Материал: 4056
Коэффициент наполнения цилиндров 0,8 0,9
Температура всасываемого заряда 0' 0 +10 15; чем быстроходней
дизель, тем меньше подогрев всасываемого воздуха.
Другие исходные данные общего характера, качающиеся, в основном, топлива, состояния окружающей среды, давлений и температурных режимов, используемые в расчетных формулах, указаны в Приложениях 1, 2.
Уточняющие данные могут быть взяты из литературы и лекционного материала.
Далее определяются параметры всех четырех процессов двигателя.
3.2 Процесс впуска
3.2.1. Давление и температура в начале процесса впуска
в 0 сопр., кг/см 2 ,
Где 0 - давление окружающей среды кг/см 2 ;сопр - сумма гидравлического сопротивления выпускных клапанов,
кг/см 2 .
Средняя величина сопр определяется по эмпирической формуле:
сопр 0,2 0 , кг/см 2 ,
Отсюда в 1-0,2=0,8 кг/см 2 =0,08МПа.
в 273+15=288К.
3.3 Процесс сжатия
3.3.1. Давление и температура в начале процесса сжатия.
|
а |
|
0 |
1 ' |
|
г |
|
кг/см 2 (МПа), |
|
|||||
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
(1) |
||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а |
|
|
|
|
а 0 |
|
|
|
|
К, |
|
(2) |
||
|
|
1 0 |
0 |
|
|
|
||||||||
|
0 |
г |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
||
Где - коэффициент наполнения цилиндра двигателя
- степень сжатия;
0 и 0 - соответственно, давление и температура окружающей среды
0' - температура всасываемого заряда с учетом его подогрева при поступлении в цилиндры;
г и г - соответственно, давление и температура остаточных газов.
3.3.2Давление и температура в конце процесса сжатия
с а n1 кг/см 2 |
(МПа), |
(3) |
||
|
|
n1 1 |
К, |
(4) |
с |
а |
|
|
|
Где n1 - показатель политропы сжатия при выполнении курсовой работы можно определять по эмпирической формуле
n1 1,41 100n
Здесь n - число оборотов вала двигателя в минуту.
3.3.3 Количество газов, находящихся в цилиндре в конце сжатия.
Теоретически количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива с составом С – углерод, Н – водород, О – кислород определяется по формуле
' |
|
1 |
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
кг.воздуха |
(5) |
||
L0 |
|
|
|
|
|
|
C |
8H O |
|
|
|||||
0,23 |
3 |
кг.топлива |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
L0 |
|
L'0 |
|
киломоль.воздуха |
|
(6) |
||||
|
|
|
|
|
29 |
|
кг.топлива |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Где С, Н и О – массовые доли соответствующих компонентов в 1 кг топлива.
Для дизельного топлива можно принять С=0,866, Н=0,133, О=0,001. Моль – количество вещества системы, содержащей столько же
структурных элементов, сколько содержится атомов в нуклиде 12С с массой
0,012 кг.
Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива:
Lg L0 |
киломоль.воздуха |
(7) |
|
|
|||
кг.топлива |
|||
|
|
Где - коэффициент избытка воздуха; приводится в приложении 1. Кроме поступившего воздуха, в цилиндре находятся остаточные газы,
количество которых составляет:
М г |
г |
Lg |
киломоль.г аза |
(8) |
||
|
|
|||||
кг.топлива |
||||||
|
|
|
|
|||
Где г - коэффициент остаточных газов, который можно |
принять |
|||||
равным 0,07.
Общее количество газов, находящихся в цилиндре в конце сжатия:
М |
|
L 1 |
|
|
киломоль.г аза |
|
(9) |
с |
г |
|
|||||
|
0 |
|
кг.топлива |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
3.3.4 Количество газов, находящихся в цилиндре в конце сгорания.
Число молей М продуктов сгорания 1 кг топлива (при коэффициенте избытка воздуха >1) определяется
М L |
|
|
C |
|
H |
|
киломоль пр сг ор |
(10) |
|
g |
|
|
|
кг топлива |
|
||||
|
12 |
4 |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||
С учетом оставшихся газов количество газов, находящихся в цилиндре в конце сгорания
|
М z |
M M г |
киломоль.г аза |
(11) |
|
|
|
|
|||
|
кг.топлива |
||||
|
|
|
|
||
3.3.5 Давление и температура в конце сгорания. |
|
||||
Давление ' |
для двигателей с предкамерным |
смесеобразователем |
|||
z |
|
|
|
|
|
принимают 45 55 |
кг/см 2 , для |
дизелей с вихревым |
смесеобразователем |
||
50 60 кг/см 2 , для дизелей прямого впрыска 65 85 кг/см 2 .
Степень повышения давления в точке Z ' (характеристика взрыва).
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
(12) |
|
|
|
|
z |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
c |
|
|
||
Для дизелей с непосредственным впрыском топлива в цилиндр можно |
|||||||||
принять 1.8 . Отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
z' |
с |
кг/см 2 (МПа) |
(13) |
|||
Температуру zt |
при известных величинах ,, можно определить по |
||||||||
диаграмме ( Приложение 2) |
|
|
|
|
|
|
|
||
Истинная максимальная температура в точке Z ' будет |
|
||||||||
|
|
|
|
' |
К, |
(14) |
|||
|
|
|
|
z |
|
|
zt |
|
|
Где |
- коэффициент использования тепла, учитывающий потери на |
||||||||
охлаждение |
стенок |
камеры |
сгорания |
|
и |
неполноту сгорания |
топлива, |
||
=0,7 0,95. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Более |
низкие значения |
|
соответствуют быстроходным дизелям с |
||||||
неразделенной камерой. |
|
|
|
|
|
|
|
||
3.4 Процесс расширения
3.4.1Степень предварительного расширения
Величина подсчитывается по формуле
|
|
|
г |
(15) |
|
|
|
с |
|
Где - коэффициент молекулярного изменения, можно |
принять |
|||
=1,025.
3.4.2Степень последующего расширения
Определяется
|
|
(16) |
|
|
|||
|
|||
|
|
Давление в конце расширения
г z (17)
n2
Где n2 - показатель политропы расширения. Определяется по эмпирической формуле
n2 1,22 130n
Здесь n - число оборотов вала двигателя в минуту.
3.4.3 Температура остаточных газов в конце такта расширения
г |
|
z |
К |
(18) |
||
n2 |
1 |
|||||
|
|
|
|
|||
3.5 Процесс выпуска
3.5.1 Давление в конце такта выпуска
в |
0 |
1,033 кг/см 2 |
(19) |
3.5.2 Температура в конце такта выпуска
|
|
1400 |
|
850 |
0,1 n К |
(20) |
|
|
|||||
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Где n - число оборотов вала двигателя в минуту.
3.6 Построение и анализ индикаторной диаграммы
3.6.1 Строится теоретическая диаграмма в координатах
На оси абсцисс (см. рисунок) откладывают произвольный отрезок, изображающий в каком-то масштабе объем камеры сгорания с и отрезок
принимают за единицу.
Далее откладывают на оси абцисс в принятом масштабе объем:
|
|
a c h |
Выбрав на |
оси ординат |
масштаб давлений, откладывают точки |
o , a , c , z' , z , г , в |
. Давление z' |
z ; первое из них соответствует точке c на |
оси абсцисс, а второе – точке a .
Через точки проводятся соединяющие линии. Точки А и С соединяются политропой сжатия, а точки Z и Г политропой расширения.
Промежуточные точки этих кривых определяются из условия, что каждому значению x на оси абсцисс соответствуют следующие значения
давлений:
|
|
|
n1 |
|
||
|
|
|
Va |
|
для политропы сжатия |
|
x |
|
|
||||
|
o |
|
|
|||
|
|
Vx |
|
|||
|
|
V |
n2 |
|
||
|
|
|
г |
|
для политропы расширения |
|
x |
|
|||||
|
o |
|
|
|||
|
|
Vx |
|
|||
Входящие в эти уравнения отношения объемов va vг определяются по
vx vx
отношению соответствующих отрезков на оси абсцисс.
3.6.2 Определяется среднее индикаторное давление по диаграмме
По построенной индикаторной диаграмме |
определяется среднее |
||
индикаторное давление |
|
||
i' ' |
Fn |
кг/см 2 (МПа) |
(21) |
|
|||
|
Lg |
|
|
Где F - площадь индикаторной диаграммы, мм 2 |
; |
||
n |
|
||
Lg - длина индикаторной диаграммы, мм; |
|
||
' - принятый масштаб давлений. |
|
||
Площадь индикаторной диаграммы можно определить с помощью специально прибора – планиметра, обводя контур фигуры.
При этом в расчет принимается заштрихованная площадь Fn диаграммы ( рисунок 1), которая соответствует полезной работе, а площадь Fo
относится к потерям на сопротивление движению газов при тактах впуска и выпуска.
Для удобства пользования площадь Fn изображают в виде
прямоугольника, основание которого равно длине хода поршня. Высота этого прямоугольника и представляет собой в масштабе среднее индикаторное давление. i .
Это такое условное постоянное давление газов в цилиндре, при котором работа, произведенная газов за 1 такт, ровняется индикаторной работе за цикл.