Материал: 352

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Вариант

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Тип двигателя*

К-4

К-4

Д-4

К-4

К-4

Д-4

К-4

К-4

Д-4

К-4

 

Назначения двигателя*

Л.А

Л.А

Г.А

Л.А

Г.А

Г.А

Л.А

Г.А

Г.А

Л.А

 

Число и расположение

4-V

4-р

6-V

4-р

8-V

8-V

4-р

8-V

8-V

4-р

 

цилиндров двигателя*

 

Расположение клапанов

 

 

 

В Е Р Х Н Е Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип охлаждения

В

Ж

Ж

Ж

Ж

Ж

Ж

Ж

Ж

Ж

 

Рекомендуемый прототип

МеМЗ-

МеМЗ-

ЯМЗ-

МЗМА-

ЗИЛ-

ЗИЛ-

ГАЗ-

ЗМЗ-

КамАЗ-

ВАЗ-

 

 

968

245

236

412Э

130

645

24Д

53

740

2108

 

Примечания:

*– Д–4 – х тактный дизель; К–4 – карбюраторный 4–х тактный двигатель;

 

 

 

Г.А – грузовой автомобиль; Л.А – легковой автомобиль; Р – рядное расположение

цилиндров; V–V – образное расположение цилиндров; В – воздушное охлаждение; Ж – жидкостное охлаждение.

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

Задаваемые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

параметры

 

 

Ne,кВт

 

 

 

Ne,кВт

 

 

 

 

 

Ne,кВт

 

 

Ne,кВт

 

 

 

Ne,кВт

 

 

 

 

Ne,кВт

 

 

Ne,кВт

 

 

Ne,кВт

 

 

 

 

 

 

Ne,кВт

 

 

Ne,кВт

Предпослед-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n, мин-1

n, мин-1

n, мин-1

n, мин-1

n, мин-1

n, мин-1

n, мин-1

n, мин-1

 

 

n, мин-1

n, мин-1

няя цифра шифра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

29

 

7,1

 

39

8,8

 

130

16,4

 

52

8,4

 

 

117

 

7,0

 

136

18,0

 

69

 

8,1

 

80

 

6,7

 

 

 

 

155

 

17,0

 

50

 

9,9

 

4000

 

5400

2000

5500

3400

2700

4400

3000

 

2600

 

5800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

33

 

7,4

 

 

43

9,6

 

137

 

17,1

 

56

8,8

 

 

110

 

6,6

 

 

140

 

 

18,4

 

 

73

 

 

8,2

 

 

88

 

7,1

 

 

 

152

 

16,6

 

 

49

 

 

9,7

 

4500

 

5600

2300

5700

3100

2900

 

 

4600

3400

2400

 

5600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

31

 

7,2

 

37

8,4

 

 

 

 

134

 

 

 

16,8

 

 

59

 

 

9,2

 

113

 

6,8

 

 

 

137

 

 

 

18,1

 

 

67

 

 

8,0

 

85

 

7,0

 

 

 

162

 

17,3

 

46

 

8,9

 

 

4300

 

 

 

 

5200

 

 

 

2200

 

 

 

 

6000

 

 

 

 

3200

 

 

 

 

 

2800

 

 

 

4200

 

 

 

3200

 

 

 

 

2800

 

 

 

 

 

 

5400

 

 

 

 

3

 

32

 

7,4

 

 

40

9,1

 

133

16,7

 

53

8,5

 

114

 

6,8

 

 

132

17,6

 

71

 

8,1

 

82

 

6,8

 

 

 

153

 

16,8

 

47

 

9,1

 

4400

 

5500

2100

5500

3300

 

2500

4500

3100

 

 

 

 

5400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

30

 

7,1

 

 

42

9,4

 

 

 

139

 

17,3

 

57

9,1

 

 

112

 

6,7

 

 

138

 

18,2

 

75

 

8,3

 

89

 

7,2

 

 

 

160

 

16,9

 

50

 

9,8

 

4100

 

5600

2400

5800

3200

2800

4700

 

3400

 

 

 

 

5700

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

29

 

7,0

 

 

44

9,7

 

 

138

17,0

 

60

9,3

 

 

109

 

6,6

 

 

133

 

17,7

 

 

68

 

 

8,0

 

83

 

6,9

 

 

164

17,2

 

45

 

8,5

 

4100

 

 

5700

 

2300

 

6000

 

3000

 

2600

 

4300

 

3100

 

 

2700

 

5200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

33

 

7,5

 

38

8,5

 

 

132

16,6

 

54

8,6

 

 

115

 

6,9

 

 

139

 

 

18,3

 

72

 

8,3

 

84

 

6,9

 

 

156

16,7

 

48

 

9,5

 

4400

 

 

5200

 

2100

 

5600

 

3300

 

2900

 

 

4500

 

 

3200

 

 

2500

 

5500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

31

 

7,3

 

 

40

9,0

 

 

 

135

16,9

 

58

8,9

 

 

111

 

6,7

 

 

134

 

 

 

 

17,8

 

 

76

 

 

8,4

 

 

87

 

7,1

 

 

158

17,1

 

 

48

 

 

9,6

 

4200

 

 

5000

 

2200

 

5800

 

3100

 

2600

 

 

4700

 

3300

 

2700

 

5600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

30

 

7,2

 

41

9,3

 

 

138

17,2

 

 

60

 

9,0

 

108

 

6,5

 

 

140

 

18,5

 

 

70

 

 

8,2

 

81

 

6,8

 

 

150

16,5

 

46

 

8,7

 

 

4200

 

 

 

 

5500

 

 

 

2400

 

 

 

 

 

5900

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

 

 

4400

 

 

 

3000

 

 

 

 

2400

 

 

 

 

 

 

5300

 

 

 

 

9

 

 

32

 

7,3

 

38

8,7

 

 

131

16,5

 

55

8,7

 

 

116

 

6,9

 

 

135

 

17,9

 

 

74

 

 

8,4

 

86

 

7,0

 

 

165

17,5

 

47

 

9,3

 

 

4300

 

 

 

 

5300

 

 

 

2000

 

 

 

 

5600

 

 

 

 

 

3400

 

 

 

2700

 

 

 

 

 

 

 

4600

 

 

 

3300

 

 

 

 

2800

 

 

 

 

 

 

5400

 

 

 

 

7

В соответствии с намеченными конструктивными усовершенствованиями необходимо выбрать основные параметры двигателя, учитывая тенденцию их развития. В первую очередь выбираются: марка топлива, расчетный коэффициент избытка воздуха , форма камеры сгорания и отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D. Выбор каждого параметра должен сопровождаться обоснованием с указанием причин, по которым выбрано то или иное значение.

После проведения технико-экономического анализа, обоснования конструктивных усовершенствований и выбора исходных показателей проектируемого двигателя можно приступать к тепловому расчету.

Тепловой расчет двигателя

При выполнении теплового расчета следует обратить особое внимание на точность, так как ошибка в подсчете одного показателя влечет за собой искажение всего расчета. В связи с этим рекомендуется основные параметры теплового расчета проектируемого двигателя сопоставлять с соответствующими параметрами существующих прогрессивных двигателей аналогичного типа. При существенных отличиях расчетных параметров от сопоставляемых, расчет необходимо уточнить, а в отдельных случаях необходимо изменить и принятые для расчета величины и коэффициенты.

Тепловой расчет ведется для одного номинального режима работы двигателя.

Параметры рабочего тела

1.В соответствии с выбранным сортом топлива устанавливается его октановое число, молекулярная масса mт, химический элементарный состав по массе и низшая теплота сгорания топлива Hu.

2.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, (кмоль /кг; кг/кг):

L

 

1

 

 

 

 

C

 

H

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

12

4

32

0

 

 

0,21

 

 

 

 

 

1

 

8

 

 

 

 

 

 

l0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C 8H O .

0,23

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3. Количество горючей смеси для бензинового двигателя (кмоль/кг):

8

1

, или воздуха для дизеля (кмоль/кг):

M1 = L0 +

 

m

 

Т

 

M1 = L0,

где – коэффициент избытка воздуха.

4. Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при

выбранном , (кмоль/кг):

 

 

 

 

при 1 МH2

0

H

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

MCO

 

 

 

C

;

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MN2

 

0,79 L0;

 

MO

 

 

0,21( 1)L0;

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при < 1

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

M

CO2

 

 

 

 

2

0,21 L ;

 

 

 

 

 

 

 

 

12 1 K

0

M

 

 

 

2

1

0,21L ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

1 K

0

 

 

M

H2O

 

H

2K

1

0,21L ;

 

 

 

 

 

 

2

1

 

1 K

0

MH

 

 

2K

0,21L0;

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 K

 

 

 

 

MN2

 

0,79 L0,

 

где К – коэффициент,

зависящий от отношения MH2 и MCO,

принимается в пределах 0,44–0,47.

 

При H 0,145; K=0,461.

C0,855

5.Общее количество продуктов сгорания, (кмоль/кг): при >1

C H

M2 MCO2 MH2O MN2 MO2 12 2 ( 0,21)L0;

при =1

C H

M2 MCO2 MH2 O MN2 12 2 0,79L0;

9

при <1

 

M2 M

MCO

MH

O

M

MN

 

 

C

 

H

0,79 L0.

 

2

 

 

 

 

CO2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

H2

 

12 2

 

 

 

 

 

Параметры процесса впуска

 

1.

Плотность заряда на впуске (кг/м3):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PК

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

R TК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

PК

и TК – соответственно давление и температура заряда на

 

впуске;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PК =P0=0,1 МПа;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TК =T0=293К – при работе двигателя без наддува;

 

P0 и T0 – соответственно давление и температура окружающей

 

среды;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rв =287 (Дж/кг·град) – удельная газовая постоянная воздуха.

 

2.

Потери давления на впуске (МПа):

 

 

 

 

 

 

 

 

P ( 2

 

 

2

 

 

 

10 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вп

)

 

вп

 

К

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

( 2 вп ) 2,5...4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вп=50…130 м/с – средняя скорость потока в наименьшем сече-

 

нии впускной системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор значений ( 2

вп )

и вп для рассчитываемого двигателя

должен быть обоснован с учетом скоростного режима двигателя, конструктивных особенностей впускного тракта и самого двигателя.

3.

Давление в конце впуска (МПа):

 

Pa PK Pa .

 

 

4.

Коэффициент остаточных газов и их количество:

 

 

 

TК T

 

Pr

,

 

 

Pа Pr

 

 

 

Tr

 

где Tr ,

Mr

rM1,

 

 

Pr и T – соответственно температура, давление остаточных

газов и температура подогрева свежего заряда;

Tr =900…1100К, T =0…25К – для бензиновых двигателей;

Tr =600…900К , T =10…40К – для дизелей.

10