Тепловий і динамічний розрахунок двигуна внутрішнього згоряння

МАДІ (ТУ)

Кафедра: Автотракторні двигуни

Тепловий і динамічний розрахунок двигуна внутрішнього згоряння

Викладач: Пришвін

Студент: Толчин А.Г.

Група: 4ДМ1

МОСКВА 1995

Завдання № 24

1 Тип двигуна та системи живлення - бензиновий, карбюраторна.

2 Тип системи охолодження - рідинна.

3 Потужність = 100 [кВт]

4 Номінальна частота обертання n = 3200 [ ]

5 Число і розташування циліндрів V-8

6 Ступінь стиснення -  = 7.5

7 Тип камери згоряння - полукліновая.

8 Коофіцієнт надлишку повітря -  = 0.9

9 Прототип - ЗІЛ-130

=================================================

Рішення:

1 Характеристика палива.

Елементарний склад бензину у вагових масових частках:

С = 0.855; Н = 0.145

Молекулярна маса і нижча теплота згоряння:

= 115 [кг / к моль]; Hu = 44000 [кДж / кг]

2 Вибір ступеня стиснення.

     = 7.5 ОЧ = 75-85

3 Вибір значення коефіцієнта надлишку повітря.

                                             

4 Розрахунок кол-ва повітря необхідного для згоряння 1 кг палива

5 Кількість свіжої суміші

6 Склад і кількість продуктів згоряння

Візьмемо до = 0.47

7 Теоретичний коефіцієнт молекулярного зміни суміші

8 Умови на впуску

P0 = 0.1 [MПа]; T0 = 298 [K]

9 Вибір параметрів залишкових газів

Tr = 900-1000 [K]; Візьмемо Tr = 1000 [K]

Pr = (1.05-1.25) P0 [MПа]; Pr = 1.2 * P0 = 0.115 [Mпа]

10 Вибір температури підігріву свіжого заряду

; Візьмемо

11 Визначення втрат напору у впускний системі

Наше значення входить в цей інтервал.

12 Визначення коефіцієнта залишкових газів

;

13 Визначення температури кінця впуску

14 Визначення коефіцієнта наповнення

;

;

15 Вибір показника політропи стиснення

Візьмемо

16 Визначення параметрів кінця стиснення

;

;

17 Визначення дійсного коеф-та молекулярного зміни

;

18 Втрати теплоти внаслідок неповноти згоряння

;

19 Теплота згоряння суміші

;

20 мольна теплоємність продуктів згоряння при температурі кінця стиснення

;

22 мольна теплоємність при постійному об'ємі робочої суміші в кінці стискування

23 мольна теплоємність при постійному об'ємі робочої суміші

, Де

24 Температура кінця видимого згоряння

;

; Візьмемо

25 Характерні значення Тz

;

26 Максимальний тиск згорання і ступінь підвищення тиску

;

27 Ступінь попереднього-p і наступного -  розширення

;

28 Вибір показника політропи розширення n2

; Візьмемо

29 Визначення параметрів кінця розширення

;

30 Перевірка правильності вибору температури залишкових газів ТR

31 Визначення середнього індикаторного тиску

; Візьмемо ;

32 Визначення індикаторного К.П.Д.

;

Наше значення входить в інтервал.

33 Визначення питомої індикаторного витрати палива

34 Визначення середнього тиску механічних втрат

;

; Візьмемо

35 Визначення середнього ефективного тиску

;

36 Визначення механічного К.П.Д.

37 Визначення питомої ефективної витрати палива

;

38 Часовий витрата палива

39 Робочий об'єм двигуна

40 Робочий об'єм циліндра

41 Визначення діаметра циліндра

; - Коеф. короткоходнимі

k = 0.7-1.0; Візьмемо k = 0.9

42 Хід поршня

43 Перевірка середньої швидкості поршня

44 Визначаються основні показники двигуна

45 Складається таблиця основних даних двигуна

************************************************** ***************

Побудова індикаторної діаграми

Побудова проводиться в координатах: тиск (Р) - хід поршня (S).

1 Рекомендовані масштаби

а) масштаб тиску: mp = 0.025 (МПа / мм)

б) масштаб переміщення поршня: ms = 0.75 (мм * S / мм)

2

3

4

5

6

7 Будуємо криві лінії політропи стиснення і розширення

Розрахунок проводиться по дев'яти крапках.

8 Побудова діаграми, що відповідає реальному (дійсному)

циклу.

Кут випередження запалювання:

Тривалість затримки запалення (fe) складає по куті

повороту коленвала:

З урахуванням підвищення тиску від розпочався до ВМТ згоряння тиск кінця стиснення Pcl (точка Сl) становить:

Максимальний тиск робочого циклу Pz досягає величини

Це тиск досягається після проходження поршнем ВМТ при повороті коленвала на кут

Моменти відкриття і закриття клапанів визначаються по діаграмах фаз газорозподілу двигунів-протатіпов, що мають те ж число і розташування циліндрів і приблизно таку ж середню швидкість поршня, що і проектований двигун.

У нашому випадку прототипом є двигун ЗІЛ-130. Його характеристики:

Визначаємо положення точок:

Динамічний розрахунок

Вибір масштабів:

Тиску

Кут повороту коленвала

Хід поршня

Діаграма питомих сил інерції Pj зворотно-поступальних двіжущехся мас КШМ

Діаграма сумарної сили , Що діє на поршень

; надлишковий тиск газів

Діаграма сил N, K, T

Аналітичне вираження сил:

кут повороту кривошипа

кут відхилення шатуна

Полярна діаграма сили Rшш, що діє на шатунную шийку коленвала.

Відстань зсуву полюса діаграми

Відстань від нового полюса Пшш до будь-якої точки діаграми одно геометричній сумі векторів Krш і S

Аналіз врівноваженості двигуна

У 4х ​​тактного V-образного 8ми циліндрового двигуна коленвал несімметрічний.Такой двигун розглядають як чотири 2ух циліндрових V-подібних двигуна, послідовно розміщених по осі коленвала.

Рівнодійна сил інерції I порядку кожної пари циліндрів, будучи спрямована по радіусу кривошипа, врівноважується противагою, тобто в двигуні з противагами:

Сила інерції 2-го порядку пари циліндрів:

Всі ці сили лежать в одній площині, рівні за абсолютним значенням, але попарно відрізняються лише знакамі.Іх геометрична сума = 0.

Моменти від сил інерції II порядку, що виникають від 1-ї та 2-ї пар циліндрів, рівні за значенням і протилежний за знаком; точно так само від 2-ї та 3-й пар циліндрів.

Діаграма сумарного індикаторного крутного моменту Мкр

Величина сумарного крутного моменту від всіх циліндрів виходить графічним складанням моментів від кожного циліндра, одночасно діючих на коленвал при даному значенні кута   

Послідовність побудови Мкр:

На нульову вертикаль треба нанести результуючу підсумовування ординат 0 +3 +6 +9 +12 +15 +18 +21 точок, на першу 1 +4 +7 +10 +13 +16 +19 +22

точок і т.д.

Потім порівнюється зі значенням моменту отриманого теоретично.

Перевірка правельно побудови діаграми:

Схема просторового колінчастого вала 8 циліндрового V-образного двигуна