Смекни!
smekni.com

Расчет скоростной характеристики ДВС (стр. 1 из 2)

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Расчётно-физическое определение параметров внешней скоростной характеристики транспортного поршневого двигателя

1.1 Расчёт бензинового двигателя

1.2 Расчёт дизельного двигателя


ВВЕДЕНИЕ

Основой силового модуля современных транспортных средств является поршневой двигатель внутреннего сгорания – тепловая машина, преобразующая теплоту сгорания углеводородных топлив в механическую энергию.

В процессе эксплуатации параметры работы двигателя (развиваемые мощность и крутящий момент, массовый и удельный расходы топлива, выброс токсичных и концерогенных веществ с отработавшими газами и др.) существенно ухудшаются и возникает необходимость в автосервисном воздействии на двигатель, то есть в различных регулировках или текущем ремонте его систем и узлов.

Правильность реализованных технологических процессов в сервисе и выбранного инструментария, достаточность квалификационного уровня исполнителей и наличие у них устойчивых навыков выполнения конкретных услуг, а также, в конечном итоге, соответствие автомобиля в целом и отремонтированного двигателя в частности правилам безопасности дорожного движения могут быть проверены, например, путём сравнения ряда замеренных на испытательном стенде и расчётно-теоретических параметров работы двигателя.

Целью работы является закрепление знаний, полученных на лекционных и практических по дисциплине.

Задачами работы являются приобретение навыков расчёта и построения скоростной зависимости бензинового или дизельного двигателя, анализ регулировочных кривых, а также оценка качества выполненных регулировочных и ремонтных воздействий надвигатель.


1. Расчётно-физическое определение параметров внешней скоростной характеристики транспортного поршневого двигателя

1.1 Расчёт бензинового двигателя

В качестве базового принимаем четырёхтактный 4-цилиндровый безнаддувный бензиновый двигатель (плотность воздуха на всасывании Pо=1,21 кг/м3), в котором для стехиометрического сгорания 1 кг топлива требуется 14,95 кг воздуха (L0=14,95 кг/кг).

Таблица 1: Варианты расчёта.

Параметры Варианты
1 2 3 4 5 резерв
Эффективная мощность двигателя Ne, кВт 55 58 60 62 65 62
Частота вращения коленчатого вала в режиме эффективной мощности nN, мин-1 5200 5250 5300 5400 5500 5550
Объём двигателя Vдв, л 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60
Ход поршня S, мм 70 70 75 75 80 80
Коэффициент избытка воздуха LN на режиме эффективной мощности 0,90 0,90 0,92 0,91 0,91 0,90
Удельный эффективный расход топлива на режиме эффективной мощности qeN, г/кВтч 298 297 296 295 294 294

Для расчёта принимаем вариант – резерв.


Расчёт.

1. Мощность в расчётных точках:

Nex=Ne·nx/nN·(1+nx/nN-(nx/nN)2); кВт

N500=68·500/5550·(1+500/5550-(500/5550)2)= 6,043 кВт

N1000=68·1000/5550·(1+1000/5550-(1000/5550)2)=12,821 кВт

N2000=68·2000/5550·(1+2000/5550-(2000/5550)2)=27,492 кВт

N3000=68·3000/5550·(1+3000/5550-(3000/5550)2)=41,837 кВт

N4000=68·4000/5550·(1+4000/5550-(4000/5550)2)=53,679 кВт

N5000=68·5000/5550·(1+5000/5550-(5000/5550)2)=60,843 кВт

N6000=68·6000/5550·(1+6000/5550-(6000/5550)2)=61,152 кВт

2. Эффективный крутящий момент:

Mex=9550· Nex/ nx; Нм

M500=9550· 6,043 / 500=115,43 Нм

M1000=9550· 12,821/ 1000=122,444 Нм

M2000=9550· 27,492/ 2000=131,276 Нм

M3000=9550· 41,837/ 3000=133,181 Нм

M4000=9550· 53,679/ 4000=128,158 Нм

M5000=9550· 60,843/ 5000=116,209 Нм

M6000=9550· 61,152/ 6000=97,333 Нм

3. Средняя скорость поршня.

Vсрх=333·10-7·S· nx; м/с

V500=333·10-7·80· 500 =1,332 м/с

V1000=333·10-7·80· 1000 =2,664 м/с

V2000=333·10-7·80· 2000=5,328 м/с

V3000=333·10-7·80· 3000=7,992 м/с

V4000=333·10-7·80· 4000=10,656 м/с

V5000=333·10-7·80· 5000 =13,32 м/с

V6000=333·10-7·80· 6000 =15,984 м/с

4. Среднее эффективное давление цикла.

Pex=120· Nex / Vдв ·nx; МН/м2

P500=120·6,043 /1,60·500=0,907 МН/м2

P1000=120·12,821 /1,60·1000=0,962 МН/м2

P2000=120·27,492 /1,60·2000=1,031 МН/м2

P3000=120·41,837 /1,60·3000=1,046 МН/м2

P4000=120·53,679 /1,60·4000=1,006 МН/м2

P5000=120·60,843 /1,60·5000=0,913 МН/м2

P6000=120·61,152 /1,60·6000=0,764 МН/м2

5. Среднее давление механических потерь.

Pmx=0.034+0.0113· Vсрх; МН/м2

P500=0.034+0.0113· 1,332=0.049 МН/м2

P1000=0.034+0.0113· 2,664=0.064 МН/м2

P2000=0.034+0.0113· 5,328=0.094 МН/м2

P3000=0.034+0.0113· 7,992=0.124 МН/м2

P4000=0.034+0.0113· 10,656=0.154 МН/м2

P5000=0.034+0.0113· 13,32=0.185 МН/м2

P6000=0.034+0.0113· 15,984=0.215 МН/м2

6. Среднее индикаторное давление цикла.

Pix= Pex+ Pmx; МН/м2

P500= 0,907 + 0.049=0.956 МН/м2

P1000= 0,962 + 0.064=1.026 МН/м2

P2000= 1,031 + 0.094=1.125 МН/м2

P3000= 1,046 + 0.124=1.170 МН/м2

P4000= 1,006 + 0.154=1.161 МН/м2

P5000= 0,913 + 0.185=1.097 МН/м2

P6000= 0,764 + 0.215=0.979 МН/м2

7. Индикаторный крутящий момент.

Mix=79.59· Vдв · Pix; Нм

M500=79.59·1,60· 0.956=121,686 Нм

M1000=79.59·1,60· 1.026=130,617 Нм

M2000=79.59·1,60· 1.125=143,283 Нм

M3000=79.59·1,60· 1.170=149,022 Нм

M4000=79.59·1,60· 1.161=147,833 Нм

M5000=79.59·1,60· 1.097=139,716 Нм

M6000=79.59·1,60· 0.979= 124,672Нм

8.Удельный эффективный расход топлива.

qex=qeN·(1.55-1.55· nx/nN+(nx/nN)2); г/кВтч

q500=294·(1.55-1.55· 500/5550+(500/5550)2)=417,032 г/кВтч

q1000=294·(1.55-1.55· 1000/5550+(1000/5550)2)=383,137 г/кВтч

q2000=294·(1.55-1.55· 2000/5550+(2000/5550)2)=329,663 г/кВтч

q3000=294·(1.55-1.55· 3000/5550+(3000/5550)2)=295,278 г/кВтч

q4000=294·(1.55-1.55· 4000/5550+(4000/5550)2)=279,982 г/кВтч

q5000=294·(1.55-1.55· 5000/5550+(5000/5550)2)=283,776 г/кВтч

q6000=294·(1.55-1.55· 6000/5550+(6000/5550)2)=306,66 г/кВтч


9. Часовой расход топлива.

GTx=0.001· qex· Nex; кг/ч

G500=0.001· 417,032 · 6,043=2,520кг/ч

G1000=0.001· 383,137 · 12,821=4,912 кг/ч

G2000=0.001· 329,663 · 27,492=9,063кг/ч

G3000=0.001· 295,278 · 41,837=12,353 кг/ч

G4000=0.001· 279,982 · 53,679=15,029 кг/ч

G5000=0.001· 283,776 · 60,843=17,266 кг/ч

G6000=0.001· 306,66 · 61,152=18,753 кг/ч

10. Коэффициент избытка воздуха.

Lx=0.7 – 0.8

L500=0.7

L1000=0.7

L2000 – 6000 =0.8

11. Коэффициент наполнения цилиндров.

ƞVx=L0· Pex·Lx· qex/3600·P0;

ƞ500=14,95 · 0,907 ·0,7· 417,032 /3600·1,21=0,9081

ƞ1000=14,95 · 0,962 ·0,7· 383,137 /3600·1,21=0,885

ƞ2000=14,95 · 1,031 ·0,7· 329,663 /3600·1,21=0,817

ƞ3000=14,95 · 1,046 ·0,7· 295,278 /3600·1,21=0,742

ƞ4000=14,95 · 1,006 ·0,7· 279,982 /3600·1,21=0,677

ƞ5000=14,95 · 0,913 ·0,7· 283,776 /3600·1,21=0,622

ƞ6000=14,95 · 0,764 ·0,7· 306,66 /3600·1,21=0,563

Полученные данные группируем в таблицу.


Таблица 2: Расчётные данные.

Частота вращения коленчатого вала, мин-1 Параметры внешней скоростной характеристики
Ne, кВт Me, Нм Ре, МН/м2 Vср,м/с Рm,МН/м2 Mi, Нм ge,г/кВтч GТ, кг/ч ƞV
500 6,043 115,43 0,907 1,332 0,049 121,686 417,032 2,52 0,091
1000 12,821 122,444 0,962 2,664 0,064 130,617 383,137 4,912 0,885
2000 27,492 131,276 1,031 5,328 0,094 143,283 329,663 9,063 0,817
3000 41,837 133,181 1,046 7,992 0,124 149,022 295,278 12,353 0,742
4000 53,679 128,158 1,006 10,656 0,154 147,833 279,982 15,029 0,677
5000 60,842 116,209 0,913 13,32 0,185 139,716 283,776 17,266 0,622
6000 61,152 97,333 0,764 15,984 0,215 124,672 306,66 18,753 0,563

По данным таблицы строим графики внешней скоростной характеристики ДВС.

(см. Приложение 1).

1.2 Расчёт дизельного двигателя

В качестве базового принимаем четырёхтактный 8-цилиндровый дизельный двигатель с наддувом (плотность воздуха на всасывании Pо=1,73 кг/м3), в котором для стехиометрического сгорания 1 кг топлива требуется 14,45 кг воздуха (L0=14,45 кг/кг).

Таблица 3: Варианты расчёта.

Параметры Варианты
1 2 3 4 5 резерв
Эффективная мощность двигателя Ne, кВт 290 295 300 305 310 315
Частота вращения коленчатого вала в режиме эффективной мощности nN, мин-1 2200 2250 2300 2350 2400 2450
Объём двигателя Vдв, л 14,0 14,2 14,5 14,8 15,0 15,0
Ход поршня S, мм 138 140 142 144 146 148
Коэффициент избытка воздуха LN на режиме эффективной мощности 1,56 1,57 1,58 1,59 1,60 1,61
Удельный эффективный расход топлива на режиме эффективной мощности qeN, г/кВтч 233 234 234 235 235 236

Для расчёта принимаем вариант – 4.

Расчёт.

1. Мощность в расчётных точках:

Nex=Ne·nx/nN·(0,87+1,13·nx/nN-(nx/nN)2); кВт

N500=305·500/2350·(0,87+1,13·500/2350-(500/2350)2)= 69,122 кВт

N1000=305·1000/2350·(0,87+1,13·1000/2350-(1000/2350)2)=151,822 кВт

N1500=305·1500/2350·(0,87+1,13·1500/2350-(1500/2350)2)=230,473 кВт

N2000=305·2000/2350·(0,87+1,13·2000/2350-(2000/2350)2)= 287,451 кВт

2. Эффективный крутящий момент:

Mex=9550· Nex/ nx; Нм

M500=9550· 69,122 / 500=1320,227 Нм

M1000=9550· 151,822 / 1000= 1449,897 Нм

M1500=9550· 230,473 / 1500=1467,347 Нм

M2000=9550· 287,451 / 2000=1372,578 Нм

3. Средняя скорость поршня.

Vсрх=333·10-7·S· nx; м/с

V500=333·10-7·144· 500 =2,398 м/с

V1000=333·10-7·144· 1000 =4,795 м/с

V1500=333·10-7·144· 1500=7,193 м/с