Тепловой расчет двигателя

В процессе теплового расчета должны быть определены параметры состояния рабочего тела, соответствующие характерным точкам цикла, индикаторные и эффективные показатели двигателя, диаметр и ход поршня; построены индикаторная диаграмма и скоростная характеристика двигателя,

Тепловой расчет производится для режима максимальной мощности карбюраторного двигателя, работающего с ограничителем.

Последовательность выполнения теплового расчета:

• выбор и обоснование исходных данных к расчету;

• определение параметров состояния рабочего тела;

• определение индикаторных и эффективных показателей двигателя;

• определение диаметра и хода поршня;

• построение индикаторной диаграммы и скоростной характеристики двигателя.

Выбор и обоснование исходных данных к тепловому расчету

В расчетно-пояснительной записке должны быть выбраны и обоснованы: давление рг и температура Тг остаточных газов; подогрев свежего заряда ∆Т, коэффициент избытка воздуха α;. сорт и марка топлива, его элементарный состав и теплотворность; средние показатели политроп сжатия и расширения n1 и n2; степень повышения давления λ (только для дизелей); коэффициент использования тепла ξ; коэффициент округления индикаторной диаграммы.

Давление и температура остаточных газов

Давление остаточных газов рг, в основном зависит от числа расположения клапанов и их размеров, сопротивления выпускного тракта, быстроходности двигателя, системы охлаждения и других факторов и для автомобильных двигателей находится в пределах:

• для карбюраторных двигателей рг=(1,05 . 1,15)*ро, где

ро = 0,101 Мпа – атмосферное давление

рг = 1,09*0,101 = 0,110 МПа.

Температура остаточных газов Тг зависит от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения, коэффициента избытка воздуха, степени догорания топлива в процессе расширения, нагрузки и для выполненных конструкций двигателей имеет значения:

• в карбюраторных двигателях Тг = 900 .1100 К.

Принимаем Тг = 1000 К

С увеличением степени сжатия эта температура снижается, а при увеличении частоты вращения она возрастает. На температуру остаточных газов влияет также состав смеси. С увеличением коэффициента избытка воздуха температура Тг снижается.

Подогрев свежего заряда

Величина подогрева свежего заряда ∆T зависит от расположения и конструкции впускного трубопровода, системы охлаждения двигателя и охлаждения впускного трубопровода, быстроходности двигателя, наддува и других факторов. В существующих конструкциях двигателей подогрев составляет:

• карбюраторные двигатели ∆Т = 0 . 20 К Принимаем ∆Т = 10 К

Как правило, V - образные двигатели по сравнению с рядными имеют меньший подогрев заряда.

Коэффициент избытка воздуха

Применяемое для расчета значение коэффициента избытка воздуха в основном определяется типом двигателя и способом смесеобразования и при номинальной мощности двигателя находится в пределах:

• для четырехтактных карбюраторных двигателей α = 0,85 . 0,9.

Принимаем α = 0,87

При этом, чем больше частота вращения двигателя и чем больше средняя скорость поршня, тем меньше может быть принято значение для данного типа двигателя.

Топливо

Для автомобильных двигателей принимаются автомобильные бензины (ГОСТ 2084-77)

Таблица 1 Элементарный состав и теплота сгорания топлива

Показатели политроп сжатия и расширения

Средний показатель политропы сжатия n1 зависит от частоты вращения вала двигателя, степени сжатия, формы камеры сгорания, размеров цилиндра, материала поршня и головки цилиндров, теплообмена и других факторов

Для современных двигателей средний показатель политропы сжатия находится в пределах:

• для карбюраторных двигателей n1 = l,34 .1,39.

Принимаем n1 = l,38

При выборе n1, следует иметь в виду, что с увеличением частоты вращения двигателя показатель политропы увеличивается.

Средний показатель политропы расширения n2 зависит от степени догорания топлива, интенсивности отвода тепла в процессе расширения, утечек через неплотности и находится в пределах:

• для карбюраторных двигателей n2=1,24 .1,30.

Принимаем n2 = l,24

Коэффициент использования тепла

Коэффициент использования тепла ξ выражает долю тепла используемого на участке видимого сгорания (cz'z) на увеличение внутренней энергии и совершение работы. Величина его зависит от конструктивных параметров двигателя, режима работы и регулировки двигателя, способа смесеобразования, формы камеры сгорания и других факторов. Чем совершенное процесс смесеобразования и выше скорость сгорания, тем больше ξ. При поздних углах опережения зажигания и впрыска топлива, возрастает догорание топлива в ходе расширения и ξ уменьшается. С увеличением частоты вращения относительная теплоотдача в стенки цилиндра уменьшается, но более значительное влияние оказывает догорание топлива и потому снижается ξ. Повышение степени сжатия и применению компактных камер сгорания приводит к увеличению ξ.

Еще по теме:

Система смазки
Между отдельными деталями двигателя, поверхности которых перемещаются одна относительно другой, возникает сила называемая силой терния. На преодоление сил трения затрачивается часть мощности двигателя; помимо этого трение приводит к износу деталей и их нагреву. Уменьшение сил трения достигается улу ...

Постановка задачи управления безопасным движением. Динамическое программирование
Метод динамического программирования, разработанный в 50-х годах американским математиком Р.Беллманом, представляет собой новый подход к решению вариационных задач. Идея этого подхода состоит в том, что оптимальное поведение рассматривается как функция состояния системы, описываемого с помощью знач ...

Виды работ, выполняемые при техническом обслуживании и ремонте машин
Все виды ТО и Р козловых кранов выполняют по месту их установки, т.е. на открытых площадках производственных баз. В состав ЕТО входит: наружный осмотр металлоконструкции крана, грузовой тележки, механизма подъема груза, токоподводящих и токоприемных устройств; уборка кабины; проверка состояния кана ...