Тепловой, кинематический, динамический и прочностной расчет двигателя внутреннего сгорания
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
µние числа молей остаточных газов к числу молей свежего заряда. Без учета продувки и дозарядки цилиндра коэффициент остаточных газов для четырехтактных двигателей определяется с помощью зависимости:
Температура в конце процесса впуска:
Коэффициент наполнения является важнейшим показателем качества процессов газообмена при впуске и определяется отношением действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр, к тому количеству заряда, которое могло бы поместиться в цилиндре при давлении и температуре среды, из которой поступает заряд. Без учета продувки и дозарядки цилиндра для четырехтактных двигателей коэффициент наполнения равен:
Процесс сжатия
В реальном двигателе теплоемкость заряда в цилиндре изменяется в зависимости от температуры, происходит теплообмен со стенками цилиндра, на характер протекания процесса оказывают влияние утечка газов через неплотности клапанов и поршневых колец, дозарядка цилиндра до закрытия впускного клапана, сгорание топлива в конце сжатия. В связи с этим точное термодинамическое описание процесса сжатия в реальном двигателе затруднено. На практике считают, что процесс сжатия происходит по политропе с показателем n1 величина которого обеспечивает получение такой же работы в процессе сжатия, как и при переменном показателе, имеющем место в действительном процессе.
Давление в конце сжатия:
Температура в конце сжатия:
Процесс сгорания.
Уравнение сгорания для дизелей имеет вид:
где M1 - общее количество горючей смеси, кмоль/(кгтопл);
Hu - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;
- средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия, кДж/(кмольК);
- средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кмольград);
м - коэффициент молекулярного изменения;
л - степень повышения давления;
гr - коэффициент остаточных газов;
- коэффициент эффективного теплоиспользования;
tc и tz - соответственно температуры в конце сжатия и в конце сгорания, Со.
коэффициент молекулярного изменения свежей смеси:
Подставляем вышеприведенные величины:
после вычислений получаем квадратное уравнение относительно tz:
отсюда:
Теоретическое давление в конце сгорания:
Степень предварительного расширения:
Процесс расширения.
Давление в конце расширения для дизелей:
где д - степень предварительного расширения, для дизелей:
Температура в конце расширения для дизелей:
Процесс выпуска
При расчете процесса впуска были ориентировочно приняты значения давления рr и температуры Тr газов в конце выпуска. Точность выбора этих величин можно проверить, вычислив температуру остаточных газов с помощью формулы:
Ошибка составляет:
Погрешность не превышает 10 %, что вполне приемлемо для данного типа вычислений.
Индикаторные показатели цикла.
Среднее индикаторное давление для дизелей:
=2,692 МПа
Действительное среднее индикаторное давление цикла несколько меньше теоретического вследствие отличия действительной индикаторной диаграммы от теоретической. Указанное отличие учитывается коэффициентом полноты индикаторной диаграммы. С учетом коэффициента ц действительное среднее индикаторное давление цикла равно:
Индикаторный КПД для двигателей, работающих на жидком нефтяном топливе:
Удельный индикаторный расход жидкого топлива:
Эффективные показатели двигателя
Среднее давление механических потерь представляет собою мощность, затрачиваемую на преодоление трения в КШМ, привод вспомогательных механизмов, совершение впуска и выпуска, отнесенную к единице рабочего объема цилиндра. Для определения величины рm используется эмпирическая формула, имеющая общий вид:
где vп.ср. - средняя скорость поршня. В зависимости от конструктивных особенностей двигателей, коэффициенты Ар и Вр для дизелей с неразделенной камерой сгорания: Ар = 0,105; Вр = 0,012.
Среднее эффективное давление рабочего цикла определяется как разность среднего индикаторного давления цикла pi и среднего давления механических потерь рm
Механический КПД двигателя определяется как отношение среднего эффективного давления к среднему индикаторному:
Эффективный КПД:
Удельный расход жидкого топлива:
Определение основных размеров двигателя.
Литраж двигателя:
где ф - коэффициент тактности, в данном случае ф = 4.
Рабочий объем цилиндра:
где i - число цилиндров.
Диаметр цилиндра:
Ход поршня:
Полученные значения D и S округляем в большую сторону до целого значения: D = 323 мм, S = 404 мм.
Уточняем основные параметры и показатели двигателя:
рабочий объем цилиндра:
литраж двигателя:
эффектив