- •Методика выполнения теплового и динамического расчетов двигателей
- •Введение
- •1) Расчетную часть:
- •1 Классификация и принцип работы двигателей внутреннего сгорания
- •1.1 Общие сведения и классификация
- •1.2 Рабочий цикл четырехтактного двс
- •1.3 Рабочий цикл двухтактного двс
- •2 Тепловой расчет двигателя на номинальном режиме работы
- •2.1 Исходные данные
- •2.2 Расчет процессов газообмена
- •2.2.1 Параметры заряда на впуске
- •2.2.2 Исходные данные для расчета процессов газообмена
- •2.2.3 Давление рабочего тела в конце впуска
- •2.2.4 Коэффициент остаточных газов
- •2.2.5 Температура в конце впуска
- •2.2.6 Коэффициент наполнения
- •2.3 Расчет процесса сжатия
- •2.4 Расчет процесса сгорания
- •2.4.1 Термохимический расчет процесса сгорания
- •2.4.2 Термодинамический расчет процесса сгорания
- •2.5 Расчет процесса расширения
- •2.6 Расчет показателей рабочего цикла двигателя
- •2.6.1 Индикаторные показатели цикла
- •2.6.2 Эффективные показатели двигателя
- •2.6.3 Основные размеры двигателя
- •2.7 Построение индикаторной диаграммы
- •2.7.1 Выбор масштабов
- •2.7.2 Характерные линии и точки.
- •2.7.3 Построение политроп сжатия и расширения
- •2.7.4 Скругление индикаторной диаграммы
- •3 Кинематика и динамика кшм
- •3.1 Расчет кинематических параметров кшм
- •3.1.1 Перемещение поршня
- •3.1.2 Скорость поршня
- •3.1.3 Ускорение поршня
- •3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
- •3.2.1 Общие сведения
- •3.2.2 Силы давления газов
- •3.2.3 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
- •3.2.4 Силы инерции
- •3.2.5 Суммарные силы, действующие в кшм
- •3.2.6 Диаграмма суммарного крутящего момента
- •4 Пример расчета
- •4.1 Тепловой расчёт двигателя Исходные данные
- •4.2 Расчёт процессов газообмена
- •4.3 Расчёт процесса сжатия
- •4.4 Расчёт процесса сгорания
- •4.5. Расчёт процесса расширения
- •4.6 Расчёт показателей рабочего цикла двигателя
- •4.7 Построение индикаторной диаграммы
- •5 Кинематика и динамика кшм
- •5.1 Расчёт перемещения, скорости и ускорения поршня
- •5.2 Динамический расчёт кшм
- •5.2.1 Общие сведения
- •5.2.2 Силы давления газов
- •5.2.3 Приведение масс частей кшм
- •5.2.4. Силы инерции
- •5.2.5 Суммарные силы, действующие в кшм
- •Список использованных источников
- •Приложение а
2.2.3 Давление рабочего тела в конце впуска
Давление в конце впуска ра (МПа) определяется исходя из потерь во впускной системе:
ра = рк - Δра, (2.5)
где Δра – потери давления во впускной системе.
Потери давления Δра за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре при некотором допущении можно определить из уравнения Бернулли:
,
МПа, (2.6)
где – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра, вп – коэффициент сопротивления впускной системы; вп – средняя за процесс впуска скорость движения смеси в наименьшем сечении впускной системы, м/с; к – плотность заряда на впуске, кг/м3.
По опытным данным в современных двигателях выражение (2 + вп) находится в следующих пределах:
карбюраторные ДсИЗ 3,0…4,0
ДсИЗ с распределенным впрыскиванием
топлива во впускной трубопровод 2,5…3,5
дизели 2,5…3,5
Средняя скорость движения смеси вп может быть принята равной:
карбюраторные ДсИЗ 70…100 м/с
ДсИЗ с распределенным впрыскиванием
топлива во впускной трубопровод 60…85 м/с
дизели 50…80 м/с
По статистике суммарные гидравлические потери для четырехтактных двигателей на номинальном режиме работы Δран находятся в пределах:
для ДсИЗ (0,05…0,20)ро;
для дизелей без наддува (0,03…0,18)ро;
для двигателей с наддувом (0,03…0,10)рк.
2.2.4 Коэффициент остаточных газов
Коэффициент остаточных газов r, характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания. Коэффициент остаточных газов определяется с учетом дозарядки цилиндра:
,
(2.7)
где доз – коэффициент дозарядки.
При определении rн на номинальном режиме работы двигателя с учетом дозарядки можно принять дозн = 1,07 – 1,12, что вполне можно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах 30° – 60о поворота коленчатого вала.
На номинальном режиме работы величина rн находится в пределах:
для карбюраторных ДсИЗ 0,06…0,10;
для ДсИЗ с распределенным впрыскиванием
топлива во впускной трубопровод 0,04…0,06;
для дизелей 0,02…0,05.
2.2.5 Температура в конце впуска
Температура в конце впуска Та определяется по выражению:
.
(2.8)
Величина Та согласно статистическим данным при работе на номинальном режиме должна быть в пределах:
для карбюраторных ДсИЗ 325…360 К;
для ДсИЗ с распределенным впрыскиванием
топлива во впускной трубопровод 310…340 К;
для дизелей без наддува 310…350 К;
для дизелей с наддувом 330…400 К.
Меньшие значения относятся к быстроходным двигателям.
2.2.6 Коэффициент наполнения
Для четырехтактных двигателей коэффициент наполнения v с учетом дозарядки цилиндра равен:
.
(2.9)
Значения коэффициента наполнения v для различных типов автомобильных и тракторных двигателей при их работе на номинальном режиме находятся в пределах:
для карбюраторных ДсИЗ 0,75…0,82;
для ДсИЗ с распределенным впрыскиванием
топлива во впускной трубопровод 0,80…0,90;
для дизелей без наддува 0,82…0,92;
для дизелей с наддувом 0,85…0,97.
