Исходные данные1. Мощность двигателя, Ne = 87 кВт;2. Частота вращения коленчатого вала, nN = 6000 об/мин;3. Тактность двигателя, ф = 4;4. Количество цилиндров, i = 4; 5. Степень сжатия, е = 10,3;6. Тип охлаждения - жидкостное. Режимы для проведения теплового расчета:а) режим минимальной частоты вращения nmin = 1000об./мин.б) режим максимального крутящего момента nM =0,53nN = 3200 об./мин.в) режим максимальной (номинальной) мощности nN = 6000об./мин.г) режим максимальной скорости движения автомобиля nmax = 1.05nN = 6300 об./мин.Подбор аналогов
Величина
Проектируемый
двигатель
Ne, кВт
86/4/6000
Ме, Н*м
136,2/6000
е
10,3
Vл, л
1,9
D/S
88/78
Nл = Nе/Vл
45,1
1. Тепловой расчет двигателяРасчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6000об/мин.Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия е = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭКСредний элементарный состав и молекулярная масса бензина
Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува
Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К
Температура остаточных газов.
(рис. 5.1 литература 1 принимаем).
При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К
Давление остаточных газов.
Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:
PrN = 1,18 Po = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.
Процесс пуска.
Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Д ТN = 8єС.
цдоз = 1,12 - коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.
Температура в конце впуска.
Та = (То + ДТ + гr * Tr) / (1 + гr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329
Коэффициент наполнения.
Результаты вычислений занесем в таблицу.
параметры
Процесс впуска и газообмена
n, мин-1
1000
3200
6000
6300
б
0,86
0,96
0,96
0,96
Тr , K
900
1010
1070
1080
Pr , Mpa
0,1039
0,1076
0,118
0,1195
ДT , єC
22,29
16
8
7,14
ДPa , Mpa
0,0004
0,0043
0,0150
0,0166
Pa , Mpa
0,0996
0,0957
0,085
0,0834
ц , доз
0,95
1,025
1,12
1,13
г
0,0418
0,0365
0,0385
0,0390
Та , К
339
334
329
329
зv
0,8699
0,9207
0,9255
0,8939
Процесс сжатия.
При е = 10,3 и Та = 329 К, nN = 6000 мин-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к1 = 1,3765 и средний показатель политропы сжатия n1 = 1,37.
Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.
(m)= *[0,0655*(39,123+0,003349tz)+0,0057*(22,49+0,00143tz)+0,0696*(26,6++0,004438tz)+0,0029*(19,678+0,001758tz)+0,3923*(21,951+0,001457tz)=24,657+ 0,002077tz] кДж/кмоль град.
Коэффициент использования теплоты оz принимаем = 0,88:
(1)
Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6000 мин
Средний показатель адиабаты расширения К2 определяется по номограмме рис. 4.8 при заданном е для соответствующих значений б и Tz, а средний показатель политропы расширения n2, оценивается по величине среднего показателя адиабаты:
е = 10,3; б = 0,96; Tz = 2825 К; К2 = 1,2528; n2 = 1,252.
Давление и температура в конце процесса расширения:
Где цu = 0,96 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:
г/кВт. Ч
Эффективные показатели двигателя.
Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D?1.
Pм = 0,034 + 0,0113* Vп.ср МПа.
Для нашего карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм., получим значение средней скорости поршня:
м/с.
Тогда: Pм = 0,034 + 0,0113*15,6 = 0,2103 МПа.
Среднее эффективное давление и механический КПД:
Ре = Рj - Рм = 1,1124 - 0,2103 = 0,9021 МПа.
зм = .
Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:
зе = зj * зм = 0,3388 * 0,811 = 0,2748
gе = г/кВт.ч.
параметры
Индикаторные и эффективные параметры двигателя.
n, мин-1
1000
3200
6000
6300
Рj , , МПа
1,2115
1,3415
1,1588
1,1138
Рj , МПа
1,1630
1,2879
1,1124
1,0693
зj
0,3292
0,3845
0,3388
0,3288
gj , г/кВт.ч
249
213
242
249
Vп.ср , м/с
2,6
8,32
15,6
16,38
Рм , МПа
0,0634
0,1280
0,2103
0,2191
Ре , МПа
1,0997
1,1599
0,9021
0,8502
зм
0,9455
0,9006
0,811
0,7951
зе
0,3113
0,3463
0,2748
0,2614
gе , г/кВт.ч
263
237
298
313
2. Основные параметры двигателя Литраж двигателя: дм3.Рабочий объем одного цилиндра: дм3.Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S = 78 мм, то: мм.Окончательно принимается D = 88 мм, S = 78 мм.Площадь поршня:дм.Литраж двигателя: дм3..Мощность двигателя: Nе = кВт.Литровая мощность двигателя: Nл = кВт/л.Крутящий момент: Ме = Н*М.Часовой расход топлива:GT = Nе * gе * 10-3 = 86 * 298* 10-3 = 25,5 кг/ч.
параметры
Основные параметры и показатели двигателя.
n, мин-1
1000
3200
6000
6300
Fп , дм2
0,61
1,9
45,1
Vл , л
Nл , кВт/л
Nе , кВт
17,38
58,66
86
84,66
Ме , Н*М
166,06
175,15
136,23
128,39
GT , кг/ч
4,57
13,88
25,51
26,53
3. Построение индикаторных диаграммОпределяем объем камеры сгорания: Vc = дм3.Находим полный объем цилиндра: Vа = Vc + Vh = 0,05 + 0,4822 = 0,534Рассчитанные точки: ВМТ: Pr = 0,118 Mpa; Рс = 2,1036 МПа; Pz = 7,9635 МПа. НМТ: Ра = 0,085 Mpa; Рв = 0,4296 МПа.Задаваясь различными углами ц поворота коленчатого вала, определяем положение поршня по формуле: х = Задаем л = 0,285Затем при этих углах ц находим текущий объем над поршневого пространства: Vх = Vc + хFп.Определяем давление на линии сжатия и расширения при выбранных углах поворота коленчатого вала: ; ;Результаты расчета приведены в таблице № 1. Таблица № 1.
№
цє
х, дм.
Vх , дм3
1
0
0
0,05185
0,118/0,085
0,1015
2
10
0,0076
0,056486468
0,085
0,093
3
20
0,03002
0,07016276
0,085
0,085
4
30
0,06614
0,092197744
0,085
0,085
5
40
0,1142
0,121515
0,085
0,085
6
50
0,17192
0,156724604
0,085
0,085
7
60
0,23668
0,196225563
0,085
0,085
8
70
0,30568
0,238318523
0,085
0,085
9
80
0,37617
0,281317616
0,085
0,085
10
90
0,44557
0,32365075
0,085
0,085
11
100
0,51162
0,363939419
0,085
0,085
12
110
0,57246
0,401051708
0,085
0,085
13
120
0,62668
0,434125563
0,085
0,085
14
130
0,67329
0,462562949
0,085
0,085
15
140
0,71171
0,485998946
0,085
0,085
16
150
0,74164
0,504252631
0,085
0,085
17
160
0,76289
0,517268509
0,085
0,085
18
170
0,77575
0,525057997
0,085
0,085
19
180
0,78
0,52765
0,085/0,4296
0,085
20
190
0,77575
0,525057997
0,087011
0,087011
21
200
0,76298
0,517268509
0,08882
0,08882
22
210
0,74164
0,504252631
0,091989
0,091989
23
220
0,71171
0,485998946
0,096777
0,096777
24
230
0,67329
0,462562949
0,103587
0,103587
25
240
0,62668
0,434125563
0,113038
0,113038
26
250
0,57246
0,401051708
0,12606
0,12606
27
260
0,51162
0,363939419
0,144081
0,144081
28
270
0,44557
0,32365075
0,169323
0,169323
29
280
0,37617
0,281317616
0,205346
0,205346
30
290
0,30568
0,238318523
0,257996
0,257996
31
300
0,23668
0,196225563
0,337093
0,337093
32
310
0,17192
0,156724604
0,459275
0,459275
33
320
0,1142
0,121515
0,651825
0,651825
34
330
0,06614
0,092197744
0,953074
0,953074
35
340
0,03002
0,07016276
1,387839
1,387839
36
350
0,0076
0,056486468
1,870278
1,965
37
360
0
0,05185
2,1042/7,964
2,5243
38
370
0,0076
0,056486468
7,154373
6,769
39
380
0,03002
0,07016276
5,453565
5,453565
40
390
0,06614
0,092197744
3,874148
3,874148
41
400
0,1142
0,121515
2,741886
2,741886
42
410
0,17192
0,156724604
1,993858
1,993858
43
420
0,23668
0,196225563
1,50479
1,50479
44
430
0,30568
0,238318523
1,179789
1,179789
45
440
0,37617
0,281317616
0,958543
0,958543
46
450
0,44557
0,32365075
0,804248
0,804248
47
460
0,51162
0,363939419
0,694381
0,694381
48
470
0,57246
0,401051708
0,614892
0,614892
49
480
0,62668
0,434125563
0,556816
0,556816
50
490
0,67329
0,462562949
0,514295
0,501
Продолжение таб. 1.
51
500
0,71171
0,485998946
0,483436
0,473
52
510
0,74164
0,504252631
0,461626
0,427
53
520
0,76298
0,517268509
0,44713
0,395
54
530
0,77575
0,525057997
0,43884
0,360
55
540
0,78
0,52765
0,436143
0,3349
56
550
0,77575
0,525057997
0,118
0,297
57
560
0,76298
0,517268509
0,118
0,252
58
570
0,74164
0,504252631
0,118
0,215
59
580
0,71171
0,485998946
0,118
0,185
60
590
0,67329
0,462562949
0,118
0,146
61
600
0,62668
0,434125563
0,118
0,118
62
610
0,57246
0,401051708
0,118
0,118
63
620
0,51162
0,363939419
0,118
0,118
64
630
0,44557
0,32365075
0,118
0,118
65
640
0,37617
0,281317616
0,118
0,118
66
650
0,30568
0,238318523
0,118
0,118
67
660
0,23668
0,196225563
0,118
0,118
68
670
0,17192
0,156724604
0,118
0,118
69
680
0,1142
0,121515
0,118
0,118
70
690
0,06614
0,092197744
0,118
0,118
71
700
0,03002
0,07016276
0,118
0,118
72
710
0,0076
0,056486468
0,118
0,1098
73
720
0
0,05185
0,118/0,085
0,1015
Скругление индикаторной диаграммы.
Учитывая быстроходность рассчитываемого двигателя, устанавливаем следующие фазы газораспределения:
Начало ( точка r,) - 20є до ВМТ; окончание (точка а,,) - 60є после НМТ.
Начало ( точка b,) - 60є до НМТ; окончание (точка а,) - 20є после ВМТ.