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.