Плотность заряда, поступающего в двигатель, на номинальном
режиме вычисляется по формуле:
,
где - удельная газовая постоянная для воздуха, Дж/кгК;
287 Дж/кгК;
3.
Ход поршня при номинальной частоте вращения, Sp вычисляется по формуле:
где = 1900 об/мин;
Отношение площади поршня к площади клапанов вычисляется по
формуле:
,
где = 3,14;
R - радиус поршня, мм;
R = 70 мм;
- радиус впускного клапана, мм;
= 12,25 мм;
Максимальная скорость свежего заряда в проходном сечении впускного
клапана, вычисляется по формуле:
;
Сопротивление выпускной системы с учётом коэффициента
затухания скорости
;
принимаем .
Давление в цилиндре двигателя в конце впуска , вычисляется по формуле:
Давление остаточных газов на номинальном режиме работы, , двигателя вычисляется по формуле:
Температура остаточных газов , принимаем
Коэффициент остаточных газов вычисляется по формуле:
где - степень сжатия;
= 17,4
.
Температура рабочего тела в конце наполнения вычисляется по формуле:
где (теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном давлении, теплоёмкость воздуха при постоянном давлении).
.
Коэффициент наполнения вычисляется по формуле:
;
Процесс сжатия
Для определения показателя адиабаты сжатия по учебному пособию
принимаем нижний предел температуры рабочего тела в конце сжатия , расчётную температуру .
Теплоёмкость свежего заряда в точке С согласно таблице 10 будет
равна:
,
где - температура в конце такта сжатия, ();
;
/кмоль.
Теплоёмкость свежего заряда в точке А вычисляется по формуле:
,
Рисунок 1. Расчётный цикл при V= const
где - температура рабочего тела в конце наполнения, в точке А, ();
;
/кмоль.
Показатель адиабаты сжатия вычисляется по формуле:
;
Принимаем .
Температура рабочего тела в конце сжатия вычисляется по формуле:
.
Ошибка в выборе расчётной температуры рабочего тела в конце сжатия
вычисляется по формуле:
Так как ошибка не превышает 2%, значение , выбрано верно.
Давление в конце сжатия вычисляется по формуле:
Процесс сгорания
При определении температуры рабочего тела в конце сгорания
предполагаем, что процесс сгорания рабочего тела в начале проходит при
постоянном объёме, а затем при постоянном давлении. Температуру рабочего тела в
точке определяем на основании уравнения внутренних энергий для точки С и Z с учётом количества теплоты, выделенной при сгорании
топлива.
Общее уравнение сгорания для дизельных двигателей имеет следующий
вид
,
Действительный коэффициент молекулярного изменения вычисляется по
формуле:
.
Степень повышения давления на участке С - Z1
принимаем .
Коэффициент использования теплоты принимаем = 0,865.
Определяем значения внутренних энергий:
воздуха в конце сжатия по формуле:
.
продуктов сгорания в конце сжатия при по формуле:
;
продуктов сгорания в конце сжатия с учётом коэффициента избытка
воздуха по формуле:
;
.
;
Правую часть уравнения с учётом данных, приведённых в учебном
пособие, преобразуем следующим образом:
определяем внутреннюю энергию рабочего тела в точке Z при по формуле:
определяем внутреннюю энергию воздуха по формуле:
внутреннюю энергию рабочего тела в точке Z с учётом коэффицента избытка воздуха по формуле:
После преобразований получаем:
откуда
;
Давление в конце сгорания вычисляется по формуле:
Степень предварительного расширения вычисляется по формуле:
;
.
Степень последующего расширения вычисляется по формуле:
.
Процесс расширения и выпуска
Для определения теплоёмкостей рабочего тела используем данные из
учебного пособия.
Теплоёмкость продуктов сгорания в точке Z при вычисляется по формуле:
где
Теплоёмкость воздуха в точке Z вычисляется по формуле:
Теплоёмкость рабочего тела в точке Z с учётом коэффициента избытка воздуха, () вычисляется по формуле:
Принимаем температуру рабочего тела в конце расширения
Теплоёмкость продуктов сгорания в точке B для принятой температуры при вычисляется по формуле:
;
Теплоёмкость воздуха в точке В для принятой температуры вычисляется по формуле:
Теплоёмкость рабочего тела в точке B с учётом коэффициента избытка воздуха, () вычисляется по формуле:
Показатель политропы расширения вычисляется по формуле:
;
.
Температура рабочего тела в конце расширения вычисляется по
формуле:
где ;
;
.
Ошибка составит:
Так как ошибка не превышает 2%, значение , выбрано верно.
Давление рабочего тела в конце расширения вычисляется по формуле:
где
Проверка выбранной температуры остаточных газов.
где
Ошибка составит:
где
Так как ошибка не превышает 2%, значение температуры остаточных
газов выбрано верно.
Показатели работы цикла определяем на основании данных, полученных
в результате выполненных расчётов процессов впуска, сжатия, сгорания и
расширения.
Среднее теоретическое индикаторное давление вычисляется по
формуле:
,
= .
Для определения действительного среднего индикаторного давления
принимаем коэффициент скругления индикаторной диаграммы , коэффициент полноты насосных потерь Действительное среднее индикаторное давление вычисляется по
формуле:
где
Индикаторный коэффициент полезного действия вычисляется по
формуле:
.
Индикаторный удельный расход топлива вычисляется по формуле:
гр/кВт∙ч;
Давление механических потерь вычисляется по формуле:
где
= 1900 об/мин ();
.
Эффективное давление вычисляется по формуле:
Механический коэффициент полезного действия вычисляется по
формуле:
Эффективный коэффициент полезного действия вычисляется по формуле:
;
Эффективный удельный расход топлива вычисляется по формуле:
Индикаторная мощность двигателя вычисляется по формуле:
где
Диаметр цилиндра двигателя вычисляется по формуле:
двигатель сгорание
тепловой баланс
где - тактность;
;
Литраж двигателя вычисляется по формуле:
.
Расчётная мощность двигателя вычисляется по формуле:
Крутящий момент двигателя вычисляется по формуле:
Часовой расход топлива вычисляется по формуле:
Тепловой баланс двигателя
Общее количество теплоты, выделенной при полном сгорании топлива
за один час, вычисляется по формуле:
где ;
Теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя вычисляется по
формуле:
,
где
;
Теплота, эквивалентная механическим потерям вычисляется по
формуле:
,
где
;
Теплота, потерянная с отработавшими газами, определяется как
разность между теплотой, унесённой с отработавшими газами и теплотой,
поступающей в цилиндры двигателя со свежим зарядом.
Температура отработавших газов в
где
Температура воздуха, поступающего в цилиндры двигателя,
вычисляется по формуле:
где
Изобарная теплоёмкость продуктов сгорания при температуре вычисляется по формуле:
Изобарная теплоёмкость продуктов сгорания при температуре вычисляется по формуле:
Теплоёмкость отработавших газов с учётом значения
коэффициента избытка воздуха вычисляется по формуле:
где α = 1,7;
Изобарная теплоёмкость воздуха, поступающего в цилиндр двигателя,
вычисляется по формуле:
где
Теплота, потерянная с отработавшими газами, вычисляется по
формуле:
,
;
Теплота, передаваемая охлаждающей жидкости, вычисляется по
формуле:
где
|
c - коэффициент
пропорциональности;
|
|
принимаем с = 0,35
|
|
i = 8;
|
|
Dц = 1,48 дм;
|
|
m - показатель степени;
|
|
принимаем m = 0,68;
|
|
n = 1900 об/мин;
|
|
α =
1,7;
|
;
Неучтённые потери вычисляются по формуле:
;
;
Список использованных источников
1. Расчёт
автомобильных и тракторных двигателей: Учебное пособие для вузов./ А.И. Колчин,
В.П. Демидов - 3-е изд. перераб. и доп. - М: Высш. шк., 2002. - 496 с.
2. Ховах
М.С. конструирование узлов и деталей машин. / В.М. Архангельский, М.М. Вихерт,
А.Н. Войнов, Ю.А. Степанов, В.И. Трусов, М.С. Ховах. - М.: Изд-во «Машиностроение»,
1977. - 592 с.
3. Богатырёв
А.В. и др. Автомобили/ А.В. Богатырёв, Ю.К. Есеновский Лашков, М.Л. Насовский,
В.А. Чернышев. - М.: Колос, 2004. - 496 с.
. Тепловые
расчёты автомобильных двигателей: учеб. пособие / Сост. П.Л. Шевченко - Омск:
Изд-во СибАДИ. 2007. - 38 с.
. Шевченко
П.Л. Расчёт автомобильных двигателей «Методические указания к курсовому проекту
по двигателям внутреннего сгорания, для студентов, обучающихся по специальности
«Автомобили и автомобильное хозяйство»»: методические указания / П.Л. Шевченко;
СибАДИ. - Омск: СибАДИ, 2008. - 28 с.
. Сердюк
Ю.И. «Методические указания к курсовому проектированию по двигателям
внутреннего сгорания «Автомобили и автомобильное хозяйство»»: методические
указания / П.Л. Шевченко; СибАДИ. - Омск: СибАДИ, 1989. - 36 с.
8. Каталог
агрегатов ЯМЗ. Режим доступа: http://www.edk.ru/index.htm.
9. Двигатели
внутреннего сгорания: Конструирование и расчёт на прочность поршневых и комбинированных
двигателей: Учебное пособие для вузов./ А.С. Орлин, В.П. Круглова - 4-е изд.
перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1984. - 384 с.