Расчет карбюраторного двигателя и системы охлаждения автомобиля ЗИЛ-508

Определение параметров проектируемого двигателя аналитическим путем. Проверка степени совершенства действительного цикла. Выбор исходных величин теплового расчета. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Кинематика карбюраторного двигателя.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

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.

Данная работа состоит из трех частей:

1. Тепловой расчет двигателя.

2. Динамический расчет двигателя.

3. Расчет системы охлаждения двигателя.

Расчет системы охлаждения, а также тепловой и динамический чаще всего выполняются для режима номинальной мощности.

Таблица 1

Модель	Тип	Диаметр цилиндра и ход поршня, мм	Рабочий объем, л	Степень сжатия
ЗИЛ-508	Четырехтактный, бензиновый, карбюраторный, четырехцилиндровый	100х95	6	7,1
Номинальная мощность, кВтч	Частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности, мин-1	Максимальный крутящий момент, Нм	Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, мин-1
110	1900	402	3200

1. Тепловой расчет двигателя

Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла работающего двигателя.

Тепловой расчет является начальным этапом при проектировании двигателя, а также данные, полученные в ходе расчета, используются в последующих вычислениях и построениях.

Тепловой расчет начинается с выбора ряда недостающих в задании величин, необходимых для проведения расчета, причем выбираются величины, которые для производимого расчета не определяются по формулам.

Конечные результаты теплового расчета определяются с различной степенью точности. Это зависит от того, насколько правильно были оценены исходные величины теплового расчета: коэффициент наполнения, показатели политроп сжатия и расширения температуры подогрева смеси, температура остаточных газов и т.п.

Тепловой расчет является ориентиром, указывающим какие показатели будет иметь проектируемый двигатель при правильном инструктивном и технологическом выполнении.

Как правило, тепловой расчет двигателей производится для номинального режима при наивыгоднейших условиях подвода и сгорания топлива.

1.1 Основные принятые обозначения по тепловому расчету

Сn - средняя скорость поршня, м/с;

D - диаметр цилиндра двигателя, м;

gc, gh, go - элементарный состав топлива в долях кг, соответственно углерода водорода, кислорода.

gi - удельный индикаторный расход топлива, г/кВт-ч;

ge - удельный эффективный расход топлива, г/кВт-ч;

gT- часовой расход топлива, кг/ч;

Hu - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

Hu - потери тепла, вследствие химической неполноты сгорания, кДж /кг;

i - число цилиндров двигателя;

Lo - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива

кмолей возд./кг топл.;

L - длина шатуна, м;

mт - молекулярная масса топлива, кг/моль;

M1 - число молей свежей смеси, моль/кг топлива;

М2 - число молей продуктов сгорания, кмоль/кг топлива;

mв - молекулярная масса воздуха, кг/моль;

mCv - средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном

кДж/кмольК;

mp2- средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном

объеме, кДж/кмольК;

mр - средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном

давлении, кДж/кмольК;

Ne - эффективная мощность, кВт;

n - частота вращения коленчатого вала, мин;

Nл - литровая мощность, кВт/л;

1 - показатель политропа сжатия;

2 - показатель политропа расширения;

Ро - давление окружающей среды, МПа;

Рп -давление конца выпуска, МПа;

Ра - давление конца впуска, МПа;

Рс - давление конца сжатия, МПа;

Рz - давление конца сгорания, МПа;

Рв - давление конца расширения, МПа;

Рч -- давление промежуточного воздуха, МПа;

Рi -- среднее индикаторное давление теоретического цикла, МПа;

Pi - среднее индикаторное давление действительного цикла, МПа;

Pе - среднее эффективное давление, МПа;

R - газовая постоянная воздуха, Дж/кмольК;

R - радиус кривошипа, м;

S - ход поршня, м;

Тг - температура остаточных газов, К;

Та - температура конца впуска, К;

Тс - температура конца сжатия, К;

Tz - температура конца сгорания, К;

Тв -- температура конца расширения, К;

То -- температура окружающей среды, К;

t - величина подогрева свежего заряда, К;

Vh - рабочий объем двигателя, л;

Vh' - рабочий объем одного цилиндра, л;

- коэффициент избытка воздуха;

- коэффициент остаточных газов;

го - плотность окружающего воздуха, кг/м3;

- действительная степень сжатия;

' - геометрическая степень сжатия;

v - коэффициент наполнения;

м - механический КПД;

t - индикаторный КПД;

е - эффективный КПД;

- степень повышения давления;

о - химический коэффициент молекулярного изменения;

- действительный коэффициент молекулярного изменения;

- коэффициент использования тепла при сгорании;

- степень предварительного расширения;

- тактность двигателя;

- коэффициент полноты индикаторной диаграммы;

- потерянная доля хода поршня

1.2 Выбор исходных величин теплового расчета

Основным параметром, характеризующим тип двигателя, является величина степени сжатия равной в нашем случае 7,1.

Средний состав топлива для бензина принимают: С = 85,5 %, Н = 14,5%;

Молекулярная масса бензина находится в пределах 110 - 120 кг/Кмоль примем mт =115 кг/Кмоль.

Коэффициент избытка воздуха принимаем равным 0,91. Он выбирается в зависимости от эксплуатационных особенностей работы двигателя, типа смесеобразования и конструктивных особенностей приборов питания.

Температура остаточных газов Тг зависят от коэффициента избытка воздуха и скоростного режима двигателя. При проведении расчетов принимаем Тг = 1000 К;

Давление конца выпуска для 4-хтактных двигателей зависит от числа оборотов конструкции и размеров выпускной системы и колеблется в пределах Рг = (1,05... 1,15) р0, МПа. Примем Рг =1,1 Р0=0,11 МПа

Величина подогрева заряда t зависит от расположения впускного трубопровода, быстроходности двигателя, примененного для поршней материала.

Для двигателей с поршнями из алюминиевого сплава величина подогрева t = 10 ...20 0С, примем t = 15 0С

Коэффициент наполнения v выбирается исходя из типа двигателя, частоты вращения коленчатого вала, системы охлаждения и особенностей конструкции впускной системы.

Для карбюраторных двигателей: с верхним расположением клапанов v = 0.75 ...0,85 примем v = 0,8.

Показатель политропы сжатия 1, учитывая характер теплообмена в процессе сжатия, всегда будет иметь меньшее значение, чем показатель адиабаты. Средние значения показателя политропы сжатия для четырехтактных карбюраторных двигателей 1= 1,35 ...1,40 примем 1= 1,37.

Показатель политропы расширения 2 вследствие наличия интенсивного теплообмена между газами и деталями двигателя, притока тепла за счет догорания и других факторов равен показателю адиабаты. Как правило, он всегда меньше адиабаты. Средние значения показателя политропы расширения 2 для карбюраторных двигателей: четырехтактных 2=1,25...1,35 примем 2=1,3.

Значение использования теплоты при...