Тепловой и динамический расчет двигателя

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)