Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 6
1.1 Топливо 6
1.2 Параметры рабочего тела 6
1.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы 7
1.4 Процесс впуска 8
1.5 Процесс сжатия 9
1.6 Процесс сгорания 10
1.7 Процессы расширения и выпуска 13
1.8 Индикаторные параметры рабочего цикла 14
1.9 Эффективные показатели двигателя 14
1.10 Основные параметры цилиндра и двигателя 15
1.11 Построение индикаторных диаграмм 16
2. Тепловой баланс 19
3. Расчет внешних скоростных характеристик 22
4. Кинематика 24
5. Динамика 26
5.1 Силы давления газов 26
5.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма 27
5.3 Удельные и полные силы инерции 27
5.4 Удельные суммарные силы 28
5.5 Крутящие моменты 29
5.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала 30
5.7 Силы, действующие на колено вала 33
5.8 Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя 33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 35
ВВЕДЕНИЕ
Карбюраторные двигатели находят широкое применение в современной жизни. Их используют в основном на транспортных средствах (из-за высокой стоимости топлива которые данные виды двигателей используют), к таким транспортным средствам относятся: мотоциклы, автомобили, а также катера, моторные лодки и т. п.
Используются карбюраторные двигатели и в современной автомобильной промышленности.
Самый распространенный тип современного теплового двигателя - двигатель внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания могут работать на жидком топливе (бензин, керосин и т. п.) или на горючем газе, сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах или добываемом сухой перегонкой из дерева (газогенераторные двигатели).
4>1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
1.1 Топливо
В соответствии с заданной степенью сжатия ε=8,5 можно использовать бензины марок АИ-91, Регуляр-91 [1].
цесса впуска газообмена
Параметры Процесс впуска газообмена
n 1000
3200
5600
6000
α 0,86
0,96
0,96
0,96
Tr 900 1000 1060 1070
pr 0,1040
0,1082
0,1180
0,1201
ΔT 19,5
14,0
8,0
7,0
ΔРa 0,0005
0,0049
0,0150
0,0172
Рa 0,0995
0,0951
0,0850
0,0828
φдоз 0,950 1,025 1,10 1,12
γr 0,0516
0,0461
0,0495
0,0504
Ta 341
338
337
337
ηυ 0,8744
0,9167
0,8784
0,8701
1.5 Процесс сжатия
Средний показатель адиабаты сжатия k1 при ε=8,5,а также рассчитанных значениях Та определяется по номограмме, а средний показатель политропы сжатия n1 принимается несколько меньше k1.
При выборе n1 учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнению с k1 более значительно для карбюраторного двигателя при nN=5600 мин-1, Ta=337 К и ε=8,5 показатель адиабаты сжатия определен по номограмме k1=1,3775.
Давление в конце сжатия для карбюраторного двигателя при nN=5600 мин-1: Pс=Pаεn1=0,085·8,5 1,377=1,6189 MПа, где n1=1,377 принят несколько меньше k1=1,3775.
Температура в конце сжатия: Tc=Taεn -1=337·8,51,377-1=755 К;
Средняя мольная теплоемкость:
С
1.7 Процессы расширения и выпуска
Средний показатель адиабаты расширения k2 определяется по номограмме при заданном ε для соответствующих значений α и Tz, а средний показатель политропы расширения п2 оценивается по величине среднего показателя адиабаты для карбюраторного двигателя при ε=8,5, α=0,96 и Tz=2933 К k2=1,25, что позволяет принять п2=1,251.
2. Тепловой баланс
В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин. В связи с этим эффективный КПД ηe цикла имеет меньшее значение по сравнению с величиной ηt
Распределение тепловой энергии топлива, сгорающего в двигателе, наглядно иллюстрируется составляющими внешнего теплового баланса, которые определяются при установившемся тепловом состоянии двигателя в процессе его испытаний. Приближенно составляющие теплового баланса можно найти аналитически по данным теплового расчета двигателя.
Тепловой баланс позволяет определить тепло, превращенное в полезную эффективную работу, т. е. установить степень достигнутого совершенства теплоиспользования и наметить пути уменьшения имевшихся потерь. Знание отдельных составляющих теплового баланса позволяет судить о теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать схему охлаждения, выяснить возможность использования теплоты отработавших газов и т. д.
В общем виде внешний тепловой баланс двигателя может быть представлен в виде следующих составляющих:
3. Расчет внешних скоростных характеристик
На основании тепловых расчетов, проведенных для четырех скоростных режимов работы бензиновых двигателей, получены и сведены в таблицу 12 необходимые величины параметров.
Таблица 12
Параметры внешней скоростной характеристики
5. Динамика
5.1 Силы давления газов
Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертывают по углу поворота кривошипа по методу Брикса (в соответствии с рисунком 8).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Курсовая работа «Тепловой и динамический расчет двигателя» выполнена в соответствии с заданием на основе методической и учебной технической литературы.
Рассчитанные показатели рабочего цикла, работы, размеров, кинематики и динамики проектируемого двигателя отличаются от прототипа топливной экономичностью и габаритными размерами. Снижение удельного расхода топлива на 17 г/кВт ч достигнуто уменьшением хода и диаметра поршня, т.е. снижением габаритов, скорости и потерь на трение.
В целом из выполненной работы следуют выводы: