Расчет двигателя внутреннего сгорания автомобиля КамАЗ (147987)

Посмотреть архив целиком

Выбор и обоснование исходных данных


Давление окружающей среды – ;

Температура окружающей среды - К;

Коэффициент избытка воздуха для сгорания - ;

Степень сжатия  = 18;

Элементный состав топлива: С = 0,87, Н = 0,126, ОТ = 0,004;

Топливо дизельное автотракторное ЦЧ = 45 ед;

Температура остаточных газов Тr - 700-900 К;

Коэффициент остаточных газов γr – 0,03;

Давление отработавших газов рr в конце выпуска - (0,75-1,00)рК;

Подогрев свежего заряда на впуске ΔТ - 5-10 К;

Показатели политропы сжатия n1 и расширения n2 - n1 = 1,35-1,42, n2 = 1,15-1,28;

Коэффициент выделения тепла ξ - 0,70-0,85;

Степень повышения давления λ - 1,4-1,7;

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/d - 1.



1. Тепловой расчет двигателя


При тепловом расчете определяются основные параметры, характеризующие эффективные и экономические показатели рабочего процесса, устанавливаются основные размеры двигателя.

Тепловой расчет проводится для номинального режима рабочего двигателя при оптимальных условиях протекания рабочего процесса.

В основу теплового расчета положен аналитический метод В.И. Гриневецкого- Е.К. Мазинга.


1.1 Определение параметров впуска


1.1.1 Давление в конце впуска

Давление рa в конце впуска оказывает большое влияние на наполнение цилиндра свежим зарядом. Зависит от аэродинамических потерь во впускной системе, использования наддува, скоростного режима двигателя и ряда других факторов.


(1)


где - давление в конце впуска;

- давление воздуха после компрессора (0,25 МПа).


1.1.2 Температура в конце впуска

Температура Та в конце впуска определяется по зависимости


(2)


где - температура после компрессора, К;

температура подогрева заряда, К;

- коэффициент остаточных газов;

- температура остаточных газов, К.


(3)


где – показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре (для центорбежного неохлаждаемого компрессора при газотурбинном наддуве автомобильных двигателей =1,8-2,0)

Тогда, температура в конце впуска будет равной:

.


1.1.3 Коэффициент наполнения

Коэффициент наполнения двигателя ηV определяется по зависимости


(4)


где  - коэффициент сжатия.



1.2 Определение параметров сжатия


1.2.1 Давление в конце сжатия

Расчет давления и температуры в конце сжатия проводят по уравнениям политропического процесса:


(5)

(6)


где - средний показатель политропы сжатия.

(7)

где - число оборотов коленчатого вала.

Тогда давление и температура в конце сжатия будет равной:


1.3 Процесс сгорания


1.3.1 Теоретическое количество воздуха

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива определяется по его элементарному составу:


(8)


где С, Н, ОТ - элементный состав топлива.

кмоль воз./кг топ.


1.3.2 Действительное количество свежего заряда

Действительное количество свежего заряда (кмоль/кг топлива), поступившего в цилиндр:


(9)


где - коэффициент избытка воздуха.

кмоль/кг топ


1.3.3 Количество остаточных газов

Количество остаточных газов в двигателе считается по формуле:


(10)

кмоль/кг топ.


1.3.4 Количество газов в цилиндре в конце сжатия

Количество газов в цилиндре в конце сжатия определяется из выражения:


(11)

кмоль/кг топ.


1.3.5 Состав и количество продуктов сгорания

При α>1 продукты сгорания жидкого топлива состоят из СО2, Н2О, О2 и N2. Количество отдельных компонентов (кмоль/кг топлива):


(12)

(13)

(14)

(15)


где С, Н - относительное содержание углерода и водорода в моторном топливе (таблице 1).


Таблица 1 – Основные показатели моторных топлив.

Топливо

Средний элементарный состав

1кг топлива, (кг)

Молекулярный вес mт, кг/кмоль

Низшая теплота сгорания Нu, кДж/кг

С

Н

О

Автомобильные бензины

Дизельное топливо

0,85


0,870

0,145


0,126

-


0,004

110-120


180-200

43995


42530


Количество продуктов сгорания 1кг топлива (кмоль/кг топлива) при α>1


(16)

кмоль/кг топ.


