Тепловой расчет двигателя прототипа ВАЗ 2101

Q_ог= G_T(M₂×mc"_v×T'_г- M₁×mc'_v-T₀)       (2.89) 

Q_ог=17,69*(0,4416*29,8*730-0,4626*22,2-298) = 164501,792 кДж/ч,

 где mc"_p, mc’_р — мольные теплоемкости при постоянном давлении соответственно продуктов сгорания при температуре Т_г и свежего заряда при температуре Т₀, кДж/(кмоль-К); Т'_г - температура отработавших газов за выпускным трубопроводом, К. Её величина берется по экспериментальным данным, при отсутствии таковых, подсчитываем по формуле:

Т'_г=Т_г - (70...100) = 800 – 70 = 730 К,     (2.90),

Т_г - температура остаточных газов в конце процесса выпуска, К; Т₀ - температура свежего заряда при поступлении его во впускной патрубок компрессора или при отсутствии наддува во впускной патрубок двигателя, К.

 Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

Q_н.с.=∆H_u×G_T = 6045,48*17,68 = 106884,086    кДж/ч,          (2.91)

  Тепловой баланс в процентах  по отношению ко всему количеству  подведенной теплоты:

q_е + q_охл + q_ог + q_н.с + q_ост=100%     (2.92)

q_e = =              (2.93)

q_охл ==              (2.94)

q_ог ==             (2.95)

q_н.с = =                   (2.96)

q_ост = =              (2.97)

 

3. Скоростная характеристика двигателя.

Таблица 3.

№	ДВС	Характеристика ДВС	Ne, кВт	nN, мин-1	Частота  вращения коленчатого  вала nj
					n1	n2	n3	n4	n5	n5
1	ВАЗ-2101	карбюратор I=4 Le=8,5 1-3-4-2	52,5	5200	1000	2000	3000	4000	5200	5700

 

Угловая скорость вращения коленчатого вала для заданных частот вращения коленчатого вала определяется по формуле:

w_ei = 3,14*n_i/30, с^-1                         (3.1)

 w_e1=3.14*1000/30=104.719 с^-1

w_e2 =3.14*2000/30=209.439 с^-1

w_e3 =3.14*3000/30=314.159 с^-1

w_e4 =3.14*4000/30=418.879 с^-1

w_e5 =3.14*5200/30=544.542 с^-1

w_e6 =3.14*5700/30=596,9 с^-1

 

Эффективная мощность двигателя при расчетных  угловых скоростях:

N_ei = N_{e max} *(w_ei/w_n + (w_ei/w_n)² + ( w_ei/w_n)³), кВт           (3.2)

N_e1=59*(104.719/544.542 +(104.719/544.542)²–(104.719/544.542)³) = 13,1кВт

N_e2=59*(209.439/544.542+(209.439/544.542)²–(209.439/544.542)³)= 28,06 кВт

N_e3=59*(314,159/544.542+(314,159/544.542)²–(314,159/544.542)³)=42,34 кВт

N_e4=59*(418.879/544.542+(418.879/544.542)²–(418.879/544.542)³)= 53,44 кВт

N_e5= 59 кВт

N_e6= 59 * (596,9 /544.542 + (596,9 /544.542)²– (596,9/544.542)³)= 57,85 кВт

 

 

Эффективный крутящий момент при расчетных угловых скоростях:

M_ei = (N_ei/w_ei)*10³    , н*м         (3.3)

M_e1 = (N_e1/w_e1)*10³ = (13,1/104,719)*1000 =125,096 н*м        

M_e2 = (N_e2/w_e2)*10³ = (28,06/209,439)*1000 = 133,976н*м        

M_e3 = (N_e3/w_e3)*10³ = (42,34/314,159)*1000 = 134,772 н*м        

M_e4 = (N_e4/w_e4)*10³ = (53,44/418,879)*1000 = 127,578 н*м        

M_e5 = (N_e5/w_e5)*10³ = (59/544,542)*1000 = 108,347 н*м        

M_e6 = (N_e6/w_e6)*10³ = (57,85/596,9)*1000 =96,917 н*м        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: двигатель развивает N_max = 59 кВт при w = 544 с^-1 и n = 5200 мин^-1.

Расчеты показывают, что при  увеличении частоты вращения коленчатого  вала с 5200 об/мин до 5700 об/мин мощность двигателя не увеличивается, а падает.

 

 

4.Сравнение основных параметров двигателя и заданного прототипа.

По результатам теплового расчета проводим технико–экономический анализ полученных основных показателей и параметров (таблица 4).

Таблица 4

Вид двигателя	параметры
	Nе, кВт	nN мин-1	V, л	ε	S, мм	D, мм	Nл кВт/л	Ре МПа	gе г/кВт·ч
Проектируемый Двигатель	52,5	5200	1,604	8,5	80	78,5	31,59	0,755	337
Прототип	52,5	5200	1,450	8,5	80	76	20-45	0,6-1	250-325

 

5. Вывод.

На основании  проведенных расчетов установлено, что рассчитываемый двигатель развивает эффективную мощность N_е = 59 кВт как и прототип. Но эта мощность была достигнута путем увеличения диаметра цилиндров с 76 мм до 78,5 мм. Из-за этого увеличился литраж двигателя с 1,450 до 1,604 литра. Также незначительно увеличился удельный эффективный расход топлива с 250-325 до 337 г/кВт·ч. Это связано с получением более низкого расчетного значения P_e и η_e.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Алексеев И.В., Богданов С.Н., Пришвин С.А. и др. Ч.1. Методика выполнения теплового расчета. Учебное пособие по курсовому проектированию двигателей внутреннего сгорания. М: МАДИ, 2004 – 85с.
2. Артамонов М.Д., Морин М.М., Скворцов Г.А. Основы теории и конструирования автотракторных двигателей. М: Высшая школа, 1978 – 134с.
3. Зейпетдинов Р.А., Дьяков И.Ф., Ярыгин С.В. Проектирование автотракторных двигателей. Учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2004 – 168с.
4. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов /Под.ред. В.Н.Луканина и М.Г.Шатрова. М: Высшая школа, 2007 – 479с.
5. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. 4-ое издание / Под.ред А.С. Орлина, М.Г.Круглова. М: Машиностроение, 1983 – 372с.
6. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. 4-ое издание / Под.ред А.С. Орлина, М.Г.Круглова. М: Машиностроение, 1985 – 465с.
7. Лиханов В.А., Деветьяров Р.Р. Расчет двигателей внутреннего сгорания. Учебное пособие. Киров: Вятская ГСХА, 2008 – 69с.
8. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобилей. Учебное пособие. М: Форум. ИНФРА, 2005 – 368с.