Методика теплового розрахунку двигуна внутрішнього згоряння - курсова робота, сторінка 2

4. Розрахунок процесу впуску

Процес впуску являє собою складний термодинамічний процес у відкритій термодинамічній системі, який супроводжується зміною обсягу циліндра, прохідного перетину впускних клапанів, опору на впуску. У цьому процесі протікають все дисипативні явища, викликані тертям, теплообміном і дифузією. Точний розрахунок процесу впуску можливий лише на основі чисельного рішення системи диференціальних рівнянь, що виходить за рамки цієї курсової роботи.

У курсової роботі обмежимося визначенням параметрів робочого тіла в кінці процесу впуску, використовуючи численні експериментальні дані, отримані при дослідженні двигунів подібних типів.

За початок циклу приймемо, точку "r", яка відповідає кінцю процесу випуску або початку впуску, а поршень знаходиться в ВМТ. Кількість робочого тіла в циліндрі в цьому випадку мінімально, тому похибки в оцінці параметрів робочого тіла порівняно мало впливають на загальний результат розрахунку.

На підставі статистичних досвідчених даних приймаємо параметри робочого тіла в точці "r" для бензинових двигунів з наддувом:

Тиск в циліндрі в кінці впуску відрізняється від тиску наддуву Рк в меншу сторону за рахунок втрат тиску при впуску (головним чином в клапанних пристроях):

де = (0,05-0,15). Рк - втрата тиску при впуску.

Тиск в циліндрі в кінці впуску становитиме:

Температуру в циліндрі в кінці впуску визначають за формулою, отриманої на основі балансу енергії при впуску:

де - підвищення температури свіжого заряду при впуску за рахунок підігріву від стінок (для дизельних двигунів = 20 - 40 К);

γ - коефіцієнт залишкових газів (для дизельних двигунів γ = 0-0,05);

Температуру в циліндрі в кінці впуску визначаємо за формулою (5.2):

Величини Тr і γ, прийняті при розрахунку процесу впуску, в подальшому можуть бути перевірені і при необхідності уточнені.

Найважливішою характеристикою процесу впуску є коефіцієнт наповнення ηv. який дорівнює відношенню кількості свіжого заряду, дійсно надійшов в циліндр, до теоретичного кількості свіжого заряду, який поміщається в робочому обсязі циліндра при параметрах на впуску (Pk, Tk).

Для розрахунку коефіцієнта наповнення служить формула:

Коефіцієнт наповнення впливає на кількість свіжого заряду в циліндрі і, отже на потужність. Тому всіляко прагнуть до збільшення коефіцієнта наповнення, знижуючи втрати при впуску () і здійснюючи продування камери згоряння в період газообміну.

5. Розрахунок процесу стиснення

У процесі стиснення відбувається зменшення обсягу, тому тиск і температура тіла в циліндрі зростають. На процес стиснення сильно впливає теплообмін зі стінками, а також тертя і дифузія при русі і перемішуванні робочого тіла. Теплообмін зі стінками призводить до підводу теплоти до робочого тіла, коли його температура низька. В кінці процесу стиснення температура робочого тіла перевершує температуру стінок і напрямок теплового потоку змінюється - він спрямований від робочого тіла до стінок, тобто відбувається тепловідвід. Тому процес стиснення є складно-Політропний зі змінним показником політропної процесу.

Для визначення параметрів робочого тіла в кінці стиснення використовують поняття умовно політропної процесу з постійним середнім показником n1. Величини n1 визначені для різних типів двигунів шляхом обробки численних досвідчених індикаторних діаграм (для дизельних двигунів n1 = 1,32 - 1,39)

На підставі рівнянь політропної процесу тиск в кінці стиснення:

Температура в кінці стиснення:

В кінці процесу стиснення (умовно в точці "з") починається процес згоряння, який протікає по-різному в бензинових і дизельних двигунах.

У бензинових двигунах практично вся суміш приготовлена ​​для згоряння, середня швидкість згоряння велика, а тривалість згоряння порівняно невелика.

6. Розрахунок процесу згоряння

Рівняння згоряння висловлює баланс енергії в процесі згоряння, складений на основі 1-го закону термодинаміки, в даному випадку з урахуванням того факту, що частина теплоти підводиться до робочого тіла при V = const. а інша частина - при p = const.

Рівняння має вигляд:

де R = 8,314 - універсальна газова постійна;

- ступінь підвищення тиску при згорянні;

Для визначення величини У спочатку задають максимальний тиск при згорянні в межах:

для двигунів середньої напруженості:

Р z = 10 - 12 МПа;

для високофорсованих двигунів:

р z = 12 - 14 МП а;

 = 0,65 - 0,85 - для дизельних двигунів;

H u - теплота згоряння дизельного палива (див. Табл.3);

C vz - теплоємність продуктів згоряння.

Величини Pz і  z забезпечуються за рахунок регулювань і конструювання паливної апаратури (профілю кулачка паливного насоса, конструкції нагнітального клапана, сили затяжки пружини форсунки, числа і розмірів отворів розпилювача).

Відпрацьовані гази в дизельному двигуні, завжди містять надлишковий повітря, так як двигун працює при > 1. Тому теплоємність продуктів згоряння розраховує як для суміші:

де і C vcb теплоємності відповідно "чистих" продуктів згоряння і повітря, що визначаються за таблицею при температурі Tz (tc) методом інтерполяції.

Рівняння згоряння містить дві змінні величини Tz і - п оетому воно вирішується щодо Tz наближеними методами. В даному випадку використовується графічний спосіб вирішення.

Обчислюємо праву частину рівняння:

Для лівої частини рівняння складаємо таблицю 8.1 в діапазоні очікуваних температур Tz.

Таблиця 8.1-Розрахунок рівняння згоряння.

Малюнок 8.1 - Графічне рішення рівняння згоряння

Знайдена температура Tz = 1985 К є максимальною температурою циклу, вона використовується в подальших розрахунках.

Ступінь попереднього розширення:

7. Розрахунок процесу розширення

У процесі розширення важливу роль відіграють явища, пов'язані з участю теплоти:

на початку розширення має місце підведення теплоти за рахунок догорання палива (точка "Z" означає кінець умовного згоряння, коли досягається максимальна температура);

в кінці розширення відбувається інтенсивний тепловідвід в стінки за рахунок великої різниці температур робочого тіла і стінок.

Тому процес розширення є складно - Політропний зі змінним показником політропи. У розрахунках він замінюється умовно - політропний процес з постійним середнім показником політропи, який на підставі численних досвідчених результатів, вибирається в діапазоні n2 = 1,18 - 1,28 для дизельних двигунів

У дизельних двигунах ступінь розширення дорівнює:

На підставі рівнянь для політропної процесу визначаємо тиск в кінці розширення:

Температура в кінці розширення:

8. Перевірка розрахунку процесу впуску

У процесі випуску відбувається подальше розширення робочого тіла, тобто зменшенні тиску і збільшення. питомої, обсягу, і його витіснення з циліндра. У п.6 параметри початку впуску (або кінця випуску) приймалися на основі статистичних рекомендацій Рr і Тr.

Тепер правильність вибору цих величин можна, перевірити.

Вважаємо процес випуску умовно - Політропний із середнім показником.

Тоді за рівнянням політропи маємо:

Допускається відміну величини Тr. розрахованої за рівняння, від раніше прийнятої величини на 50-60 К. Якщо зазначена умова виконано, то це означає, що розрахунок правильний. У нашому випадку відмінність не виходить за допустимі межі.

Коефіцієнт залишкових газів перевіряють за формулою:

гдe Упр - коефіцієнт продування камери в процесі газообміну (величина змінюється від Упр = 0 (відсутність продувки) до Упр = 1 (повна продування)).

Значення, знайдене за формулою порівнюють з раніше прийнятим між ними має бути відповідність.

В цілому можна відзначити, що значні помилки в оцінці величин Тr і порівняно мало впливають на кінцевий результат, так як при положенні поршня у ВМТ (в кінці випуску або початку впуску) а робочої порожнини знаходиться мінімальна кількість робочого тіла. Саме з цієї причини вказаний стан приймається за початок циклу (початок розрахунку).

9. Розрахунок показників робочого циклу

Показники робочого циклу поділяють на енергетичні (роботу, потужність, середній тиск) і економічні (к. П. Д. Питома витрата палива). Спочатку визначаємо індикаторні показники, які характеризують енергетику і економіку в циліндрі.

Розрахункове середнє індикаторне тиск визначають за формулою, отриманої на основі термодинамічних співвідношень, що характеризують роботу при руху поршня в різних процесах циклу:

Дійсне середнє індикаторне тиск:

де - коефіцієнт повноти індикаторної діаграми, що враховує відміну дійсної індикаторної діаграми від розрахункової (в характерних точках , з, z1, z, b на розрахунковій діаграмі, є злами, в дійсності все процеси протікають плавно, переходячи один в інший) для дизельних двигунів

Індикаторний к. П. Д. Робочого циклу:

Питома індикаторний витрата палива:

Ефективні показники двигуна, що характеризують енергетику і економіку на валу, відрізняються від індикаторних показників (в циліндрі) за рахунок механічних втрат, до яких відносять:

а) втрати на тертя у всіх рухомих елементах;

б) витрати енергії на привід всіх допоміжних механізмів (насосів, вентилятора, генератора і т.п.);

в) витрати енергії на газообмін (насосні втрати).

Вплив механічних втрат враховують за допомогою механічного к. П. Д. Який лежить в межах для дизельних двигунів: = 0,7 - 0,8.

Середнє ефективне тиск становить:

Ефективний к. П. Д. Двигуна:

Питома ефективна витрата палива:

Схожі роботи:

Перевірочний розрахунок двігателявнутреннегосгоранія автомобіля ВАЗ

с. 6. Конструювання і расчетдвігателейвнутреннегосгоранія. / Под ред. Н.Х. Дьяченко. - М. Машинобудування, 1979. - 392 с. 7. Конструкція і розрахунок автотракторних двигунів. / Вихерт.

Тепловий і динамічний розрахунок бензинового двігателявнутреннегосгоранія ВАЗ-2103

Курсова робота >> Транспорт

Тепловий і динамічний розрахунок бензинового двігателявнутреннегосгоранія ВАЗ-2103 Введення Тепловойрасчетдвігателя служить для визначення параметрів. потужність і витрата палива. В основі методікірасчета лежить метод В.І. Гриневецького, в подальшому.

Розрахунок автотракторних двігателейвнутреннегосгоранія

Курсова робота >> Транспорт

складається в оволодінні методикою і навичками самостійного рішення з проектування та розрахунку автотракторних двігателейвнутреннегосгоранія на основі.

Стендові випробування двігателейвнутреннегосгоранія

Книга >> Промисловість, виробництво

двігателейвнутреннегосгоранія. - М.: Вища. шк, 1975.-320 с. Додаток 1 Кафедра «Теплтотехніка і тепловиедвігателі» СибАДИ Лабораторія випробувань двигунів.

Розробка ділянки обкатки і випробування автомобільних двігателейвнутреннегосгоранія

Дипломна робота >> Транспорт

деталей за рахунок силових і теплових впливів hд. На товщину. обкатаний двигун знімають. 6.3 Розрахунок маси рами стенду для обкатки двігателейвнутреннегосгоранія. методичного єдиного підходу до розрахунку слід користуватися методикою. яка викладена в.

Схожі статті