Параметры окружающей среды и остаточные газы

2.4.1 Давление и температура окружающей среды

и [1,с.55]

2.4.2 Температура остаточных газов

Температура остаточных газов выбирается по графической зависимости [1, с.106, рис. 5.1] от значений частоты вращения

Принимаю Тr = 1010 К

2.4.3 Давление остаточных газов

За счет расширения фаз газораспределения и снижению сопротивлений выпускных клапанов (тактов) рассчитываемого двигателя можно принять на номинальном скоростном режиме:

[1,с.65] (11)

2.5 Процесс впуска

2.5.1 Температура подогрева свежего заряда

С целью получения хорошего наполнения двигателей на номинальных скоростных режимах принимается .

2.5.2 Плотность заряда на впуске

, [1,с.68] (12)

где = 287 Дж/(кг∙град) - удельная газовая постоянная для воздуха

кг/м³

2.5.3 Потери давления на впуске

[1,с.68] (13)

2.5.4 Давление в конце впуска

[1,с.68] (14)

2.5.5 Коэффициент остаточных газов

[1,с.69] (15)

2.5.6 Температура в конце впуска

[1,с.69] (16)

= К

2.5.7 Коэффициент наполнения

Характеризует полноту наполнения цилиндра свежим зарядом горячей смеси

[1,с.70] (17)

2.6 Процесс сжатия

2.6.1Средний показатель адиабаты сжатия

Средний показатель адиабаты сжатия к₁ определяется по номограмме [1,рис. 4.4, стр.110], на основе величины =9,2 и рассчитанной , а средний показатель политропы сжатия n₁ принимается несколько меньше к₁. При выборе n₁ учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n₁ уменьшается по сравнению с к₁ более значительно. k₁= 1,368 Принимаю n₁ = 1,365 [1, c.72]

2.6.2 Давление в конце сжатия

[1, c.72] (18)

2.6.3 Температура в конце сжатия

[1, c.72] (19)

2.6.4 Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха)

(20)

, (21)

где температура в конце сжатия.

б) Остаточных газов

=1 и =462ºС

в) рабочей смеси

, [1, c.74] (22)

где - средняя мольная теплоемкость в конце сжатия свежей смеси;

- средняя мольная теплоемкость в конце сжатия остаточных газов

2.7 Процесс сгорания

2.7.1 Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

[1, c.53] (23)

2.7.2 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

[1, c.54] (24)

2.7.3 Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания и теплоты сгорания рабочей смеси

[1, c.56] (25)

[1, c.57] (26)

2.7.4 Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

[1, c.74] (27)

2.7.5 Коэффициент использования теплоемкости

Зависит от совершенства организации процессов смесеобразования и сгорания топлива, определенного по опытным данным

Принимаю = 0,9.

2.7.6 Температура в конце видимого процесса сгорания

[1, с.77] (28)

Вывод: так как Тzпопадает в установленные пределы для бензиновых двигателей (2400÷3100) К, то значение коэффициента использования теплоты выбран достаточно точно.

2.7.7 Максимальное давление сгорания: теоретическое

[1, c.78] (29)

2.7.8 Максимальное давление сгорания: действительное

[1, c.78] (30)

2.7.9 Степень повышения давления

[1, c.78] (31)

2.8 Процесс расширения

2.8.1 Средние показатели адиабаты и политропы расширения

Средний показатель адиабаты расширения к₂ определяется по номограмме рис. 4.8[1,c.82] при заданном =9,2 для соответствующих значений =1 и =2857, а средний показатель политропы расширения n₂ оценивается по величине среднего показателя адиабаты.

Принимаю k2=1,248, n₂= 1,245

2.8.2 Давление в конце процесса расширения

[1, c.84] (32)

2.8.3 Температура в конце процесса расширения

[1, c.84] (33)

2.9 Процесс выпуска

2.9.1 Проверка ранее принятой температуры остаточных газов

[1, c.85] (34)

(35)

Вывод: расчет можно считать достаточно точным, так как погрешность ΔTr= 0,89%

2.10 Индикаторные параметры рабочего цикла

2.10.1 Теоретическое среднее индикаторное давление

[1, c.87] (36)

2.10.2 Среднее индикаторное давление

, [1, c.88] (37)

где - коэффициент полноты диаграммы.

Принимаю коэффициент полноты диаграммы

2.10.3 Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива

Характеризует степень использования теплоты топлива на получение работы.

[1, c.89] (38)

2.10.4 Индикаторный удельный расход топлива

[1, c.90] (39)

2.11 Эффективные показатели двигателя

2.11.1 Среднее давление механических потерь

Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D 1 :

(40)

где - средняя скорость поршня, .

[1, c.91] (41)

где S– ход поршня, мм.

Ход поршня принимаю равным 86 мм в соответствии с базовой моделью двигателя.

2.11.2 Среднее эффективное давление

[1, c.92] (42)

2.11.3 Механический КПД

[1, c.92] (43)

2.11.4 Эффективный КПД

[1, c.94] (44)

2.11.5 Эффективный удельный расход топлива

[1, c.94] (45)

2.12 Основные параметры цилиндра и двигателя.

2.12.1 Литраж двигателя

[1, c.95] (46)

[1, c.96] (47)

2.12.2 Рабочий объем одного цилиндра

[1, c.95] (48)

2.12.3 Диаметр цилиндра

Определяется по предварительно принятому ходу поршня.

[1, c.95] (49)

= 92 мм

По окончательно принятым значениям D=92мм и S=86мм определяю конечные значения показателей двигателя.

2.12.4 Площадь поршня

[1, c.119] (50)

мм²= 0,006644 дм²

2.12.5 Литраж двигателя

[1, c.95] (51)

2.12.6 Эффективная мощность двигателя

[1, c.96] (52)

2.12.7 Литровая мощность двигателя

[1, c.119] (53)

2.12.8 Крутящий момент

[1, c. 96] (54)

2.12.9 Часовой расход топлива

[1, c. 96] (55)

2.13 Построение расчетной круговой индикаторной диаграммы

Круговая индикаторная диаграмма представляет собой зависимость изменения давлений возникающих внутри цилиндра двигателя от изменения объема цилиндра (графическое изменение).

2.13.1 Определение масштабов давления и объема

Масштаб выбираю с тем условием, что высота индикаторной диаграммы составляла 1,5 ее длины.

- высота – 210 мм

- ширина – 140 мм

, (56)

где - высота индикаторной диаграммы, мм;

Выписываю исходные данные для построения диаграммы:

- давление окружающей среды

- давление в конце впуска

- давление в конце сжатия

- давление в конце сгорания: теоретическое

действительное

- давление в конце расширения

- давление остаточных газов

- рабочий объем

- объем камеры сгорания

(57)

- полный объем камеры сгорания

(58)

- показатель политропы сжатия n₁= 1,365

- показатель политропы расширения n₂= 1,245

, (59)

где - ширина индикаторной диаграммы, мм;

2.13.2 Определяю координаты переходных точек диаграммы

Координаты точки

(60)

(61)

Координаты точки

(62)

(63)

Координаты точки

(64)

(65)

Координаты точки

(66)

(67)

Координаты точки

(68)

(69)

Координаты точки

(70)

(71)

Координаты точки Ро

(72)

2.13.3 Определяю переходные точки процессов сжатия и расширения

Для получения точности и наглядности процессов принимаю 9 промежуточных точек процессов со следующими объемами.

Таблица 2 - Абсцисса точек политропы сжатия и политропы расширения

	V₁	V₂	V₃	V₄	V₅	V₆	V₇	V₈	V₉
мм

2.13.4 По заданным объемам определяем соответствующие им давления

[1,c.97] (73)

Таблица 3 - Ордината точек политропы сжатия

	Р₁	Р₂	Р₃	Р₄	Р₅	Р₆	Р₇	Р₈	Р₉
МПа	1,19	7,79	5,6	4,1	2,5		1,6	1,2	1,0
мм	31,4	20,5	14,8	10,7	6,7	5,3	4,2	3,2	2,6

2.13.5 Построение политропы расширения

[1,c.97] (74)

Таблица 4 - Ордината точек политропы расширения


МПа	5,1	3,5	2,5	1,9	1,3	0,82	0,64	0,53
мм

Проводим координатные оси

По оси абсцисс откладываем в заданном масштабе объемы( и )

По оси ординат откладываем в заданном масштабе давления

Пересечением перпендикуляров соответствующих объемов и давлений строим переходные точки процесса

Прямыми отрезками соединяем крайние точки процессов происходящих при р = const и V = const.

Построение политропы сжатия

Задаемся девятью объемами, при этом , .

Большую часть этих объемов берем ближе к ВМТ.

Откладываем полученные значения в соответствующих масштабах на осях координат.

Построение перпендикуляров соответствующих точек координат, находим промежуточные точки процесса сжатия.

Соединяем их плавной линией, получаем политропу сжатия.

Построение политропы расширения.

Откладываем полученные значения в соответствующих масштабах на осях координат.

Построение перпендикуляров соответствующих точек координат, находим промежуточные точки процесса расширения.

Соединяем их плавной линией, получаем политропу расширения.

Вывод: так как полученная круговая индикаторная диаграмма соответствует диаграмме базовой модели двигателя, то расчет проведен верно.

2.14 Тепловой баланс

2.14.1 Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом

[1, c.125] (75)

2.14.2 Теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя за 1 с

[1, c.125] (76)

(77)

2.14.3 Теплота, отданная охлаждающей среде

[1, c.125] (78)

где с (0,45÷0,53) - коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей, принимаю с = 0,5;

m (0,5÷0,7) - показатель степени для четырехтактных двигателей, принимаю m=0,65.

(79)

2.14.4 Теплота, потерянная с отработавшими газами

[1, c.125] (80)

где - теплоемкость остаточных газов, (определена по табл. 3.8 методом интерполяции при =0,95 и при известной температуре остаточных газов ) [1, стр.59];

- теплоемкость свежего заряда, (определена по табл. 3.6 для воздуха, методом интерполяции при =0,95 и при температуре =20ºC ) [1, стр.58].

(81)

2.14.5 Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания рабочей смеси

[1,c.125] (82)

(83)

2.14.6 Неучтенные потери теплоты

[1, c.125] (84)

(85)

2.14.7 Составляющие теплового баланса

Таблица 5 - Тепловой баланс

Обозначение	Состав теплового баланса
	Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом
	Теплота, эквивалентная эффективной работе		29,2
	Теплота, отданная охлаждающей среде		29,1
	Теплота, унесенная с отработавшими газами	85514,7	32,5
	Теплота, потерянная из-за неполноты сгорания топлива	18525,3
	Неучтенные потери		2,2

3 Внешняя скоростная характеристика

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