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 зажигания
Сжатая рабочая смесь в цилиндре двигателя зажигается электрическим разрядом — искрой, образующейся между электродами свечи зажигания. Для образования электрического разряда в условиях сжатой рабочей смеси необходимо напряжение не менее 12—16 кВ. Преобразование тока низкого напряжения в ток высокого ...

Расчет валов и подбор подшипников
Проектный расчет тихоходного вала 1) Вычисляем диаметр хвостовика мм = 20 МПа – пониженное допускаемое напряжение на кручение. Полученное значение диаметра округляем до ближайшего числа из ряда нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69 d1 = 80 мм. l1 = (2 – 2,5)*d = 2 * 80 = 160 мм. 2) Диаметр у ...

Обслуживающие элементы гидросистемы
Сюда входят перепускные, разгрузочные и вмонтированные в распределитель клапаны Перепускной клапан 13 (см. рис. 5) устанавливается между цилиндрами поворота экскаватора ЭО-2621А и предназначается для смягчения резких остановок рабочего оборудования. При повышении давления клапан соединяет обе полос ...