Авто-двигатели

Введение 

 На наземном  транспорте наибольшее распространение  получили двигатели внутреннего  сгорания. Эти двигатели отличаются  компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются  во всех отраслях народного  хозяйства.

 В настоящее  время особое внимание уделяется  уменьшению токсичности выбрасываемых  в атмосферу вредных веществ  и снижению уровня шума работы  двигателей.

 Специфика  технологии производства двигателей  и повышение требований к качеству  двигателей при возрастающем  объеме их производства, обусловили  необходимость создания специализированных  моторных заводов. Успешное применение  двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций  и повышение мощностных и экономических  показателей стали возможны в  значительной мере благодаря  исследованиям и разработке теории  рабочих процессов в двигателях  внутреннего сгорания.

 Выполнение  задач по производству и эксплуатации  транспортных двигателей требует  от специалистов глубоких знаний  рабочего процесса двигателей, знания  их конструкций и расчета двигателей  внутреннего сгорания.

 Рассмотрение  отдельных процессов в двигателях  и их расчет позволяют определить  предполагаемые показатели цикла,  мощность и экономичность, а  также давление газов, действующих  в над поршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диметр цилиндра и ход поршня) и проверить на прочность его основные детали. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Принятие и выбор исходных данных: 

Исходные  данные: 

Масса снаряженного транспортного средства: = 3230 кг

Полезный вес,кг или количество пассажиров вместе с водителем: n = 9

Максимальная скорость: = 44.44м/с

Коэффициент сопротивления  качению: = 0.016 

1. Полная  масса автомобиля:

 кг

Где:

 - масса снаряженного автомобиля ,кг, указывается в исходных   данных(приложение 1)

- тоннаж или грузоподъемность  автомобиля, кг, указывается в исходных  данных (приложение 1)

масса пассажиров вместе с водителем определяется выражением:

,кг 

Тоннаж для легковых автомобилей и автобусов можно  принять из следующих условий:

- для легковых автомобилей.

2. Механический КПД трансмиссии автомобиля

 

Принимаю =0,93

3. Фактор обтекаемости автомобиля kF

Для автомобилей  среднего и большого класса    kF = 0,9

4. Максимальная мощность для движения автомобиля

 
 
 

Где:  
 
 

где

                                             (1.4) 
 

5. Частота вращения коленчатого  вала на максимальной мощности

                                                                                                        (1.5)

                                                                                         (1.6)

= (1,1…1,2)∙=1,1∙753,66=805,933                                                                       (1.7)

=70…80 принимаю – 70                                                                                             (1.8)

6. Эффективная максимальная мощность двигателя

 

==                                                    (1.9)

Где:

 

7. Число тактов двигателя  τ= 4
8. Количество и расположение цилиндров i = 8, V –образный
9. Диаметр цилиндра D  для автотракторных двигателей изменяется в пределах от 60…150 мм и зависит от типа двигателя. Принимаю D = 95мм.
10. Ход поршня S

 

11. Средняя скорость поршня

 

= 

 

1.12Величина  =R/ 

Величина=R/(R – радиус кривошипа, мм и )принимается для двигателей легковых автомобилей в пределах , для двигателей грузовых автомобилей

Принимаю 

1.13 Рабочий объем цилиндра  
 

1.14 Литровая мощность двигателя 

= 

Ориентировочные значения:

 

1.15 Степень сжатия 

Степень сжатия ε

Принимаю  = 8 

1.16 Коэффициент избытка воздуха λ

Принимаю  λ=0,9 
 

2……………………Впускного процесса 

В этой модели расчета  применяются следующие основные гипотезы:

• Свежий заряд и остаточные газы считаются идеальными газами
• После поступления в цилиндре, кинетическая энергия свежего заряда превращается полностью в тепло

2.1Первоначальные  условия состояния

    Давление и температура свежего заряда на входе в двигатель, в случае     работы без наддува, являются давление и температура окружающей среды  и ,которые для стандартизированных условий имеют следующие       значения: .

Для двигателей с  наддувом ,давление и температура на входе в двигатель являются давление температура ,на выходе из компрессора. В случае присутствия промежуточного холодильника, воздух из нагнетателя поступает в него, а затем в цилиндр двигателя. В этом случае давление и температура на входе в двигатель являются давление за холодильником. 
 
 
 

2.2 Давление остаточных газов .

Давление остаточных газов устанавливается в зависимости  от числа и расположение клапанов, газодинамических сопротивлений во впускном и выпускном коллекторах, в том том числе и сопротивления  глушителя, фаз газораспределения, характера наддува, быстроходности двигателя, нагрузки, системы охлаждения и других факторов.

На номинальном  режиме без наддува давление остаточных газов определяется выражением:

  МПа                                 (2.8)

  МПа 

2.2.2 Температура остаточных газов .

Температура остаточных газов зависит от типа двигателя, степени сжатия, коэффициента избытка  воздуха и частоты вращения.

Принимаю . 

2.3.Температура  подогрева свежего  заряда .

Подогрев свежего  заряда происходит при его контакте со стенками впускного тракта и цилиндра, а также из-за остаточных газов. Величина зависит от расположения и конструкции впускного коллектора, системы охлаждения, быстроходности двигателя и вида наддува. Повышение температуры улучшает процесс испарения топлива, но снижает плотность заряда, что отрицательно влияет на наполнение. 

Таблица подогрева свежего  заряда .

Принимаю , K 

2.4. Давление свежего  заряда в конце  впуска .

Давление свежего  заряда в конце впуска является основным фактором, определяющий количество рабочего тела, поступающего в цилиндр двигателя. 

2.4.1. Коэффициент газодинамических  сопротивлений на  впуске  и средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы . 

 принимаю 

  принимаю . 
 
 

2.4.2.Плотность свежего заряда .

Плотность свежего  заряда определяется выражением для  двигателей без наддува:

,кг/                                     (2.10)

Где: R= 287 Дж/кгK

, 

2.4.3. Потери давления  .

     Потери  давления вследствие газодинамического  сопротивления на впуске определяется  выражением для двигателей без  наддува: 

, МПа                        (2.11)

,МПа 

Где : - коэффициент затухания скорости движения заряда в минимальном                                  сечении впускной системы;

         - коэффициент газодинамического сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому сечению. 

2.4.4. Давление свежего  заряда в конце  пуска .

Давление свежего  заряда в конце впуска определяется выражением для двигателей без наддува:

,МПа                                            (2.12) 

,МПа 

2.5.Коэффициент  остаточных газов  .

Коэффициент остаточных газов характеризует качество отчистки цилиндра от продуктов сгорания. С  увеличением   уменьшается количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска. Коэффициент остаточных газов определяется для двигателей без наддува выражением: