Тепловой расчет двигателя "Москвич- 412"

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение.                                                                                                               2

Исходные данные.                                                                                                  3

1.Расчёт параметров рабочего тела.                                                                    4

2.Расчёт параметров процесса  впуска.                                                                 7

3.Расчёт параметров сжатия.                                                                                9

4. Расчет параметров процесса горения.                                                            10   

5.Параметры процесса расширения.                                                                    14

6 Определение индикаторных и  эффективных показателей двигателя.          15

7.Основные размеры двигателя.                                                                           18

Заключение.                                                                                                            21

Список используемой литературы.                                                                      22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Карбюраторные двигатели  прошли длительный путь развития и  достигли высокого совершенства. Однако перед конструкторами и эксплуатационниками стоит задача —обеспечить дальнейший существенный рост экономичности этих двигателей.

Для этого необходимо сокращение энергозатрат и уменьшение трудозатрат на их изготовление, техническое обслуживание и ремонт, снижение расхода металла, эксплуатационных материалов; облегчение условий труда персонала и управления двигателями; улучшение их экологических характеристик. Достижение более совершенных показателей возможно на основе применения прогрессивных конструктивных схем, рабочих процессов, конструкций систем узлов и деталей.

Повышение степени сжатия является эффективным средством  улучшения топливной экономичности  карбюраторных двигателей на всех режимах  работы. Однако этот путь требует или повышения октанового числа бензина, или снижения требований двигателя к антидетонационным качествам бензина. В связи с известными проблемами обеспечения поршневых д.в.с. жидкими топливами нефтяного происхождения дальнейшее повышение октанового числа бензина маловероятно. Поэтому активно разрабатываются различные способы снижения требований двигателя к антидетонационным качествам бензина. Одним из таких способов является использование винтовых впускных каналов в новых карбюраторных двигателях, ранее нашедших применение в дизелях.

 

Интенсивное вращательное движение заряда в цилиндрах, создаваемое каналами в процессе впуска, приводит к заметному  увеличению скорости сгорания и способствует благодаря этому уменьшению опасности  возникновения детонации, так как сокращается время, в течение которого в последних порциях заряда развиваются очаги самовоспламенения. Переход к винтовым впускным каналам позволяет без изменения октанового числа бензина увеличить степень сжатия двигателя, в результате чего эксплуатационная экономичность двигателя улучшается на 3—4%.

Большие перспективы  в направлении повышения топливной  экономичности карбюраторных двигателей имеет применение электроники в  системах питания и зажигания. Применение электроники позволяет повысить мощность искрового разряда, а при необходимости и изменять ее в зависимости от режима работы двигателя. Внедрение микропроцессорных систем зажигания улучшает топливную экономичность карбюраторных двигателей на 3—5%.

На основе исходых  данных в настоящем курсовом проекте проводится тепловой расчет двигателя, в результате которого определяются основные энергетические, экономические и конструктивные параметры двигателя. По результатам теплового расчета производится построение индикаторной диаграммы, выполняется динамический, кинематический и прочностной расчеты.

     Таким образом,  тепловой расчёт двигателя является  первой и необходимой ступенью  в процессе проектирования и  создания нового двигателя или в процессе совершенствования существующего.

     

 

 

 

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Номинальная мощность двигателя  кВт л.с.

Номинальное число оборотов об/мин

Число цилиндров

Степень сжатия

Коэффициент избытка воздуха 

Топливо – бензин А-76 с химическим составом:

С=0,855; Н=0,145; .

Низшая  теплота сгорания

 

1 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА.

  

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива.

 

    ;                                                                     (1.1)

 

     кг                                     или

 

                                                                      (1.2)

 

  кмоль .

  Действительное количество  воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива при =0,9:

                                                                                                      (1.3)     

                                                                                              (1.4)

Суммарное количество свежей смеси:

                                                                                            (1.5)

кг;

 

        ;                                                                                    (1.6)

  кмоль.

Здесь μ_т- молярная масса топлива;  μ_т=114

 

1.4. Общее количество  продуктов сгорания при α < 1 . Продукты сгорания состоят из углекислого газа , водяного пара (водяные пары), окиси углерода , свободного водорода и азота .

     Количество  отдельных составляющих продуктов  сгорания в                    

кмоль:

                                                                                      (1.7)   

  ,

                                                                                  (1.8)

        ,

                                                                                      (1.9) 

                                                                                         (1.10)

        ,

                                                                                       (1.11)       

      ,

где – константа, зависящая от отношения количества водорода и окиси углерода в продуктах сгорания; для бензинов =0,45…0,5

Принимаем =0,5

 

    Суммарное количество продуктов сгорания в кмоль:

                                                      (1.12)

     .

 

     Приращение объема и теоретический коэффициент молекулярного изменения в кмоль:

 

                                                                                         (1.13)       

     .

 

     Химический  коэффициент молекулярного изменения  горючей смеси:

 

                                                                                                  (1.14)    

  

 

2 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВПУСКА

        2.1.  Пользуясь таблицей 4, зададимся следующими параметрами заряда в процессе впуска:

           Приращение температуры в процессе подогрева заряда от стенок впускной системы   _∆T=30˚С;

_{температура остаточных газов Tг =1110˚К;}

в карбюраторном двигателе  без наддува впуск воздуха  происходит из атмосферы, давление атмосферное МПа/ / ;

давление остаточных газов р_г=0,116 Мпа/м²;

абсолютная температура окружающей среды t = 273+15=288 _;

_{суммарный коэффициент, учитывающий  гашение скорости движение потока топливно-воздушной  смеси во впускной системе и сопротивление  этой системы, отнесенное к сечению клапана} ;

скорость движения заряда в сечении клапана ;

 

         Тогда плотность заряда на впуске:

                                                                                                      (2.1)

            Для воздуха ;

 

          ;                                                                           (2.2)

           кг/

 

       2.2.  Давление в конце впуска:

          ;                                                             (2.3)

         

             2.3.     Коэффициент остаточных газов .

;                                                                    (2.4)

 

2.4 Температура конца впуска:

;                                                                       (2.5)                         

2.5. Коэффициент наполнения :

;                                                          (2.6)                                                 

 

3 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ

               Пользуясь таблицей 4, задаёмся показателем политропы сжатия

              

 

               3.1 Давление конца сжатия:

                                                                                                     (3.1)

              МПа/ / .

 

               3.2. Температура конца сжатия:

              ;                                                                                        (3.2)

             

 

4 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА  ГОРЕНИЯ

 

      4.1.Уравнение процесса горения в карбюраторных двигателях при а <1.

.                                                          (4.1)

Действительный коэффициент  молекулярного изменения:

                                                                                         (4.2)

Где -количество продуктов сгорания, кмоль; -количество свежего заряда, кмоль; -коэффициент теплоиспользования.

-невыделившаяся теплота вследствие неполноты сгорания при а<1:

                                                                              _(4.3)

 кДж/кг

Из таблицы 4 примем значение

внутренняя энергия 1 кмоля свежей смесив конце процесса сжатия:

  где -теплоёмкость свежей смеси при температуре конца

сжатия 

                                                                                             (4.4)

 

Принимаем теплоёмкость свежей смеси  равной теплоёмкости воздуха.

для находим

     

           Внутренняя энергия 1 кмоля воздуха при температуре сжатия

                                                                                                   (4.5)

         

          _{Для принятого элементарного состава топлива при α=0,9 объемные доли отдельных компонентов продуктов сгорания составляет:}

                                                                                                                

         

         

         

         

         

         

         

         

         

        

                                                    

      Внутренняя энергия  продуктов сгорания при t=500˚С:

_{,                                                                                            (4.7)}

 

    Тогда левая часть уравнения сгорания решается следующим образом :

 

                                                                      _(4.8)

       _{Примем, что tz=2300˚С, то значения теплоемкости компонентов продуктов сгорания при tz=2300˚С составит в кДж/кмоль град.:}