130/ne, (7)

n2 = 1,22 – 130/4500 = 1,19

Давление в конце такта расширения:


pb = pz /  n2, (8)


pb= 6,16/81,19= 0,52 МПа

Промежуточные точки политропы расширения (табл. 2):


px = (Vb / Vx) n2  pb. (9)


При px = (8 / 1) 1,19  0,52= 6,16 МПа


Таблица 2. Значения политропы расширения

Vx

2

3

4

5

6

7

8

px, МПа


2,71


1,67


1,19


0,91


0,73


0,61

0,52


Среднее теоретическое индикаторное давление, МПа:


, (10)

МПа.


Среднее давление механических потерь, МПа:


, (11)


где – средняя скорость поршня в цикле. Предварительно =.

МПа

Действительное индикаторное давление, МПа, с учетом коэффициента скругления диаграммы =0,95:


, (12)


где давление выхлопных газов, МПа.

МПа

Среднее эффективное давление цикла:


, (13)


МПа

Полученные расчетом данные используем для построения индикаторной диаграммы (рисунок 2).


3. Расчет и построение внешней характеристики ДВС


Мощность Pe, кВт:


, (14)


nei – текущие (принимаемые) значения частоты вращения коленчатого вала;

np – номинальная частота вращения.

Вращающий момент, Н∙м:


, (15)

Удельный расход, гр/кВт∙ч:

(16)


Массовый расход, кг∙ч:


(17)


Полученные расчетом значения сведены в таблицу 3.


Таблица 3. Зависимость мощности Pe, вращающего момента Те, удельного расхода ge и массового расхода Ge от частоты вращения коленвала ne.

Параметр

Отношение nei/ np

0,16

0,22

0,44

0,66

0,88

1

1,11

ne (об/мин)

700

1000

2000

3000

4000

4500

5000

Pe, кВт

13,6

19,33

41,1

60,6

73

75

73,1

Te, Hм

185,5

186,6

196,2

192,9

174,3

159,2

139,6

ge, гр/кВт∙ч

284,4

248

222,8

216,3

228,8

243,5

261,9

Ge, гр∙ч

3868

4794

9157

13108

16702

18263

19145


Графическая зависимость мощности Pe, вращающего момента Те, удельного расхода ge и массового расхода Ge от частоты вращения коленвала ne отображена на рисунке 4.


4. Построение диаграммы фаз газораспределения


Радиус кривошипа коленвала, м:


r = S / 2, (18)


r = 0,083/2 = 0,0415 м

4.2 Отрезок ОО1 (см. диаграмму фаз газораспределения, рис. 3):


, (19)


где r – радиус кривошипа в масштабе индикаторной диаграммы (r=55 мм)

 – коэффициент;


, (20)


lш – длина шатуна, м;

r – радиус кривошипа (r = 0,0415 м). Принимаем:


lш = 4r; (21)


Отсюда,

мм, (22)

Угол впрыска:

Полученные расчетом данные используем для построения диаграммы фаз газораспределения (рисунок 3) и ее связи с индикаторной диаграммой (рисунок 2).


5. Проектирование кривошипно-шатунного механизма


Рабочий объем цилиндра, л:


, (23)


где  – тактность двигателя ( = 4);

Pе – заданная мощность двигателя, кВт;

i – заданное число цилиндров,

5.2 Рабочий объем, м3:


, (24)


где D – диаметр поршня, м:


, (25)


S неизвестный ход поршня, м.

Зная отношение S/D=0,9, определим:

м;

Принимаем 92 мм. Тогда мм.

5.3 Средняя скорость поршня, м/с:


, (26)


м/с < 13 м/с = []

Здесь [] – максимальная допускаемая скорость поршня.

Таблица 4. Параметры бензинового ДВС

Параметр бензинового ДВС

Значение параметра

d = D

d = 92 мм

d

L= (0,8…1,1) d

L= 1.92 = 92 мм

h=(0,6…1,0) d

h = 0,7. 92 = 64 мм

lш = (3,5…4,5) r

lш = 441,5 = 166 мм

H = (1,25…1,65) d

H = 1,392 = 120 мм

dk = (0,72…0,9) d

dk = 0,8  92= 74 мм

dш = (0,63…0,7) d

dш = 0,6592 = 60 мм

lk = (0,54…0,7) dk

lk = 0,674 = 44 мм

lшат = (0,73…1,05) dш

lшат = 160 = 60 мм


Случайные файлы

Файл
91128.rtf
16792.rtf
60459.rtf
92456.rtf
147203.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.