Тепловой и динамический расчет автотракторных двигателей
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
p>
Процесс горения в цилиндре двигателя начинается до прихода поршня в В.М.Т., поэтому давление газов в конце хода сжатия будет больше РС. Приблизительно его значение определяется по давлению в точках е и z
Для дизельных двигателей точка с максимальным значением Рd берется обычно по середине отрезка zz. Остальные точки (f, k, g ) располагаются так, чтобы площадь действительной диаграммы afedkgxa составляла 0,92...0,97 площади теоретической диаграммы acz'zba.
Приведенные значения коэффициента полноты диаграммы (?п = 0,92...0,97, для 2-х тактных двигателей с петлевой продувкой ?п = 1,0) получены при испытании двигателей. Большие значения ?п относятся к карбюраторным двигателям, а меньшие к быстроходным дизелям.
При округлении диаграммы карбюраторного двигателя максимальное давление цикла по сравнению с расчетным несколько снижается.
Pd = 0,85 Pz
Точка d у них расположена на 12...15 позже В.М.Т. Давление в процессе наполнения цилиндра свежим зарядом на действительной диаграмме изображается постоянным и равным Ра. Давление процесса выпуска изображается прямой соединяющей точку х с г. Вблизи В.М.Т. линия наполнения плавно закругляется, с тем, чтобы она прошла через точку г.
Особенности рабочего цикла двухтактных двигателей. Двухтактные двигатели отличаются от четырехтактных тем, что удаление ОГ из цилиндра и заполнение его свежим зарядом осуществляется выпуском ОГ в конце хода расширения и продувкой цилиндра воздухом или смесью, предварительно сжатыми до давления 0,12...0,15 МПа на рис.3 представлена индикаторная диаграмма двухтактного дизельного двигателя с прямоточной продувкой.
Впрыск топлива, его распыление и смешивание с воздухом, воспламенение и сгорание происходит также как и в четырехтактном дизеле. В конце расширения, примерно за 45...50 до В.М.Т. (точка b) при давлении в цилиндре 0,3...0,5 МПа поршень открывает выпускные окна и начинается выпуск ОГ. Продувка цилиндра свежим зарядом начинается в точке m ,a заканчивается в точке s, процесс сжатия начинается в точке а. На рис.3 видно, что из полного рабочего объема цилиндра Vh на процессы выпуска и продувки теряется объем Vn , в течение которого фактически не происходит сжатия и расширения. Объем Vn называется потерянным объемом. Полезным рабочим объемом будет . Полезный ход поршня считают с момента начала сжатия. Потерянная доля объема зависит от конструкции и быстроходности двигателей и составляет ?п = 0,12...0,30 (для прямоточной продувки ?п = 0,12...0,146, для щелевой ?п = 0,25).
Для двухтактных двигателей различают две степени сжатия: геометрическую ? и действительную ?. Геометрическая степень сжатия относится к полному ходу поршня и определяется по формуле:
.
Действительная степень сжатия относится к полезному ходу поршня и определяется:
.
Рис. 3. Индикаторная диаграмма дизельного двигателя
В расчетах и табличных значениях используется действительная степень сжатия.
1.7 Определение индикаторных и эффективных показателей цикла
Среднее индикаторное давление, МПа. Расчетное индикаторное давление определяется по формуле:
Действительное индикаторное давление подсчитывается по выбранному значению коэффициента полноты диаграммы ?п (п.1.6)
,
где
В случае применения наддува ?Pi может быть и отрицательным числом. Отклонение действительного цикла от расчетного у карбюраторных двигателей меньше, чем у дизелей. Поэтому, у двигателей с искровым зажиганием значения ?п ближе к верхнему пределу. У дизелей с разделенными камерами сгорании (вихрекамерные, предкамерные и др.) вследствие наличия дополнительных гидравлических и тепловых потерь значения ?п берутся ближе к нижнему пределу.
В двухтактных двигателях , подсчитанное по неокругленной диаграмме для полезной части хода поршня, пересчитывают на весь ход поршня:
.
Индикаторный КПД определяется по формуле:
.
Для газовых двигателей в знаменателе этой формулы убирается Hu и в результате получается расход теплоты на единицу мощности двигателя в единицу времени, Дж/(кВтч).
Механические потери. Механические потери на трение в двигателе и привод вспомогательного оборудования оцениваются уменьшением среднего индикаторного давления Pi. Среднее давление механических потерь Рм можно представить в виде суммы средних давлений потерь на трение Рт на газообмен Рг, на привод вспомогательных механизмов Рвм, на привод компрессора и вентилятора Рк и Рв.
.
Потери мощности на трение составляют основную часть механических потерь (до 80% всех потерь) и зависят от газовых сил, сил инерции, нагружающих трущиеся пары, а также силы упругости колец и пружин в передаточных звеньях.
Среднее давление механических потерь определяют в зависимости от средней скорости поршня Сп по эмпирической формуле:
,
где А, В - коэффициенты; Сп - средняя скорость поршня, м/с, ориентировочно выбирается из таблицы 16.
Значения коэффициентов А и В, устанавливаемые экспериментально, приведены в таблице 14.
Значения среднего давления механических потерь (МПа) находятся в следующих пределах: для карбюраторных двигателей- 0,15...0,25; для дизелей -0,20...0,30.
Примечание: Для газовых двигателей gi = 10,8...12,8 МДж/(кВтч); ge = 14...17 МДж/(кВтч)
Среднее эффективное давление. Можно его представить как разность между средним индикаторным давлением Pi и