Курсовая на тему Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-07-24Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА.
КАФЕДРА АД и С
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
"Тепловой расчет ДВС"
по дисциплине "Автомобильные двигатели"
Выполнил: студент гр. 1371 Золев А.В.
Руководитель: Сосницкий А.Б.
Казань 2007
Содержание
Исходные данные. 3
1. Тепловой расчет двигателя. 4
2. Основные параметры двигателя. 15
3. Построение индикаторных диаграмм. 17
Список используемой литературы.. 21
2. Частота вращения коленчатого вала, nN = 6000 об/мин;
3. Тактность двигателя, τ = 4;
4. Количество цилиндров, i = 4;
5. Степень сжатия, ε = 10,3;
6. Тип охлаждения – жидкостное.
Режимы для проведения теплового расчета:
а) режим минимальной частоты вращения nmin = 1000об./мин.
б) режим максимального крутящего момента nM =0,53nN = 3200 об./мин.
в) режим максимальной (номинальной) мощности nN = 6000об./мин.
г) режим максимальной скорости движения автомобиля
nmax = 1.05nN = 6300 об./мин.
Подбор аналогов
Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
С = 0,855; Н = 0,145; mт = 115 кг/кмоль.
Определим низшую теплоту сгорания топлива
Нu = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.
Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива
кмоль возд/кг топл.
кмоль
возд./кг топл.
Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах
(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.
Количество горючей смеси.
кмоль гор.см./кг. топл.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5
кмольСО2/кгтопл.
кмольСО/кгтопл.
кмольН2О/кгтопл.
кмольН2/кгтопл.
кмольN2/кгтопл.
Общее количество продуктов сгорания:
М2 = МСО2 + МСО + МН2О + МН2 + МN2 = C/12 + H/2 + 0,79αL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.
Результаты занесем в таблицу
Параметры окружающей среды и остаточные газы.
Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува
Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К
Температура остаточных газов.
(рис. 5.1 литература 1 принимаем).
При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К
Давление остаточных газов.
Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:
PrN = 1,18Po = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.
Процесс пуска.
Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Δ ТN = 8єС.
(1)
Плотность заряда на выпуске.
Ρr = Ро *106 / (RBTO) = 0,1*106 / (287*293) = 1,189 кг / м3,
где RB – 287 Дж / (кг.град.) – удельная газовая постоянная для воздуха.
(1)
Потери давления на впуске.
При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β2 + ξВП = 2,8 и
ωВП = 95 м/с.
β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.
ξВП – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
ωВП – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.
(1)
Тогда ΔРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:
ΔРа = (β2 + ξвп) А2nn2ρо10-6/2, где Аn = ωвп / nN
Аn = 95 / 6000 = 0,0158
ΔРа = 2,8 * 0,01582 * 60002 * 1,189 * 10-6 / 2 = 0,0150
Давление в конце пуска.
В карбюраторном двигателе при nN = 6000 мин-1.
Ра = Ро – ΔРа = 0,1 – 0,0150 = 0,085 Мпа.
Коэффициент остаточных газов.
При nN = 6000 мин-1.
φоч = 1 – коэффициент очистки.
φдоз = 1,12 – коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.
Температура в конце впуска.
Та = (То + ΔТ + γr * Tr) / (1 + γr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329
Коэффициент наполнения.
Результаты вычислений занесем в таблицу.
Процесс сжатия.
При ε = 10,3 и Та = 329 К, nN = 6000 мин-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к1 = 1,3765 и средний показатель политропы сжатия n1 = 1,37.
(1)
Давление в колнце сжатия.
При nN = 6000 мин-1
Рс = Раεn = 0,085*10,31,376 = 2,1036 Мпа.
Температура в конце сжатия.
Тс = Таεn-1 = 329*10,31,376-1 = 792 К.
Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.
а) свежей смеси (воздуха)
20,6 + 2,638 * 10-3 * tc , где tc = Тс - 273 єС
20,6 + 2,638 * 10-3 * 519 = 21,969 кДж / (кмоль град).
б) остаточных газов
определяется методом интерполяции по табл. 3.8 при nN = 6000 мин-1 , α = 0,96 и tc = 519 єС.
