148481 (692366), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

а) улучшается теплоиспользование, а следовательно, топливная экономичность двигателя вследствие роста индикаторного КПД цикла;

б) улучшаются пусковые качества двигателя;

Однако повышение степени сжатия имеет и отрицательные стороны: - рост температуры в цилиндре при высоких оборотах приводит, особенно на средних и номинальных нагрузках, к увеличению содержания окислов азота в продуктах сгорания;

растут механические и тепловые нагрузки на детали поршневой группы и коленчатого вала, что снижает надежность и долговечность двигателя.

С повышением степени сжатия двигатель работает более жёстко и шумно, но поскольку целью данной работы является улучшения его технико-экономических показателей, а не бесшумности и комфорта, принимаю наиболее подходящий для модернизируемого двигателя =10 (по заданию кафедры), учитывая возраст этого автомобиля и то, что заводская степень сжатия всего лишь =9,5.

2.3.2 Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент сильно влияет на протекание рабочего цикла в ДВС и на индикаторные показатели цикла. Максимум величины достигается при более бедных смесях по сравнению с теми, которые соответствуют максимуму и . С обеднением смеси до определенных пределов улучшается полнота сгорания. Однако при слишком сильном обеднении смеси скорость ее сгорания падает, и могут появляться циклы с пропуском воспламенения. Наибольшей величине соответствует такой состав смеси, при котором имеет место оптимальное сочетание полноты и скорости сгорания смеси. Максимальное значение достигается при несколько обогащенных смесях, при сгорании которых имеют место наибольшие значения количества выделившейся теплоты и скорости сгорания. Значения , которые соответствуют величинам и , зависят от протекания процесса сгорания, т.е. от конструкции двигателя, также определяются положением дроссельной заслонки и частотой вращения. На режимах полного открытия дроссельной заслонки максимум имеет место при = 1.05 - 1.15, а максимум и при = 0,80 - 0,95. Учитывая эти пределы, и выбранную максимально допустимую степень сжатия =9,5, беру 0,88 (по заданию кафедры), поскольку большие значения берут для двигателей с высокой степенью сжатия. На мой взгляд =0,88 соответствует выбранной ранее степени сжатия.

2.3.3 Частота вращения коленчатого вала. В карбюраторных двигателях частота вращения коленчатого вала легковых автомобилей находится в пределах n=4500-5700 [4]. Для данного ДВС принимаем

С увеличением частоты вращения коленвала потери тепла за цикл снижаются за счет сокращения времени на теплообмен между газом и стенками цилиндра, что увеличивает индикаторный КПД. Но, поскольку увеличение частоты вращения коленчатого вала сопровождается увеличением сил инерции, которые нагружают детали КШМ, мы не можем выбрать максимальную частоту из-за необходимости увеличения размеров и массы этих деталей. Принимаю n=5600 (по заданию кафедры).

2.3.4 Давление окружающей среды Р_{0 -} постоянная величина. Р₀=0,1МПа

2.3.5 Температура окружающей среды Т₀ (атмосферного воздуха). Принимается среднее значение Т₀=288 К.

2.3.8 Давление остаточных газов Р_r, МПа, определяется давлением окружающей среды, в которую происходит выпуск отработавших газов и оборотами двигателя:

.

2.3.9 Температура остаточных газов T_r, К, для КБД изменяется в пределах 900 - 1100 К [2]. При увеличении и - Т_r снижается, а при увеличении n увеличивается. Принимаем Т_r = 1000К.

2.3.10 Степень подогрева заряда на впуске Т=10 - 20 К [2]. На Т влияют: длина, материал трубопровода впускной системы; скорость движения воздушного заряда во впускной системе. При увеличении диаметра цилиндра D, увеличении n и - Т уменьшается. Принимаем Т=15К.

2.3.11 Гидравлические потери С во впускной системе уменьшаются при увеличении проходных сечений, обработке внутренней поверхности впускной системы, правильным выбором фаз газораспределения. Коэффициент сопротивления С изменяется в пределах 2,5 - 4,0 [2]. Он учитывает падение скорости свежего заряда после входа его в цилиндр и гидравлические сопротивления впускной системы двигателя.

В связи с незначительной длиной трубопровода принимаем С = 3,2.

2.3.12 Средняя скорость воздуха в проходных сечениях впускных клапанов W_кл [50-130м/с] может достигать 130 м/с. Эта скорость зависит от диаметра впускного клапана и частоты вращения коленвала. При уменьшении диаметра впускного клапана и увеличении n, средняя скорость W_кл увеличивается. В модернизированном двигателе W_кл не изменяется.

Принимаем .

