Название: Авто-двигатели
Вид работы: реферат
Рубрика: Промышленность и производство
Размер файла: 288.16 Kb
Скачать файл: referat.me-304925.docx
Краткое описание работы: IMM gr. ITTA-083 Введение На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.
Авто-двигатели
Введение
На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.
В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.
Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.
Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания.
Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов, действующих в над поршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диметр цилиндра и ход поршня) и проверить на прочность его основные детали.
1.Принятие и выбор исходных данных:
Исходные данные:
Масса снаряженного транспортного средства: = 3230 кг
Полезный вес,кг или количество пассажиров вместе с водителем: n = 9
Максимальная скорость: = 44.44м/с
Коэффициент сопротивления качению: = 0.016
1.1 Полная масса автомобиля:
кг
Где:
- масса снаряженного автомобиля ,кг, указывается в исходных данных(приложение 1)
- тоннаж или грузоподъемность автомобиля, кг, указывается в исходных данных (приложение 1)
масса пассажиров вместе с водителем определяется выражением:
,кг
Тоннаж для легковых автомобилей и автобусов можно принять из следующих условий:
- для легковых автомобилей.
1.2 Механический КПД трансмиссии автомобиля
Тип автомобиля | Колесная формула | ![]() |
Легковые автомобили | 4*2 | 0.92…0.94 |
Принимаю =0,93
1.3 Фактор обтекаемости автомобиля kF
Для автомобилей среднего и большого класса kF = 0,9
1.4 Максимальная мощность для движения автомобиля
Где:
где
(1.4)
1.5 Частота вращения коленчатого вала на максимальной мощности
(1.5)
(1.6)
= (1,1…1,2)∙
=1,1∙753,66=805,933
(1.7)
=70…80 принимаю – 70
(1.8)
1.6 Эффективная максимальная мощность двигателя
=
=
(1.9)
Где:
Тип двигателя | Коэффиценты | ||
a | b | c | |
ДИЗ | 1,0 | 1 ,0 | 1 ,0 |
1.7 Число тактов двигателя τ= 4
1.8 Количество и расположение цилиндров i = 8, V – образный
1.9 Диаметр цилиндра D для автотракторных двигателей изменяется в пределах от 60…150 мм и зависит от типа двигателя.ПринимаюD = 9 5 мм.
1.10 Ход поршня S
Тип двигателя | Ψ=S/D | |
ДИЗ | с цилиндрами в V | 0,75…1,1 |
1.11 Средняя скорость поршня
=
Тип двигателя | ||
ДИЗ | Для автомобилей работающих на газообразном топливе | 7…14 |
1.12Величина
=
R
/
Величина=R/
(R – радиус кривошипа, мм и
)принимается для двигателей легковых автомобилей в пределах
, для двигателей грузовых автомобилей
Принимаю
1.13 Рабочий объем цилиндра
1.14 Литровая мощность двигателя
=
Ориентировочные значения:
Тип двигателя | ![]() ![]() |
|
ДИЗ | Для легковых автомобилей | 10…40 |
1.15 Степень сжатия
Степень сжатия ε
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | С жиженным газом | 5…8 |
Принимаю
= 8
1.16 Коэффициент избытка воздуха λ
Тип двигателя | λ | |
ДИЗ | С жидким топливом: бензин | 0,85…0,98 |
Принимаю λ=0,9
2……………………Впускного процесса
В этой модели расчета применяются следующие основные гипотезы:
· Свежий заряд и остаточные газы считаются идеальными газами
· После поступления в цилиндре, кинетическая энергия свежего заряда превращается полностью в тепло
2.1Первоначальные условия состояния
Давление и температура свежего заряда на входе в двигатель, в случае работы без наддува, являются давление и температура окружающей среды и
,которые для стандартизированных условий имеют следующие значения:
.
Для двигателей с наддувом ,давление и температура на входе в двигатель являются давление температура
,на выходе из компрессора. В случае присутствия промежуточного холодильника, воздух из нагнетателя поступает в него, а затем в цилиндр двигателя. В этом случае давление и температура на входе в двигатель являются давление
за холодильником.
2.2
Давление остаточных газов
.
Давление остаточных газов устанавливается в зависимости от числа и расположение клапанов, газодинамических сопротивлений во впускном и выпускном коллекторах, в том том числе и сопротивления глушителя, фаз газораспределения, характера наддува, быстроходности двигателя, нагрузки, системы охлаждения и других факторов.
На номинальном режиме без наддува давление остаточных газов определяется выражением:
МПа (2.8)
МПа
2.2.2
Температура остаточных газов
.
Температура остаточных газов зависит от типа двигателя, степени сжатия, коэффициента избытка воздуха и частоты вращения.
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | Жидкое топливо | 900…1100 |
Принимаю .
2.3.Температура подогрева свежего заряда
.
Подогрев свежего заряда происходит при его контакте со стенками впускного тракта и цилиндра, а также из-за остаточных газов. Величина зависит от расположения и конструкции впускного коллектора, системы охлаждения, быстроходности двигателя и вида наддува. Повышение температуры улучшает процесс испарения топлива, но снижает плотность заряда, что отрицательно влияет на наполнение.
Таблица подогрева свежего заряда
.
Тип двигателя | ![]() ![]() |
|
ДИЗ | Без наддува | 0 …20 |
Принимаю , K
2.4. Давление свежего заряда в конце впуска
.
Давление свежего заряда в конце впуска является основным фактором, определяющий количество рабочего тела, поступающего в цилиндр двигателя.
2.4.1. Коэффициент газодинамических сопротивлений на впуске
и средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы
.
принимаю
принимаю .
2.4.2.Плотность свежего заряда
.
Плотность свежего заряда определяется выражением для двигателей без наддува:
,кг/
(2.10)
Где: R= 287 Дж/кгK
,
2.4.3. Потери давления
.
Потери давления вследствие газодинамического сопротивления на впуске определяется выражением для двигателей без наддува:
, МПа (2.11)
,МПа
Где : - коэффициент затухания скорости движения заряда в минимальном сечении впускной системы;
- коэффициент газодинамического сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому сечению.
2.4.4. Давление свежего заряда в конце пуска
.
Давление свежего заряда в конце впуска определяется выражением для двигателей без наддува:
,МПа (2.12)
,
МПа
2.5.Коэффициент остаточных газов
.
Коэффициент остаточных газов характеризует качество отчистки цилиндра от продуктов сгорания. С увеличением уменьшается количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска. Коэффициент остаточных газов определяется для двигателей без наддува выражением:
(2.13)
Где: коэффициент дозарядки;
коэффициент отчистки;
Таблица коэффициента остаточных газов.
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | С жидким топливом | 0,04…0,10 |
2.6. Температура свежего заряда в конце впуска
.
Температура свежего заряда в конце впуска определяется для двигателей без наддува выражением:
, К (2.14)
,К
Величина зависит от температуры рабочего тела, коэффициента остаточных газов, степени подогрева заряда и в меньшей степени от температуры остаточных газов.
Таблица температуры свежего заряда в конце впуска .
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | С жидким топливом | 320…370 |
2.7. Коэффициент наполнения
.
Коэффициент наполнения или КПД
наполнения определяется отношением действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра
при условии, что температура и давление в нем равны температуре и давлению среды, из которой поступает свежий заряд.
Коэффициент наполнения определяется для двигателей без наддува выражением:
(2.15)
Таблица коэффициента наполнения .
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | Карбюраторный | 0,70….0,90 |
3. Параметры процесса сжатия
В период процесса сжатия в цилиндр двигателя повышается температура и давление рабочего тела, что обеспечивает надежное воспламенение и эффективное сгорание топлива.
3.1. Коэффициент политропы сжатия
.
Коэффициент политропы сжатия воздействован взначительной мере частотой вращения коленчатого вала двигателя, степенью сжатия, размеров и материала деталей кривошипно- шатунного механизма, теплообмена между рабочим телом и стенок цилиндра и т.д. Вследствие обработки значительного числа экспериментальных данных литература указывает для коэффициента политропы сжатия
следующие значения:
Таблица коэффициента политропы сжатия.
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | С жидким топливом | 1,28…1,38 |
Принимаю:
3.2. Давление смеси в конце процесса сжатия
.
Давление смеси в конце процесса сжатия определяется выражением:
,МПа (3.1)
,МПа
3.3.
Температура смеси в конце процесса сжатия
.
Температура смеси в конце процесса сжатия определяется выражением:
,К
(3.2)
,К
Таблица давления и температуры
смеси в конце процесса сжатия.
Тип двигателя | ![]() |
![]() |
Бензиновый карбюраторный двигатель | 0,9…2,0 | 600…800 |
3.4. Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия
.
Средняя мольная теплоемкость рабочего тела называется отношение количества теплоты, сообщаемой телу в заданном процессе, к изменению температуры при условии, что разность температур является конечной величиной. Величина теплоемкости зависит от температуры и давления тела, ее физических свойств и характера процесса.
3.4.1. Средняя мольная теплоемкость свежей смеси в конце процесса сжатия
.
Средняя мольная теплоемкость свежей смеси в конце процесса сжатия определяется выражением:
,
(3.3)
Где
,
3.4.2. Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце процесса сжатия
.
Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце процесса сжатия определяется методом интерполяции.
Средняя мольная теплоемкость остаточных газов при низшем соответственно высшем определяется выражением:
,
(3.4)
,
Где: и
средняя мольная теплоемкость остаточных газов при низшем соответственно высшем
в зависимости от низшем
соответственно высшем
коэффициента избытка воздуха согласно табличным данным.
для бензина.
Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце процесса сжатия определяется выражением:
,
(3.5)
,
3.4.3. Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия
.
Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия определяется выражением:
,
(3.6)
,
4. Параметры процесса сгорания.
4.1. Состав и низшая теплота сгорания топлива
.
4.1.1.Состав топлива.
Жидкое топливо и сжиженный газ имеют следуют следующий массовый состав элементов:
, кг (4.1)
C , H , H , S – массовая доля химических элементов и воды W в 1 кг топлива.
Элементарный состав жидкого топлива в массовых долях представлен в таблице:
Показатели | Сжиженный газ |
Массовый состав на 1 кг топлива C H O W S |
0 ,830 0,170 0 0 0 |
Средняя молярная масса
![]() |
44,1…52,6 |
Низшая теплота сгорания
![]() |
46000 |
4.1.2. Низшая теплота сгорания топлива
.
Низшая теплота сгорания топлива это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива, без учета тепла конденсации паров воды.
Низшая теплота сгорания при сгорании 1 кг жидкого топлива или сжиженного газа в кДж/кг определяется эмпирическим выражением или принимается согласно табличным данным.
(4.2)
Где: C, H, O, S – массовая доля химических элементов и воды W в 1 кг топлива.
4.2. Параметры рабочего тела.
4.2.1. Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива
.
Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива ,
учитывает объемную долю кислорода в воздухе, определяется для жидких топлив выражением:
(4.4)
4.2.2. Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива L .
Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива , определяется для жидких топлив выражением:
(4.5)
4.2.3. Количество свежего заряда, отнесенное на 1 кг топлива
.
Количество свежего заряда, отнесенное на 1 кг топлива , для ДИЗ определяется выражением
(4.5)
Где: средняя молярная масса, кДж/кмоль, согласно табличным данным.
4.2.4. Количество остаточных газов при сгорании топлива
.
Количество остаточных газов при сгорании топлива для
определяется выражением:
(4.6)
4.2.5. Изменение количества молей рабочего тела при сгорании
.
Изменение количества молей рабочего тела при сгорании определяется выражением:
(4.7)
4.2.6. Теоретический коэффициент молекулярного изменения свежего заряда
.
Теоретический коэффициент молекулярного изменения свежего заряда определяется выражением:
(4.8)
4.2.7. Действительный коэффициент молекулярного изменения свежего заряда
.
Действительный коэффициент молекулярного изменения свежего заряда определяется выражением:
(4.9)
Величина действительного коэффициента молекулярного изменения свежего заряда изменяется в пределах табличных данных:
Тип двигателя | ![]() |
ДИЗ | 1,02…1,12 |
4.3. Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания
и теплота неполноты сгорания
.
4.3.1. Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания
.
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания определяется выражением:
(4.10)
4.3.2. Теплота неполноты сгорания
.
Теплота неполноты сгорания определяется выражением:
(4.11)
4.4. Коэффициент использования теплоты
.
Коэффициент использования теплоты оценивает потери тпла во время процесса сгорания, при диссоциации продуктов сгорания, при утечки газов в двигателях с раздельными камерами и т.д.
Величина этого коэффициента принята учитывая работу двигателя, конструктивные особенности, системы охлаждения, форму камеры сгорания, коэффициента избытка воздуха и обороты коленчатого вала двигателя
.
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | карбюраторный | 0,80…0,95 |
Принимаю:
4.5. Степень повышения давления
.
Степень повышения давления принимается согласно табличным данным, учитывая, что чем
выше, тем больше расширение газов, повышается индикаторный КПД, но и слишком большая величина
приводит к неполноте сгорания и потери топлива.
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | С жидким топливом | 3,2…4,2 |
Принимаю
4.6. Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания
.
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания для ДИЗ с
определяется:
(4.12)
4.7. Температура в конце сгорания
.
Температура в конце сгорания исходит из уравнения сгорания для ДИЗ:
(4.13)
После подстановки принятых данных и преобразований получается следующее уравнение:
(4.14)
Где : А,В,С – численные значения известных величин.
Из которой температура определяется выражением:
(4.17)
4.8. Давление в конце сгорания
.
Давление в конце сгорания для LBP определяется выражением:
(4.18)
У этих двигателей определяется степень повышения давления и сравнивается с табличными данными:
(4.19)
4.9. Максимальное действительное давление в конце сгорания
.
Максимальное действительное давление в конце сгорания ,учитывает полноту индикаторной диаграммы, определяется для ДИЗ выражением:
(4.20)
4.10.Степень предварительного
и последующего
расширения.
4.10.1. Степень предварительного
.
Степень предварительного определяется выражением:
(4.21)
4.10.2. Степень последующего расширения
.
Степень последующего расширения определяется выражением:
(4.22)
Значение параметров процесса сгорания для современных двигателей изменяется в пределах табличных параметров.
Таблица параметров процесса сгорания.
Тип двигателя | ![]() |
![]() |
|
ДИЗ | 2400…3100 | 3,5…7,5 | 3,0…6,9 |
5.Параметры процесса расширения.
В результате процесса расширения тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
5.1. Коэффициент политропы расширения
.
В расчетах данный параметр принимается, учитывая, что при увеличении частоты вращения и коэффициента избытка воздуха коэффициент уменьшается, а при использовании интенсивности жидкостного охлаждения и повышении отношения S
/
D
, возрастает. Хотя в течении процесса расширения величина
непостоянная, в расчетах используется среднее значение, принятое в указанных табличных пределах.
Таблица коэффициента политропы расширения .
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | С жидким топливом | 1,23…1,35 |
Принимаю
5.2. Давление в конце расширения
.
Давление в конце расширения определяется для ДИЗ выражением:
(5.1)
5.3. Температура в конце расширения
.
Температура в конце расширения определяется для ДИЗ выражением:
,К
(5.2)
Значение параметров процесса расширения для современных двигателей изменяется в табличных пределах.
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | 0,35…0,60 | 1200…1700 |
6.Параметры выпускного процесса.
Во время выпускного процесса, очистка цилиндра от отработавших газов происходит в двух этапах: этап или период свободного выпуска, когда при открытии с опережением выпускного клапана на 40 - 60 ОКВ у бензиновых двигателей и 30 - 50
ОКВ у ДД, продукты сгорания под высоким давлением удаляются с критической скоростью 600…700 м/с, снижаясь до 60 - 100 м/с в НМТ. В данном периоде, который заканчивается в НМТ, цилиндр очищенный примерно на 60 – 70% от продуктов сгорания; этап, когда поршень перемещается к ВМТ, используя выпуск продуктов сгорания до закрытия выпускного клапана на 15 - 30
ОКВ у бензиновых двигателей и 10 – 35
ОКВ у ДД, после ВМТ.
6.1. Проверка точности принятия величины температуры остаточных газов.
6.1.1. Допустимая температура остаточных газов
.
В конце выпуска в цилиндре остается некоторое количество газов давлением и температурой
, величины которых приняты в начале теплового расчета.
Проверка точности принятия величины температуры остаточных газов осуществляется подсчитав температуру газов на выходе выражением:
(6.1)
6.1.2. Погрешность при принятии температуры остаточных газов
.
Погрешность при принятии температуры остаточных газов определяется выражением:
(6.2)
7. Расчет качественных показателей
и определение размеров двигателя.
7.1. Индикаторные параметры двигателя.
7.1.1. Среднее индикаторное давление
.
Среднее индикаторное давление представляет индикаторную механическую работу на единицу объема цилиндра.
Теоретическое среднее индикаторное давление определяется для ДИЗ выражением:
(7.1)
Действительное среднее индикаторное давление определяется выражением:
(7.2)
Где: коэффициент полноты индикаторной диаграммы, который принимается согласно табличным данным.
Тип двигателя | ![]() |
ДИЗ | 0,94…0,98 |
Ориентировочные значения среднего индикаторного давления, на полной нагрузке представлены в таблице.
Тип двигателя | ![]() |
|
ДИЗ | нефорсированные | 0,6…1,4 |
7.1.2. Индикаторный КПД
.
Индикаторный КПД представляет отношение между индикаторной механической работой и тепло внесенное в цикл, соответственно доступное тепло единицы массы топлива. Индикаторный КПД
определяется для двигателей без наддува выражением:
(7.3)
Где:
Значение индикаторного КПД для современных двигателей, на номинальном режиме, изменяется в пределах таблицы:
Тип двигателя | ![]() |
ДИЗ | 0,30…0,45 |
7.1.3. Индикаторный удельный расход топлива
Индикаторный удельный расход топлива определяется для двигателей с жидкостным топливом выражением:
(7.4)
Индикаторный удельный расход топлива на номинальном режиме изменяется в пределах таблицы:
Тип двигателя | |
ДИЗ | 210…320 |
7.2. Эффективные показатели двигателя.
Параметры, характеризующие работу двигателя, отличаются от индикаторных наличием необходимых затрат полезной работы на преодоление различных механических сопротивлений и на совершение процессов впуска и выпуска.
7.2.1. Среднее давление механических потерь
.
Среднее давление механических потерь определяется выражением:
(7.5)
Где: a,b- коэффициенты, значения которых указанные в таблице.
Среднее давление механических потерь определяется без учета качества масла, теплового состояния двигателя, качество поверхностного трения и наддува.
Тип двигателя |
ДИЗ: i |
Похожие работы
-
Двигатель ТВ2-117 и его модификации
Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени С.П. Королёва. Национально исследовательский институт. Реферат по учебной дисциплине
-
Расчет газотурбинного двигателя при постоянном давлении
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Кафедра Прикладной механики Дисциплина: «Тепловые двигатели»
-
Поршневые двигатели внутреннего сгорания развитие науки
Министерство образования и науки РФ Казанский государственный технический университет им.Туполева Кафедра философии Реферат по кандидатскому экзамену
-
Авиационные силовые установки
Введение Авиационные силовые установки предназначены для создания силы тяги необходимой для преодоление силы лобового сопротивления, силы тяжести и ускоренного перемещения ЛА в пространстве.
-
Двухтактный ДВС
Назначение Двухтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса.
-
Машиностроение, его отрасли
Машиностроение - комплексная отрасль, которая определяет темп научно-технических процессов во всем народном хозяйстве, а все, потому что машиностроение занимается обеспечением всех остальных отраслей автомобилями, оборудованием, всяческими приборами.
-
Двигатель
Что же приводит в действие все машины, что заставляет их двигаться, выполнять нужную работу? Это делает главная часть машины, ее сердце — двигатель.
-
Проектирование привода тяговой лебедки
Введение Ликвидация тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных операций во всех отраслях народного хозяйства - в промышленности, строительстве, на транспорте, в сельскохозяйственном производстве требует применения грузоподъемных механизмов, являющихся одним из основных видов оборудования каждого предприятия.
-
Тепловой расчет двигателя
Расчет параметров состояния рабочего тела, соответствующих характерным точкам цикла. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя, диаметра цилиндра, хода поршня, построение индикаторной диаграммы. Тепловой расчёт для карбюраторного двигателя.
-
Баллистическая ракета РД-583 (РН Зенит-3)
Характеристика прототипа летательного аппарата: компоненты топлива, тяга двигателя и давление в камере сгорания. Краткие теоретические сведения о ракете Р-5, проведение термодинамического расчета двигателя. Профилирование камеры сгорания и сопла.