(m ) = 24,014+(24,150 – 24,014)*0,01/0,05 = 24,0412 кДж/(кмоль град).
(m ) = 24,44+(24,586 – 24,44)* 0,01/0,05 = 24,469 кДж/(кмоль град).
(m ) = 24,041+(24,469 – 24,041)* 19/100 = 24,122 кДж/(кмоль град).
в) рабочей смеси
кДж/(кмоль град).
(m ) = кДж/(кмоль град).
Результаты вычислений заносим в таблицу.
Процесс сгорания.
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:
ΔНu = 119950*(1-α)*L0 кДж/кг. = 119950*(1-0,96)*0,516 = 2476 кДж/кг.
Теплота сгорания рабочей смеси:
Нраб.см. = кДж/кмоль раб.см.
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:
(m ) =
кДж/кмоль град.
Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.
(m ) = *[0,0655*(39,123+0,003349tz)+0,0057*(22,49+0,00143tz)+0,0696*(26,6++0,004438tz)+0,0029*(19,678+0,001758tz)+0,3923*(21,951+0,001457tz)=24,657+ 0,002077tz] кДж/кмоль град.
Коэффициент использования теплоты ξz принимаем = 0,88:
(1)
Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6000 мин
ξz Нраб.см + (m ) tc = μ(m ) tz :
0,88*79193+22,049*519 = 1,061*(24,657+0,002077) tz,
0,002204 +26,165 tz – 81132 = 0, откуда
tz =
= 2552 єС;
Tz = tz + 273 = 2825 К;
Максимальное давление сгорания теоретическое:
pz = pc*μ* Tz/ Тс = 2,1036*1,061*2825/792 = 7,963 МПа.
Максимальное давление сгорания действительное:
Pzд = 0,85* pz = 0,85*7,963 = 6,7689 МПа.
Степень повышения давления:
λ = pz/ pc = 7,963/2,1036 = 3,786.
Процессы расширения и выпуска
Средний показатель адиабаты расширения К2 определяется по номограмме рис. 4.8 при заданном ε для соответствующих значений α и Tz, а средний показатель политропы расширения n2, оценивается по величине среднего показателя адиабаты:
ε = 10,3; α = 0,96; Tz = 2825 К; К2 = 1,2528; n2 = 1,252.
Давление и температура в конце процесса расширения:
Рв = Pz/ εn2 и Тв = Tz/ εn2-1:
Рв = 7,9635/10,31,252 = 0,4296 МПа, Тв = 2825/10,31,252-1 = 1570 К;
Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:
К;
Δ Тr = ,
Где Δ Тr – погрешность расчета - 4,6 % допустимая погрешность.
Индикаторные параметры рабочего цикла.
Теоретическое среднее индикаторное давление:
МПа.
МПа.
Среднее индикаторное давление:
pi = φu* Рj , = 0,96*1,1588 = 1,1124 МПа.
Где φu = 0,96 – коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:
г/кВт. Ч
Эффективные показатели двигателя.
Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D≤1.
Pм = 0,034 + 0,0113* Vп.ср МПа.
Для нашего карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм., получим значение средней скорости поршня:
м/с.
Тогда: Pм = 0,034 + 0,0113*15,6 = 0,2103 МПа.
Среднее эффективное давление и механический КПД:
Ре = Рj - Рм = 1,1124 – 0,2103 = 0,9021 МПа.
ηм = .
Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:
ηе = ηj * ηм = 0,3388 * 0,811 = 0,2748
gе = г/кВт.ч.
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА.
КАФЕДРА АД и С
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
"Тепловой расчет ДВС"
по дисциплине "Автомобильные двигатели"
Выполнил: студент гр. 1371 Золев А.В.
Руководитель: Сосницкий А.Б.
Казань 2007
Содержание
Исходные данные. 3
1. Тепловой расчет двигателя. 4
2. Основные параметры двигателя. 15
3. Построение индикаторных диаграмм. 17
Список используемой литературы.. 21
Исходные данные
1. Мощность двигателя, Ne = 87 кВт;2. Частота вращения коленчатого вала, nN = 6000 об/мин;
3. Тактность двигателя, τ = 4;
4. Количество цилиндров, i = 4;
5. Степень сжатия, ε = 10,3;
6. Тип охлаждения – жидкостное.
