Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Параметры рабочего тела

2.1 Расчет теоретически необходимого количества воздуха

2.2 Расчет количества свежего заряда

2.3 Расчет количества продуктов сгорания

2.4 Расчет объёмных долей компонентов продуктов сгорания

3. Расчет параметров наддува

4. Расчет процесса впуска

5. Расчёт процесса сжатия

6. Расчет про

цесса сгорания

7. Расчёт процесса расширения

8. Проверка расчета процесса впуска

9. Расчет показателей рабочего цикла

10. Определение основных размеров цилиндра

11. Расчёт и проектирование системы наддува

12. Построение индикаторной диаграммы

Выводы

Список литературы

Приложения

Исходные данные включают все необходимые для расчёта величины, а также важную информацию для обоснования выбора ряда констант и коэффициентов:

1 Тактность - четырёхтактный.

2 Вид топлива - бензин.

3 Мощность (эффективная) - Ne.

4 Частота вращения вала - n.

5 Степень сжатия - e.

6 Коэффициент избытка воздуха - a.

7 Давление наддува - Pk.

8Число цилиндров - i.

9 Отношение хода поршня к диаметру цилиндра - S/D.

Указанные величины в проектном расчёте предварительно оценивают, исходя из назначения двигателя, условий его работы, и пользуясь опытом отечественного и мирового автомобиле- и тракторостроения.

В средней климатической зоне, характерной для Украины, эти особенности можно не учитывать и расчёты вести при стандартных атмосферных условиях: Ро=0,101 МПа, То=293 К.

Для удобства исходные данные сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные.

Прототип - MAN (Германия).

2. Параметры рабочего тела

Рабочее тело в цилиндре представляет собой в общем случае смесь воздуха, продуктов сгорания и паров топлива. Необходимо знать конкретный состав рабочего тела в каждом процессе, так как от этого зависят теплофизические свойства рабочего тела (теплоёмкости и показатель адиабаты).

2.1 Расчет теоретически необходимого количества воздуха

Теоретически необходимое количество воздуха определяют в расчёте на 1 кг топлива (жидкого):

массовое количество:

; (4.1)

мольное количество:

; (4.2)

где g02 и r02 - соответственно массовая и объёмная доли кислорода в атмосферном воздухе (для стандартной атмосферы доли кислорода стабильны и равны g02 =0,23, r02 =0,21);

C, H, O - элементарный состав топлива (массовые доли входящих в топливо химических элементов: углерода, водорода и кислорода см. таблицу 4.1).

Элементарный состав топлива определяют в зависимости от вида топлива. Основные данные о жидком топливе (дизельном топливе) приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Данные о бензине

Проводим расчет по формулам 4.1, 4.2:

2.2 Расчет количества свежего заряда

Свежий заряд - это смесь, поступающая в цилиндр в процессе впуска. Количество свежего заряда определяют также в расчете на 1кг топлива.

В дизельном двигателе свежий заряд состоит только из воздуха:

массовое количество заряда

(4.3)

мольное количество заряда

(4.4)

Проводим расчет по формулам 4.3, 4.4:

2.3 Расчет количества продуктов сгорания

Массовое количество продуктов сгорания для всех типов двигателей определяется одинаково и по закону сохранения массы (в расчете на 1кг топлива) равно:

(4.5)

Мольное количество продуктов сгорания не равно мольному количеству исходных веществ, т.к. в процессе сгорания углеводородных топлив в воздухе изменяется количеством молекул.

Для стехиометрического состава смеси при полном сгорании:

(4.6)

В дизельном двигателе, который работает на бедных смесях, коэффициент избытка воздуха больше единицы; поэтому после сгорания остается избыточный воздух:

(4.7)

Важной характеристикой процесса сгорания является коэффициент молекулярного изменения, который равен отношению мольного количества продуктов сгорания к мольному количеству свежего заряда:

(4.8)

Для углеводородных топлив, сгорающих в воздухе характерна величина β > 1, что указывает на изменение количества молей в сторону увеличения.

2.4 Расчет объёмных долей компонентов продуктов сгорания

Для удобства расчётов продукты сгорания условно делят на две части:

1. продукты сгорания стехиометрической смеси (при α = 1);

 Скачать реферат