Основные показатели и размеры цилиндра двигателя.

Кафедра

“Двигатели внутреннего сгорания”

Группа

Введение

Тепловой расчет двигателя служит для определения параметров рабочего тела в цилиндре (рабочей полости) двигателя, а также оценочных показателей процесса, позволяющих определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.

В основе приведенной методики расчета лежит метод В.И. Гриневецкого, в дальнейшем усовершенствованный Е.К. Мазингом. Н.Р. Брилингом, Б.С. Стечкиным и др.

Проведение теплового расчета позволяет освоить связь между отдельными элементами рабочего цикла и получить представление о влиянии различных факторов на показатели двигателя в целом.

Задачей динамического расчета является определение сил, действующих в механизмах преобразования энергии рабочего тела в механическую работу двигателя.

Как правило, тепловой и динамический расчеты выполняются для режима номинальной мощности.

Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания

Ne-эффективная мощность, кВт;

n-частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

τ- тактность;

í-число цилиндров двигателя;

S-ход поршня, м;

D-диаметр цилиндра, м;

α-коэффициент избытка воздуха;

ε-степень сжатия;

Тепловой расчет и определение основных размеров двигателя

Процесс наполнения.

В результате данного процесса цилиндр двигателя наполняется свежим зарядом. Давление и температура окружающей среды принимаются: p₀ = 0,10 МПа (1,03кг/см²), Т₀=293К для тракторных двигателей. Давление остаточных газов в зависимости от типа двигателя р_r = (1,05…1,25)p_o; исходя из этого принимаем р_r=0,1180 МПа.

Температура остаточных газов выбирается в зависимости от типа двигателя с учетом того, что для дизельных двигателей она изменяется в пределах Т_r = 700…900 К, исходя из этого принимаем Т_r = 800 К

В зависимости от типа двигателя температура подогрева свежего заряда DТ = -5…30 К, примем DТ = 15 К

Давление в конце впуска

Р_a=Р₀-DР_a.

Величина потери давления на впуске DРа колеблется в пределах:

длядизельных двигателей DР_a = (0,04…0,18)Р_o, тогда

DР_a = 0,1* Р₀

DР_a = 0,1*0,08 = 0,008 DРа = 0,05×0,1=0,005 МПа

Р_a=0,10-0,008=0,092 МПа

Величина коэффициента остаточных газов γr изменяется в пределах:

для дизелей γr =0,02…0,06.

где e - степень сжатия. e =16,4

Температура в конце впуска

В современных двигателях температура в конце впуска бывает:

для дизелей Ta=(310…350).

Коэффициент наполнения

Процесс сжатия

Температура в конце сжатия

В этих формулах n1 – показатель политропы сжатия, который для автотракторных двигателей находится в пределах n1 = 1,34…1,42. Принимаем n1 = 1,35 , тогда

P_с =0.092*16,4 ^1,35 =4,02

T_c =324 *16,4 ^0.35 =862

Для автотракторных двигателей давление и температура в конце сжатия изменяется в пределах (табл. 1):

Таблица 1

Процесс сгорания

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания1 кг жидкого топлива

где q_с; q_h; q_o - cредний элементарный состав топлива в долях кг соответственно углерода, водорода и кислорода. Для дизельного топлива принимают:

a =1,8 – коэффициент избытка воздуха .

Количество продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при a>=1

Величина μ для дизелей изменяется в пределах μ=1,01…1,06.

Низшую теплоту сгорания дизельного топлива принимаем:

Hu = 42500 кДж/кг

Средняя мольная теплоемкость свежего заряда определяется по формуле:

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания для дизельных двигателей определяется по формуле:

Максимальная температура сгорания подсчитывается по уравнению:

Величину степени повышения давления для дизелей выбирают в следующих пределах:

для дизелей с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием

Примем степени повышения давления

T_Z=1899 К

Действительное давление цикла

Таблица 2

Процесс расширения.

Степень предварительного расширения для дизельных двигателей

Степень последующего расширения:

Величина среднего показателя политропы расширения для дизельных двигателей n₂ = 1,15…1,28. Выбираем n₂ = 1,2.

Температура в конце расширения:

Давление в конце расширения:

Примерные значения Pb и Tb для автотракторных двигателей следующие:

Таблица 3

Процесс выпуска

Параметрами процесса выпуска (Рr и Тr) задаются в начале расчета процесса впуска. Правильность предварительного выбора величин Рr и Тr проверяется по формуле проф. Е. К. Мазинга:

Погрешность вычислений составляет:

Т.к. погрешность вычислений не превышает 10% ,то величина Т_r выбрана правильно.

Индикаторные показатели.

Среднее индикаторное давление теоретического цикла для дизельных двигателей подсчитывается по формуле:

где j_п – коэффициент полноты диаграммы, который принимается для дизельных двигателей j_п = 0,92...0,95. Принимаем j_п = 0,95

Величина Рi для дизельных двигателей без наддува изменяется в следующих пределах Рi=0,75…1,05

Индикаторный КПД для дизельных двигателей подсчитывается по формуле

Удельный индикаторный расход топлива определяется по уравнению

Величина индикаторного КПД для автотракторных дизельных двигателей

ηi= 0,40…0,53

Эффективные показатели.

Механический КПД дизельного двигателя =0,70…0,80. Принимаем =0,8

г/кВт*ч

Для существующих дизельных двигателей эффективные показатели могут иметь следующие величины (табл. 4);

Таблица 4

Основные показатели и размеры цилиндра двигателя.

дм³

где, Ne =90 кВт;

Ре =0,632 МПа;

n=1100 1/мин;

t = 4 для четырехтактных двигателей

где i – число полостей двигателя.

дм³ ;

Диаметр цилиндра:

;

м;

Ход поршня:

S=D*(S/D);

S=0,154*1,35=0,208 м

Литраж двигателя :

эффективную мощность:

кВт;

Н*м

среднюю скорость поршня:

часовой расход жидкого топлива:

кг/ч

Определим погрешность вычисления Ne:

кВт/л;

Величина литровой мощности для автотракторных дизельных двигателей

колеблется в пределах:

2.9. Сводная таблица результатов теплового расчета

Таблица 5

Параметр	Вычисленное значение	Экспериментальное значение
gr	0.0327	0.02…0,06
Та, K		310…350
hv	0.86	0,80…0,90
pc, МПа	4.02	3,5…5,5
Тс, К		700…900
m	1,031	1,01…1,06
рzT, Мпа	8,04	5…10
рzd, МПа	8,04	5…10
Тz, K		1800…2300
,МПа	0,33	0,2…0,4
Тb, K	1113,9	1000…1200
pi, МПа	0,79	0,75…1,05
hi	0,47	0,40…0,53
gi, г/(кВт*ч)	180,2	163…220
pe, МПа	0,632	0,45…0,85
hе	37,6	30…42
gе, г/(кВт*ч)	225,3	210…280

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: