Расчет рабочих процессов безнаддувного четырехтактного двигателя с впрыском топлива
Параметры рабочего тела. Процесс впуска и выпуска, расширения, определение необходимых значений. Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси. Индикаторные параметры рабочего тела. Эффективные показатели двигателя, параметры цилиндра.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.10.2011 |
| Размер файла | 2,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовая работа
Расчет рабочих процессов безнаддувного четырехтактного двигателя с впрыском топлива
Исходные данные
Nmax= 80 кВт;
i= 4; е=9; ф= 4
Тепловой расчет:
Выберем 4 основных режима:
1. минимальная частота вращения: nmin=600-1000 мин -1
2. максимальный крутящий момент: nmax=0,6 nN
3. максимальная мощность: nN
4. максимальная скорость авто: nmax=1,05….. 1,2 nN
Рассчитываем для точек: n = 900; 3200; 5500; 6000 мин -1
Бензин: АИ-98
Состав: С= 0,855; H=0,145
Масса кмоля бензина: mT=115 кг/кмоль
Необходимая теплота сгорания топлива:
Параметры рабочего тела
Количество воздуха необходимого для сгорания 1 кг топлива:
В кмоль:
0,208 - объемное содержание кислорода в1кмоль воздуха
В килограммах:
Примем коэффициент избытка воздуха 1. И рассчитаем количество горючей смеси
Где:
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0,5 и принятых скоростных режимах.
Общее количество продуктов сгорания:
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу:
Таблица 1
|
Параметры |
Двигатель с впрыском |
||||
|
n об./мин |
900 |
3200 |
5500 |
6000 |
|
|
Рабочее тело |
|||||
|
б |
0,96 |
1 |
1 |
0,98 |
|
|
M1 |
0,5041 |
0,5247 |
0,5247 |
0,5144 |
|
|
MCO2 |
0,0655 |
0,0713 |
0,0713 |
0,0684 |
|
|
MCO |
0,0057 |
0,0000 |
0,0000 |
0,0029 |
|
|
MH2O |
0,0668 |
0,0725 |
0,0725 |
0,0696 |
|
|
MH2 |
0,0029 |
0,0000 |
0,0000 |
0,0014 |
|
|
MN2 |
0,3923 |
0,4087 |
0,4087 |
0,4005 |
|
|
M2 |
0,5332 |
0,5524 |
0,5524 |
0,5428 |
Параметры окружающей среды и остаточные газы
Температуру остаточных газов определим по графику / Рис. 1
Давление остаточных газов на номинальном скоростном режиме
Для
Тогда на остальных режимах давление рассчитывается по формуле:
Результаты внесем в таблицу 2
Процесс Впуска
Температура подогрева свежего заряда, для получения хорошего наполнения двигателя при
Для n =900 мин -1 и остальных режимов ? расчитаем по формуле:
14,3
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу 2
Плотность заряда на впуске:
Потери давления на впуске при
-ср скор движения заряда
-коэф. сопротивл. впускной сист.
при
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу 2
Коэффициент остаточных газов
По рис 1 определим коэффициент дозарядки.
При: коэффициент дозарядки
Примем коэффициент очистки тогда:
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу 2
Температура в конце впуска:
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу 2
Коэффициент накопления:
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу
Таблица 2
|
Параметры |
Двигатель с впрыском |
||||
|
n об./мин |
900 |
3200 |
5500 |
6000 |
|
|
Процесс впуска |
|||||
|
Tr |
900 |
1000 |
1040 |
1045 |
|
|
Pr |
0,1037 |
0,1057 |
0,1100 |
0,1112 |
|
|
?T |
14,3 |
10,2 |
6,0 |
5,1 |
|
|
?Pb |
0,00036 |
0,00454 |
0,01341 |
0,01596 |
|
|
Pa |
0,0996 |
0,0955 |
0,0866 |
0,0840 |
|
|
0,95 |
1,027 |
1,1 |
1,123 |
||
|
?r |
0,0473 |
0,0413 |
0,0423 |
0,0430 |
|
|
Ta |
334 |
331 |
329 |
329 |
|
|
зv |
0,892 |
0,938 |
0,915 |
0,907 |
Процесс сжатия: Средний показатель адиабаты сжатия определяется по номограмме по и , а средний показатель политропны сжатия принимается меньше . При выборе учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача в стенки цилиндров увеличивается, а уменьшается по сравнению с более значительно.
Номограмма для определения адиабаты сжатия .
при , и и
Рассчитаем для
Давление в конце сжатия:
.
Температура в конце сжатия:
Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия:
а) свежей смеси (воздуха).
, где .
б) остаточных газов -
- определяется интерполяцией по заданной таблице при .
где и - значения теплоёмкостей продуктов сгорания при .
в) рабочей смеси
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу
Таблица 3
|
Параметры |
Двигатель с впрыском |
||||
|
n об./мин |
900 |
3200 |
5500 |
6000 |
|
|
Процесс сжатия Процесс сжатия Процесс сжатия Процесс сжатия Процесс сжатия |
|||||
|
k1 |
1,373 |
1,3752 |
1,3763 |
1,3766 |
|
|
n1 |
1,36 |
1,372 |
1,375 |
1,375 |
|
|
Pс |
1,9779 |
1,9456 |
1,7765 |
1,7242 |
|
|
Тс |
737 |
749 |
750 |
750 |
|
|
tc |
464 |
476 |
477 |
477 |
|
|
21,824 |
21,856 |
21,859 |
21,857 |
||
|
24,220 |
24,211 |
24,198 |
24,211 |
||
|
21,932 |
21,949 |
21,954 |
21,954 |
Процесс сгорания
Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси
При
Количество теплоты потерянного вследствие химической неполноты сгорания рабочеё смеси.
При
Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания.
(эмпирическая формула для интервала температур от 1501 до 2800 °С)
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу
Таблица 3
|
Параметры |
Двигатель с впрыском |
||||
|
n об./мин |
900 |
3200 |
5500 |
6000 |
|
|
Процесс сгорания |
|||||
|
µ0 |
1,0578 |
1,0528 |
1,0528 |
1,0553 |
|
|
µ |
1,0552 |
1,0507 |
1,0507 |
1,0530 |
|
|
?Hu |
2475,77 |
0,00 |
0,00 |
1237,88 |
|
|
Hраб см |
78526,2 |
80407,3 |
80325,5 |
79577,6 |
|
|
24,646+0,002064t |
24,785+0,001349t |
24,785+0,002092t |
24,717+0,002078t |
||
|
жџ |
0,82 |
0,92 |
0,91 |
0,89 |
|
|
tz°C |
2105 |
2368 |
2344 |
2284 |
|
|
TzK |
2378 |
2641 |
2617 |
2557 |
|
|
Pz |
6,737 |
7,208 |
6,512 |
6,192 |
|
|
Pzд |
5,726 |
6,127 |
5,535 |
5,263 |
|
|
л |
3,406 |
3,705 |
3,666 |
3,591 |
Коэффициент использования теплоты
Температура в конце сгорания:
При
Получаем квадратное уравнение:
Решая это уравнение получим.
Максимальное теоретическое давление сгорания:
Максимальное действительное давление:
Степень повышения давления:
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу 3
Процессы расширения и выпуска
Средний показатель адиабаты расширения определяется по номограмме по для соответствующих значений , а средний показатель политропны расширения определяется по .
При , , , .
Номограмма определения показателя адиабаты расширения
Давление и температура в конце процесса расширения.