2.3.13 Показатель политропы сжатия (условный) n₁=1,32 - 1,40 [2]. При повышении n увеличивается и n₁; при повышении средней температуры процесса сжатия n₁ - уменьшается; с уменьшением интенсивности охлаждения двигателя n₁ - увеличивается; с уменьшением отношения поверхности охлаждения к объему цилиндра n₁ - увеличивается. Учитывая все это принимаем n₁=1,37.

2.3.14 Коэффициент эффективного теплоиспользования _z=0,85 - 0,9 [2] это параметр, учитывающий потери теплоты в процессе сгорания. При увеличении оборотов двигателя _z возрастает с улучшением процесса смесеобразования и сгорания. На номинальной частоте вращения _z снижается за счет увеличения фазы догорания. Примем значение _z=0,9.

2.3.15 Коэффициент полноты индикаторной диаграммы учитывает уменьшение теоретического среднего индикаторного давления вследствие отклонения действительного процесса от расчетного. Принимаем _i=0,96.

С увеличением продолжительности догорания топлива, снижается относительный теплообмен и утечки газа, n₂ уменьшается. Показатели политропы расширения для бензиновых ДВС изменяются в диапазоне n₂=1,23-1,3. Примем n₁=1,27

3. Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя. На основе установленных исходных данных (тип двигателя, мощность, частота вращения коленчатого вала, число и расположение цилиндров, отношение S/D, степень сжатия) проводят тепловой расчет двигателя, в результате которого определяют основные энергетические, экономические и конструктивные параметры двигателя. По результатам теплового расчета строят индикаторную диаграмму. Параметры, полученные в тепловом расчете, являются исходными при проведении динамического и прочностных расчетов.

3.1 Материальный баланс.

3.1.1 Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива

Количество необходимого воздуха, кмоль воздуха / кг топлива

.

Масса необходимого воздуха, кг воздуха / кг топлива

.

3.1.2 Количество свежего заряда, кмоль

.

3.1.3 Количество компонентов продуктов сгорания

1. Количество продуктов сгорания, кмоль продуктов сгорания / кг

топлива

3.1.5 Теоретический коэффициент молекулярного изменения свежей смеси

.

3.1.6 Средняя мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/ (кмольК)

3.2 Процесс впуска.

3.2.1 Давление в конце процесса впуска

,

где _в - плотность воздуха:

где R = 287 Дж/ (кгК) - газовая постоянная воздуха;

Р₀ = 0.1 МПа - давление окружающей среды;

Т₀ = 288 К - температура окружающей среды.

3.2.2 Коэффициент остаточных газов

.

3.2.3 Температура в конце процесса впуска, К

К

3.2.4 Коэффициент наполнения

.

3.3 Процесс сжатия

3.3.1 Давление в конце процесса сжатия, МПа

3.3.2 Температура в конце процесса сжатия, К

3.3.3 Средняя мольная изохорная теплоемкость свежего заряда, кДж/ (кмольК)

где .

3.4 Процесс сгорания

двигатель модернизация тепловой расчет

3.4.1 Уравнение процесса сгорания в карбюраторном двигателе имеет вид:

,

где H_u’ - низшая теплота сгорания, для КБД - в кДж/кг, с учетом химической полноты сгорания при < 1.

_{д -} действительный коэффициент молекулярного изменения свежей смеси:

.

с_vmz - средняя мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания в точке z индикаторной диаграммы.

После подстановки вышеприведенных величин в уравнение сгорания:

.

Решая это уравнение, находим температуру tz в точке z:

3.4.2 Степень повышения давления в КБД

3.4.3 Теоретическое давление в конце сгорания, МПа

3.4.4 Давление в действительном цикле в конце сгорания, МПа

3.5 Процесс расширения

3.5.1 Давление в конце процесса расширения, МПа

Для карбюраторных двигателей давление в конце расширения Р_в= (0,350,5) Мпа.

3.5.2 Температура в конце расширения, К

K

Для карбюраторных двигателей Т_в= (12001500) К.

3.6 Индикаторные показатели цикла

3.6.1 Среднее индикаторное давление, МПа

Для карбюраторных двигателей Р_i= (0,81,2) МПа.

3.6.2 Индикаторный КПД для двигателей, работающих на жидком нефтяном топливе

3.6.3 Удельный индикаторный расход жидкого топлива, г/ (кВтч)

.

3.7 Эффективные показатели двигателя

3.7.1 Среднее давление механических потерь

где Ам и Вм - опытные коэффициенты

Ам = 0.034 Вм = 0.0133,

Сп - средняя скорость поршня, м/с

.

Характеристики

Список файлов курсовой работы