1.3.6 Теоретический коэффициент молекулярного изменения смеси

Коэффициент молекулярного изменения смеси определяется:


(17)


1.3.7 Действительный коэффициент молекулярного изменения смеси

Определим уточнений коэффициент молекулярного изменения смеси:


(18)


1.3.8 Средняя мольная теплоемкость

Средняя мольная теплоемкость (кДж/кмоль К) свежего заряда при V = соnst в первом приближении может быть определена по зависимости:


(19)

кДж/кмоль К


1.3.9 Средняя мольная теплоемкость

Средняя мольная теплоемкость (кДж/кмольК) продуктов Сгорания при V=соnst может быть определена по следующей приближенной формуле:


(20)

кДж/кмоль К


1.3.10 Средние мольные теплоемкости свежего заряда

Средние мольные теплоемкости (кДж/кмольК) свежего заряда и продуктов сгорания при Р = соnst определяются соответственно по зависимостям:


(21)

(22)

кДж/кмоль К

кДж/кмоль К


1.3.11 Потеря тепла

Потеря тепла вследствие химической неполноты сгорания из-за недостатка кислорода (при α>1)


(23)


Знак «-» показывает, что при неполном сгорании топлива из-за недостачи воздуха температура падает на .


1.3.12.Температура конца сгорания

Температура конца сгорания ТZ определяется из уравнения:


(24)


где – коэффициент выделения тепла;

низшая теплотворная топлива принимаем = 42,8 МДж/м3.

Отсюда:


1.3.13 Давление конца сгорания

Давление конца сгорания в двигателе с воспламенением от сжатия определяется:


(25)


1.3.14 Степень предварительного расширения

Степень предварительного расширения для двигателя с воспламенением от сжатия определяется по формуле:


(26)


1.3.15 Объем в конце сгорания

Объем в конце сгорания можно определить из выражения:


(27)


где VС - объем пространства сжатия.


(28)


где VS – рабочий объем цилиндра.


1.4 Определение параметров конца расширения


1.4.1 Давление конца расширения

Давление конца расширения в двигателе с воспламенением от сжатия определяется из следующего выражения:


(29)


где - степень последующего расширения;

- средний показатель политропы расширения.


(30)

(31)


1.4.2 Температура конца расширения

В конце расширения температура высчитывается по формуле:


(32)


1.5 Определение индикаторных показателей двигателя


1.5.1 Теоретическое среднее индикаторное давление для двигателя с воспламенением от сжатия определяется по следующему выражению:


(33)


1.5.2 Действительное среднее индикаторное давление

Действительное давление будет равно:


(34)


где - коэффициент неполноты индикаторной диаграммы, учитывающий скругления в точках C, Z, b, принимаем = 0,95;

- среднее давление насосных потерь при процессах впуска и выпуска.


(35)


где - давление при впуске смеси


(36)


Тогда:

Следовательно:


1.5.3 Индикаторный коэффициент полезного действия

Индикаторный коэффициент полезного действия определяется:


(37)


где - плотность заряда на впуске, (кг/м3);

- коэффициент наполнения.


(38)

где - удельная газовая постоянная, ().


1.5.4 Индикаторный удельный расход топлива

Удельный расход топлива для двигателя с воспламенением от сжатия рассчитывается по выражению:


(39)


1.6 Определение эффективных показателей двигателя


1.6.1 Среднее давление механических потерь

Величина зависит от многих факторов (трения в кривошипно-шатунном механизме, потерь на привод вспомогательных механизмов, теплового состояния, режимов работы двигателя). Оценка величины механических потерь может быть произведена для каждого двигателя только на основании экспериментальных данных.

Среднее давление МПа/м2 механических потерь рекомендуется определять по эмпирической зависимости вида:


(40)


где а, b – постоянные коэффициенты для двигателя (a = 0,089, b = 0,0135);

- средняя скорость поршня, м/с.


(41)


где – ход поршня, мм;

- номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.


1.6.2 Среднее эффективное давление

Среднее эффективное давление определяется:


(42)


1.6.3 Механический коэффициент полезного действия

Механический коэффициент полезного действия выражается:


(43)


1.6.4 Эффективный коэффициент полезного действия

Эффективный коэффициент полезного действия определяется:


Случайные файлы

Файл
18468.rtf
13748-1.rtf
8154.rtf
131449.rtf
179026.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.