Тепловой и динамический расчет автотракторных двигателей

Дипломная работа - Транспорт, логистика

Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика

газообразном компоненте.

Количество свежей смеси для газовых двигателей (кмоль возд./кмоль топлива) рассчитывается по формуле:

 

.

 

Изменение объема продуктов сгорания в тех же единицах составит:

 

Затем определяется коэффициент молекулярного изменения:

 

,

 

по которому вычисляется действительный коэффициент молекулярного изменения:

 

.

 

Определение параметров газов в конце процесса сгорания. Температура газов в конце сгорания определяется по уравнению сгорания:

для карбюраторных двигателей:

 

,

 

для дизельных двигателей:

 

,

 

для газовых двигателей:

 

,

 

где - коэффициент использования теплоты; - низшая теплота сгорания топлива; - средние мольные теплоемкости сгоревших газов и свежего заряда при температуре Tz и Тc (соответственно) при постоянном объеме, кДж/(кмоль К); ? - степень повышения давления, равная отношению максимального давления цикла Pz к давлению конца сжатия Рc; - средняя мольная теплоемкость сгоревших газов при постоянном давлении, кДж/(кмоль К)

При ? < 1 топливо, поданное внутрь цилиндра, сгорает не полностью. В результате этого в продуктах сгорания содержатся химически активные газы СО и Н2. Истинная низшая теплота оказывается ниже табличной на , которая для бензина среднего состава (С = 0,855; Н = 0,145) может быть подсчитана из следующего соотношения:

 

 

Коэффициент использования теплоты зависит от многих факторов и для автотракторных двигателей изменяется в следующих пределах: для карбюраторных - 0,85...0,90; для дизельных - 0,70...0,85; для газовых - 0,80...0,85.

При определении максимальной температуры цикла по уравнениям сгорания задаются значением коэффициента . Для дизелей задаются также значением степени повышения давления ?, которое находится в интервале 1,2...2,5. По данным [ 1 ] для дизелей с неразделенными камерами сгорании и объемным смесеобразованием ? = 1,6...2,5; для дизелей с разделенными камерами сгорания (вихрекамерных и предкамерных), для дизелей с неразделенными камерами и пленочным смесеобразованием ? = 1,2...1,8; для двигателей с наддувом ?, определяют допустимыми значениями температуры и давления в конце видимого процесса сгорания (Tz = 2400 К, Pz =7...11 МПа, а ).

Для нахождения и проще всего использовать эмпирические зависимости:

 

,

 

при ,

 

при ,

 

.

 

При известных ? и Тc эти формулы позволяют получить числовые значения и линейное уравнение для типа , подстановка которых в уравнение сгорания, превращает его в квадратное уравнение относительно .

Максимальное давление цикла карбюраторного двигателя определяется по параметрам конца сжатия и температуре :

 

.

 

Степень повышения давления для карбюраторных двигателей подсчитывается после определения.

 

.

 

В дизелях с учетом принятого значения степени повышения давления

 

.

 

Для построения индикаторной диаграммы дизельного двигателя требуется знание степени предварительного расширения ?:

 

.

 

Для автотракторных дизелей изменяется в пределах 1,2...2,4.

Значения максимальных температуры и давления цикла для современных автотракторных двигателей при работе с полной нагрузкой составляют:

 

. Параметры газов в конце сгорания

Двигатели, МПа, ККарбюраторные двигатели3,5...5,52400...2900Газовые двигатели3,0...5,02200...2500Дизельные без наддува4,5...10,51700...2300Дизельные с наддувом7,5...11,01800...2400Дизельные двухтактные4,5...10,51800...2100

.5 Расчет процесса расширения

 

Процесс считается политропным. Параметры состояния конца процесса расширения определяйте по следующим зависимостям:

,,

 

где - показатель политропы расширения, который зависит от конструктивных параметров, режимов работы и условий эксплуатации двигателя (табл. 13)

Расчетная величина среднего для карбюраторных двигателей определяется:

 

,

 

где n- частота вращения вала двигателя, мин-1

Для дизельных двигателей полученное значение n2 следует уменьшить на 0,04...0.05. Параметры конца расширения приведены в таблице 13.

 

. Параметры газов в конце выпуска

Двигателиn2Pb, МПаTb, ККарбюраторные двигатели1,23...1,300,35...0,601400...1700Газовые двигатели1,23...1,300,35...0,601400...1700Дизельные без наддува1,18...1,280,20...0,501000...1400Дизельные с наддувом1,15...1,200,20...0,501100...1400Дизельные двухтактные1,18...1,250,20...0,401000...1200

.6 Построение индикаторной диаграммы

 

Индикаторную диаграмму поршневого двигателя строят по результатам теплового расчета аналитическим или графическим метолом. При этом используют расчетные значения давлений в характерных точках диаграммы:

Эти точки наносятся на диаграмму. При этом объем Vc выбирается произвольно, другие подсчитываются через него. На вертикальной линии, определяющей объем Vc, в принятом масштабе от оси абсцисс откладывают значения давлений газов Pr, Pc, Px, а на вертикальной линии, ограничивающей объем Vh, откладывают давления газов Pa и Pb. Затем строится политропа сжатия по уравнению.

 

 

и политропа расширения

 

,

 

где Pi и Vi- текущие значения давления в цилиндре двигателя и объема надпоршневого пространства.

Действительная диаграмма в отличие от теоретической в конце расширения будет иметь меньшее давление, чем Рb, так как в точке g начинается открытие выпускных клапанов. При расчете его можно считать приблизительно равным Рx.

<