Конструирование бензинового двигателя для легкового автомобиля
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
° и глушителя).
Температура отработавших газов . Зависит от состава смеси, степени расширения и теплообмена в процессах расширения и выпуска. В нашем случае степень расширения не большая, следовательно, увеличена. Теплообмен в процессе расширения относительно слабый, что также ведёт к увеличению .
Потери давления на впуске. Данные потери зависят от скоростного режима двигателя (чем больше n, тем больше потери), гидравлических сопротивлений во всех элементах системы, площади проходных сечений клапанов (с увеличением площади, уменьшаются потери).
Показатель политропы сжатия . Величина зависит в основном от частоты вращения, хода поршня, диаметра цилиндра, отношения S/D, материала поршня и головки цилиндра, герметичности, обеспечиваемой поршневыми кольцами. При увеличении частоты вращения, увеличивается и n1, т.к. сокращается время теплообмена между воздухом и окружающими его поверхностями. Кроме того, при увеличении частоты вращения, уменьшается утечка воздуха через зазоры поршневых колец. При увеличении диаметра цилиндра n1 увеличивается, т.к. уменьшается отношение площади поверхности цилиндра к объёму, и теплоотдача от воздуха понижается. Уменьшение хода поршня приводит к увеличению теплоотдачи. Применение составных поршней с днищем из теплостойкой стали, уменьшает теплоотдачу от воздуха поршню и n1 увеличивается.
Показатель политропы расширения[1]. На показатель существенное влияние оказывает коэффициент использования теплоты (чем больше , тем меньше). Повышение частоты вращения вызывает уменьшение показателя, т.к. при этом увеличивается количество догорающего топлива и уменьшается теплоотдача в стенки. При уменьшении угла опережения зажигания, также уменьшается, т.к. топливо догорает на линии расширения потому что, количество теплоты, поступающее к газам из-за догорания, превышает количество теплоты, отдаваемое в стенки.
Коэффициент использования тепла. Улучшение смесеобразования, уменьшение потерь теплоты в стенки и повышение скорости сгорания топлива способствует увеличению коэффициента . С повышением частоты вращения увеличивается до некоторого максимума вследствие сокращения времени контакта газов с окружающими поверхностями и уменьшения теплоотдачи. Однако при дальнейшем увеличении частоты вращения снижается, т.к. сокращается время цикла. На величину также влияют степень сжатия, свойства топлива, закон подачи и степень форсирования.
Степень повышения давления . Зависит от угла опережения зажигания (с уменьшением угла опережения зажигания - уменьшается), а также от типа смесеобразования. Угол опережения зажигания уменьшают для выдерживания норм по токсичности (в частности уменьшаются выбросы , т.к. уменьшается максимальная температура сгорания).
Механический КПД . Чем меньше частота вращения коленвала, тем больше механический КПД. Механический КПД также зависит от качества обработки трущихся поверхностей, вида и качества применяемого масла, количества и видов приводимых вспомогательных механизмов.
3.РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ
3.1 Исходные данные для расчета двигателя
Таблица 1 Исходные данные для расчета двигателя
НаименованиеЗначениеМощность, кВтNe=54,2Частота вращения, об/минn=5800Число тактов?=4Число и расположение цилиндровi=4РОтношениеS/D=0.9Коэффициент избытка воздуха?=0,9Степень сжатия?=8,5
3.2 Процесс наполнения
В результате данного процесса цилиндр двигателя (рабочая полость) наполняется свежим зарядом. Давление и температура окружающей среды принимаются: pо=0,105МПа (1,03 кг/см2), То=298 К. Давление остаточных газов[2]:
.
Температура остаточных газов выбирается в зависимости от типа двигателя с учетом того, что для бензиновых двигателей она изменяется в пределах Тr=900…1100 К. Принимаем Тr=900 К.
Температура подогрева свежего заряда ?Т=5 К.
Давление в конце впуска [2]:
; (3.2)
Величину потери давления на впуске ?ра рассчитываем по формуле [2]:
. (3.3)
Коэффициент остаточных газов [2]:
. (3.4)
Величина ?r изменяется в пределах( 0,06..0,12 ).
Температура в конце впуска [2]:
. (3.5)
Для современных бензиновых двигателей температура в конце впуска должна находится в пределах ( 320…360 ) К.
Коэффициент наполнения [2]:
(3.6)
Величина коэффициента наполнения должна изменяться в пределах (0,7…0,85).
3.3 Процесс сжатия
Давление в конце сжатия [2]:
. (3.7)
Показатель политропы сжатия n1 для автотракторных двигателей находится в пределах n1 = 1.34…1.42, принимаем n1=1.34.
Температура в конце сжатия [2]:
,(3.8)
3.4 Процесс сгорания
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг жидкого топлива [2]:
, (3.9)
Средний элементарный состав топлива принимаем: gс=0.85; gH=0.15; g0=0.
Количество свежего заряда (кмоль) [2]:
, (3.10)
где mt - молекулярная масса топлива( mt = 110…120 кг/кмоль ), принимаем mt = 110 кг/кмоль.
Количество продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при ?‹1 [2]:
. (3.11)
Теоретический коэффициент молекулярного изменения [2]:
. (3.12)
Действительный коэффициент молекулярного изменения [2]:
. (3.13)
Величина ? должна находиться в пределах 1,02…1,12.
Проектируемый двигатель четырехцилиндровый, четырехтактный. Степень сжатия в двигателе с искровым зажиганием ограничиваетс