Режимы для проведения теплового расчета:
а) режим минимальной частоты вращения nmin = 1000об./мин.
б) режим максимального крутящего момента nM =0,53nN = 3200 об./мин.
в) режим максимальной (номинальной) мощности nN = 6000об./мин.
г) режим максимальной скорости движения автомобиля
nmax = 1.05nN = 6300 об./мин.
Подбор аналогов
Величина | Проектируемый двигатель | |||
Ne, кВт | 86/4/6000 | |||
Ме, Н*м | 136,2/6000 | |||
ε | 10,3 | |||
Vл, л | 1,9 | |||
D/S | 88/78 | |||
Nл = Nе/Vл | 45,1 |
1. Тепловой расчет двигателя
Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6000об/мин.Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
С = 0,855; Н = 0,145; mт = 115 кг/кмоль.
Определим низшую теплоту сгорания топлива
Нu = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.
Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива
возд./кг топл.
Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах
(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.
Количество горючей смеси.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5
кмольСО2/кгтопл.
кмольН2/кгтопл.
Общее количество продуктов сгорания:
М2 = МСО2 + МСО + МН2О + МН2 + МN2 = C/12 + H/2 + 0,79αL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.
Результаты занесем в таблицу
параметры | Рабочее тело; карбюраторный двигатель | |||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 |
α | 0,86 | 0,96 | 0,96 | 0,96 |
М1 кмоль. гор.см./кг.топл. | 0,4525 | 0,5041 | 0,5041 | 0,5041 |
МСО2 кмоль СО2/кг.топл. | 0,0512 | 0,0655 | 0,0655 | 0,0655 |
МСО кмоль СО/кг.топл. | 0,0200 | 0,0057 | 0,0057 | 0,0057 |
МН2О кмоль Н2О/кг.топл. | 0,0625 | 0,0696 | 0,0696 | 0,0696 |
МН2 кмоль Н2/кг.топл. | 0,0100 | 0,0029 | 0,0029 | 0,0029 |
МN2 кмоль N2/кг.топл. | 0,3515 | 0,3923 | 0,3923 | 0,3923 |
М2 кмоль пр.сг/кг.топл. | 0,4952 | 0,5361 | 0,5361 | 0,5361 |
Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува
Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К
Температура остаточных газов.
(рис. 5.1 литература 1 принимаем).
При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К
Давление остаточных газов.
Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:
PrN = 1,18
Процесс пуска.
Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Δ ТN = 8єС.
(1)
Плотность заряда на выпуске.
Ρr = Ро *106 / (RBTO) = 0,1*106 / (287*293) = 1,189 кг / м3,
где RB – 287 Дж / (кг.град.) – удельная газовая постоянная для воздуха.
(1)
Потери давления на впуске.
При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β2 + ξВП = 2,8 и
ωВП = 95 м/с.
β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.
ξВП – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
ωВП – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.
(1)
Тогда ΔРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:
ΔРа = (β2 + ξвп) А2nn2ρо10-6/2, где Аn = ωвп / nN
Аn = 95 / 6000 = 0,0158
ΔРа = 2,8 * 0,01582 * 60002 * 1,189 * 10-6 / 2 = 0,0150
Давление в конце пуска.
В карбюраторном двигателе при nN = 6000 мин-1.
Ра = Ро – ΔРа = 0,1 – 0,0150 = 0,085 Мпа.
Коэффициент остаточных газов.
При nN = 6000 мин-1.
φоч = 1 – коэффициент очистки.
φдоз = 1,12 – коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.
Температура в конце впуска.
Та = (То + ΔТ + γr * Tr) / (1 + γr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329
Коэффициент наполнения.
Результаты вычислений занесем в таблицу.
параметры | Процесс впуска и газообмена | |||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 |
α | 0,86 | 0,96 | 0,96 | 0,96 |
Тr , K | 900 | 1010 | 1070 | 1080 |
Pr , Mpa | 0,1039 | 0,1076 | 0,118 | 0,1195 |
ΔT , єC | 22,29 | 16 | 8 | 7,14 |
ΔPa , Mpa | 0,0004 | 0,0043 | 0,0150 | 0,0166 |
Pa , Mpa | 0,0996 | 0,0957 | 0,085 | 0,0834 |
φ , доз | 0,95 | 1,025 | 1,12 | 1,13 |
γ | 0,0418 | 0,0365 | 0,0385 | 0,0390 |
Та , К | 339 | 334 | 329 | 329 |
ηv | 0,8699 | 0,9207 | 0,9255 | 0,8939 |
При ε = 10,3 и Та = 329 К, nN = 6000 мин-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к1 = 1,3765 и средний показатель политропы сжатия n1 = 1,37.