Для
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу
Таблица 4
|
Параметры |
Двигатель с впрыском |
||||
|
n об./мин |
900 |
3200 |
5500 |
6000 |
|
|
Процесс расширения и выпуска выпуска |
|||||
|
k2 |
1,2605 |
1,2515 |
1,2518 |
1,2522 |
|
|
n2 |
1,26 |
1,251 |
1,251 |
1,252 |
|
|
Pb |
0,423 |
0,461 |
0,417 |
0,395 |
|
|
Tb |
1343 |
1521 |
1508 |
1470 |
Индикаторные параметры рабочего тела
Среднее теоретическое индикаторное давление.
При
Среднее действительное индикаторное давление.
Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива.
При
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу
Таблица 5
|
Параметры |
Двигатель с впрыском |
||||
|
n об./мин |
900 |
3200 |
5500 |
6000 |
|
|
Индикаторы и эффективные показатели |
|||||
|
P`i |
1,2022 |
1,3187 |
1,1909 |
1,1288 |
|
|
Pi |
1,1782 |
1,2923 |
1,1671 |
1,1062 |
|
|
зi |
0,3625 |
0,3937 |
0,3644 |
0,3417 |
|
|
gi |
226,04 |
208,16 |
224,87 |
239,86 |
|
|
Vп ср |
2,304 |
8,192 |
14,08 |
15,36 |
|
|
Pм |
0,0600 |
0,1266 |
0,1931 |
0,2076 |
|
|
Pе |
1,1182 |
1,1658 |
0,9740 |
0,8987 |
|
|
зм |
0,9490 |
0,9021 |
0,8345 |
0,8124 |
|
|
зe |
0,3441 |
0,3551 |
0,3041 |
0,2775 |
|
|
ge |
238,17 |
230,76 |
269,45 |
295,26 |
Эффективные показатели двигателя
Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров меньше шести и отношением S/D?1:
Приняв S=77 мм получим:
Тогда для
•= •0,1931МПа
Среднее эффективное давление и механический КПД:
Эффективный КПД эффективный удельный расход топлива:
При
Аналогично для остальных режимов, результаты вносим в таблицу 5
Основные параметры цилиндра и двигателя
Рабочий объем (литраж) двигателя:
Рабочий объем одного цилиндра:
S=77 мм:
Окончательно принимаем: S=77 мм; D=86 мм
Площадь поршня:
Рабочий объем:
Мощность двигателя: (для)
Литровая мощность двигателя:
Крутящий момент:
Максимальный крутящий момент определяется после построения характеристики
,
однако из расчетов (табл 5) видно, что достигается при
цилиндр двигатель расширение индикаторный
|
Параметры |
Двигатель с впрыском |
||||
|
n об./мин |
900 |
3200 |
5500 |
6000 |
|
|
Основные параметры двигателя |
|||||
|
15,03 |
55,71 |
80,00 |
80,53 |
||
|
8,4 |
31,1 |
44,6 |
44,9 |
||
|
159,5 |
166,3 |
139,0 |
128,2 |
Построение индикаторной диаграммы
Индикаторную диаграмму строят для режима номинального режима работы двигателя:
Т.е.
Для построения выбираем удобные масштабы:
;
Максимальная высота диаграммы (точка z):
Аналогично ординаты других точек:
Точки политроп. сжатия и расширения приведены в таблице 6
Таблица 6
|
№ точек |
(мм) |
Политропа сжатия |
Политропа расширения |
||||||
|
) |
|||||||||
|
1 |
9,6 |
9,00 |
20,52 |
1,78 (т.C) |
35,53 |
15,62 |
6,51 (т.Z) |
130,2 |
|
|
2 |
19,3 |
4,50 |
7,91 |
0,68 |
13,70 |
6,56 |
2,74 |
54,7 |
|
|
3 |
28,9 |
3,00 |
4,53 |
0,39 |
7,84 |
3,95 |
1,65 |
33,0 |
|
|
4 |
38,5 |
2,25 |
3,05 |
0,26 |
5,28 |
2,76 |
1,15 |
23,0 |
|
|
5 |
48,1 |
1,80 |
2,24 |
0,19 |
3,89 |
2,09 |
0,87 |
17,4 |
|
|
6 |
57,8 |
1,50 |
1,75 |
0,15 |
3,02 |
1,66 |
0,69 |
13,8 |
|
|
7 |
67,4 |
1,29 |
1,41 |
0,12 |
2,45 |
1,37 |
0,57 |
11,4 |
|
|
8 |
77,0 |
1,13 |
1,18 |
0,10 |
2,04 |
1,16 |
0,48 |
9,7 |
|
|
9 |
86,6 |
1,00 |
1,00 |
0,09 (т.A) |
1,73 |
1,00 |
0,42 (т.B) |
8,3 |
Построение внешней скоростной характеристики
Для каждого выбранного числа оборотов определяем следующие параметры.
1. Эффективная мощность.
2. Удельный эффективный расход топлива.
3. Эффективный крутящий момент.
4. Часовой расход топлива.
Сводим расчёты в таблицу.
|
900 |
1800 |
2700 |
3600 |
4500 |
5400 |
6300 |
||
|
эффективная мощность |
14,88 |
31,95 |
49,09 |
64,20 |
75,19 |
79,95 |
76,37 |
|
|
эф. расход топлива |
277,65 |
246,38 |
229,55 |
227,14 |
239,17 |
265,62 |
306,51 |
|
|
эф. крутящий момент |
157,99 |
169,57 |
173,70 |
170,39 |
159,64 |
141,45 |
115,82 |
|
|
часовой расход топлива |
4,13 |
7,87 |
11,27 |
14,58 |
17,98 |
21,24 |
23,41 |
Динамический расчёт
Принимаем: удельная масса поршня из алюминиевого сплава , шатун , неуравновешенная часть одного колена вала: стальной кованный вал .
С учётом принятых данных определяем:
масса поршня:
масса шатуна: ;
масса кривошипа: ;
Масса шатуна разносится на две составляющие:
Окончательно массы, совершающие возвратно-поступательное движение,
где
Развёртка индикаторной диаграммы
Используем графический метод Брикса. Базой для построения служит индикаторная диаграмма построенная ранее. На ходе поршня, как на диаметре, строится полуокружность с центром .
Определяем поправку Брикса.
где
Принимаем:
В таблицу динамического расчета заносятся величины избыточного давления
где
Поскольку на участках всасывания и выпуска замерить давление чрезвычайно трудно, целесообразно заносить в таблицу:
Для углов
Для углов
Для повышения точности расчёта в нарушении принятого шага 30° в таблицу добавляется строка 370°, давление для которой:
Для бензинового двигателя здесь и далее в качестве принимается
Определение сил и моментов действующих в КШМ
Сила давления газов:
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс
Здесь - радиус кривошипа, - угловая скорость вращения коленчатого вала:
Суммарная сила, действующая на поршень,
Разложение суммарной силы на составляющие в КШМ показано рисунке ниже. С учётом данной схемы получаем:
Нормальная сила:
Радиальная сила
Тангенциальная сила
Крутящий момент одного цилиндра
Все расчёты сводим в таблицу.
|
ц пкв° |
?Pг, Мпа |
Pг, кН |
cosц+лcos2ц |
Pj, кН |
PУ, кН |
tgв |
N, кН |
cos (ц+в) cosв |
K, кН |
sin (ц+в) cosв |
T, кН |
Mкр.ц. Нм |
|
|
0 |
0,0134 |
0,0536 |
1,28 |
-9 |
-9 |
0 |
0,00 |
1 |
-8,93 |
0 |
0,00 |
0 |
|
|
10 |
0,0134 |
0,0536 |
1,2479 |
5 |
5 |
0,049 |
0,25 |
0,976 |
5,02 |
0,221 |
1,14 |
43731,54 |
|
|
30 |
0,0134 |
0,0536 |
1,006 |
1 |
1 |
0,141 |
0,12 |
0,795 |
0,67 |
0,622 |
0,52 |
20175,49 |
|
|
60 |
0,0134 |
0,0536 |
0,36 |
5 |
5 |
0,248 |
1,27 |
0,285 |
1,46 |
0,99 |
5,09 |
195803,49 |
|
|
90 |
0,0134 |
0,0536 |
-0,28 |
4 |
4 |
0,289 |
1,26 |
-0,289 |
-1,26 |
1 |
4,37 |
168387,58 |
|
|
120 |
0,0134 |
0,0536 |
-0,64 |
-6 |
-6 |
0,248 |
-1,56 |
-0,715 |
4,50 |
0,742 |
-4,67 |
-179966,28 |
|
|
150 |
0,0134 |
0,0536 |
-0,726 |
-5 |
-5 |
0,141 |
-0,68 |
-0,937 |
4,51 |
0,378 |
-1,82 |
-69996,82 |
|
|
180 |
0,0134 |
0,0536 |
-0,72 |
5 |
5 |
0 |
0,00 |
1 |
4,81 |
0 |
0,00 |
0,00 |
|
|
210 |
0,0766 |
0,3064 |
-0,726 |
5 |
5 |
-0,141 |
-0,76 |
-0,937 |
-5,06 |
-0,378 |
-2,04 |
-78638,56 |
|
|
240 |
0,0666 |
0,2664 |
-0,64 |
-1 |
0 |
-0,248 |
0,12 |
-0,715 |
0,34 |
-0,742 |
0,35 |
13481,48 |
|
|
270 |
0,09 |
0,36 |
-0,28 |
-9 |
-8 |
-0,289 |
2,42 |
-0,289 |
2,42 |
-1 |
8,39 |
323040,72 |
|
|
300 |
0,25 |
1 |
0,36 |
2 |
3 |
-0,248 |
-0,77 |
0,285 |
0,89 |
-0,99 |
-3,09 |
-118841,13 |
|
|
330 |
1,25 |
5 |
1,006 |
5 |
10 |
-0,141 |
-1,42 |
0,795 |
8,00 |
-0,622 |
-6,26 |
-240895,11 |
|
|
350 |
1,9 |
7,6 |
1,2479 |
4 |
11 |
-0,049 |
-0,55 |
0,976 |
10,97 |
-0,221 |
-2,48 |
-95627,13 |
|
|
360 |
2,25 |
9 |
1,28 |
4 |
13 |
0 |
0,00 |
1 |
12,64 |
0 |
0,00 |
0,00 |
|
|
370 |
7,115 |
28,46 |
1,2479 |
-6 |
23 |
0,049 |
1,12 |
0,976 |
22,28 |
0,221 |
5,04 |
194213,02 |
|
|
390 |
4,1 |
16,4 |
1,006 |
-8 |
9 |
0,141 |
1,24 |
0,795 |
7,01 |
0,622 |
5,48 |
211078,61 |
|
|
420 |
1,65 |
6,6 |
0,36 |
-3 |
3 |
0,248 |
0,84 |
0,285 |
0,96 |
0,99 |
3,34 |
128619,48 |
|
|
450 |
0,87 |
3,48 |
-0,28 |
5 |
8 |
0,289 |
2,45 |
-0,289 |
-2,45 |
1 |
8,47 |
326229,24 |
|
|
480 |
0,52 |
2,08 |
-0,64 |
5 |
7 |
0,248 |
1,77 |
-0,715 |
-5,10 |
0,742 |
5,29 |
203799,49 |
|
|
510 |
0,45 |
1,8 |
-0,726 |
-2 |
-1 |
0,141 |
-0,08 |
-0,937 |
0,55 |
0,378 |
-0,22 |
-8528,37 |
|
|
540 |
0,01 |
0,04 |
-0,72 |
-8 |
-8 |
0 |
0,00 |
1 |
-8,04 |
0 |
0,00 |
0,00 |
|
|
570 |
0,01 |
0,04 |
-0,726 |
3 |
3 |
-0,141 |
-0,46 |
-0,937 |
-3,03 |
-0,378 |
-1,22 |
-47134,78 |
|
|
600 |
0,01 |
0,04 |
-0,64 |
5 |
5 |
-0,248 |
-1,26 |
-0,715 |
-3,64 |
-0,742 |
-3,78 |
-145498,09 |
|
|
630 |
0,01 |
0,04 |
-0,28 |
3 |
3 |
-0,289 |
-0,79 |
-0,289 |
-0,79 |
-1 |
-2,73 |
-105178,94 |
|
|
660 |
0,01 |
0,04 |
0,36 |
-8 |
-8 |
-0,248 |
2,09 |
0,285 |
-2,40 |
-0,99 |
8,34 |
321136,42 |
|
|
690 |
0,01 |
0,04 |
1,006 |
-2 |
-2 |
-0,141 |
0,21 |
0,795 |
-1,20 |
-0,622 |
0,94 |
36249,81 |
|
|
710 |
0,01 |
0,04 |
1,2479 |
-9 |
-9 |
-0,049 |
0,44 |
0,976 |
-8,73 |
-0,221 |
1,98 |
76083,45 |
|
|
720 |
0,01 |
0,04 |
1,28 |
5 |
5 |
0 |
0,00 |
1 |
5,13 |
0 |
0,00 |
0,00 |
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Обоснование дополнительных исходных данных к выполнению теплового расчета. Параметры окружающей среды. Подогрев заряда в процессе впуска. Параметры процесса выпуска отработавших и остаточных газов. Расчет параметров рабочего цикла теплового двигателя.
курсовая работа [378,2 K], добавлен 13.12.2014Расчет четырехтактного дизеля, предназначенного для грузового автомобиля. Техническая характеристика двигателя прототипа ЯМЗ-236. Тепловой расчет и баланс дизеля. Параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточные газы. Процессы впуска и запуска.
курсовая работа [819,3 K], добавлен 10.06.2010Алгоритм рабочего цикла четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания. Такт впуска, сжатия, рабочего хода механизмов. Процессы, происходящие при перемещении клапанов. Цикл вопросов для контроля усвоения информации о работе двигателя.
презентация [1,5 M], добавлен 04.03.2015Описание идеализированного цикла теплового двигателя с изохорно-изобарным процессом подвода энергии в тепловой форме и с политропными процессами сжатия и расширения рабочего тела. Определение параметров двигателя, индикаторная и тепловая диаграммы цикла.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 02.01.2014Расчет рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания: динамический анализ сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм, параметры процессов, расход топлива; проект гидрозапорной системы двигателя; выбор геометрических и экономических показателей.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 12.10.2011Тепловой расчет дизеля без наддува: параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточные газы. Методика построения индикаторных диаграмм. Порядок проведения динамического, кинематического расчета. Уравновешивание двигателя и необходимые расчеты.
курсовая работа [87,3 K], добавлен 12.10.2011Расчет параметров состояния рабочего тела, соответствующих характерным точкам цикла. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя, диаметра цилиндра, хода поршня, построение индикаторной диаграммы. Тепловой расчёт для карбюраторного двигателя.
курсовая работа [97,0 K], добавлен 07.02.2011Выбор главных размеров асинхронного двигателя основного исполнения. Расчет статора и ротора. Размеры зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь и рабочих характеристик двигателя.
курсовая работа [351,5 K], добавлен 20.04.2012Этапы проектирования асинхронного двигателя серии 4А с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчеты рабочих и пусковых характеристик.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 02.04.2011Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь, рабочих и пусковых характеристик.
курсовая работа [218,8 K], добавлен 27.10.2008
