Проверочный расчет двигателя ВАЗ 11194
Министерство
образования и науки РФ
Восточно-Сибирский
государственный университет технологий и управления
Кафедра
«Автомобили»
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ
РАБОТА
по
дисциплине «Силовые агрегаты»
«Проверочный
расчет двигателя ВАЗ 11194»
Выполнил: студент ЗФО ЭТТМиК
Архипенко А.А.
Проверил: доц., к.т.н.
Гергенов С.М.
Улан-Удэ,
2015
Содержание
Введение
. Исходные данные
. Тепловой расчет и тепловой баланс
ДВС
.1 Тепловой расчет исправного
цилиндра ДВС
.2 Тепловой баланс ДВС
Список литературы
Введение
Цель проверочного расчета ДВС заключается в:
§ сравнении рабочих процессов, протекающих в
исправном и неисправном цилиндрах;
§ оценке показателей и характеристик ДВС для его
исправного и неисправного состояний;
§ Сравнительном анализе показателей и характеристик
рассчитываемого ДВС с другим ДВС такого же класса с формулировкой технических
решений по его улучшению. Проверочный расчет ДВС состоит из:
1) Теплового расчета и теплового баланса
исправного цилиндра ДВС с построением индикаторной диаграммы;
2) Теплового расчета неисправного цилиндра
ДВС с построением индикаторной диаграммы;
1. Исходные данные
Модель
ДВС
|
ВАЗ
11194
|
Топливо
|
АИ-95
|
Система
питания
|
Распределительный
впрыск с электронным управлением
|
Количество
клапанов
|
16
|
Экологический
класс
|
ЕВРО-III,
IV
|
Подача
воздуха
|
Атмосфера,
po=0.1 МПа
|
Число
и расположение цилиндров
|
4,
рядное
|
Эффективная
мощность, Ne
|
65,5
кВт
|
Номинальная
частота вращения коленчатого вала, nN
|
5250
об/мин
|
Максимальный
крутящий момент, Mmax
|
127
Н∙м
|
Частота
вращения коленчатого вала, соответствующая максимальному крутящему моменту, nM
|
4200-4800
об/мин
|
Степень
сжатия, ε
|
10,8
|
Диаметр
поршня, d
|
76,5 мм
|
Ход
поршня, hп
|
75,6
мм
|
Рабочий
объем, Vраб
|
1,39
л
|
Длина
шатуна, мм
|
133,5
|
Радиус
кривошипа, мм
|
37,8
|
2. Тепловой расчет и тепловой баланс ДВС
.1 Тепловой расчет исправного цилиндра ДВС
Основные расчетные режимы:
При проведении теплового расчета исправного
цилиндра ДВС выбирают следующие режимы:
) режим минимальной частоты вращения nmin=1000
мин-1, обеспечивающий устойчивую работу двигателя;
2) режим максимального крутящего момента
при nM=4800 мин-1;
) режим максимальной (номинальной)
мощности при nN=5250 мин-1
) режим максимальной скорости движения
автомобиля при nmax=(1,05…1,20)∙nN=6000
мин-1;
Топливо:
а) средний элементарный состав и молекулярная
масса топлива:
C=0.855; H=0.145; O=0; S=0; W=0
mT=115 кг/моль;
б) низшая теплота сгорания жидкого топлива,
МДж/кг:
HU=33.91∙C+125.6∙H-10.89∙(O-S)-2.51∙(9∙H+W)
(2.1)
Где C,H,O,S
- массовые доли химических элементов в 1 кг топлива.
HU=43.929;
Параметры рабочего тела.
а) теоритически необходимое количество воздуха
для сгорания 1 кг топлива:
в объемных единицах, кмоль возд/кг топлива
0,516 (2.2)
- в массовых единицах, кг возд/кг
топлива
14,957 (2.3)
б) коэффициент избытка воздуха.
Коэффициент избытка воздуха для выбранных
расчетных скоростных режимов:
) при nmin=1000
мин-1 - αmin=0.96;
2) при nM=4800
мин-1 - αmin=1;
) при nN=5250
мин-1 - αmin=1;
) при nmax=6000
мин-1 - αmin=0.98;
в) количество горючей смеси:
(2.4)
При nmin
nM
nN
nmax
где mT -
молекулярная масса топлива
г) количество отдельных компонентов продуктов
сгорания при K=0,5:
при неполном сгорании топлива (α<1):
кмоль СО/кг топлива (2.5)
расчет
двигатель цилиндр автомобиль
При nmin
nM
nN
nmax кмоль СО/кг топлива
кмоль СО2/кг топлива (2.6)
При nmin
nmax
, кмоль Н2/кг топлива (2.7)
При nmin
,кмоль Н2О/кг топлива (2.8)
При nmin
nmax
, кмоль N2/кг топлива
(2.9)
При nmin
nmax
при полном сгорании топлива (α=1):
см. формулу (2.6, 2.8 и 2.9);
nM
nN
nM
д) общее количество продуктов сгорания, кмоль
ПС/кг топлива:
при неполном сгорании топлива (α<1):
(2.10)
При nmin M2=0,077+0,0057+0,0696+0,0029+0,3931=0.5483
nmax M2=0,0741+0,0029+0,0711+0,0014+0,4013=0,5508
при полном сгорании топлива (α=1):
(2.11)
nM M2
nN M2
Параметры окружающей среды и остаточные газы.
а) давление pк,
(МПа) и температура Тк(К) окружающей среды:
pк=po=0,1
МПа; Тк=ТО=293 К.
б) температуры остаточных газов, К.
Температуры остаточных газов Тr
для расчетных скоростных режимов выбираются:
) при nmin=1000
мин-1-Tr1=905;
2) при nnM=4800
мин-1-Tr2=1020;
) при nN=5250
мин-1-Tr3=1030;
) при nmax=6000
мин-1-Tr4=1040;
в) давление остаточных газов, МПа.
Давление остаточных газов для расчетных режимов
двигателя определяются вначале для номинального режима работы:
- бензинового двигателя, с впрыском
топлива:
а затем для остальных расчетных
режимов:
(2.12)
При nmin
pr=0.1*(1.035+0.2358*10-8*10002)=0.1037pr=0.1*(1.035+0.2358*10-8*48002)=0.1089=0.1*(1.035+0.2358*10-8*52502)=0.1099
nmax pr=0.1*(1.035+0.2358*10-8*60002)=0.112
(2.13)
Результаты расчетов приведены в
таблице 2.1.
Таблица 2.1
Параметры
рабочего тела
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
n
|
1000
|
4800
|
5250
|
6000
|
α
|
0,96
|
1
|
1
|
0,98
|
M1
|
0,5050
|
0,5257
|
0,5257
|
0,5154
|
|
0,077
|
0,0713
|
0,0713
|
0,0741
|
MCO
|
0,0057
|
0
|
0
|
0,0029
|
|
0,0696
|
0,0725
|
0,0725
|
0,0711
|
|
0,0029
|
0
|
0
|
0,0014
|
|
0,3931
|
0,4095
|
0,4095
|
0,4013
|
М2
|
0,5483
|
0,5533
|
0,5533
|
0,5508
|
pr
|
0,1037
|
0,1089
|
0,11
|
0,112
|
Процесс впуска.
а) температура подогрева свежего заряда, ºС
С целью получения хорошего наполнения двигателей
на номинальных скоростных режимах принимается:
для бензинового двигателей с впрыском топлива DTN=6
°С;
тогда на остальных расчетных режимах значения DT:
(2.14)
При nmin ∆T=0.1352*(110-0.0125*1000)=
13,182
nM ∆T=0.1352*(110-0.0125*4800)=
6,76
nN ∆T=0.1352*(110-0.0125*5250)=5.9995
nmax ∆T=0.1352*(110-0.0125*6000)=
4,732
(2.15)
б)
плотность заряда на впуске, кг/м3
кг/м3 (2.16)
где Rв=287 Дж/(кг∙град)
- удельная газовая постоянная для воздуха.
в) потери давления на впуске, кг/м3
В соответствии со скоростными режимами и при
учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем можно
принять:
- для бензинового двигателя β2+ξвп=2,5
и ωвп=95
м/с;
где β - коэффициент
затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра; ξвп
- коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее
сечению; wвп - средняя скорость движения заряда в
наименьшем сечении впускной системы (в клапане).
Тогда потери давления на впуске, МПа:
(2.17)
При nmin
(2.18)
При nmin An=An=An=An=
г) давление в конце впуска ,МПа:
(2.19)
При nmin pa= pa= pa= pa=
д) Коэффициент остаточных газов:
(2.20)
при nmin γr=
nM γr=
nN γr=
nmax γr=
где φоч=1 -
коэффициент очистки для двигателей без наддува;
jдоз
- коэффициент дозарядки для бензинового двигателя
е) температура в конце впуска, К:
(2.21)
При nmin Ta Ta Ta Ta
ж) коэффициент наполнения:
для бензиновых ДВС:
(2.22)
При nmin ηv
nM ηv
nN ηv
nmax ηv
Результаты расчетов приведены в
таблице 2.2.
Таблица 2.2
Процессы
впуска и газообмена
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
a
|
0,96
|
1
|
1
|
0,98
|
Tr
|
905
|
1020
|
1030
|
1040
|
pr
|
0,1037
|
0,1089
|
0,11
|
0,112
|
DT
|
13,182
|
6,76
|
6
|
4,732
|
Dpa
|
0,0005
|
0,0049
|
0,0133
|
0,0137
|
pa
|
0,099
|
0,095
|
0,087
|
0,086
|
jдоз
|
0,96
|
1,08
|
1,09
|
1,12
|
gr
|
0,0380
|
0,0320
|
0,0349
|
0,0345
|
Ta
|
328
|
322
|
324
|
322
|
hv
|
0,901
|
0,997
|
0,914
|
0,932
|
Процесс сжатия
а) средний показатель адиабаты сжатия k1
определяется по номограмме.
б) средний показатель политропы сжатия
выбирается в пределах
- для бензиновых двигателей n1=[(k1-0,00)-(k1-0,004)];
в) давление в конце сжатия, МПа:
(2.23)
При nmin pcpcpc
nmax pc
г) температура в конце сжатия, К:
(2.24)
При nmin TcTcTcTc
д) средняя мольная теплоемкость в конце
сжатия, кДж/(кмоль∙град)
- свежей смеси (воздуха)
При nmin
- остаточных газов определяется методом интерполяции.
При nmin
- рабочей смеси:
При nmin
Результаты расчетов приведены в
таблице 2.3.
Таблица 2.3
Процесс
сжатия
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
k1
|
1,376
|
1,3768
|
1,3764
|
1,3768
|
n1
|
1,3756
|
1,3764
|
1,376
|
1,3764
|
pc
|
2,6134
|
2,5126
|
2,2988
|
2,2746
|
Tc
|
802
|
793
|
789
|
tc
|
529
|
516
|
520
|
516
|
21,99621,96121,97221,961
|
|
|
|
|
24,16524,2224,23724,165
|
|
|
|
|
22,07522,03122,04822,035
|
|
|
|
|
Процесс сгорания.
а) Коэффициент молекулярного изменения горючей
смеси или свежего заряда:
(2.25)
При nmin
б) Коэффициент молекулярного изменения рабочей
смеси:
(2.26)
При nmin
в) Количество теплоты, потерянное вследствие
химической неполноты сгорания (прим.: рассчитывается для бензиновых
двигателей), кДж/кг:
(2.27)
При nmin
г) Теплота сгорания рабочей смеси, кДж/кмоль
раб. см.:
для бензиновых двигателей:
(2.28)
При nmin
nM
д) Средняя мольная теплоемкость продуктов
сгорания, кДж/(кмоль·град):
для бензиновых двигателей:
(2.29)
При nmin nmax
е) Коэффициент использования теплоты
выбирается:ξz
) при nmin=1000
мин-1 - ξz1=0,883;
2) при nnM=4800
мин-1 - ξz2=0,992;
) при nM=5250
мин-1 - ξz3=0,988;
) при nmax=6000
мин-1 - ξz4=0,985;
ж) Температура в конце видимого процесса
сгорания, К:
для бензиновых ДВС:
(2.30)
При nmin
Решая данное уравнение, находим
положительный корень tz по известной формуле:
(2.31)
При nmin
Tz=tz+273
(2.32)
При nmin
Tz=2417+273=2690Tz=2840+273=3113Tz=2828+273=3101Tz=2761+273=3034
з) Максимальное давление сгорания теоретическое,
МПа:
для бензиновых ДВС
теоритическое:
(2.33)
При nmin
nM
nN
nmax
действительное:
(2.34)
При nmin
nM
и) Степень повышения давления бензиновых ДВС:
(2.35)
При nmin
Результаты расчетов приведены в
таблице 2.4.
Таблица 2.4
Процесс сгорания
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
m0
|
1,086
|
1,053
|
1,053
|
1,069
|
m
|
1,083
|
1,051
|
1,051
|
1,066
|
DHи
|
2480
|
0
|
0
|
1240
|
Hраб.см.
|
79074
|
80974
|
80747
|
80067
|
24,9965+
0,002101tz24,782+
.002091
tz24,782+
.002091
tz24,8777+
0,002096 tz
|
|
|
|
|
tz °C
|
2417
|
2840
|
2828
|
2761
|
Tz К
|
2690
|
3113
|
3101
|
3034
|
pz
|
9,49
|
10,42
|
9,45
|
9,32
|
pzд
|
8,067
|
8,857
|
8,033
|
7,922
|
l
|
3,633
|
4,147
|
4,111
|
4,097
|
процессы расширения и выпуска.
а) средний показатель адиабаты расширения
определяется:
при Tz=2690
k2=1,25
при Tz=3113
k2=1,2485
при Tz=3101
k2=1,2487
при Tz=3034
k2=1,2492
Средний показатель политропы расширения n2
выбирается чуть меньшим, чем средний показатель адиабаты расширения k2
и находится в пределах:
- для
бензиновых ДВС n2=1,23…1,3
б) давление в конце процесса расширения, МПа:
для бензиновых ДВС:
(2.36)
При nmin
nM
в) температура в конце процесса расширения, К:
для бензиновых ДВС:
(2.37)
При nmin
nM
г) проверка погрешности ранее принятой
температуры остаточных газов, %:
(2.38)
При nmin
где
(2.39)
При nmin
nM
nN
nmax
Температура остаточных газов на всех
скоростных режимах принятая по графику в начале теплового расчета считается
достаточно удачной, если погрешность DTr не превышает 5 %.
Результаты расчетов приведены в
таблице 2.5.
Таблица 2.5
Процессы
расширения и выпуска
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
k2
|
1,25
|
1,2485
|
1,2487
|
1,2492
|
n2
|
1,2495
|
1,248
|
1,2482
|
1,2487
|
pb
|
0,4853
|
0,5348
|
0,4847
|
0,4775
|
Tb
|
1486
|
1725
|
1719
|
1679
|
Tr
|
888
|
1015
|
1049
|
1035
|
DTr, %
|
1,88
|
0,5
|
1,84
|
0,5
|
индикаторные параметры действительного цикла.
а) теоретическое среднее индикаторное
давление, МПа:
для бензиновых двигателей:
(2.40)
При nmin
nM
nN
nmax
б) среднее индикаторное давление, МПа:
(2.41)
При nmin
где jи - коэффициент полноты диаграммы:
для двигателей со впрыском легкого
топлива jи=0,98;
в) Индикаторный КПД:
(2.42)
При nmin
г) Индикаторный удельный расход топлива,
г/(кВт·ч):
(2.43)
При nmin
Эффективные показатели двигателя.
а) Среднее давление механических потерь, МПа:
для высокофорсированных двигателей с впрыском
топлива и электронным управлением:
(2.44)
При nmin
где средняя скорость поршня, м/с:
(2.45)
При nmin
б) Среднее эффективное давление, МПа:
(2.46)
При nmin
nM
nN
nmax
в) Механический КПД:
(2.47)
При nmin
г) Эффективный КПД:
(2.48)
При nmin
д) Эффективный удельный расход топлива,
г/(кВт·ч):
(2.49)
При nmin
nM
Результаты расчетов приведены в
таблице 2.6
Таблица 2.6
Индикаторные
и эффективные показатели двигателя
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
1.3191,5081,3641,343
|
|
|
|
|
pi
|
1,293
|
1,478
|
1,337
|
1,316
|
hi
|
0,394
|
0,425
|
0,419
|
0,387
|
gi
|
208
|
193
|
196
|
212
|
2,5212,09613,2315,12
|
|
|
|
|
pм
|
0,037
|
0,093
|
0,094
|
0,104
|
Индикаторные
и эффективные показатели двигателя
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
pe
|
1,256
|
1,385
|
1,243
|
1,212
|
hм
|
0,97
|
0,93
|
0,93
|
0,92
|
he
|
0,382
|
0,395
|
0,39
|
0,356
|
ge
|
215
|
207
|
210
|
230
|
Основные параметры цилиндра и двигателя.
а) предварительный литраж, л:
(2.50)
б) рабочий объем одного цилиндра, л:
(2.51)
в) предварительный диаметр цилиндра, мм:
(2.52)
гдеS/D - отношение
хода поршня к диаметру.
Округлением до целого числа
принимается окончательный диаметр цилиндра.
(2.53)
г) окончательный литраж двигателя,
определяемый по окончательно принятым D
и S поршня, л:
(2.54)
д) площадь поршня, см2:
(2.55)
е) эффективная мощность двигателя, кВт:
(2.56)
При nmin
ж) литровая мощность двигателя, кВт/л:
(2.57)
з) эффективный крутящий момент, Н×м:
(2.58.1)
При nmin
и)
часовой расход топлива, кг/ч:
(2.58.2)
Результаты расчетов приведены в
таблице2.7.
Таблица 2.7
Основные
параметры цилиндра и двигателя
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
Fп
|
41,83
|
Vл
|
1,2
|
Ne
|
12,56
|
66,48
|
65,26
|
72,72
|
Nл
|
54,38
|
Me
|
120
|
132,32
|
118.75
|
115,8
|
Gт
|
2,7
|
13,761
|
13,705
|
16,726
|
Построение индикаторной диаграммы исправного
цилиндра.
Методика построения диаграммы:
. Определяются абсциссы характерных точек в
выбранном масштабе, соответствующие:
а) рабочему объему цилиндра, мм: AB=S/MS=72/1=72мм
б) объему камеры сгорания, мм: OA=AB/(ɛ-1)=72/(10,8-1)=7,3
мм
2. Определяются ординаты характерных точек в
выбранном масштабе, соответствующие:
а) Максимальной высоте диаграммы (точка z),
мм:
pz/Mp=9,45/0,05=189
мм;
б) Давлению в конце процесса впуска (точка а),
мм:
pa/Mp=0,087/0,05=1,74
мм
в) давлению в конце процесса сжатия (точка с),
мм:
pc/Мр=2,2988/0,05=45,976
мм
г) давлению в конце процесса расширения (точка
b), мм:
pb/Mp=0,4847/0,05=9,694
д) давлению в конце процесса выпуска (точка r),
мм:
pr/Мр=0,11/0,05=2,2
е) давлению окружающей среды:
p0/Мр=0,1/0,05=2
. Определяются ординаты ряда точек политроп
сжатия и расширения при заданных значениях абцисс по соответствующим
уравнениям:
а) политропы сжатия: . Отсюда
=1,7(79,3/OX)1,376 мм,
(2.59)
где
OB=OA+AB=7,3+72=79,3/OX: 79.3/7.3=10.8, 79.3/10=7.9, 79.3/16=5, 79.3/20=4,
79.3/32=2.5, 79.3/40=2, 79.3/53=1.5, 79.3/70=1.1, 79.3/79.3=1
(OB/OX)n1:
10.81.376=26.42, 7.91.376=17.29, 51.376=9.05, 41.376=6.66, 2.51.376=3.49,
21.376=2.57, 1.51.376=1.74, 1.11.376=1.19, 11.376=1/Mp:
1.7*26.42=45.98, 1.7*17.29=30.08, 1.7*9.05=15.76, 1.7*6.66=11.59,
1.7*3.49=6.07, 1.7*2.57=4.47, 1.7*1.74=3.03, 1.7*1.19=2.07, 1.7*1=1.7:
45.98*0.05=2.3, 30.08*0.05=1.5, 15.76*0.05=0.79, 11.59*0.05=0.58,
6.07*0.05=0.3, 4.47*0.05=0.22, 3.03*0.05=0.15, 2.07*0.05=0.1, 1.7*0.05=0.09
б) политропы расширения: . Отсюда
=9,7(79,3/OX)1,2482 мм.
(2.60)
(OB/OX)n2:
10.81.2482=19.49, 7.91.2482=13.27, 51.2482=7.38, 41.2482=5.59, 2.51.2482=3.11,
1.51.2482=1.65, 1.11.2482=1.17, 11.2482=1/Mp: 9.7*19.49=188.98,
9.7*13.27=128.62, 9.7*7.38=71.53, 9.7*5.59=54.14, 9.7*3.11=30.11,
9.7*2.35=22.79, 9.7*1.65=16.04, 9.7*1.17=11.34, 9.7*1=9.7: 188.98*0.05=9.45,
128.62*0.05=6.43, 71.53*0.05=3.58, 54.14*0.05=2.71, 30.11*0.05=1.51,
22.79*0.05=1.14, 16.04*0.05=0.8, 11.34*0.05=0.57, 9.7*0.05=0.48
Результаты расчетов координат точек
приведены в таблице 2.8.
Таблица 2.8
№
точек
|
ОХ,
мм
|
Политропа
сжатияПолитропа расширения
|
|
|
, мм,МПа,
мм,
Мпа
|
|
|
|
|
|
|
1
|
7,3
|
10,8
|
26,42
|
45,98
|
2,30
|
19,49
|
188,98
|
9,45
|
2
|
10
|
7,9
|
17,29
|
30,08
|
1,50
|
13,27
|
128,62
|
6,43
|
3
|
16
|
5,0
|
9,05
|
15,76
|
0,79
|
7,38
|
71,53
|
3,58
|
4
|
20
|
4,0
|
6,66
|
11,59
|
0,58
|
5,59
|
54,14
|
2,71
|
5
|
32
|
2,5
|
3,49
|
6,07
|
0,30
|
3,11
|
30,11
|
1,51
|
6
|
40
|
2,0
|
2,57
|
4,47
|
0,22
|
2,35
|
22,79
|
1,14
|
7
|
53
|
1,5
|
1,74
|
3,03
|
0,15
|
1,65
|
16,04
|
0,80
|
8
|
70
|
1,1
|
1,19
|
2,07
|
0,10
|
1,17
|
11,34
|
0,57
|
9
|
79,3
|
1,0
|
1,00
|
1,7
|
0,09
|
1,00
|
9,7
|
0,48
|
(2.61)
λ=r/l=37,8/133,5=0,283
где: r - радиус
кривошипа
l - длина
шатуна
Результаты расчетов координат точек
приведены в таблице 2.9
Таблица 2.9
Обозначение точек Положение
точек (до в.м.т. или после н.м.т.) j° Расположение точек от в.м.т.
(АХ),
мм
|
|
|
r¢
|
25 до ВМТ
|
25
|
0,119
|
4,28
|
a¢
|
30
после ВМТ
|
30
|
0,1693
|
6,1
|
a²
|
70
после ВМТ
|
110
|
1,467
|
52,8
|
c¢
|
40
до ВМТ
|
40
|
0,292
|
10,53
|
f
|
33
до ВМТ
|
33
|
0,203
|
7,32
|
b¢
|
60
до ВМТ
|
120
|
1,606
|
57,82
|
Положение тоски с″- p″с=1.25*2.2988=2.8735
p″с/Mp=2.8735/0.05=57.47
действительное давление сгорания
pzд=0,85*pz=0.85*9.45=8.0325
pzд/Mp=8.0325/0.05=160.65
нарастание давления ос точки с″ до точки zд
составляет 8,0325-2,8735=5,159 МПа .
Проверка погрешности построения индикаторной
диаграммы по величине среднего индикаторного давления:
(2.62)
где: - среднее индикаторное давление,
определенное по графику индикаторной диаграммы, МПа;' - площадь диаграммы,
соответствующая полезной (индикаторной) работе цикла, ограниченная между
политропами расширения и сжатия, и границами хода поршня в цилиндре.
.2 Тепловой баланс ДВС
Для количественной оценки распределения теплоты
в двигателе тепловой баланс представляют в виде суммы абсолютных значений его
составляющих, Дж/с:
для бензиновых двигателей:
Qо=Qe+Qг+Qв+Qн.с.+Qост
(2.63)
где:
При nmin
nM
nN
nmax
- общее количество теплоты, введенной в
двигатель с топливом;
(2.64)
При nmin
- теплота, эквивалентная эффективной
работе двигателя за 1 с;
(2.65)
При nmin =Tr-273=888-273=615
=T0-273=293-273=20
20.775= Tr-273=1015-273=742
= Tr-273=1049-273=776
= Tr-273=1035-273=762
- теплота, потерянная с
отработавшими газами;
(2.66)
При nmin
- теплота, передаваемая охлаждающей
среде для бензиновых двигателей.
где с=0,45…0,53 - коэффициент
пропорциональности для четырехтактных двигателей. i - число
цилиндров; D - диаметр
цилиндра, см; n - частота
вращения коленчатого вала двигателя, мин-1; m=0,5…0,7 -
показатель степени для четырехтактных двигателей.
Принимаем:
с=0,5, m=0,58 при n=1000 мин-1,
m=0,64 при n=4800 мин-1,
m=0,64 при n=5250 мин-1,
m=0.64 при n=6000 мин-1.
(2.67)
При nmin
nM
- теплота, потерянная из-за
химической неполноты сгорания топлива (прим.: для бензиновых двигателей);
или (2.68)
При nmin
Qост=32948-(12560+8096+8146+1860)=2284
nM
Qост=169922-(664800+51423+43538+0)=6481
nN
Qост=167239-(65260+53847+46108+0)=2023
nmax
Qост=204104-(72720+63997+49801+5761)=11824
неучтенные потери теплоты для бензиновых
двигателей .
Для оценки степени теплоиспользования тепловой
баланс двигателя представляют в относительных величинах его составляющих по
отношению ко всей теплоте, подведенной с топливом, %:
(2.69)
При nmin qe=(12560/
32948)*100=38.2
qr=(8096/32948)*100=24.57
qв=(8148/32948)*100=24.73
qн.с.=(1860/329489)*100=5.65
qост=(2284/32948)*100=6.93
nM qe=(66480/
169922)*100=39.59
qr=(51423/169922)*100=30.62
qв=(43538/169922)*100=25.93
qн.с.=(0/169922)*100=0
qост=(6481/169922)*100=3.86
nN qe=(62260/
167239)*100=39.02
qr=(53847/167239)*100=32.2
qв=(46108/167239)*100=27,57
qн.с.=(0/167239)*100=0
qост=(2023/167239)*100=1,21
nmax qe=(72720/
204104)*100=35.63
qr=(63997/204104)*100=31.36
qв=(49801/204104)*100=24.4
qн.с.=(5761/204104)*100=2.82
qост=(11824/204104)*100=5.79
Результаты расчетов приведены в
таблице 2.15.
Таблица 2.15
Составляющие
теплового баланса
|
Частота
вращения коленчатого вала двигателя, мин-1
|
|
nmin
|
nM
|
nN
|
nmax
|
|
Q, Дж/с
|
q, %
|
Q, Дж/с
|
q, %
|
Q, Дж/с
|
q, %
|
Q, Дж/с
|
q, %
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Теплота,
эквивалентная эффективной работе
|
12560
|
38,12
|
66480
|
39,59
|
65260
|
39,02
|
72720
|
35,63
|
Теплота,
передаваемая охлаждающей среде
|
8148
|
24,73
|
43538
|
25,93
|
46108
|
27,57
|
49801
|
24,4
|
Теплота,
унесенная с отработавшими газами
|
8096
|
24,57
|
51423
|
30,62
|
53847
|
32,2
|
63997
|
31,36
|
Теплота,
потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива
|
1860
|
5,65
|
0
|
0
|
0
|
0
|
5761
|
2,82
|
Неучтенные
потери теплоты
|
2284
|
6,93
|
6481
|
3,86
|
2023
|
1,21
|
11824
|
5,79
|
Общее
количество теплоты, введенной в двигатель
|
32948
|
100
|
169922
|
100
|
167239
|
100
|
204104
|
100
|
Список литературы
1. Методические
указания к выполнению курсового проекта для студентов всех форм обучения
направления подготовки 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и
комплексов» Гергенов С.М.
2. Расчет
автомобильных и тракторных двигателей. Колчин А.И. Демидов В.П.