Расчет двигателя

1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

Исходные данные:

• тип двигателя четырехтактный, четырехцилиндровый, с рядным расположением цилиндров;
• частота вращения коленчатого вала n=3200 мин-1;

• эффективная мощность Ne=36 кВт;

• степень сжатия ε=10,5;
• коэффициент избытка воздуха α=0,97        ;
• вид топлива - бензин АИ-95 ГОСТ Р51105-97, средний эле- ментарный состав и молекулярная масса: С = 85,5%, Н = 14,5%, μТ = 115_кг/кмоль.

Топливо

Определяем низшую теплоту сгорания топлива

Qн = 33,91∙ С + 125,60 ∙ Н - 10,89 ∙(O - S ) - 2,51∙(9 ∙ Н +W) =

=33,91∙ 0,855+ 125,60 ∙ 0,145 - 2,51∙9 ∙ 0,145 = 43930 кДж/кг.

Параметры рабочего тела

Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Определяем количество свежего заряда (горючей смеси)

[pic 5]

Определяем количество отдельных компонентов продуктов сгорания

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

где К – постоянная величина, зависящая от отношения количества водорода к оксиду углерода, содержащихся в продуктах сгорания (К = 0,45…0,50 – для бензина).Принимаю К = 0,48.

Определяем общее количество продуктов сгорания:

M 2 = MСО2 + MСО + MH 2O + MH 2 + MN2 =

= 0,0756 + 0,0044 + 0,0746 + 0,0021 + 0,3970 = 0,5537 кмоль пр. сг./кг топл.

Параметры окружающей среды и остаточные газы

Принимаем атмосферные условия

pк = po = 0,1 МПа      и        Тк = То = 293 К.

Определяем давление остаточных газов для номинального режима работы

prн = (1,05...1,25) · pо = 1,1 · 0,1 = 0,11 МПа.

Для заданного скоростного режима работы двигателя давление остаточных газов определяется по формуле:

[pic 14]

[pic 15]

где

[pic 16]

n - частота вращения коленчатого вала двигателя (принимается из задания), мин-1;

prн - давление остаточных газов на номинальном режиме, МПа;

nн - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя (определяется из технической характеристики прототипа рассчитываемого двигателя nн=5600 мин-1) мин-1.

Температуру остаточных газов Тr для двигателей с распределенным впрыском определяем по номограмме (рис. 1): Тr=980 К.

Процесс впуска

Принимаем температуру подогрева свежего заряда для номинального скоростного режима:

ΔТн = 10°.

Для заданного скоростного режима работы двигателя температуру подогрева свежего заряда определяем по формуле:

ΔТ = АТ · (110 - 0,0125 · n) = 0,25 · (110 - 0,0125 · 3200) = 17,5°

где

[pic 17]

Рисунок 1 - Исходные параметры для теплового расчета двигателя с распределенным впрыском топлива[pic 18]

Определяем плотность заряда на впуске:

[pic 19]

где Rв=287 Дж/кг·град - удельная газовая постоянная для воздуха.

В соответствии со скоростным режимом работы двигателя и качеством обработки внутренней поверхности принимаем коэффициент  (β2+ζвп) = 2,5, а скорость движения заряда ωвп=95 м/с.

Определяем потери давления на впуске в двигатель на различных скоростных режимах: