Техническая характеристика двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет рабочего цикла и свойства рабочего тела. Процессы выпуска, сжатия, сгорания, расширения и проверка точности выбора температуры остаточных газов, построение индикаторной диаграммы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Техническая характеристика двигателя ВАЗ -2101 "Жигули"

2. Тепловой расчет рабочего цикла

2.1 Рабочее тело и его свойства

2.1.1 Топливо

2.1.2 Горючая смесь

2.1.3 Продукты сгорания

2.2 Процесс впуска

2.2.1 Давление и температура окружающей среды

2.2.2 Давление и температура остаточных газов

2.2.3 Степень подогрева заряда

2.2.4 Давление в конце впуска

2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов

2.2.6 Температура в конце впуска

2.2.7 Коэффициент наполнения

2.3 Процесс сжатия

2.3.1 Показатель политропы сжатия

2.3.2 Давление и температура конца процесса сжатия

2.3.3 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия

2.4 Процесс сгорания

2.4.1 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

2.4.2 Температура конца видимого сгорания

2.4.3 Степень повышения давления цикла

2.4.4 Степень предварительного расширения

2.4.5 Максимальное давление сгорания

2.5 Процесс расширения

2.5.1 Показатель политропы расширения

2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения

2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов

2.7 Построение индикаторной диаграммы

Введение

Современные наземные виды транспорта обязаны своим развитием главным образом применению в качестве силовых установок поршневых двигателей внутреннего сгорания. Именно поршневые ДВС до настоящего времени являются основным видом силовых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и строительных машинах. Эта тенденция сохраняется сегодня и будет еще сохранятся в ближайшей перспективе.

Курсовое проектирование - заключительная часть учебного процесса по изучению дисциплины, раскрывающее степень усвоения необходимых знаний, творческого использования их для решения конкретных инженерных задач. Оно служит одновременно начальным этапом самостоятельной работы молодого специалиста, сокращающий период его адаптации на производстве. Целью данного курсового проектирования является расчет проектируемого автомобильного двигателя.

двигатель сгорание сжатие

1. Техническая характеристика двигателя ВАЗ -2101 "Жигули"

Номинальная мощность при частоте вращения коленчатого вала 5600 мин-1 кВт (л.с.), - 47,0 (63,9)

Максимальный крутящий момент при частоте вращения коленчатого вала 3400 мин ^-1 Нм (кгсм) - 96 (94,1)

Макс.мощность при 5600 об/мин, л.с. (кВт)- 69(50,7)

Карбюратор-2101 или 2105

Аккумулятор-6СТ-55

Прерыватель-распределитель- Р125 или Р125-Д

Катушка зажигания- Б117

Свечи- А17ДВ

Генератор- Г221

Стартер - СТ221

Реле-регулятор- РР380

Смесеобразование- Внешнее

Тип двигателя - карбюраторный.

Тип камеры сгорания - клиновая

Литровая мощность, кВт/л - 39,3

Число тактов - 4.

Число и расположение цилиндров - 4, рядное.

Порядок работы цилиндров - 1-3-4-2

Расположение клапанов - верхнее

число клапанов в цилиндре -2.

Рабочий объем двигателя, л - 1,3.

Диаметр цилиндра, мм - 79.

Ход поршня, мм - 66.

Степень сжатия - 8,5.

Сорт топлива - бензин А-80, АИ-91, АИ-93.

Фазы газораспределения:

впуск (начало, конец) -12°, 40°

выпуск (начало, конец) - 42°, 10°

перекрытие клапанов - 22° .

Наличие наддува - нет.

Тип системы охлаждения - жидкостный, закрытый с принудительной циркуляцией.

Объем смазочной системы, л - 3,75.

Объем жидкостной системы охлаждения, л - 9,85.

2. Тепловой расчет рабочего цикла

Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проек-тируемого двигателя, а также проверить степень совершенства дей-ствительного цикла реально работающего двигателя.

Метод теплового расчета рабочего цикла позволяет учесть изменение физических свойств рабочего тела, влияние теплообмена между рабочим телом и окружающей средой в процессе реализации рабочего цикла. В результате выполнения теплового расчета определяются основные параметры газа в характерных точках индикаторной диаграммы, что в итоге позволяет оценить степень совершенства цикла и целесообразность изготовления опытного образца двигателя. Некоторые параметры рабочего тела (давление, температура) и характер их изменения могут служить в качестве исходных данных при расчете деталей двигателя на прочность. По количеству получаемой в цикле работы и значению объема газа в конце процесса расширения можно судить не только об экономичности, но и о габарите и массе двигателя, то есть о показателях, оказывающих влияние на общую компоновку машин.

2.1 Рабочее тело и его свойства

2.1.1 Топливо

Топливом для рассчитываемого двигателя служит бензин, значение средней мольной теплоемкости продуктов сгорания составляет: ; ; .

Низшая теплота сгорания в кДж/кг:

 (1)

где и - массовые доли серы и влаги в топливе.

В расчетах принимается ; .

2.1.2 Горючая смесь

Теоретически необходимое количество топлива в кг·возд/кг·топл:

(2)

и в кмоль возд/кг топл:

(3)

Коэффициент избытка воздуха =0,85…1,3 Принимаем =1

Действительное количество воздуха в кмоль·возд/кг·топл:

(4)

Молекулярная масса паров топлива =110…120 кг/кмоль.

Принимаем =114 кг/кмоль.

Количество горючей смеси в кмоль гор.см/кг топл:

(5)

2.1.3 Продукты сгорания

При неполном сгорании топлива продукты сгорания представляют собой смесь углекислого газа , водяного пара , окиси углерода , свободного водорода и азота .

Количество отдельных составляющих продуктов сгорания в кмоль пр.сг/кг топл:

(6

,

(7)

,

(8)

,

(9)

(10)

,

где - константа, зависящая от отношения количества водорода и окиси углерода в продуктах сгорания; для бензинов =0,45…0,5

Принимаем = 0,5

Общее количество продуктов неполного сгорания в кмоль·пр.сг/кг·топл:

(11)

.

Изменение количества молей рабочего тела при сгорании в кмоль пр.сг/кг топл:

(12)

.

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

(13)

2.2 Процесс впуска

2.2.1 Давление и температура окружающей среды

Атмосферные условия: Р₀=0,1 МПа; Т₀=289 К.

2.2.2 Давление и температура остаточных газов

P_r = (1,05…1,25)P_0, принимаем P_r=0,117 МПа.

T_r = 900…1100 К, принимаем T_r=1100 К.

2.2.3 Степень подогрева заряда

=0…20 К, принимаем =15 К.

2.2.4 Давление в конце впуска

- средняя скорость движения заряда при максимальном открытии клапана м/с

Принимаем , м/с.

Плотность заряда на впуске в кг/м³:

(14)

Где = 287 - удельная газовая постоянная

Так как наддув отсутствует впуск воздуха происходит из атмосферы, то

МПа,

К.

Потери давления во впускном трубопроводе в МПа:

(15)

Давления в конце впуска в МПа:

(16)

2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов

Коэффициент остаточных газов :

(17)

Количество остаточных газов в кмоль ост.газов/кг топл:

(18)

.

2.2.6 Температура в конце впуска

Температура в конце впуска в градусах Кельвина (К):

(19)

2.2.7 Коэффициент наполнения

(20)

.

Таблица 1- Рассчитанные параметры процесса впуска в сравнении со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей