Тепловой и динамический расчет двигателя (стр. 1 из 6)

Содержание

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания

1.2 Определение параметров рабочего тела

1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов

1.4 Расчет параметров процесса впуска

1.5 Расчет параметров процесса сжатия

1.6 Расчет параметров процесса сгорания

1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска

1.8 Определение индикаторных показателей двигателя

1.9 Определение эффективных показателей двигателя

1.10 Определение основных размеров цилиндра и параметров двигателя

1.11 Построение индикаторной диаграммы

2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

3. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма

3.1 Расчет сил давления газов

3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

3.3 Расчет сил инерции

3.4 Расчет суммарных сил, действующих в КШМ

3.5 Расчет сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

3.6 Построение графиков сил, действующих в КШМ

3.7 Построение диаграммы износа шатунной шейки

3.8 Построение графика суммарного крутящего момента двигателя

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания

Для бензинового двигателя в соответствии с заданной степенью сжатия определяем октановое число топлива, согласно которому производим выбор марки бензина.

Задана степень сжатия:

.

Получили октановое число в пределах:

..

Выбираем следующую марку бензина: «Регулятор-92»(АИ-92).

Низшая теплота сгорания жидкого топлива:

(1)

где С, Н, О – массовые доли углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива.

1.2 Определение параметров рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма жидкого топлива:

(2)

где

, - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма жидкого топлива в и соответственно.

Количество свежего заряда:

(3)

где

- коэффициент избытка воздуха;

- средняя молярная масса бензина.

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива

:

углекислого газа:

; (4)

водяного пара:

; (5)

кислорода:

; (6)

азота:

(7)

Общее количество продуктов сгорания жидкого топлива:

(8)

1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов

При работе двигателя без наддува давление

и температура окружающей среды:

.

Давление остаточных газов:

.

Температура остаточных газов:

.

1.4 Расчет параметров процесса впуска

Основными параметрами, характеризующими процесс впуска, являются: давление

и температура заряда в конце впуска - начале сжатия, коэффициент остаточных газов , коэффициент наполнения .

Давление газов в цилиндре

, МПа:

, (9)

где

- потери давления за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре, МПа.

Величина

с учетом некоторых допущений определяется из уравнения Бернулли:

, (10)

где

- коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра;

- коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению;

- средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы (как правило, в клапане или продувочных окнах), ;

- плотность заряда на впуске, .

По опытным данным в современных автомобильных двигателях на номинальном режиме:

;

.

Принимаем:

;

.

Плотность заряда на впуске:

, (11)

где

- удельная газовая постоянная воздуха.

Определим

:

. (12)

Тогда

:

. (13)

Коэффициент остаточных газов

:

, (14)

где

- температура подогрева свежего заряда при его контакте со стенками впускного трубопровода и цилиндра;

- степень сжатия.

Температура подогрева свежего заряда принимаем в зависимости от типа двигателя:

для бензиновых двигателей:

.

Тогда

:

. (15)

Температура заряда в конце процесса впуска:

. (16)

Коэффициент наполнения

без учета продувки и дозарядки четырехтактного двигателя:

(17)

1.5 Расчет параметров процесса сжатия

Рассматриваемый процесс характеризуется давлением

и температурой рабочего тела в конце сжатия, показателем политропы сжатия .

По опытным данным при жидкостном охлаждении величина показателя политропы для бензиновых двигателей:

.

Исходя из выбранного показателя политропы определим давление

и температура конца процесса сжатия:

; (18)

. (19)