Расчет двигателя внутреннего сгорания автомобиля КамАЗ (стр. 1 из 4)

Выбор и обоснование исходных данных

Давление окружающей среды –

;

Температура окружающей среды -

К;

Коэффициент избытка воздуха для сгорания -

;

Степень сжатия e = 18;

Элементный состав топлива: С = 0,87, Н = 0,126, О_Т = 0,004;

Топливо дизельное автотракторное ЦЧ = 45 ед;

Температура остаточных газов Т_r - 700-900 К;

Коэффициент остаточных газов γ_r – 0,03;

Давление отработавших газов р_r в конце выпуска - (0,75-1,00)р_К;

Подогрев свежего заряда на впуске ΔТ - 5-10 К;

Показатели политропы сжатия n₁ и расширения n₂ - n₁ = 1,35-1,42, n₂ = 1,15-1,28;

Коэффициент выделения тепла ξ - 0,70-0,85;

Степень повышения давления λ - 1,4-1,7;

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/d - 1.

1. Тепловой расчет двигателя

При тепловом расчете определяются основные параметры, характеризующие эффективные и экономические показатели рабочего процесса, устанавливаются основные размеры двигателя.

Тепловой расчет проводится для номинального режима рабочего двигателя при оптимальных условиях протекания рабочего процесса.

В основу теплового расчета положен аналитический метод В.И. Гриневецкого- Е.К. Мазинга.

1.1 Определение параметров впуска

1.1.1 Давление в конце впуска

Давление р_a в конце впуска оказывает большое влияние на наполнение цилиндра свежим зарядом. Зависит от аэродинамических потерь во впускной системе, использования наддува, скоростного режима двигателя и ряда других факторов.

(1)

где

- давление в конце впуска;

- давление воздуха после компрессора (0,25 МПа).

1.1.2 Температура в конце впуска

Температура Т_а в конце впуска определяется по зависимости

(2)

где

- температура после компрессора, К;

– температура подогрева заряда, К;

- коэффициент остаточных газов;

- температура остаточных газов, К.

(3)

где

– показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре (для центорбежного неохлаждаемого компрессора при газотурбинном наддуве автомобильных двигателей =1,8-2,0)

Тогда, температура в конце впуска будет равной:

.

1.1.3 Коэффициент наполнения

Коэффициент наполнения двигателя η_V определяется по зависимости

(4)

где e - коэффициент сжатия.

1.2 Определение параметров сжатия

1.2.1 Давление в конце сжатия

Расчет давления

и температуры в конце сжатия проводят по уравнениям политропического процесса:

(5)

(6)

где

- средний показатель политропы сжатия.

(7)

где

- число оборотов коленчатого вала.

Тогда давление и температура в конце сжатия будет равной:

1.3 Процесс сгорания

1.3.1 Теоретическое количество воздуха

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива определяется по его элементарному составу:

(8)

где С, Н, О_Т - элементный состав топлива.

кмоль воз./кг топ.

1.3.2 Действительное количество свежего заряда

Действительное количество свежего заряда (кмоль/кг топлива), поступившего в цилиндр:

(9)

где

- коэффициент избытка воздуха.

кмоль/кг топ

1.3.3 Количество остаточных газов

Количество остаточных газов в двигателе считается по формуле:

(10)

кмоль/кг топ.

1.3.4 Количество газов в цилиндре в конце сжатия

Количество газов в цилиндре в конце сжатия определяется из выражения:

(11)

кмоль/кг топ.

1.3.5 Состав и количество продуктов сгорания

При α>1 продукты сгорания жидкого топлива состоят из СО₂, Н₂О, О₂ и N₂. Количество отдельных компонентов (кмоль/кг топлива):

(12)

(13)

(14)

(15)

где С, Н - относительное содержание углерода и водорода в моторном топливе (таблице 1).

Таблица 1 – Основные показатели моторных топлив.

Топливо	Средний элементарный состав 1кг топлива, (кг)			Молекулярный вес mт, кг/кмоль	Низшая теплота сгорания Нu, кДж/кг
	С	Н	О
Автомобильные бензины Дизельное топливо	0,85 0,870	0,145 0,126	- 0,004	110-120 180-200	43995 42530

Количество продуктов сгорания 1кг топлива (кмоль/кг топлива) при α>1

(16)

кмоль/кг топ.

1.3.6 Теоретический коэффициент молекулярного изменения смеси

Коэффициент молекулярного изменения смеси определяется:

(17)

1.3.7 Действительный коэффициент молекулярного изменения смеси

Определим уточнений коэффициент молекулярного изменения смеси:

(18)

1.3.8 Средняя мольная теплоемкость

Средняя мольная теплоемкость (кДж/кмоль К) свежего заряда при V = соnst в первом приближении может быть определена по зависимости:

(19)

кДж/кмоль К

1.3.9 Средняя мольная теплоемкость

Средняя мольная теплоемкость (кДж/кмольК) продуктов Сгорания при V=соnst может быть определена по следующей приближенной формуле:

(20)

кДж/кмоль К

1.3.10 Средние мольные теплоемкости свежего заряда

Средние мольные теплоемкости (кДж/кмольК) свежего заряда

и продуктов сгорания при Р = соnst определяются соответственно по зависимостям: