Обоснование исходных данных

Проектируемый двигатель предназначен для установки на легковой автомобиль ВАЗ-2105 и его модификаций.

Номинальная мощность и частота вращения на проектируемом двигателе принимается Ne= 57 кВт и n = 5250 мин־¹. Отношение S/D=0 ,9. Отношение радиусу кривошипа к длины шатуна r/l= 0,277.

1.1.1. Атмосферное давление принимаем P₀ = 0,1 МПа. Температура окружающей среды давление принимается T₀ ≥ 298 K.

1.1.2. Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объёму камеры сгорания:

, выбираем 8,8.

1.1.3. Коэффициент избытка воздуха - отношение действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр к количеству воздуха необходимого для полного сгорания 1 кг топлива. Принимаем = 0,9

1.1.4. Механический КПД - оценивает механические потери в

двигателе. Для бензинового

η_m = [0,70...0,90]. Принимаем η_m = 0,787.

1.1.5. Подогрев свежего заряда при наполнении цилиндра зависит от скорости вращения коленчатого вала, с уменьшением скорости вращение увеличивается приращением температуры и от испарения топлива в процессе смесеоб разовании температура свежего заряда уменьшается. Для двигателей с жидкостным охлаждением приращение температуры свежего заряда. Принимаем ΔT = 5°.

1.1.6. Температура остаточных газов T₂ лежит в пределах [900…1100] К. Принимаем T₂ = 1000 К.

1.1.7. Коэффициент сопротивления впускной системы для бензинового двигателя лежит в пределах [0.80...0.90], принимаем, P_c /P₀=0,87.

Коэффициент ξ_вп зависит от сопротивления впускного клапана, от наличия изгибов, изменений площади поперечного сечения и шероховатости поверхности впускного трубопровода.

1.1.8. Коэффициент сопротивления выпускной системы ;где P_r - давление остаточных газов. Он учитывает потери при выпуске отработавших газов. Для бензиновых двигателей ξ_вып = [1.02...1.2]. Принимаем ξ_вып =1,16.

1.1.9. Коэффициент дозарядки - показывает изменение количества рабочего тела при запаздывании закрытия впускного клапана. Он равен отношению количества свежего заряда находившегося в цилиндре в момент закрытия впускного клапана, к тому его количеству, которое находится в цилиндре в момент прохождения поршнем НМТ в конце такта впуска. Принимаем φ = 1,0.

1.1.10. Коэффициент полноты индикаторной диаграммы учитывает уменьшение теоретического среднего индикаторного давления из-за отличия действительного процесса от расчетного. А именно:

- скругление диаграммы в точке "с" из-за воспламенения смеси до ВМТ;

- в точке "z" из-за разницы конечных скоростей сгорания P_z = 0,85P_zg;

- в точке "в" из-за открытия выпускного клапана до того момента, когда поршень будет в НМТ φ _п = [0,94...0,97]. Принимаем φ _п = 0,96.

1.2. Тепловой расчет

1.2.1. Параметры окружающей среды принимаются в соответствии с ГОСТами.

,

1.2.2. Выбираем топливо для двигателя:

Бензин Аи-92.

1.2.3. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива:

1.2.4. Выбор коэффициента избытка воздуха:

На бензиновых двигателях внутреннего сгорания с карбюратором коэффициент избытка воздуха находиться в пределах 0,8-0,98. С целью получения приемлемой экономичности и снижения в отработавших газах содержания оксидов азота, примем

1.2.5. Количество свежего заряда:

принимаем молекулярную массу паров топлива ,

1.2.6. Давление в конце впуска, учитывая отсутствие карбюратора принимаем

1.2.7. Выбор степени сжатия:

В соответствии с выбранным топливом бензин Аи-92, применением на двигателе жидкостного охлаждения, принимаем

1.2.8. Величина подогрева свежего заряда:

С учетом жидкостного охлаждения, принимаем

1.2.9. Параметры остаточных газов:

Так как на двигателе предусмотрен глушитель, учитывая заданную частоту вращения коленчатого вала принимаем коэффициент сопротивления выпускной системы

Тогда давление

Температуру остаточных газов принимаем по среднему значению,

Коэффициент остаточных газов

так как двигатель без наддува, то принимаем и , и отношение их теплоемкостей

1.2.10. Количество рабочей смеси подсчитываются по уравнению:

1.2.11. Температура рабочей смеси, для двигателей без наддува:

1.2.12. Коэффициент наполнения для двигателей без наддува определяется по уравнению:

1.2.13. Давление и температуру в конце сжатия вычислим по уравнениям:

,

С учетом жидкостного охлаждения закрытого типа, средней частоты вращения коленчатого вала и испарения бензина принимаем

,

1.2.14. Расчет параметров процесса сгорания:

Так как , то сгорание будет неполным, и продукты сгорания будут включать следующие компоненты:

Количество оксида углерода:

Коэффициент К принимаем равным 0,5.

Количество водорода:

Количество диоксида углерода:

Количество водяного пара:

Количество азота:

Общее количество продуктов сгорания:

Объёмные доли компонентов в продуктах сгорания:

,

,

,

,

Проверка

Коэффициенты молекулярного изменения:

- Горючей смеси:

,

- Рабочей смеси:

Температуру продуктов сгорания в конце сгорания, определим по уравнению:

Коэффициент использования теплоты с учетом карбюратора, принимаем

Низшая теплота сгорания топлива:

Количество теплоты потерянной вследствие химической неполноты сгорания бензина при :

Температура в конце сжатия:

Мольную теплоемкость воздуха при постоянном объеме в конце сжатия определим методом интерполирования:

Мольную теплоемкость остаточных газов при определим интерполированием по температуре и коэффициенту избытку воздуха, при :

при :

Аналогично интерполированием определяется теплоемкость при :

Значение постоянных известных величин в уравнении баланса энергии:

Для определения , значения теплоемкостей продуктов сгорания представим в виде формул:

Тогда:

,

,

Расчетное давление в конце сгорания:

Действительное максимальное давление в конце сгорания:

Степень повышения давления:

1.2.15. Расчет параметров расширения:

Средний показатель политропы расширения принимаем по значению показателя адиабаты с учетом поправки:

Показатель адиабаты расширения , определим по номограмме.

Для ,

Проверим правильность принятия и при расчете .

Параметры и приняты правильно.

1.2.16. Определение индикаторных показателей цикла:

Расчетное среднее индикаторное давление:

Принимаем коэффициент полноты диаграммы

Действительное среднее индикаторное давление:

Индикаторный К.П.Д. при и

Удельный индикаторный расход топлива:

, где

1.2.17. Расчет эффективных показателей:

С учетом заданной частоты вращения коленчатого вала, принимаем среднюю скорость поршня Предварительно приняв отношение хода поршня к диаметру цилиндра , определяем среднее давление механических потерь.

Механический К.П.Д.:

Средне эффективное давление:

Эффективный К.П.Д.

.

Удельный расход топлива:

1.2.18. Определение размеров цилиндра и показатели двигателя:

С учетом частоты вращения и желанием улучшить протекание процессов сгорания топлива, примем отношение

Диаметр цилиндра:

Ход поршня:

Предварительно принимаем .

Средняя скорость поршня:

. Допустимо.

Окончательно принимаем , и

Рабочий объём цилиндра:

Литраж двигателя:

Номинальная мощность:

Литровая мощность:

Часовой расход топлива:

Эффективный крутящий момент:

1.2.19. Построение индикаторной диаграммы:

Объём камеры сгорания:

Полный объём цилиндра:

Давления для построения политроп вычисляем по уравнениям:

Сжатие

,

Расширение

.

	Сжатие	Расширение		Сжатие	Расширение
0,41	0,087	0,433	0,218	0,2054	0,9525
0,398	0,0906	0,4494	0,206	0,2218	1,0222
0,386	0,0944	0,4669	0,194	0,2407	1,1017
0,374	0,0986	0,4856	0,182	0,2625	1,1931
0,362	0,1031	0,5058	0,17	0,2881	1,2991
0,35	0,1079	0,5275	0,158	0,3182	1,4234
0,338	0,1131	0,551	0,146	0,3543	1,5708
0,326	0,1188	0,5764	0,134	0,3981	1,7483
0,314	0,125	0,6041	0,122	0,4523	1,9655
0,302	0,1319	0,6342	0,11	0,5207	2,2366
0,29	0,1393	0,6671	0,098	0,6093	2,5834
0,278	0,1476	0,7032	0,086	0,7278	3,0408
0,266	0,1567	0,743	0,076	0,861	3,548
0,254	0,1669	0,7871	0,066	1,0431	4,2311
0,242	0,1782	0,8361	0,047	6,5413	6,5413
0,23	0,191	0,8909

Дата добавления: 2015-10-13