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 8.11.2024





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)


 ,К


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:
 ,К
                          
                (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. Реферат Проблеми та шляхи вдосконалення рекреаційного комплексу Чехії
2. Курсовая на тему Глобализация и пути интеграции России в мировое сообщество
3. Реферат Непрямое налогообложение в Украине
4. Реферат Статистическое изучение занятости в Амурской области
5. Реферат на тему Инструменты для стеклодувных работ
6. Реферат на тему Ціна сучасних інформаційних технологій
7. Реферат на тему The Paradox Of Community Essay Research Paper
8. Курсовая Конкурентоспособность предприятия 2
9. Диплом Оценка эффективности маркетинговой политики предприятия на примере ОАО Нефтекамский хлебокомбинат
10. Сочинение на тему Сочинения на свободную тему - Как я познала истинную ценность вещей сочинение-заметка в газету