Физика

Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания


                                  МАДИ (ТУ)



                    Кафедра :  Автотракторные  двигатели



      Тепловой  и  динамический  расчёт двигателя внутреннего 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 [pic]=100 [кВт]
4  Номинальная частота вращения  n=3200 [[pic]]
5  Число и расположение цилиндров[pic]V- 8
6  Степень сжатия   - e=7.5
7  Тип камеры сгорания  -  полуклиновая .
8  Коэффицент избытка воздуха   -  a=0.9[pic]
9  Прототип   -  ЗИЛ-130[pic]
=================================================


                                  Решение:
1 Характеристика топлива.
  Элементарный состав бензина в весовых массовых долях:
                             С=0.855 ;  Н=0.145
Молекулярная масса и низшая теплота сгорания :
[pic]=115[кг/к моль]    ;  Hu=44000[кДж/кг]

2 Выбор степени сжатия.
    e=7.5          ОЧ=75-85

3 Выбор значения коэффицента избытка воздуха.
        a=0.85-0.95                      a=0.9

4 Расчёт кол-ва воздуха необходимого для сгорания 1 кг топлива
   [pic]


5 Количество свежей смеси
         [pic]
6 Состав и количество продуктов сгорания
         [pic]            Возьмём к=0.47
[pic]
7 Теоретический коэффициент молекулярного изменения смеси
       [pic]                            [pic]

8 Условия на впуске

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

9 Выбор параметров остаточных 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 температуры подогрева свежего заряда
     [pic]        ;         Возьмём   [pic]

11 Определение потерь напора во впускной системе
[pic]
Наше значение входит в этот интервал.

12 Определение коэффициента остаточных газов
[pic]              ;        [pic]
[pic]                [pic]

13 Определение температуры конца впуска
[pic]                [pic]      [pic]
[pic]

14 Определение  коэффициента  наполнения
[pic][pic]      ;   [pic]
[pic]      ;    [pic]

15 Выбор показателя политропы сжатия
[pic]         Возьмём     [pic]

16 Определение параметров конца сжатия
[pic]     ;    [pic]
[pic]           ;          [pic]

17 Определение действительного коэф-та молекулярного изменения
[pic]     ;       [pic]

18 Потери теплоты вследствие неполноты сгорания
[pic]     ;      [pic]

19 Теплота сгорания смеси
[pic]      ;         [pic]

20 Мольная теплоёмкость продуктов сгорания при температуре конца    сжатия
[pic]           ;          [pic]



22 Мольная теплоёмкость при постоянном объёме рабочей смеси в конце  сжатия
[pic]

23 Мольная теплоёмкость при постоянном объёме рабочей смеси
[pic]         ,       где
[pic]
24 Температура конца видимого сгорания
[pic]       ;       [pic]
          [pic]     ;     [pic]    Возьмём  [pic]
[pic]
[pic]

25  Характерные значения  Тz
[pic]            ;      [pic]

26  Максимальное давление сгорания и степень повышения давления
[pic]   ;      [pic]
[pic]


27  Степень предварительного -p и последующего -d расширения
[pic]        ;       [pic]

28  Выбор показателя политропы расширения  n2
[pic]       ;       Возьмём         [pic]

29 Определение параметров конца расширения
[pic]   ;     [pic]
[pic]

30  Проверка правильности выбора температуры остаточных газов Тr
[pic]

31  Определение среднего индикаторного давления
[pic]
[pic]  ;  Возьмём  [pic]   ;          [pic]

32  Определение индикаторного К.П.Д.
[pic][pic]  ;    [pic]
Наше  значение  входит  в  интервал  .

33  Определение удельного индикаторного расхода топлива
[pic]

34  Определение среднего давления механических потерь
[pic]    [pic]  ;     [pic]
[pic]    ;     Возьмём     [pic]
[pic]

35  Определение среднего эффективного давления
[pic]   ;         [pic]

36  Определение механического К.П.Д.
[pic]

37  Определение удельного эффективного расхода топлива
[pic]    ;             [pic]

38  Часовой расход топлива
[pic]

39  Рабочий объём двигателя
[pic]

40  Рабочий объём цилиндра
[pic]

41  Определение диаметра цилиндра
[pic]   ;   [pic]- коэф. короткоходности
                                                                   k=0.7-
1.0        ;      Возьмём      k =0.9

42  Ход поршня
[pic]

43  Проверка средней скорости поршня
[pic]

44  Определяются основные показатели двигателя
[pic]


45  Составляется таблица основных данных двигателя

|      |  Ne |iVh  |Nл   |e    |n    |Pe   |ge   |S    |D    |GT   |
|Единиц|кВт  |Л    |вВт/л|     |мин-1|МПа  |г/кВт|мм   |мм   |кг/ч |
|ы     |     |     |     |     |     |     |.ч   |     |     |     |
|измере|     |     |     |     |     |     |     |     |     |     |
|ния   |     |     |     |     |     |     |     |     |     |     |
|Проект|110.9|4.777|20.8 |7.5  |3200 |0.785|330.2|88   |98   |33.02|
|Протат|110.3|5.969|18.5 |7.1  |3200 |0.7  |335  |95   |100  |     |
|ип    |     |     |     |     |     |     |     |     |     |     |



*****************************************************************
                          Построение  индикаторной  диаграммы

Построение производится 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  [pic]

3  [pic]

4  [pic]

5  [pic]

6  [pic]

7  Строим кривые линии политроп сжатия и расширения
[pic]
Расчёт производится по девяти точкам.
[pic]
[pic]

|   |       |       |        Политропа  сжатия|    Политропа  расширения|
| № |[pic]  |[pic]  |[pic]  |[pic]  |[pic]  |[pic]  |[pic]  |[pic]  |
|точ|       |       |       |       |       |       |       |       |
|ек |       |       |       |       |       |       |       |       |
|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,соответствующей реальному (действительному)
     циклу.

Угол опережения зажигания :  [pic]
Продолжительность задержки воспламенения (f-e) составляет по углу
поворота коленвала :  [pic]
С учётом повышения давления от начавшегося до ВМТ сгорания давление конца
сжатия Pcl (точка сl) составляет:
                                        [pic]
Максимальное давление рабочего цикла Pz достигает величины[pic]
Это давление достигается после прохождения поршнем ВМТ при повороте
коленвала на угол [pic]
[pic]
Моменты открытия и закрытия клапанов определяются по диаграммам фаз
газораспределения двигателей-протатипов,имеющих то же число и расположение
цилиндров и примерно такую же среднюю скорость поршня,что и проектируемый
двигатель.
В нашем случае прототипом является двигатель ЗИЛ-130.
 Его характеристики:[pic]
Определяем положение точек : [pic]
[pic]



                                          Динамический  расчёт

Выбор масштабов:

Давления  [pic]
Угол поворота коленвала  [pic]
Ход поршня  [pic]

Диаграмма удельных сил инерции Pj возвратно-поступательных движущехся масс
КШМ
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Диаграмма суммарной силы  [pic] ,действующей на поршень
[pic]      ;      [pic]избыточное давление газов

Диаграмма сил  N,K,T
Аналитическое выражение сил:
[pic]
[pic]угол поворота кривошипа
[pic]угол отклонения шатуна

Полярная диаграмма силы Rшш ,действующей на шатунную шейку коленвала.
Расстояние смещения полюса диаграммы
[pic]
Расстояние от нового полюса Пшш до любой точки диаграммы равно
геометрической сумме векторов Krш и S
[pic]
Анализ уравновешенности двигателя
У 4х тактного V-образного 8ми цилиндрового двигателя коленвал
несимметричный.Такой двигатель рассматривают как четыре 2ух цилиндровых V-
образных двигателя,последовательно размещённых по оси коленвала.
Равнодействующая сил инерции I порядка каждой пары цилиндров, будучи
направлена по радиусу кривошипа,уравновешивается противовесом,т.е. в
двигателе с противовесами:
[pic]
Сила инерции 2-го порядка пары цилиндров:
[pic]
Все эти силы лежат в одной плоскости,равны по абсолютному значению, но
попарно отличаются лишь знаками.Их геометрическая сумма = 0.
Моменты от сил инерции II порядка,возникающие от 1-й и 2-й пар
цилиндров,равны по значению и противоположены по знаку;точно так же от 2-й
и 3-й пар цилиндров.

Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента Мкр
Величина суммарного крутящего момента от всех цилиндров получается
графическим сложением моментов от каждого цилиндра,одновременно действующих
на коленвал при данном значении угла j .
Последовательность построения Мкр :
На нулевую вертикаль надо нанести результирующую суммирования ординат
0+3+6+9+12+15+18+21 точек,на первую 1+4+7+10+13+16+19+22
точек и т.д.
Потом сравнивается со значением момента полученного теоретически.
Проверка правельности построения диаграммы:
          [pic]

