Розділ 2. Розрахунок вихідних даних для номінального режиму двигуна bmw f800st

2.1. Розрахунок вихідних даних для номінального режиму

Розраховуємо робочий об’єм одного циліндру:

V_h= V_л/ I (2.1)

V_h = 0,640 /2 = 0,32 л =0,00032 м³

Визначаємо діаметр циліндру (оціночний):

(2.2)

Хід поршня:

(2.3)

Радіус кривошипу:

(2.4)

Площа поршня представляє собою площу плоскої поверхні поршня, перпендикулярної до осі циліндра :

(2.5)

Відношення радіусу кривошипу до довжини шатуна:

(2.6)

Площа теплообміну поршня F_n залежить від конфігурації дна поршня. У двигуні ПЛМ-40 дно поршня плоске,тому F_n = F_n= 0,0049 м².

Площа теплообміну кришки:

F_к = (1,1 ... 1,3) F_n (2.7)

F_к = 1,3 · 0,0049 = 0,00637 м²

Об’єм камери стиснення розраховується за співвідношенням:

(2.8)

Регулювальні дані

Кут початку згоряння _с залежить від кута випередження запалення _{оп ,} кут випередження запалювання вказаний в початкових даних:

_с = 360  _оп (2.9)

_с= 360-20=340

Кут кінця згоряння пов'язаний з кутовою тривалістю згоряння _сг , яка визначається в залежності від типу двигуна:

_z = _c + _сг (2.10)

де для бензинових ДВЗ _сг = 40 ... 60^о, приймаю значення 50 ^о

_z =340 ^о+50 ^о=390 ^о

Режимні дані

Кутова швидкість обертання кривошипу :

 = 2n/60 (2.11)

= 2·3,14·5800/60 = 607 рад/с

Циклова подача палива знаходиться у залежності від циклового заряду повітря.

Цикловий масовий заряд повітря у циліндрі:

m_вц = V_h  _к  _v (2.12)

m_вц =0,00032 · 1,2 · 0,77=0,0003 кг/цикл

де щільність свіжого заряду на вході до циліндру:

коефіцієнт наповнення дорівнює:

(2.13)

де Р_вп = (0,05 ... 0,15)Р_к - втрата тиску на впуску;

Т=20 К – температура підігріву свіжого заряду на впуску;

=0,05 – коефіцієнт залишкових газів ;

=1000 К – температура залишкових газів.

Підігрів свіжого заряду у бензинових двигунів менше ніж у дизельних, так як частоти обертання у них більше і крім цього на підігрів впливає випаровування бензину у впускній системі.

Циклова масова подача палива:

(2.14)

Середня температура стінок T_w прийнята 600 К.

Початкові умови

До початкових умов відносяться всі параметри робочого тіла на початку розрахунку. У даній ФММ початок рахунку відповідає точці "а" на індикаторної діаграмі, при положенні поршня у НМТ і куті повороту кривошипа  = 180. Початок відліку кута  відповідає положенню поршня в ВМТ.

Початковий тиск дорівнює:

Р_а = Р_к - Р_вп (2.15)

Р_а= 101000-15150=85850 Па

Початкова температура оцінюється за допомогою формули, отриманої на основі балансу енергії на впуску:

(2.16)

Початкова маса робочого тіла у циліндрі дорівнює сумі масових кількостей свіжого заряду та залишкових газів:

m_a = (1 + )m_вц (2.17)

m_a=(1+0,05) 0,0003=0,000315 кг/цикл

Початковий об’єм циліндру:

(2.18)

Перевіряємо розрахунок за допомогою контрольного рівняння:

P_aV_a = Rm_aT_a

85850 · 0,00036 = 287 · 0,000315 · 345,7

30,906 ≠ 31,253

Значення сторін рівнянь не є рівними, але вони не перевищують допустиму похибку 3%.

Дані для динамічного розрахунку:

Для виконання динамічного розрахунку необхідно знати маси поступально рухаючихся і обертаючихся частин.

Наведена маса поступально рухаючихся частин включає в себе масу поршневого комплекту (поршня, пальця, кілець) і частина маси шатуна, віднесеної до осі поршневого пальця:

m_А = [m_п + (0,2 ... 0,3)m_ш] F_п (2.19)

m_А =(100 + 0,3 · 150) 0,0049 = 0,71 кг/м²

Таблиця 2.1 – Початкові дані для розрахунку робочого циклу двигуна ПЛМ-40 до програми DVS-2

№	Найменування величини	Чисельн. величини		Позначення та одиниці вимірювання
		Номін. Режим	дослідницьк. режим
1.	Код двигуна	0		Y
2.	Вид розрахунку	1
3.	Тип двигуна 1.Теплота згоряння палива 2.Показник проц. згоряння	44000000 3,5		Huт, Дж/кг m1
4.	Конструктивні дані 3. Кількість циліндрів 4.Рядний 5.Діаметр циліндра 6.Площа поршня 7.Радіус кривошипу 8. Співвідношення 9. Площа теплообміну поршня 10.Площа теплообміну кришки 11.Об’єм камери стиснення	2 1 0,079 0,0049 0,0325 0,26 0,0049 0,00637 0,000039		І D, м Fn, м2 rк, м к Fn, м2 Fк, м2 Vc, м3
5.	Наддув 12.Тиск наддува 13. Температура наддувочного повітря	101000 293		Рк, Па Тк, К
6.	Регулювальні дані 14. Кут початку згоряння 15. Кут кінця згоряння	340 390		с, град z, град
7.	Режимні дані 16.Кутова швидкість валу 17. Коеф. надлишку повітря 18.Циклова подача палива 19.Середня температура стінок	607 0,98 0,00002 600	420,500,550,650	, рад/с  mтц, кг/цикл Тw, К
8.	Початкові умови 20. Тиск 21.Температура 22.Маса робочого тіла 23.Об'єм робочої полості	85850 345 0,000315 0,00036		Ра, Па Та, К mа, кг/цикл Va, м3
9.	Дані для динамічного розрахунку 24. Маса поступально рухаючихся частин	0,71		mА, кг
10.	Розрахунковий крок	10		

1Таблиця 2.2 – Протокол теплового розрахунку

Номінальний режим

РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ АВТОТРАКТОРНОГО ТИПА

НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ – ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА В НАЧАЛЕ ЦИКЛА

P6 = 8.59E+04 T6 = 3.45E+02 M6 = 3.15E-04 V6 = 3.60E-04

P T M V

180 8.749E+04 3.460E+02 3.150E-04 3.575E-04

190 8.853E+04 3.483E+02 3.150E-04 3.557E-04

200 9.088E+04 3.522E+02 3.150E-04 3.503E-04

210 9.470E+04 3.576E+02 3.150E-04 3.413E-04

220 1.003E+05 3.647E+02 3.150E-04 3.288E-04

230 1.081E+05 3.739E+02 3.150E-04 3.128E-04

240 1.188E+05 3.855E+02 3.150E-04 2.934E-04

250 1.334E+05 3.999E+02 3.150E-04 2.710E-04

260 1.535E+05 4.177E+02 3.150E-04 2.460E-04

270 1.815E+05 4.396E+02 3.150E-04 2.190E-04

280 2.213E+05 4.667E+02 3.150E-04 1.907E-04

290 2.790E+05 5.001E+02 3.150E-04 1.621E-04

300 3.647E+05 5.411E+02 3.150E-04 1.342E-04

310 4.948E+05 5.912E+02 3.150E-04 1.080E-04

320 6.940E+05 6.510E+02 3.150E-04 8.481E-05

330 9.913E+05 7.184E+02 3.150E-04 6.551E-05

340 1.389E+06 7.840E+02 3.150E-04 5.103E-05

350 1.957E+06 9.090E+02 3.154E-04 4.204E-05

360 3.610E+06 1.533E+03 3.199E-04 3.900E-05

370 6.449E+06 2.860E+03 3.303E-04 4.204E-05

380 5.970E+06 3.169E+03 3.349E-04 5.103E-05

390 4.167E+06 2.841E+03 3.349E-04 6.551E-05

400 2.906E+06 2.565E+03 3.349E-04 8.481E-05

410 2.083E+06 2.342E+03 3.349E-04 1.080E-04

420 1.550E+06 2.163E+03 3.349E-04 1.342E-04

430 1.198E+06 2.020E+03 3.349E-04 1.621E-04

440 9.603E+05 1.905E+03 3.349E-04 1.907E-04

450 7.952E+05 1.812E+03 3.349E-04 2.190E-04

460 6.781E+05 1.736E+03 3.349E-04 2.460E-04

470 5.935E+05 1.673E+03 3.349E-04 2.710E-04

480 5.315E+05 1.623E+03 3.349E-04 2.934E-04

490 4.859E+05 1.581E+03 3.349E-04 3.128E-04

500 4.524E+05 1.548E+03 3.349E-04 3.288E-04

510 4.282E+05 1.521E+03 3.349E-04 3.413E-04

520 4.114E+05 1.500E+03 3.349E-04 3.503E-04

530 4.010E+05 1.484E+03 3.349E-04 3.557E-04

540 3.960E+05 1.473E+03 3.349E-04 3.575E-04

ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЦИКЛА

L_i = 4.403E+02 р_i = 1.382E+06

_i = 0.500E+00 g_i = 0.164E+00

Таблиця 2.3 – Протокол динамічного розрахунку

Номінальний режим

ТАБЛИЦА СИЛ И МОМЕНТОВ, ДЕЙСТВУЮЩИХ

В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ

P, H N, H S, H K, H T, H Mi, H*M

0 -1.08E+04 +0.00E+00 -1.08E+04 -1.08E+04 +0.00E+00 +0.00E+00

20 -9.76E+03 -8.71E+02 -9.80E+03 -8.87E+03 -4.16E+03 -1.35E+02

40 -6.97E+03 -1.18E+03 -7.07E+03 -4.58E+03 -5.39E+03 -1.75E+02

60 -3.22E+03 -7.44E+02 -3.31E+03 -9.66E+02 -3.16E+03 -1.03E+02

80 +5.25E+02 +1.39E+02 +5.43E+02 -4.58E+01 +5.41E+02 +1.76E+01

100 +3.48E+03 +9.21E+02 +3.60E+03 -1.51E+03 +3.27E+03 +1.06E+02

120 +5.28E+03 +1.22E+03 +5.42E+03 -3.70E+03 +3.96E+03 +1.29E+02

140 +6.05E+03 +1.03E+03 +6.14E+03 -5.30E+03 +3.10E+03 +1.01E+02

160 +6.22E+03 +5.55E+02 +6.24E+03 -6.03E+03 +1.61E+03 +5.22E+01

180 +6.22E+03 +2.44E-04 +6.22E+03 -6.22E+03 +6.95E-04 +2.26E-05

200 +6.24E+03 -5.58E+02 +6.27E+03 -6.06E+03 -1.61E+03 -5.24E+01

220 +6.12E+03 -1.04E+03 +6.21E+03 -5.36E+03 -3.14E+03 -1.02E+02

240 +5.44E+03 -1.26E+03 +5.59E+03 -3.81E+03 -4.08E+03 -1.33E+02

260 +3.81E+03 -1.01E+03 +3.94E+03 -1.66E+03 -3.58E+03 -1.16E+02

280 +1.19E+03 -3.15E+02 +1.23E+03 -1.04E+02 -1.23E+03 -3.98E+01

300 -1.86E+03 +4.29E+02 -1.90E+03 -5.56E+02 +1.82E+03 +5.92E+01

320 -3.99E+03 +6.77E+02 -4.05E+03 -2.62E+03 +3.08E+03 +1.00E+02

340 -3.37E+03 +3.01E+02 -3.39E+03 -3.07E+03 +1.44E+03 +4.67E+01

360 +6.48E+03 -5.09E-04 +6.48E+03 +6.48E+03 -2.47E-03 -8.01E-05

380 +1.91E+04 +1.70E+03 +1.91E+04 +1.73E+04 +8.12E+03 +2.64E+02

400 +6.85E+03 +1.16E+03 +6.94E+03 +4.50E+03 +5.29E+03 +1.72E+02

420 +3.95E+03 +9.13E+02 +4.06E+03 +1.19E+03 +3.88E+03 +1.26E+02

440 +4.81E+03 +1.27E+03 +4.98E+03 -4.19E+02 +4.96E+03 +1.61E+02

460 +6.38E+03 +1.69E+03 +6.60E+03 -2.77E+03 +5.99E+03 +1.95E+02

480 +7.46E+03 +1.73E+03 +7.66E+03 -5.23E+03 +5.60E+03 +1.82E+02

500 +7.85E+03 +1.33E+03 +7.96E+03 -6.87E+03 +4.03E+03 +1.31E+02

520 +7.82E+03 +6.98E+02 +7.85E+03 -7.58E+03 +2.02E+03 +6.56E+01

540 +7.74E+03 -4.80E-05 +7.74E+03 -7.74E+03 -1.37E-04 -4.44E-06

560 +6.37E+03 -5.69E+02 +6.40E+03 -6.18E+03 -1.64E+03 -5.35E+01

580 +6.20E+03 -1.05E+03 +6.29E+03 -5.43E+03 -3.18E+03 -1.03E+02

600 +5.43E+03 -1.26E+03 +5.58E+03 -3.80E+03 -4.08E+03 -1.32E+02

620 +3.63E+03 -9.61E+02 +3.75E+03 -1.58E+03 -3.41E+03 -1.11E+02

640 +6.77E+02 -1.79E+02 +7.00E+02 -5.90E+01 -6.97E+02 -2.27E+01

660 -3.07E+03 +7.09E+02 -3.15E+03 -9.21E+02 +3.01E+03 +9.79E+01

680 -6.82E+03 +1.16E+03 -6.92E+03 -4.48E+03 +5.27E+03 +1.71E+02

700 -9.61E+03 +8.58E+02 -9.65E+03 -8.73E+03 +4.09E+03 +1.33E+02

720 -1.06E+04 +1.67E-03 -1.06E+04 -1.06E+04 +8.09E-03 +2.63E-04

(Mi)cp=2.865E+01