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.
<