Схема пространственного коленчатого вала 8 цилиндрового V-образного
двигателя



|№ |j   |Pr|[pic]   |Pj   |PS   |tgb  |N    |[pic]|K   |[pic]  |T   |
|  |    |  |        |     |     |     |     |[pic]|    |       |    |
|0 |0   |1 |1.260   |-40  |-39  |0    |0    |1    |-39 |0      |0   |
|1 |30  |-1|0.996   |-31.6|-32.6|0.131|-4.3 |0.801|-26.|0.613  |-20 |
|  |    |  |        |     |     |     |     |     |1   |       |    |
|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  |-0.26|-1.9|1      |7.2 |
|  |    |  |        |     |     |     |     |7    |    |       |    |
|4 |120 |-1|-0.630  |20   |19   |0.230|4.4  |-0.69|-13.|0.751  |14.2|
|  |    |  |        |     |     |     |     |9    |3   |       |    |
|5 |150 |-1|-0.736  |23.3 |22.3 |0.131|3    |-0.93|-20.|0.387  |8.6 |
|  |    |  |        |     |     |     |     |1    |7   |       |    |
|6 |180 |-1|-0.740  |23.5 |22.5 |0    |0    |-1   |-22.|0      |0   |
|  |    |  |        |     |     |     |     |     |5   |       |    |
|7 |210 |0 |-0.736  |23.3 |23.3 |-0.13|-3   |-0.93|-21.|-0.387 |-9  |
|  |    |  |        |     |     |1    |     |1    |7   |       |    |
|8 |240 |1 |-0.630  |20   |21   |-0.23|-4.8 |-0.69|-14.|-0.751 |-15.|
|  |    |  |        |     |     |0    |     |9    |7   |       |7   |
|9 |270 |2 |-0.260  |8.2  |10.2 |-0.26|-2.7 |-0.26|-2.7|-1     |-10.|
|  |    |  |        |     |     |7    |     |7    |    |       |2   |
|10|300 |8 |0.370   |-11.8|-3.8 |-0.23|0.9  |0.301|-1.1|-0.981 |3.7 |
|  |    |  |        |     |     |0    |     |     |    |       |    |
|11|330 |24|0.996   |-31.6|-7.6 |-0.13|1    |0.801|-6.1|-0.613 |4.6 |
|  |    |  |        |     |     |1    |     |     |    |       |    |
|12|360 |54|1.260   |-40  |14   |0    |0    |1    |14  |0      |0   |
|12|370 |16|1.229   |-39  |130  |0.045|5.8  |0.977|127 |0.218  |28.3|
|’ |    |9 |        |     |     |     |     |     |    |       |    |
|12|380 |15|1.139   |-36.1|115.9|0.089|10.3 |0.909|105.|0.426  |49.4|
|’’|    |2 |        |     |     |     |     |     |3   |       |    |
|13|390 |10|0.996   |-31.6|74.4 |0.131|9.7  |0.801|59.6|0.613  |45.6|
|  |    |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  |-0.26|-8.6|1      |32.2|
|  |    |  |        |     |     |     |     |7    |    |       |    |
|16|480 |15|-0.630  |20   |35   |0.230|8    |-0.69|-24.|0.751  |26.3|
|  |    |  |        |     |     |     |     |9    |5   |       |    |
|17|510 |10|-0.736  |23.3 |33.3 |0.131|4.4  |-0.93|-31 |0.387  |12.9|
|  |    |  |        |     |     |     |     |1    |    |       |    |
|18|540 |6 |-0.740  |23.5 |29.5 |0    |0    |-1   |-29.|0      |0   |
|  |    |  |        |     |     |     |     |     |5   |       |    |
|19|570 |2 |-0.736  |23.3 |25.3 |-0.13|-3.3 |-0.93|-23.|-0.387 |-9.8|
|  |    |  |        |     |     |1    |     |1    |5   |       |    |
|20|600 |1 |-0.630  |20   |21   |-0.23|-4.8 |-0.69|-14.|-0.751 |-15.|
|  |    |  |        |     |     |0    |     |9    |7   |       |8   |
|21|630 |1 |-0.260  |8.2  |9.2  |-0.26|-2.4 |-0.26|-2.4|-1     |-9.2|
|  |    |  |        |     |     |7    |     |7    |    |       |    |
|22|660 |1 |0.370   |-11.8|-10.8|-0.23|2.5  |0.301|-3.2|-0.981 |10.6|
|  |    |  |        |     |     |0    |     |     |    |       |    |
|23|690 |1 |0.996   |-31.6|-30.6|-0.13|4    |0.801|-24.|-0.613 |18.7|
|  |    |  |        |     |     |1    |     |     |5   |       |    |
|24|720 |1 |1.260   |-40  |-39  |0    |0    |1    |-39 |0      |0   |




смотреть на рефераты похожие на "Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания "