Расчет автомобильного двигателя жидкостного охлаждения с искровым зажиганием

 

Величина  коэффициента использования теплоты  ξ_z при п = 5600 и 6000 об/мин в результате значительного догорания топлива в процессе расширения снижается, а при т = 900 об/мин ξ_z интенсивно уменьшается в связи с увеличением потерь тепла через стенки цилиндра и неплотности между поршнем и цилиндром. Поэтому при изменении скоростного режима ξ_z ориентировочно принимается в пределах, которые имеют место у работающих карбюраторных двигателей:

 

ξz

0,89

 

Температура в конце видимого процесса сгорания

 

 

0,89  78362 + 21,973 ∙ 482 = 1,0603 ∙ (24,656 + 0,002077t_z)t_z, или

0,002202t²_z+26.140t_z-80234=0, откуда

^оС

T_z=t_z+273=2530+273=2823 K;

Максимальное давление сгорания теоретическое

р_z = p_cμT_z/T_c .

р_z = 1,5765·1,0602·2803/755=6,4182 МПа;

Максимальное  давление сгорания действительное р_zд = 0,85* р_z;

р_zд=0,85*6,2052=5,4555 МПа

рzд

5,4555

МПа

Степень повышения давления

λ= р_z /p_c

λ=6,4182/1,618933=3,9645

λ

3,9645

 

Процессы расширения и выпуска. Средний показатель адиабаты расширения k₂ определяется по номограмме при заданном ε =8,5 для соответствующих значений α и Т_z, а средний показатель политропы расширения n₂ оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

α	0,96
Tz	2823	К
k2	1,253
n2	1,253

 

Давление  и температура в конце процесса расширения

 и

р_b= 6,4182/8,5^1,253 = 0,4394 МПа и Т_b= 2823/8,5^{1,253 -1} = 1643 К;

Проверка  ранее принятой температуры остаточных газов:

∆=100(1066-1070)/1070=-0,4%, где ∆- погрешность расчёта. На всех скоростных режимах температура  остаточных газов принята в начале расчета достаточно удачно, так как ошибка не превышает 1,7%.

Индикаторные параметры  рабочего цикла. Теоретическое среднее индикаторное давление

;

Среднее индикаторное давление:

Мпа

Р_i= 0.96*1.0977=1.0538 МПА

 

где коэффициент  полноты диаграммы принят φ_и = 0,96;

 

pi

1,0538

МПа

 

Индикаторный  КПД и индикаторный удельный расход топлива

 

 и 

; г/(кВт·ч);

 

Эффективные показатели двигателя. Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до шести и отношением S/D≥1

Предварительно приняв ход поршня S равным 64 мм, получим υ_п.ср. = S·n/30*10^-6 = 64·6200/3*10⁴= 13.2 м/с,

тогда р_м = 0,034 + 0,0113 • 13.2= 0,18316 МПа, а на различных скоростных режимах:

Среднее эффективное давление и механический КПД

 

P_e=1.0538-0.18316=0.8708 MПа

η_m=P_e/P_i=0.8708/1.0538

pi	1,0538	МПа
pe	0,8708	МПа
ηм	0,8263

 

Основные  параметры цилиндра и двигателя. Литраж двигателя:

V_л = 30τN_e/(p_en) = 30*4*80/(0,8708 6200) = 1,77843 л.

Рабочий объем одного цилиндра:

V_h = V_л/i = 1,77843 /6 = 0,296л.

S=4Vh*10⁶ / 3.14*Д² = 4-0,296*10⁶/3,14*76²=65мм      

Окончательно  принимается D =76мм и S = 65 мм.

Основные  параметры и показатели двигателя  определяются по окончательно принятым значениям D и S:

= 0,8708*0,296*6200*6/30*4 = 79 кВт

Литровая  мощность двигателя 

 кВт/л;

 

 

 

 

Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную  диаграмму строят для номинального режима работы двигателя, т. е. при N_e = 79кВт и n = 6200 об/мин.

Масштабы  диаграммы: масштаб хода поршня М_s = 1 мм в мм; масштаб давлений М_р = 0,05 МПа в мм.

Приведенные величины, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:

мм;   мм

а) политропа  сжатия  .

  ;

где R

Принимаем ƛ=0,28

S₂₁₀=32.5*[1.9010]=61.8

P₂₁₀=0.085(73.6/8.6+65)^1.377=0.097

°	180	210	240	270	300	330	360
Sx	65	61.8	52.2	37	19.7	5.5	0
Px	0,085	0,097	0,111	0,164	0,317	0,825	1,64

 

б) политропа расширения  .

  ;

где R

Принимаем ƛ=0,28

S₃₉₀=32.5*0.1690=5.5

 

P_x=0.4394(73.6/S_c+S_x)^1.253

 

°	360	390	420	450	480	510	540
Sx	0	5.5	19.6	37.05	52.1	61.7	65
Px	6,47	3,46	1,45	0,80	0,56	0,46	0,4394

Теоретическое среднее индикаторное давление

В соответствии с принятыми фазами газораспределения  и углом опережения зажигания  определяют положение точек r', а', а", с', f и b' по формуле для перемещения поршня:

,

где λ  — отношение радиуса кривошипа  к длине шатуна.

Выбор величины λ производится при проведении динамического  расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается  λ = 0,285.

Расчеты координат точек r', а', а", с', f и b' сведены в табл.

Обозначение точек	Положение точек			Расстояние точек от в.м.т. (AX), мм
	до в.м.т.	18	0,0655	2,03
	после в.м.т.	25	0,1223	3,87
	после в.м.т.	120	1,6069	48,8
	до в.м.т.	35	0,2313	7.38
	до в.м.т.	30	0,1697	5.48
	до в.м.т.	125	1,6667	54.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение точки  определяется по формуле:

 МПа;

Действительное  давление сгорания

 МПа;

Соединяя  плавными кривыми точки r с а', с' с с" и далее с z_д и кривой расширения, b' с b" (точка b" располагается обычно между точками b и а) и линией выпуска b"r'r, получим скругленную действительную индикаторную диаграмму ra'ac'fc" z_дb'b"r.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2