Расчет двигателя внутреннего сгорания автомобиля КамАЗ

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.