Аналітичне дослідження кривошипно-шатунного механізма автомобільних двигунів
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?ймаються нижчі значення коефіцієнта у даній залежності, для бензинових двигунів вищі.
Орієнтовні значення основних параметрів газообміну, визначених експериментально, наведені в таблиці 1.
Таблиця 1
ПараметрБензиновий двигунДизелібез наддувуз наддувомТиск кінця випуску pr, МПа0,1020,1200,1020,125(0,750,95)pк*Температура кінця випуску Тr, С630 730330 630330 630Тиск кінця випуску pа, МПа0,08 0,090,08 0,09(0,90,96)pкТемпература кінця випуску Та, С47 10737 7747 127* pк тиск наддуву
1.2.2 Процес стиску
При термодинамічному розрахунку процесу стиску вважають, що він протікає на протязі всього ходу поршня від н.м.т. до в.м.т. В теорії поршневих двигунів внутрішнього згорання прийнято вважати, що стиск проходить політропічно з постійним середнім показником n1 по рівнянню = const. Тоді тиск заряду в кінці стиску
pc = pa ,
де ступінь стиску.
Температура заряду в кінці стиску
Tc = Ta
Орієнтовні значення параметрів кінця стиску і показника n1 подані в таблиці 2.
Таблиця 2
ПараметрБензиновий двигунДизелібез наддуву з наддувом*Ступінь стиску 6 1115 2312 15Середній показник політропи стиску n11,34 1,381,34 1,381,34 1,38Тиск в кінці стиску pс, МПа0,9 1,32,9 6,0до 8,0Температура в кінці стиску Тс, С330 480430 630до 730* тиск наддуву pк 0,2 МПа
1.2.3 Процес горіння
Горіння є складним фізико-хімічним процесом. На більшу частину показників двигуна впливають, однак, не фізико-хімічні особливості процесу горіння, а закономірності тепловиділення і викликаних ним зміни тиску і температури в циліндрі. Ними визначаються енергетичні і економічні показники циклу, статичні і динамічні навантаження на деталі, що оцінюються максимальним тиском циклу і швидкістю наростання тиску при горінні, теплова напруженість деталей.
Задовільні показники роботи двигуна забезпечуються при тепловиділенні, що починається за 5 150 до в.м.т. і завершується через 45 500.
Максимальний тиск робочого процесу бензинового двигуна визначається по формулі
pz = pc,
де ступінь підвищення тиску в процесі горіння.
Дійсне значення максимального тиску для карбюраторних двигунів рівне
pzд 0,85 pz.
Параметри стану робочого тіла в кінці видимого горіння наведенні в таблиці 3.
Таблиця 3
ПараметрБензиновий двигунДизеліоднопорожниннідвопорожнинніТиск газів pz, МПа3 5,57,5 12,5*5,5 7,5Ступінь підвищення тиску 3,8 4,21,7 2,11,2 1,8Температура Тz, С2200 25001500 19001400 1700* верхні значення для двигунів з наддувом.
1.2.4 Процес розширення
В процесі розширення здійснюється основна частина позитивної роботи циклу. Як і для процесу стиску, дійсний процес з змінним показником політропи може бути замінений умовним з середнім показником, який вибирають так, щоб тиски на початку і в кінці процесу були такими ж, як і в дійсному процесі. Параметри стану робочого тіла в кінці розширення наведені в таблиці 4.
Таблиця 4
ПараметрБензиновий двигунДизель без наддувуПоказник процесу розширення n21,23 1,341,15 1,28Тиск в кінці розширення pr, МПа0,35 0,500,2 0,4Температура в кінці розширення Тr, С930 1230730 930
2. Кінематика кривошипно-шатунного механізма
При роботі поршневого двигуна в його кривошипно-шатунному механізмі виникають сили, які визначають умови роботи окремих деталей, а також самого двигуна в цілому.
Величина і характер зміни цих зусиль можуть бути визначені за допомогою рівнянь кінематики і динаміки кривошипно-шатунного механізма. Ці рівняння дозволяють також визначити точне положення для будь-якого кута повороту колінчастого вала, що дуже важливо для розрахунку процесів сучасних автомобільних і тракторних двигунів.
При розгляді кінематики КШМ вважають, що кутова швидкість обертання колінчастого вала постійна і, відповідно, кут його повороту пропорційний часу t.
В деяких автомобільних і тракторних двигунах застосовують кривошипно-шатунний механізм, у якого вісь циліндра не перетинає вісь колінчастого вала, а зміщена відносно неї на деяку відстань. Такий механізм називають дезаксіальним. Дезаксіал також може бути отриманий зміщенням осі поршневого пальця.
До переваг дезаксіального КШМ слід віднести:
зменшення різниці в тиску поршня на праву і ліву сторони циліндра, що забезпечує більш рівномірне зношування двигуна;
менша швидкість поршня біля В.М.Т., завдяки чому покращується процес згорання робочої суміші;
при нижньому розміщені газорозподільного вала є можливість зменшити відстань між осями колінчастого і газорозподільного валів, а разом з тим діаметри розподільних шестерень і габарити картера привода.
2.1 Кінематика центрального кривошипно-шатунного механізма
Схема центрального КШМ подана на рис.3. Залежність між кутом повороту колінчастого вала і відповідним йому часом є такою
, (1)
де кут повороту колінчастого вала, град; t час, що відповідає цьому куту, сек; n число обертів колінчастого вала, об/хв.
За вихідне приймаємо таке положення КШМ, при якому поршень знаходиться у верхній мертвій точці (в.м.т.). Вводимо такі позначення: r радіус кривошипа; l довжина шатуна; S=2r хід поршня; s шлях поршня (переміщення від в.м.т.), що відповідає повороту колінчастого вала на кут ; кут відхилення осі шатуна від осі циліндра.
2.1.1 Шлях поршня
Визначимо залежність шляху поршня від відповідного кута повороту колінчастого вала. З рис.2 шлях поршня S рівний
S = OA OA1
або
S = (r + l) (rcos + lcos) = r(1 - cos) + l(1 - cos) =