(1)
Давление в колнце сжатия.
При nN = 6000 мин-1
Рс = Раεn = 0,085*10,31,376 = 2,1036 Мпа.
Температура в конце сжатия.
Тс = Таεn-1 = 329*10,31,376-1 = 792 К.
Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.
а) свежей смеси (воздуха)
б) остаточных газов
(m
(m
(m
в) рабочей смеси
(m
Результаты вычислений заносим в таблицу.
параметры | Процесс сжатия | |||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 |
к1 | 1,3751 | 1,3757 | 1,3765 | 1,3766 |
n 1 | 1,370 | 1,373 | 1,376 | 1,376 |
Рс , МПа | 2,4309 | 2,3532 | 2,1036 | 2,0655 |
Тс , єК | 803 | 796 | 792 | 792 |
tc , єС | 530 | 523 | 519 | 519 |
(m. cv)to | 21,998 | 21,980 | 21,969 | 21,968 |
| 24,169 | 24,141 | 24,122 | 24,121 |
(m | 22,085 | 22,056 | 22,049 | 22,049 |
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:
ΔНu = 119950*(1-α)*L0 кДж/кг. = 119950*(1-0,96)*0,516 = 2476 кДж/кг.
Теплота сгорания рабочей смеси:
Нраб.см. =
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:
(m
кДж/кмоль град.
Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.
(m
Коэффициент использования теплоты ξz принимаем = 0,88:
(1)
Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6000 мин
ξz Нраб.см + (m
0,88*79193+22,049*519 = 1,061*(24,657+0,002077) tz,
0,002204
tz =
= 2552 єС;
Tz = tz + 273 = 2825 К;
Максимальное давление сгорания теоретическое:
pz = pc*μ* Tz/ Тс = 2,1036*1,061*2825/792 = 7,963 МПа.
Максимальное давление сгорания действительное:
Pzд = 0,85* pz = 0,85*7,963 = 6,7689 МПа.
Степень повышения давления:
λ = pz/ pc = 7,963/2,1036 = 3,786.
параметры | Процесс сгорания | |||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 |
μ0 | 1,0945 | 1,0635 | 1,0635 | 1,0635 |
μ | 1,0907 | 1,0613 | 1,0612 | 1,0611 |
ΔН , кДж/кг | 8665 | 2476 | 2476 | 2476 |
Нраб.см.кДж/кмоль | 74813 | 79348 | 79193 | 79155 |
(m | 24,2982+ 0,002034tz | 24,6566+ 0,002077tz | 24,6566+ 0,002077tz | 24,6566+ 0,002077tz |
ξz | 0,83 | 0,92 | 0,88 | 0,86 |
tz , єС | 2330 | 2643 | 2552 | 2509 |
Tz , єК | 2603 | 2916 | 2825 | 2782 |
Pz , МПа | 8,5967 | 9,1438 | 7,9635 | 7,7011 |
Pzд , МПа | 7,3072 | 7,7722 | 6,7689 | 6,5459 |
λ | 3,5364 | 3,8857 | 3,7856 | 3,7285 |
Средний показатель адиабаты расширения К2 определяется по номограмме рис. 4.8 при заданном ε для соответствующих значений α и Tz, а средний показатель политропы расширения n2, оценивается по величине среднего показателя адиабаты:
ε = 10,3; α = 0,96; Tz = 2825 К; К2 = 1,2528; n2 = 1,252.
Давление и температура в конце процесса расширения:
Рв = Pz/ εn2 и Тв = Tz/ εn2-1:
Рв = 7,9635/10,31,252 = 0,4296 МПа, Тв = 2825/10,31,252-1 = 1570 К;
Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:
Δ Тr =
Где Δ Тr – погрешность расчета - 4,6 % допустимая погрешность.
параметры | Процесс расширения и выпуска. | |||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 |
К2 | 1,2588 | 1,2519 | 1,2529 | 1,2531 |
n2 | 1,258 | 1,251 | 1,252 | 1,253 |
Рв , МПа | 0,4573 | 0,4944 | 0,4296 | 0,4144 |
Тв , К | 1426 | 1624 | 1570 | 1542 |
Тr , K | 871 | 977 | 1021 | 1019 |
Δ Тr , % | 3,25 | 3,24 | 4,60 | 5,64 |
Теоретическое среднее индикаторное давление:
Среднее индикаторное давление:
pi = φu* Рj , = 0,96*1,1588 = 1,1124 МПа.
Где φu = 0,96 – коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:
Эффективные показатели двигателя.
Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D≤1.
Pм = 0,034 + 0,0113* Vп.ср МПа.
Для нашего карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм., получим значение средней скорости поршня:
Тогда: Pм = 0,034 + 0,0113*15,6 = 0,2103 МПа.
Среднее эффективное давление и механический КПД:
Ре = Рj - Рм = 1,1124 – 0,2103 = 0,9021 МПа.
ηм =
Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:
ηе = ηj * ηм = 0,3388 * 0,811 = 0,2748
gе =
параметры | Индикаторные и эффективные параметры двигателя. | |||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 |
Рj , , МПа | 1,2115 | 1,3415 | 1,1588 | 1,1138 |
Рj , МПа | 1,1630 | 1,2879 | 1,1124 | 1,0693 |
ηj | 0,3292 | 0,3845 | 0,3388 | 0,3288 |
gj , г/кВт.ч | 249 | 213 | 242 | 249 |
Vп.ср , м/с | 2,6 | 8,32 | 15,6 | 16,38 |
Рм , МПа | 0,0634 | 0,1280 | 0,2103 | 0,2191 |
Ре , МПа | 1,0997 | 1,1599 | 0,9021 | 0,8502 |
ηм | 0,9455 | 0,9006 | 0,811 | 0,7951 |
ηе | 0,3113 | 0,3463 | 0,2748 | 0,2614 |
gе , г/кВт.ч | 263 | 237 | 298 | 313 |
2. Основные параметры двигателя
Литраж двигателя:Рабочий объем одного цилиндра:
Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S = 78 мм, то:
Окончательно принимается D = 88 мм, S = 78 мм.
Площадь поршня:
Литраж двигателя:
Мощность двигателя:
Nе =
Литровая мощность двигателя:
Nл =
Крутящий момент:
Ме =
Часовой расход топлива:
GT = Nе * gе * 10-3 = 86 * 298* 10-3 = 25,5 кг/ч.
параметры | Основные параметры и показатели двигателя. | |||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 |
Fп , дм2 | 0,61 1,9 45,1 | |||
Vл , л | ||||
Nл , кВт/л | ||||
Nе , кВт | 17,38 | 58,66 | 86 | 84,66 |
Ме , Н*М | 166,06 | 175,15 | 136,23 | 128,39 |
GT , кг/ч | 4,57 | 13,88 | 25,51 | 26,53 |
3. Построение индикаторных диаграмм
Определяем объем камеры сгорания:Vc =
Находим полный объем цилиндра:
Vа = Vc + Vh = 0,05 + 0,4822 = 0,534
Рассчитанные точки:
ВМТ: Pr = 0,118 Mpa; Рс = 2,1036 МПа; Pz = 7,9635 МПа.
НМТ: Ра = 0,085 Mpa; Рв = 0,4296 МПа.
Задаваясь различными углами φ поворота коленчатого вала, определяем положение поршня по формуле:
х =
Задаем λ = 0,285
Затем при этих углах φ находим текущий объем над поршневого пространства:
Vх = Vc + хFп.
Определяем давление на линии сжатия и расширения при выбранных углах поворота коленчатого вала:
Результаты расчета приведены в таблице № 1.
Таблица № 1.
№ | φє | х, дм. | Vх , дм3 | | |
1 | 0 | 0 | 0,05185 | 0,118/0,085 | 0,1015 |
2 | 10 | 0,0076 | 0,056486468 | 0,085 | 0,093 |
3 | 20 | 0,03002 | 0,07016276 | 0,085 | 0,085 |
4 | 30 | 0,06614 | 0,092197744 | 0,085 | 0,085 |
5 | 40 | 0,1142 | 0,121515 | 0,085 | 0,085 |
6 | 50 | 0,17192 | 0,156724604 | 0,085 | 0,085 |
7 | 60 | 0,23668 | 0,196225563 | 0,085 | 0,085 |
8 | 70 | 0,30568 | 0,238318523 | 0,085 | 0,085 |
9 | 80 | 0,37617 | 0,281317616 | 0,085 | 0,085 |
10 | 90 | 0,44557 | 0,32365075 | 0,085 | 0,085 |
11 | 100 | 0,51162 | 0,363939419 | 0,085 | 0,085 |
12 | 110 | 0,57246 | 0,401051708 | 0,085 | 0,085 |
13 | 120 | 0,62668 | 0,434125563 | 0,085 | 0,085 |
14 | 130 | 0,67329 | 0,462562949 | 0,085 | 0,085 |
15 | 140 | 0,71171 | 0,485998946 | 0,085 | 0,085 |
16 | 150 | 0,74164 | 0,504252631 | 0,085 | 0,085 |
17 | 160 | 0,76289 | 0,517268509 | 0,085 | 0,085 |
18 | 170 | 0,77575 | 0,525057997 | 0,085 | 0,085 |
19 | 180 | 0,78 | 0,52765 | 0,085/0,4296 | 0,085 |
20 | 190 | 0,77575 | 0,525057997 | 0,087011 | 0,087011 |
21 | 200 | 0,76298 | 0,517268509 | 0,08882 | 0,08882 |
22 | 210 | 0,74164 | 0,504252631 | 0,091989 | 0,091989 |
23 | 220 | 0,71171 | 0,485998946 | 0,096777 | 0,096777 |
24 | 230 | 0,67329 | 0,462562949 | 0,103587 | 0,103587 |
25 | 240 | 0,62668 | 0,434125563 | 0,113038 | 0,113038 |
26 | 250 | 0,57246 | 0,401051708 | 0,12606 | 0,12606 |
27 | 260 | 0,51162 | 0,363939419 | 0,144081 | 0,144081 |
28 | 270 | 0,44557 | 0,32365075 | 0,169323 | 0,169323 |
29 | 280 | 0,37617 | 0,281317616 | 0,205346 | 0,205346 |
30 | 290 | 0,30568 | 0,238318523 | 0,257996 | 0,257996 |
31 | 300 | 0,23668 | 0,196225563 | 0,337093 | 0,337093 |
32 | 310 | 0,17192 | 0,156724604 | 0,459275 | 0,459275 |
33 | 320 | 0,1142 | 0,121515 | 0,651825 | 0,651825 |
34 | 330 | 0,06614 | 0,092197744 | 0,953074 | 0,953074 |
35 | 340 | 0,03002 | 0,07016276 | 1,387839 | 1,387839 |
36 | 350 | 0,0076 | 0,056486468 | 1,870278 | 1,965 |
37 | 360 | 0 | 0,05185 | 2,1042/7,964 | 2,5243 |
38 | 370 | 0,0076 | 0,056486468 | 7,154373 | 6,769 |
39 | 380 | 0,03002 | 0,07016276 | 5,453565 | 5,453565 |
40 | 390 | 0,06614 | 0,092197744 | 3,874148 | 3,874148 |
41 | 400 | 0,1142 | 0,121515 | 2,741886 | 2,741886 |
42 | 410 | 0,17192 | 0,156724604 | 1,993858 | 1,993858 |
43 | 420 | 0,23668 | 0,196225563 | 1,50479 | 1,50479 |
44 | 430 | 0,30568 | 0,238318523 | 1,179789 | 1,179789 |
45 | 440 | 0,37617 | 0,281317616 | 0,958543 | 0,958543 |
46 | 450 | 0,44557 | 0,32365075 | 0,804248 | 0,804248 |
47 | 460 | 0,51162 | 0,363939419 | 0,694381 | 0,694381 |
48 | 470 | 0,57246 | 0,401051708 | 0,614892 | 0,614892 |
49 | 480 | 0,62668 | 0,434125563 | 0,556816 | 0,556816 |
50 | 490 | 0,67329 | 0,462562949 | 0,514295 | 0,501 |
51 | 500 | 0,71171 | 0,485998946 | 0,483436 | 0,473 |
52 | 510 | 0,74164 | 0,504252631 | 0,461626 | 0,427 |
53 | 520 | 0,76298 | 0,517268509 | 0,44713 | 0,395 |
54 | 530 | 0,77575 | 0,525057997 | 0,43884 | 0,360 |
55 | 540 | 0,78 | 0,52765 | 0,436143 | 0,3349 |
56 | 550 | 0,77575 | 0,525057997 | 0,118 | 0,297 |
57 | 560 | 0,76298 | 0,517268509 | 0,118 | 0,252 |
58 | 570 | 0,74164 | 0,504252631 | 0,118 | 0,215 |
59 | 580 | 0,71171 | 0,485998946 | 0,118 | 0,185 |
60 | 590 | 0,67329 | 0,462562949 | 0,118 | 0,146 |
61 | 600 | 0,62668 | 0,434125563 | 0,118 | 0,118 |
62 | 610 | 0,57246 | 0,401051708 | 0,118 | 0,118 |
63 | 620 | 0,51162 | 0,363939419 | 0,118 | 0,118 |
64 | 630 | 0,44557 | 0,32365075 | 0,118 | 0,118 |
65 | 640 | 0,37617 | 0,281317616 | 0,118 | 0,118 |
66 | 650 | 0,30568 | 0,238318523 | 0,118 | 0,118 |
67 | 660 | 0,23668 | 0,196225563 | 0,118 | 0,118 |
68 | 670 | 0,17192 | 0,156724604 | 0,118 | 0,118 |
69 | 680 | 0,1142 | 0,121515 | 0,118 | 0,118 |
70 | 690 | 0,06614 | 0,092197744 | 0,118 | 0,118 |
71 | 700 | 0,03002 | 0,07016276 | 0,118 | 0,118 |
72 | 710 | 0,0076 | 0,056486468 | 0,118 | 0,1098 |
73 | 720 | 0 | 0,05185 | 0,118/0,085 | 0,1015 |
Учитывая быстроходность рассчитываемого двигателя, устанавливаем следующие фазы газораспределения:
Начало ( точка r,) - 20є до ВМТ; окончание (точка а,,) - 60є после НМТ.
Начало ( точка b,) - 60є до НМТ; окончание (точка а,) - 20є после ВМТ.
Угол опережения зажигания принимаем 30є (точка с,), продолжительность периода задержки воспламенения – Δφ = 10є , отсюда 30 – 10 = 20є( точка f)
Полоңение точки с,, определяем из выражения:
РС,, = (1,15...1,25)рс = 1,2*2,1036 = 2,5243 МПа.
Действительное давление сгорания:
Pzд = 0,85* pz = 0,85*7,9635 = 6,769 МПа.
Принято считать, что это давление достигает через 10є после ВМТ.
Нарастание давления от точки с,, до точки z составит Δр/Δφ = 0,417, что означает плавную работу двигателя.
Результаты расчета положения характерных точек приведены в таблице № 2.
Таблица № 2
Обозначение | Положение | φє | х, дм. | Vх , дм3 | |
r | 20єдо ВМТ | 700 | 0,03002 | 0,064158576 | 0,118 |
r | 20є после ВМТ | 20 | 0,03002 | 0,064158576 | 0,085 |
a | 60є после НМТ | 240 | 0,62668 | 0,434125563 | 0,113038 |
f | 30єдо ВМТ | 330 | 0,06614 | 0,078968975 | 1,179456 |
c | 20єдо ВМТ | 340 | 0,03002 | 0,064158576 | 1,569637 |
r | ВМТ | 360 | 0 | 0,05185 | 0,1015 |
c | ВМТ | 360 | 0 | 0,05185 | 2,5243 |
zд | 10є после ВМТ | 370 | 0,0076 | 0,054966315 | 6,769 |
b | 60єдо НМТ | 480 | 0,62668 | 0,434125563 | 0,556816 |
b’’ | НМТ | 540 | 0,78 | 0,52765 | 0,334927 |