Реферат: Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания

МАДИ (ТУ)

Кафедра :  Автотракторные  двигатели

Тепловой  и динамический  расчёт двигателявнутреннего сгорания

                                  Преподаватель:   Пришвин

                                  Студент:  Толчин А.Г.

                                   Группа:  4ДМ1

                    МОСКВА  1995

Задание №24

1  Тип двигателя и системы питания -  бензиновый, карбюраторная.

2  Тип системы охлаждения — жидкостная.

3  Мощность <img src="/cache/referats/1119/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">=100[кВт]

4  Номинальная частота вращения  n=3200 [<img src="/cache/referats/1119/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">]

5  Число и расположение цилиндров<img src="/cache/referats/1119/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">V- 8

6  Степень сжатия   — e=7.5

7  Тип камеры сгорания  - полуклиновая .

8  Коэффицент избытка воздуха   -  a=0.9<img src="/cache/referats/1119/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

9  Прототип  -  ЗИЛ-130<img src="/cache/referats/1119/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

=================================================

Решение:

1 Характеристика топлива.

  Элементарный состав бензина в весовыхмассовых долях:

                             С=0.855 ;  Н=0.145

Молекулярнаямасса и низшая теплота сгорания:

<img src="/cache/referats/1119/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1030">[кг/кмоль]    ;  Hu=44000[кДж/кг]

2 Выбор степени сжатия.

    e=7.5         ОЧ=75-85

3 Выбор значения коэффицентаизбытка воздуха.

        a=0.85-0.95                      a=0.9

4 Расчёт кол-ва воздуха необходимогодля сгорания 1 кг топлива

   <img src="/cache/referats/1119/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

 

5 Количество свежей смеси

         <img src="/cache/referats/1119/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

6 Состав и количествопродуктов сгорания

         <img src="/cache/referats/1119/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1033">            Возьмёмк=0.47

<img src="/cache/referats/1119/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

7 Теоретический коэффициентмолекулярного изменения смеси

       <img src="/cache/referats/1119/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1035">                            <img src="/cache/referats/1119/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> 

8 Условия на впуске

               P0=0.1 [MПа]          ;         T0=298 [K] 

9 Выбор параметровостаточных газов

Tr=900-1000 [K]                ;             Возьмём   Tr=1000 [K] 

Pr=(1.05-1.25)P0[MПа]        ;         Pr=1.2*P0=0.115 [Mпа]

10 Выбор температурыподогрева свежего заряда

     <img src="/cache/referats/1119/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1037">        ;         Возьмём   <img src="/cache/referats/1119/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1038">

11 Определение потерь напораво впускной системе

<img src="/cache/referats/1119/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

Нашезначение входит в этот интервал.

12 Определение коэффициентаостаточных газов

<img src="/cache/referats/1119/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1040">              ;        <img src="/cache/referats/1119/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

<img src="/cache/referats/1119/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1042">                <img src="/cache/referats/1119/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1043">

13 Определение температурыконца впуска

<img src="/cache/referats/1119/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1044">                <img src="/cache/referats/1119/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1045">      <img src="/cache/referats/1119/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1046">

<img src="/cache/referats/1119/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1047">

14 Определение  коэффициента наполнения

<img src="/cache/referats/1119/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1048"><img src="/cache/referats/1119/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1049">      ;   <img src="/cache/referats/1119/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

<img src="/cache/referats/1119/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1051">      ;    <img src="/cache/referats/1119/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1052">

15 Выбор показателяполитропы сжатия

<img src="/cache/referats/1119/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1053">         Возьмём     <img src="/cache/referats/1119/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1054">

16 Определение параметровконца сжатия

<img src="/cache/referats/1119/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1055">     ;    <img src="/cache/referats/1119/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1056">

<img src="/cache/referats/1119/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1057">           ;          <img src="/cache/referats/1119/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1058">

17 Определениедействительного коэф-та молекулярного изменения

<img src="/cache/referats/1119/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1059">     ;       <img src="/cache/referats/1119/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1060">

18 Потери теплоты вследствиенеполноты сгорания

<img src="/cache/referats/1119/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1061">     ;      <img src="/cache/referats/1119/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1062">

19 Теплота сгорания смеси

<img src="/cache/referats/1119/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1063">      ;         <img src="/cache/referats/1119/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1064">

20 Мольная теплоёмкостьпродуктов сгорания при температуре конца   сжатия

<img src="/cache/referats/1119/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1065">           ;          <img src="/cache/referats/1119/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1066">

22 Мольная теплоёмкость припостоянном объёме рабочей смеси в конце сжатия

<img src="/cache/referats/1119/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1067">

23 Мольная теплоёмкость припостоянном объёме рабочей смеси

<img src="/cache/referats/1119/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1068">         ,       где

<img src="/cache/referats/1119/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1069">

24 Температура концавидимого сгорания

<img src="/cache/referats/1119/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1070">       ;       <img src="/cache/referats/1119/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1071">

          <img src="/cache/referats/1119/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1072">     ;     <img src="/cache/referats/1119/image092.gif" v:shapes="_x0000_i1073">    Возьмём  <img src="/cache/referats/1119/image094.gif" v:shapes="_x0000_i1074">

<img src="/cache/referats/1119/image096.gif" v:shapes="_x0000_i1075">

<img src="/cache/referats/1119/image098.gif" v:shapes="_x0000_i1076">

25  Характерные значения  Тz

<img src="/cache/referats/1119/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1077">            ;      <img src="/cache/referats/1119/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1078">

26  Максимальное давление сгорания и степеньповышения давления

<img src="/cache/referats/1119/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1079">   ;      <img src="/cache/referats/1119/image106.gif" v:shapes="_x0000_i1080">

<img src="/cache/referats/1119/image108.gif" v:shapes="_x0000_i1081">

27  Степень предварительного -p и последующего -d расширения

<img src="/cache/referats/1119/image110.gif" v:shapes="_x0000_i1082">        ;       <img src="/cache/referats/1119/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1083">

28  Выбор показателя политропы расширения  n2

<img src="/cache/referats/1119/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1084">       ;       Возьмём         <img src="/cache/referats/1119/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1085"> 

29 Определение параметровконца расширения

<img src="/cache/referats/1119/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1086">   ;     <img src="/cache/referats/1119/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1087">     

<img src="/cache/referats/1119/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1088">

30  Проверка правильности выбора температурыостаточных газов Тr

<img src="/cache/referats/1119/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1089">

31  Определение среднего индикаторного давления

<img src="/cache/referats/1119/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1090">

<img src="/cache/referats/1119/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1091">  ;  Возьмём <img src="/cache/referats/1119/image130.gif" v:shapes="_x0000_i1092">   ;          <img src="/cache/referats/1119/image132.gif" v:shapes="_x0000_i1093">

32  Определение индикаторного К.П.Д.

<img src="/cache/referats/1119/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1094"><img src="/cache/referats/1119/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1095">  ;    <img src="/cache/referats/1119/image136.gif" v:shapes="_x0000_i1096">

Наше  значение входит  в  интервал .

33  Определение удельного индикаторного расходатоплива

<img src="/cache/referats/1119/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1097">

34  Определение среднего давления механическихпотерь

<img src="/cache/referats/1119/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1098">    <img src="/cache/referats/1119/image142.gif" v:shapes="_x0000_i1099">  ;     <img src="/cache/referats/1119/image144.gif" v:shapes="_x0000_i1100">

<img src="/cache/referats/1119/image146.gif" v:shapes="_x0000_i1101">    ;     Возьмём    <img src="/cache/referats/1119/image148.gif" v:shapes="_x0000_i1102">

<img src="/cache/referats/1119/image150.gif" v:shapes="_x0000_i1103">

35  Определение среднего эффективного давления

<img src="/cache/referats/1119/image152.gif" v:shapes="_x0000_i1104">   ;         <img src="/cache/referats/1119/image154.gif" v:shapes="_x0000_i1105">

36  Определение механического К.П.Д.

<img src="/cache/referats/1119/image156.gif" v:shapes="_x0000_i1106">

37  Определение удельного эффективного расходатоплива

<img src="/cache/referats/1119/image158.gif" v:shapes="_x0000_i1107">    ;             <img src="/cache/referats/1119/image160.gif" v:shapes="_x0000_i1108">

38  Часовой расход топлива

<img src="/cache/referats/1119/image162.gif" v:shapes="_x0000_i1109">

39  Рабочий объём двигателя

<img src="/cache/referats/1119/image164.gif" v:shapes="_x0000_i1110">

40  Рабочий объём цилиндра

<img src="/cache/referats/1119/image166.gif" v:shapes="_x0000_i1111">

41  Определение диаметра цилиндра

<img src="/cache/referats/1119/image168.gif" v:shapes="_x0000_i1112">   ;   <img src="/cache/referats/1119/image170.gif" v:shapes="_x0000_i1113">- коэф. короткоходности

                                                                  k=0.7-1.0        ;     Возьмём      k =0.9

42  Ход поршня

<img src="/cache/referats/1119/image172.gif" v:shapes="_x0000_i1114">

43  Проверка средней скорости поршня

<img src="/cache/referats/1119/image174.gif" v:shapes="_x0000_i1115">

44  Определяются основные показатели двигателя

<img src="/cache/referats/1119/image176.gif" v:shapes="_x0000_i1116">

45  Составляется таблица основных данныхдвигателя

  Ne

iVh

e

n

Pe

ge

S

D

GT

Единицы

измерения

кВт

Л

вВт/л

мин-1

МПа

г/кВт.ч

мм

мм

кг/ч

Проект

110.9

4.777

20.8

7.5

3200

0.785

330.2

88

98

33.02

Протатип

110.3

5.969

18.5

7.1

3200

0.7

335

95

100

*****************************************************************

                          Построение  индикаторной  диаграммы

Построениепроизводится в координатах: давление (Р) — ход поршня (S).

1  Рекомендуемые масштабы

     а) масштаб давления: mp=0.025(Мпа/мм)

     б) масштаб перемещения поршня: ms=0.75(мм*S/мм)

2  <img src="/cache/referats/1119/image178.gif" v:shapes="_x0000_i1117">

3  <img src="/cache/referats/1119/image180.gif" v:shapes="_x0000_i1118">

4  <img src="/cache/referats/1119/image182.gif" v:shapes="_x0000_i1119">

5  <img src="/cache/referats/1119/image184.gif" v:shapes="_x0000_i1120">

6  <img src="/cache/referats/1119/image186.gif" v:shapes="_x0000_i1121">

7  Строим кривые линии политроп сжатия ирасширения

<img src="/cache/referats/1119/image188.gif" v:shapes="_x0000_i1122">

Расчётпроизводится по девяти точкам.

<img src="/cache/referats/1119/image190.gif" v:shapes="_x0000_i1123">

<img src="/cache/referats/1119/image192.gif" v:shapes="_x0000_i1124">

        Политропа  сжатия

    Политропа  расширения

 №

точек

<img src="/cache/referats/1119/image194.gif" v:shapes="_x0000_i1125">

<img src="/cache/referats/1119/image196.gif" v:shapes="_x0000_i1126">

<img src="/cache/referats/1119/image198.gif" v:shapes="_x0000_i1127">

<img src="/cache/referats/1119/image200.gif" v:shapes="_x0000_i1128">

<img src="/cache/referats/1119/image202.gif" v:shapes="_x0000_i1129">

<img src="/cache/referats/1119/image204.gif" v:shapes="_x0000_i1130">

<img src="/cache/referats/1119/image206.gif" v:shapes="_x0000_i1131">

<img src="/cache/referats/1119/image208.gif" v:shapes="_x0000_i1132">

1

18

7.5

14.58

47.83

1.19

13.18

203.57

5.09

2

20.5

6.6

12.3

40.35

1.0

11.19

172.84

4.32

3

23.5

5.775

10.3

33.78

0.84

9.43

145.69

3.64

4

32.8

4.125

6.58

21.59

0.54

6.13

94.71

2.36

5

41

3.3

4.89

16.05

0.40

4.61

71.18

1.78

6

54.6

2.475

3.3

10.94

0.27

3.19

49.25

1.23

7

82

1.65

1.95

6.38

0.16

1.89

29.31

0.73

8

108.7

1.245

1.3

4.38

0.11

1.32

20.44

0.51

9

135.3

1

1

3.28

0.08

1.0

15.44

0.38

8  Построение диаграммы, соответствующейреальному (действительному)

     циклу.

Уголопережения зажигания :  <img src="/cache/referats/1119/image210.gif" v:shapes="_x0000_i1133">

Продолжительностьзадержки воспламенения (f-e) составляет по углу

поворотаколенвала :  <img src="/cache/referats/1119/image212.gif" v:shapes="_x0000_i1134">

Сучётом повышения давления от начавшегося до ВМТ сгорания давление конца сжатияPcl (точка сl) составляет:

                                        <img src="/cache/referats/1119/image214.gif" v:shapes="_x0000_i1135">

Максимальноедавление рабочего цикла Pz достигает величины<img src="/cache/referats/1119/image216.gif" v:shapes="_x0000_i1136">

Этодавление достигается после прохождения поршнем ВМТ при повороте коленвала наугол <img src="/cache/referats/1119/image218.gif" v:shapes="_x0000_i1137">

<img src="/cache/referats/1119/image220.gif" v:shapes="_x0000_i1138">

Моментыоткрытия и закрытия клапанов определяются по диаграммам фаз газораспределениядвигателей-протатипов, имеющих то же число и расположение цилиндров и примерно такуюже среднюю скорость поршня, что и проектируемый двигатель.

Внашем случае прототипом является двигатель ЗИЛ-130.                        Его характеристики:<img src="/cache/referats/1119/image222.gif" v:shapes="_x0000_i1139">

Определяемположение точек: <img src="/cache/referats/1119/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1140">

<img src="/cache/referats/1119/image226.gif" v:shapes="_x0000_i1141">

                                          Динамический расчёт

Выбормасштабов:

Давления  <img src="/cache/referats/1119/image228.gif" v:shapes="_x0000_i1142">

Уголповорота коленвала  <img src="/cache/referats/1119/image230.gif" v:shapes="_x0000_i1143">

Ходпоршня  <img src="/cache/referats/1119/image232.gif" v:shapes="_x0000_i1144">

Диаграммаудельных сил инерции Pj возвратно-поступательных движущехся масс КШМ

<img src="/cache/referats/1119/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1145">

<img src="/cache/referats/1119/image236.gif" v:shapes="_x0000_i1146">

<img src="/cache/referats/1119/image238.gif" v:shapes="_x0000_i1147">

<img src="/cache/referats/1119/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1148">

Диаграмма суммарнойсилы  <img src="/cache/referats/1119/image242.gif" v:shapes="_x0000_i1149"> , действующей напоршень

<img src="/cache/referats/1119/image244.gif" v:shapes="_x0000_i1150">      ;      <img src="/cache/referats/1119/image246.gif" v:shapes="_x0000_i1151">

Диаграмма сил  N,K,T

Аналитическоевыражение сил:

<img src="/cache/referats/1119/image248.gif" v:shapes="_x0000_i1152">

<img src="/cache/referats/1119/image250.gif" v:shapes="_x0000_i1153">

<img src="/cache/referats/1119/image252.gif" v:shapes="_x0000_i1154">

Полярная диаграмма силы Rшш, действующей на шатунную шейку коленвала.

Расстояниесмещения полюса диаграммы

<img src="/cache/referats/1119/image254.gif" v:shapes="_x0000_i1155">

Расстояниеот нового полюса Пшш до любой точки диаграммы равно геометрическойсумме векторов Krш и S

<img src="/cache/referats/1119/image256.gif" v:shapes="_x0000_i1156">

Анализ уравновешенностидвигателя

У 4хтактного V-образного 8ми цилиндрового двигателя коленвалнесимметричный.Такой двигатель рассматривают как четыре 2ухцилиндровых V-образных двигателя, последовательно размещённых по оси коленвала.

Равнодействующаясил инерции I порядка каждой пары цилиндров, будучи направлена по радиусукривошипа, уравновешивается противовесом, т.е. в двигателе с противовесами:

<img src="/cache/referats/1119/image258.gif" v:shapes="_x0000_i1157">    

Силаинерции 2-го порядка пары цилиндров:

<img src="/cache/referats/1119/image260.gif" v:shapes="_x0000_i1158">

Всеэти силы лежат в одной плоскости, равны по абсолютному значению, но попарноотличаются лишь знаками.Их геометрическая сумма = 0.

Моментыот сил инерции II порядка, возникающие от 1-й и 2-й пар цилиндров, равны позначению и противоположены по знаку; точно так же от 2-й и 3-й пар цилиндров.

               

Диаграмма суммарногоиндикаторного крутящего момента Мкр

Величинасуммарного крутящего момента от всех цилиндров получается графическим сложениеммоментов от каждого цилиндра, одновременно действующих на коленвал при данномзначении угла j .

Последовательностьпостроения Мкр :

Нанулевую вертикаль надо нанести результирующую суммирования ординат 0+3+6+9+12+15+18+21точек, на первую 1+4+7+10+13+16+19+22

точеки т.д.

Потомсравнивается со значением момента полученного теоретически.

Проверкаправельности построения диаграммы:

          <img src="/cache/referats/1119/image262.gif" v:shapes="_x0000_i1159">

Схемапространственного коленчатого вала 8 цилиндрового V-образного двигателя

j

Pr

<img src="/cache/referats/1119/image264.gif" v:shapes="_x0000_i1160">

Pj

PS

tgb

N

<img src="/cache/referats/1119/image265.gif" v:shapes="_x0000_i1161"><img src="/cache/referats/1119/image267.gif" v:shapes="_x0000_i1162">

K

<img src="/cache/referats/1119/image269.gif" v:shapes="_x0000_i1163">

T

1

1.260

-40

-39

1

-39

1

30

-1

0.996

-31.6

-32.6

0.131

-4.3

0.801

-26.1

0.613

-20

2

60

-1

0.370

-11.8

-12.8

0.230

-3

0.301

-3.8

0.981

-12.5

3

90

-1

-0.260

8.2

7.2

0.267

1.9

-0.267

-1.9

1

7.2

4

120

-1

-0.630

20

19

0.230

4.4

-0.699

-13.3

0.751

14.2

5

150

-1

-0.736

23.3

22.3

0.131

3

-0.931

-20.7

0.387

8.6

6

180

-1

-0.740

23.5

22.5

-1

-22.5

7

210

-0.736

23.3

23.3

-0.131

-3

-0.931

-21.7

-0.387

-9

8

240

1

-0.630

20

21

-0.230

-4.8

-0.699

-14.7

-0.751

-15.7

9

270

2

-0.260

8.2

10.2

-0.267

-2.7

-0.267

-2.7

-1

-10.2

10

300

8

0.370

-11.8

-3.8

-0.230

0.9

0.301

-1.1

-0.981

3.7

11

330

24

0.996

-31.6

-7.6

-0.131

1

0.801

-6.1

-0.613

4.6

12

360

54

1.260

-40

14

1

14

12’

370

169

1.229

-39

130

0.045

5.8

0.977

127

0.218

28.3

12’’

380

152

1.139

-36.1

115.9

0.089

10.3

0.909

105.3

0.426

49.4

13

390

106

0.996

-31.6

74.4

0.131

9.7

0.801

59.6

0.613

45.6

14

420

45

0.370

-11.8

33.2

0.230

7.6

0.301

10

0.981

32.5

15

450

24

-0.260

8.2

32.2

0.267

8.6

-0.267

-8.6

1

32.2

16

480

15

-0.630

20

35

0.230

8

-0.699

-24.5

0.751

26.3

17

510

10

-0.736

23.3

33.3

0.131

4.4

-0.931

-31

0.387

12.9

18

540

6

-0.740

23.5

29.5

-1

-29.5

19

570

2

-0.736

23.3

25.3

-0.131

-3.3

-0.931

-23.5

-0.387

-9.8

20

600

1

-0.630

20

21

-0.230

-4.8

-0.699

-14.7

-0.751

-15.8

21

630

1

-0.260

8.2

9.2

-0.267

-2.4

-0.267

-2.4

-1

-9.2

22

660

1

0.370

-11.8

-10.8

-0.230

2.5

0.301

-3.2

-0.981

10.6

23

690

1

0.996

-31.6

-30.6

-0.131

4

0.801

-24.5

-0.613

18.7

24

720

1

1.260

-40

-39

1

-39

еще рефераты
Еще работы по физике