Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Vmax = 95 км/ч – максимальная скорость автомобиля.

Nv = 9,81 · (4000 · 0,021 · 26,4+ 0,2 · 26,43) / 0,8 = 72,3 кВт.

2. Максимальная мощность двигателя:

Ne max = Nv/[ (nv/nN) + (nv/nN)2 – (nv/nN)3], (3)

где (nv/nN) = 1,2 – отношение оборотов коленчатого вала двигателя при Vmax автомобиля к числу оборотов при Ne max.

Ne max = 72,3 / ( 1,2 + 1,22 – 1,23) = 79,3 кВт.

3. Числ

о оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующее Vmax:

nv = Vmax · iк · iо /(0,377 · rк), (4)

где iк = 1 - передаточное отношение коробки передач на прямой передаче;

iо = 5,125 - передаточное отношение главной передачи;

rк – кинематический радиус колеса (радиус качения), rк = λ · rc: (5)

где λ – коэффициент радиальной деформации шины, λ = 0,93 – 0,95;

rс – статический радиус колеса, м.

rк = 0,95 · 0,342 = 0,325 м;

nv = 95 · 1 · 5,125 /(0,377 · 0,325) = 3975 об/мин.

2. Тепловой расчет

Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя.

2.1 Топливо

В соответствии с заданной степенью сжатия e = 9,3 в качетве топлива можно использовать бензин марки АИ-93.

Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива:

С = 0,855; Н = 0,145 и

где С, Н-массовые доли углерода, водорода в 1кг топлива, кг.

Низшая теплота сгорания топлива:

(6)

Hu = 33,91 ∙ C + 125,60 ∙ H - 10,89 × (O-S) - 2,51 × (9 ∙ H + W) =

= 33,91 × 0,855 + 125,6 × 0,145 - 2,51 × 9 × 0,145 = 43900 кДж/кг.

2.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

(7)

(8)

Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха – отношение действительного количества воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха.

Стремление получить двигатель повышенной литровой мощности позволяет выбрать значение a=0,96 при nN =3310 об/мин, обеспечивающее максимальную скорость сгорания и достаточную экономичность.

Количество горючей смеси :

, кмоль гор.см./кг топл.; (9)

;

Принимаем постоянную величину, зависящую от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания К=0,5.

Определяем количество отдельных компонентов продуктов сгорания:

(10)

(11)

;

(12)

(13)

(14)

;

Определяем суммарное количество продуктов сгорания:

кмоль пр.сг./кг топл; (15)

Проверка: (16)

2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува рk = po = 0,1 Мпа и Тk = To=288 К.

Принимаем температуру остаточных газов, учитывая при этом значения коэфициента избытка воздуха, Тr = 1000 К.

Определяем давление остаточных газов:

pr = (1,05 ÷ 1,25) × ро Мпа; (17)

pr = 1,18 × 0,1 = 0,118 Мпа.

2.4 Процесс впуска

С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается температура подогрева свежего заряда ΔТN=20°C. Тогда:

Определяем плотность заряда на впуске:

(18)

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

Потери давления на при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять ,

где b-коэффициент затухания скорости движения заряда;

xВП- коэффициент сопротивления впускной системы.

(19)

(20)

Определяем давление в конце впуска:

Мпа ; (21)

ра=0,1 - 0,011=0,089 Мпа.

Вычисляем коэффициент остаточных газов:

(22)

Определяем температуру в конце впуска:

; К. (23)

Та=(288 + 20 + 0,051 × 1000) / (1 + 0,051) = 342 К.

Определяем коэффициент наполнения:

; (24)

.

2.5 Процесс сжатия

Средний показатель адиабаты сжатия при e = 9,3 и рассчитанных значениях определяем по графику рис. 7. стр. 27 , .

Cредний показатель политропы сжатия принимаем несколько меньше. При выборе учитываем , что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается , а уменьшается по сравнению с более значительно,

 Скачать реферат