Реферат

Реферат Авто-двигатели

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем 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.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 25.11.2024





Введение



 На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.

 В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.

 Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.

 Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания.

 Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов, действующих в над поршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диметр цилиндра и ход поршня) и проверить на прочность его основные детали.
1.Принятие и выбор исходных данных:



Исходные данные:



Масса снаряженного транспортного средства: = 3230 кг

Полезный вес,кг или количество пассажиров вместе с водителем: n = 9

Максимальная скорость:  = 44.44м/с

Коэффициент сопротивления качению: = 0.016
1.1   
Полная масса автомобиля:


 кг

Где:

 - масса снаряженного автомобиля ,кг, указывается в исходных   данных(приложение 1)

- тоннаж или грузоподъемность автомобиля, кг, указывается в исходных данных (приложение 1)

масса пассажиров вместе с водителем определяется выражением:

,кг

Тоннаж для легковых автомобилей и автобусов можно принять из следующих условий:

 - для легковых автомобилей.

1.2   
Механический КПД трансмиссии автомобиля


Тип автомобиля

Колесная формула



Легковые автомобили

4*2

0.92…0.94



Принимаю =0,93

1.3   
Фактор обтекаемости

автомобиля
kF


Для автомобилей среднего и большого класса    kF = 0,9

1.4   
Максимальная мощность для движения автомобиля





Где:




где

                                             (1.4)
1.5   
Частота вращения коленчатого вала на максимальной мощности


                                                                                                        (1.5)

                                                                                         (1.6)

= (1,1…1,2)∙=1,1∙753,66=805,933                                                                        (1.7)

=70…80 принимаю – 70                                                                                              (1.8)

1.6   
Эффективная максимальная мощность двигателя

==                                                    (1.9)

Где:

Тип двигателя

Коэффиценты

a

b

c

ДИЗ

1,0

1
,0


1
,0




1.7   
Число тактов двигателя τ= 4


1.8   
Количество и расположение цилиндров i = 8,
V
образный

1.9   
Диаметр цилиндра
D
 
для автотракторных двигателей изменяется в пределах от 60…150 мм и зависит от типа двигателя.ПринимаюD =
9
5
мм.


1.10         
Ход поршня
S



Тип двигателя

Ψ=S/D


ДИЗ

с цилиндрами в V


0,75…1,1



1.11         
Средняя скорость поршня

=



Тип двигателя



ДИЗ

Для автомобилей работающих на газообразном топливе

7…14



1.12Величина =
R
/


Величина=R/(R – радиус кривошипа, мм и )принимается для двигателей легковых автомобилей в пределах , для двигателей грузовых автомобилей

Принимаю


1.13 Рабочий объем цилиндра


1.14 Литровая мощность двигателя
=
Ориентировочные значения:

Тип двигателя

,


ДИЗ

Для легковых автомобилей

10…40



1.15 Степень сжатия
Степень сжатия ε

Тип двигателя




ДИЗ

С жиженным газом

5…8

Принимаю  = 8



1.16
Коэффициент избытка воздуха λ


Тип двигателя

λ

ДИЗ

С жидким топливом: бензин

0,85…0,98

Принимаю λ=0,9





2……………………Впускного процесса
В этой модели расчета применяются следующие основные гипотезы:

·        Свежий заряд и остаточные газы считаются идеальными газами

·        После поступления в цилиндре, кинетическая энергия свежего заряда превращается полностью в тепло

2.1Первоначальные условия состояния

     Давление и температура свежего заряда на входе в двигатель, в случае     работы без наддува, являются давление и температура окружающей среды  и ,которые для стандартизированных условий имеют следующие       значения: .

Для двигателей с наддувом ,давление и температура на входе в двигатель являются давление  температура ,на выходе из компрессора. В случае присутствия промежуточного холодильника, воздух из нагнетателя поступает в него, а затем в цилиндр двигателя. В этом случае давление и температура на входе в двигатель являются давление  за холодильником.
2.2

Давление остаточных газов
.

Давление остаточных газов устанавливается в зависимости от числа и расположение клапанов, газодинамических сопротивлений во впускном и выпускном коллекторах, в том том числе и сопротивления глушителя, фаз газораспределения, характера наддува, быстроходности двигателя, нагрузки, системы охлаждения и других факторов.

На номинальном режиме без наддува давление остаточных газов определяется выражением:

 МПа                                 (2.8)

 МПа
2.2.2
Температура остаточных газов
.

Температура остаточных газов зависит от типа двигателя, степени сжатия, коэффициента избытка воздуха и частоты вращения.

Тип двигателя

,К

ДИЗ

Жидкое топливо

900…1100

Принимаю .
2.3.Температура подогрева свежего заряда .

Подогрев свежего заряда происходит при его контакте со стенками впускного тракта и цилиндра, а также из-за остаточных газов. Величина  зависит от расположения и конструкции впускного коллектора, системы охлаждения, быстроходности двигателя и вида наддува. Повышение температуры улучшает процесс испарения топлива, но снижает плотность заряда, что отрицательно влияет на наполнение.
Таблица подогрева свежего заряда .


Тип двигателя

,

ДИЗ

Без наддува

0
…20


Принимаю , K



2.4. Давление свежего заряда в конце впуска .

Давление свежего заряда в конце впуска является основным фактором, определяющий количество рабочего тела, поступающего в цилиндр двигателя.
2.4.1. Коэффициент газодинамических сопротивлений на впуске  и средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы .
 принимаю

 принимаю .
2.4.2.Плотность свежего заряда .

Плотность свежего заряда определяется выражением для двигателей без наддува:

 ,кг/                                     (2.10)

Где: R= 287 Дж/кгK

,
2.4.3. Потери давления .

     Потери давления вследствие газодинамического сопротивления на впуске определяется выражением для двигателей без наддува:
, МПа                        (2.11)

 ,МПа
Где :  - коэффициент затухания скорости движения заряда в минимальном                                  сечении впускной системы;

         - коэффициент газодинамического сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому сечению.
2.4.4. Давление свежего заряда в конце пуска .

Давление свежего заряда в конце впуска определяется выражением для двигателей без наддува:

 ,МПа                                           (2.12)
 ,МПа
2.5.Коэффициент остаточных газов .

Коэффициент остаточных газов характеризует качество отчистки цилиндра от продуктов сгорания. С увеличением   уменьшается количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска. Коэффициент остаточных газов определяется для двигателей без наддува выражением:
                                     (2.13)

Где:  коэффициент дозарядки;

        коэффициент отчистки;

Таблица коэффициента остаточных газов.

Тип двигателя




ДИЗ

С жидким топливом

0,04…0,10

2.6. Температура свежего заряда в конце впуска .

Температура свежего заряда в конце впуска  определяется для двигателей без наддува выражением:
 , К                                                 (2.14)


 


Величина  зависит от температуры рабочего тела, коэффициента остаточных газов, степени подогрева заряда и в меньшей степени от температуры остаточных газов.

Таблица температуры свежего заряда в конце впуска .

Тип двигателя

 ,К


ДИЗ

С жидким топливом

320…370



2.7. Коэффициент наполнения .

Коэффициент наполнения  или КПД наполнения определяется отношением действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр,  к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра  при условии, что температура и давление в нем равны температуре и давлению среды, из которой поступает свежий заряд.

Коэффициент наполнения  определяется для двигателей без наддува выражением:
                                               (2.15)






Таблица коэффициента наполнения .

Тип двигателя




ДИЗ

Карбюраторный

0,70….0,90


3. Параметры процесса сжатия

В период процесса сжатия в цилиндр двигателя повышается температура и давление рабочего тела, что обеспечивает надежное воспламенение и эффективное сгорание топлива.
3.1. Коэффициент политропы сжатия .

Коэффициент политропы сжатия  воздействован в значительной мере частотой вращения коленчатого вала двигателя, степенью сжатия, размеров и материала деталей кривошипно- шатунного механизма, теплообмена между рабочим телом и стенок цилиндра и т.д. Вследствие обработки значительного числа экспериментальных данных литература указывает для коэффициента политропы сжатия  следующие значения:
Таблица коэффициента политропы сжатия.

Тип двигателя




ДИЗ

С жидким топливом

1,28…1,38

Принимаю:

3.2. Давление смеси в конце процесса сжатия .

Давление смеси в конце процесса сжатия  определяется выражением:
 ,МПа                                           (3.1)
 ,МПа     

  

3.3.

Температура смеси в конце процесса сжатия
 .

Температура смеси в конце процесса сжатия   определяется выражением:


 ,К                                    (3.2)
 ,К


Таблица давления  и температуры  смеси в конце процесса сжатия.

Тип двигателя

 ,МПа

 ,К

Бензиновый карбюраторный двигатель

0,9…2,0

600…800



3.4. Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия .

Средняя мольная теплоемкость рабочего тела называется отношение количества теплоты, сообщаемой телу в заданном процессе, к изменению температуры при условии, что разность температур является конечной величиной. Величина теплоемкости зависит от температуры и давления тела, ее физических свойств и характера процесса.
3.4.1. Средняя мольная теплоемкость свежей смеси в конце процесса сжатия .

Средняя мольная теплоемкость свежей смеси в конце процесса сжатия  определяется выражением:
 ,                   (3.3)

Где   
,
3.4.2. Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце процесса сжатия .

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце процесса сжатия  определяется методом интерполяции.

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов при низшем соответственно высшем  определяется выражением:
 ,           (3.4)


 ,



Где:  и средняя мольная теплоемкость остаточных газов при низшем соответственно высшем  в зависимости от низшем  соответственно высшем  коэффициента избытка воздуха согласно табличным данным.

для бензина.

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце процесса сжатия    определяется выражением:
 ,                   (3.5)
 ,



3.4.3. Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия .

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия  определяется выражением:
,                     (3.6) 

      

,              
4. Параметры процесса сгорания.
4.1. Состав и низшая теплота сгорания топлива .

4.1.1.Состав топлива.

Жидкое топливо и сжиженный газ имеют следуют следующий массовый состав элементов:
 , кг                                    (4.1)


C
,
H
,
H
,
S
– массовая доля химических элементов и воды
W

в 1 кг топлива.

Элементарный состав жидкого топлива в массовых долях представлен  в таблице:

Показатели

Сжиженный газ

Массовый состав на 1 кг топлива

C


H

O

W

S



0
,830


0,170

0

0

0

Средняя молярная масса  ,кг/кмоль

44,1…52,6

Низшая теплота сгорания , кДж/кг

46000



4.1.2. Низшая теплота сгорания топлива .

Низшая теплота сгорания топлива  это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива, без учета тепла конденсации паров воды.

Низшая теплота сгорания  при сгорании 1 кг жидкого топлива или сжиженного газа в кДж/кг определяется эмпирическим выражением или принимается согласно табличным данным.
        (4.2)


Где: C, H, O, S – массовая доля химических элементов и воды W в 1 кг топлива.
4.2. Параметры рабочего тела.
4.2.1. Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива .

Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива  
,
учитывает объемную долю кислорода в воздухе, определяется для жидких топлив выражением:
                                   (4.4)

4.2.2. Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива
L
.


Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива , определяется для жидких топлив выражением:
      
                                
(4.5)

   


   


4.2.3. Количество свежего заряда, отнесенное на  1 кг топлива .

Количество свежего заряда, отнесенное на  1 кг топлива , для ДИЗ определяется выражением
                               (4.5)
Где: средняя молярная масса, кДж/кмоль, согласно табличным данным.
  


4.2.4. Количество остаточных газов при сгорании топлива .

Количество остаточных газов при сгорании топлива  для  определяется выражением:
                       (4.6)
 


4.2.5. Изменение количества молей рабочего тела при сгорании .

Изменение количества молей рабочего тела   при сгорании  определяется    выражением:
                                 (4.7)
 

4.2.6. Теоретический коэффициент молекулярного изменения свежего заряда .

Теоретический коэффициент молекулярного изменения свежего заряда  определяется выражением:
                                                  (4.8)

4.2.7. Действительный коэффициент молекулярного изменения свежего заряда .

Действительный коэффициент молекулярного изменения свежего заряда  определяется выражением:
                                                 (4.9)
             

     

Величина действительного коэффициента молекулярного изменения свежего заряда  изменяется в пределах табличных данных:

Тип двигателя




ДИЗ 


1,02…1,12


4.3. Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания  и теплота неполноты сгорания .
4.3.1. Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания .

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания     определяется выражением:
                         (4.10)
 
4.3.2. Теплота неполноты сгорания .

Теплота неполноты сгорания  определяется выражением:
                          (4.11)
          

4.4. Коэффициент использования теплоты .

      Коэффициент использования теплоты  оценивает потери тпла во время процесса сгорания, при диссоциации продуктов сгорания, при утечки газов в двигателях с раздельными камерами и т.д.

Величина этого  коэффициента принята учитывая работу двигателя, конструктивные особенности, системы охлаждения, форму камеры сгорания, коэффициента избытка воздуха  и обороты коленчатого вала двигателя . 

                

Тип двигателя




ДИЗ

карбюраторный

0,80…0,95

Принимаю:


4.5. Степень повышения давления .

Степень повышения давления  принимается согласно табличным данным, учитывая, что чем  выше, тем больше расширение газов, повышается индикаторный КПД, но и слишком большая величина  приводит к неполноте сгорания и потери топлива.



Тип двигателя



ДИЗ

С жидким топливом

3,2…4,2



Принимаю
4.6. Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания .

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания  для ДИЗ с  определяется:
            (4.12) 


4.7. Температура в конце сгорания .

Температура в конце сгорания  исходит из уравнения сгорания для ДИЗ:
                     (4.13)

После подстановки принятых данных и преобразований получается следующее уравнение:
                            (4.14)
Где : А,В,С – численные значения известных величин.

Из которой температура  определяется выражением:
                        (4.17)


4.8. Давление в конце сгорания .

Давление в конце сгорания  для LBP определяется выражением:
                                  (4.18)

   

        


У этих двигателей определяется степень повышения давления  и сравнивается с табличными данными:
                                     (4.19)
   
4.9. Максимальное действительное давление в конце сгорания .
Максимальное действительное давление в конце сгорания ,учитывает полноту индикаторной диаграммы, определяется для ДИЗ выражением:
                          (4.20)
        

                              

4.10.Степень предварительного   и последующего  расширения.
4.10.1. Степень предварительного  .

Степень предварительного   определяется выражением:
                                       (4.21)

4.10.2. Степень последующего расширения .

Степень последующего расширения  определяется выражением:
                                         (4.22)
   
Значение  параметров процесса сгорания для современных двигателей изменяется в пределах табличных параметров.
Таблица параметров процесса сгорания.

Тип двигателя





,МПа

ДИЗ

2400…3100

3,5…7,5

3,0…6,9


5.Параметры процесса расширения.

В результате процесса расширения тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
5.1. Коэффициент политропы расширения .

В расчетах данный параметр принимается, учитывая, что при увеличении частоты вращения и коэффициента избытка воздуха коэффициент  уменьшается, а при использовании интенсивности жидкостного охлаждения и повышении отношения S
/
D
, возрастает. Хотя в течении процесса расширения величина  непостоянная, в расчетах используется среднее значение, принятое в указанных табличных пределах.
Таблица коэффициента политропы расширения .

Тип двигателя




ДИЗ

С жидким топливом

1,23…1,35



Принимаю

5.2. Давление в конце расширения .

Давление в конце расширения  определяется для ДИЗ выражением:
                                        (5.1)






5.3. Температура в конце расширения .

Температура в конце расширения  определяется для ДИЗ выражением:
 
                          
       
         (5.2)





Значение параметров процесса расширения для современных двигателей изменяется в табличных пределах.

Тип двигателя

, МПа




ДИЗ

0,35…0,60

1200…1700



6.Параметры выпускного процесса.

Во время выпускного процесса, очистка цилиндра от отработавших газов происходит в двух этапах: этап или период свободного выпуска, когда при открытии с опережением выпускного клапана на 40 - 60 ОКВ у бензиновых двигателей и 30 - 50 ОКВ у ДД, продукты сгорания под высоким давлением удаляются с критической скоростью 600…700 м/с, снижаясь до 60 - 100 м/с в НМТ. В данном периоде, который заканчивается в НМТ, цилиндр очищенный примерно на 60 – 70% от продуктов сгорания; этап, когда поршень перемещается к ВМТ, используя выпуск продуктов сгорания до закрытия выпускного клапана на 15 - 30 ОКВ у бензиновых двигателей и 10 – 35 ОКВ у ДД, после ВМТ.
6.1. Проверка точности принятия величины температуры остаточных газов.
6.1.1. Допустимая температура остаточных газов .

В конце выпуска в цилиндре остается некоторое количество газов давлением  и температурой , величины которых приняты в начале теплового расчета.

Проверка точности принятия величины температуры остаточных газов осуществляется подсчитав температуру газов на выходе выражением:
                                    (6.1)
          

6.1.2. Погрешность при принятии температуры остаточных газов  .

    Погрешность при принятии температуры остаточных газов  определяется выражением:

                                       (6.2)

     


 
                                



7. Расчет качественных показателей

и определение размеров двигателя.
7.1. Индикаторные параметры двигателя.
7.1.1. Среднее индикаторное давление .

Среднее индикаторное давление  представляет индикаторную механическую работу на единицу объема цилиндра.

Теоретическое среднее индикаторное давление определяется для ДИЗ выражением:
                 (7.1)
 


Действительное среднее индикаторное давление определяется выражением:

                                               (7.2)
                                               
Где: коэффициент полноты индикаторной диаграммы, который принимается согласно табличным данным.

Тип двигателя




ДИЗ

0,94…0,98

  Ориентировочные значения среднего индикаторного давления, на полной нагрузке представлены в таблице.

Тип двигателя

,МПа


ДИЗ

нефорсированные

0,6…1,4



7.1.2. Индикаторный КПД .

Индикаторный КПД  представляет отношение между индикаторной механической работой и тепло внесенное в цикл, соответственно доступное тепло единицы массы топлива. Индикаторный КПД  определяется для двигателей без наддува выражением:
                                          (7.3)

 

Где:
   


Значение индикаторного КПД   для современных двигателей, на номинальном режиме, изменяется в пределах таблицы:



Тип двигателя

                                     

ДИЗ

0,30…0,45



7.1.3. Индикаторный удельный расход топлива


Индикаторный удельный расход топлива  определяется для двигателей с жидкостным топливом выражением:
                                    (7.4)

Индикаторный удельный расход  топлива  на номинальном режиме изменяется в пределах таблицы:

Тип двигателя



ДИЗ

210…320



7.2. Эффективные показатели двигателя.

Параметры, характеризующие работу двигателя, отличаются от индикаторных наличием необходимых затрат полезной работы на преодоление различных механических сопротивлений и на совершение процессов впуска и выпуска.
7.2.1. Среднее давление механических потерь .

Среднее давление механических потерь  определяется выражением:
                                     (7.5)

Где: a,b- коэффициенты, значения которых указанные в таблице.
Среднее давление механических потерь  определяется без учета качества масла, теплового состояния двигателя, качество поверхностного трения и наддува.

Тип двигателя





ДИЗ:

i







1. Сочинение на тему Лермонтов м. ю. - Последняя встреча печорина и максима максимыча
2. Курсовая Нормы российского права регулирующие гражданско-правовые договоры
3. Реферат Кожухотрубный конденсатор
4. Контрольная работа Контрольная работа по Маркетингу 4
5. Реферат Чернышевский Н.Г.
6. Реферат на тему Этапы коррекционной работы по преодолению нарушений письма и чтения у детей с элементами общего недоразвития
7. Реферат на тему Internet Users Turn Into Addictes Essay Research
8. Реферат Правила проверки композиции анкеты
9. Курсовая Аудит, его содержание и значение
10. Курсовая на тему Оренбургский Караван-сарай