Курсовая работа: Расчет процессов в двигателе ВАЗ-2103
Молекулярная масса топлива используемого для автомобильных карбюраторных двигателей mт =190 кг/кмоль.
1.3 Подогрев заряда в процессе впуска
Свежий заряд при движении во впускной системе и цилиндре соприкасается с горячими стенками. В результате происходит некоторое повышение температуры смеси. Аналитическое определение DТ осложняется отсутствием данных для определения коэффициента теплоотдачи и средней температуры поверхностей. В связи с этим при тепловом расчете его значение подбирают на основе ранее полученных экспериментальных результатов, с учетом физики происходящих явлений. В карбюраторных двигателях часть тепловой энергии заряда расходуется на испарение мелкораспыленного топлива. В конечном итоге степень подогрева заряда в процессе впуска оценивается значением DТ в пределах 0...20.
Принимаем DТ=15.
1.4 Параметры процесса выпуска и остаточных газов
Качество протекания процесса наполнения цилиндра во многом определяется параметрами выпуска отработавших газов: давлением на выпуске - Pr и температура отработавших газов - Tr . Величина Pr определяется давлением среды — Po . В двигателях без надува Pк = Po . Температура отработавших газов Тr зависит от состава смеси, степени расширения и теплообмена при расширении и выпуске. При расчете коэффициентов остаточных газов и наполнения принимаем давление - Рr =(1,12-1,16)Ро . Температура остаточных газов для бензиновых двигателей в зависимости от ранее приведенных условий изменяется в пределах Tr=950....1050, К.
Значения Pr и Tr принимаем 0,120 Мпа и 1000о С соответственно.
1.5 Суммарный коэффициент сопротивления впускной системы
Совершенство организации, процесса впуска и соответственно параметры конца впуска во многом определяется оригинальностью конструкции самой системы впуска и характеризуется ее суммарным коэффициентом сопротивления - (β²+ζ). Здесь p=Wц /Wвп определяет гашение скорости движения смеси при поступлении в цилиндр, z - коэффициент гидравлического сопротивления системы впуска, отнесенный к наиболее узкому ее сечению. Принимаем (β²+ζ)=2,65.
1.6 Показатель политропы сжатия
Значение параметров процесса сжатия определяется термодинамическими параметрами рабочей смеси в начале сжатия, степени сжатия и характера теплообмена, интенсивность и направление которого и должен отражать показатель политропы сжатия. В начале процесса сжатия температура смеси ниже температуры поверхностей стенок и температура смеси повышается как за счет сжатия, так и в результате подвода теплоты от стенок поэтому n1 >к. Затем температуры стенок и рабочей смеси постепенно выравниваются (n1 =к), а при дальнейшем сжатии температура смеси больше температуры стенок, происходит теплоотдача в стенки цилиндров и камеры сгорания (n1 <к). Здесь к - показатель адиабаты, к=1,35.
Таким образом, значение n1 в процессе сжатия является переменным, зависит от характера теплообмена с учетом принятой системы охлаждения, частоты вращения, следовательно, времени в течении которого происходит теплообмен, конструктивных особенностей двигателя и теплопроводности материала поршня, головки цилиндров и гильзы, в расчете принимаем его среднее значение с учетом всех выше перечисленных факторов.
1.7 Показатель политропы расширения
Значение термодинамических параметров рабочего тела в процессе расширения также определяется на основе аналитических зависимостей политропного процесса с постоянным показателем n2 . Его значение, также как и значение показателя политропы сжатия, определяется характером протекания теплообмена в процессе расширения. Предварительное его значение принимаем на основе собственных соображений в пределах n2 =1,23...1,28.
Принимаем n2 =1,27.
1.8 Коэффициент использования теплоты
В конечном итоге учитывает совершенство организации процесса сгорания и эффективность использования теплоты с учетом типа двигателя, его быстроходности, условиями охлаждения и конструктивными особенностями камеры сгорания. Его конкретные значения близко отражают долю теплоты, которая активно расходуется на повышение температуры рабочего тела и совершение работы. На основе опытных данных его значение при работе двигателя с полной нагрузкой изменяются в пределах:
для карбюраторных двигателей xz=0,85...0,9.
1.9 Коэффициент степени повышения давления
Для двигателей с искровым зажиганием величина l определяется в процессе расчета.
1.10 Коэффициент скругления индикаторной диаграммы
Расчет максимальных значений температуры и давления рабочего цикла в двигателях с искровым зажиганием, со сгоранием смеси и подводом теплоты при V=const, дает несколько завышенные значения, по сравнению с получаемыми при экспериментальных исследованиях. В реальном двигателе процесс сгорания занимает некоторый промежуток времени (30...50)о п.к.в. и захватывает часть процесса расширения. Поэтому максимальное значение давления и температуры смещены обычно на (15...20)о п.к.в. после ВМТ и имеют более низкие значения. В связи с этим при построении индикаторной диаграммы и определения действительного значения Pzд вводим поправочный коэффициент снижения максимального давления fд =0,85.
1.11 Степень сжатия двигателя
В качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, используют бензин, дизельное топливо или газообразные топлива. Основным показателем для бензина является его октановое число. Его значение характеризует антидетонационную стойкость топлива. С целью обеспечения нормальной работы двигателя необходимо, чтобы октановому числу бензина соответствовало и определенное значение степени сжатия.
Все другие значения исходных данных: ход поршня двигателя прототипа - Snn , отношение радиуса кривошипа к длине шатуна - l, отношение хода поршня к диаметру цилиндра Sп /Dц проектируемого двигателя, номинальная мощность - Ne кВт, частота вращения n мин-1 и число цилиндров выбираем и заносим в таблицу исходных данных на основе технической характеристики двигателя прототипа и полученного задания на проектирование двигателя.
Исходные данные к расчету (см. таблицу 1).
2 Тепловой расчет параметров и оценочных показателей рабочего
цикла двигателя
2.1 Расчет процесса газообмена