Тема № 1. Основы теории и расчета тракторных и автомобильных двигателей. Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тема № 5. Система питания двигателей с искровым зажиганием. Система питания, воздухоподача и смесеобразование в дизелях. Анализ работы и основы расчета.

Тема № 4. Система смазки и система охлаждения ДВС. Анализ работы и основы расчета.

Тема № 3. Механизм газораспределения. Анализ работы и основы расчета.

Тема № 2. Анализ работы и основы расчета механизмов двигателя. Кинематика, динамика и уравновешивание двигателей.

Тема № 1. Основы теории и расчета тракторных и автомобильных двигателей. Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.

Гомель 2011

Курс лекций

ТРАКТОРА И АВТОМОБИЛИ

В.Ф. ХИЖЕНОК, В.Б. ПОПОВ, В.В. МИРЕНКОВ

для студентов дневной и заочной форм обучения

специальности 1–36 12 01 «Проектирование и производство

сельскохозяйственной техники»

СОДЕРЖАНИЕ

Теоретические циклы тепловых двигателей внутреннего сгорания. Основные параметры, применяемые для характеристики теоретических, идеальных и расчетных циклов. Термодинамический (идеальный) цикл – это замкнутый цикл, в котором сжатие и расширение адиабаты, теплоёмкость рабочего тела постоянна и не зависит от его температуры, химический состав и объём рабочего тела не меняются, условные процессы подвода и отвода теплоты заменяют процессами сгорания и газообмена, протекающим в реальном рабочем цикле.Теоретический цикл – это незамкнутый, необратимый цикл, осуществляемый реальным рабочим телом переменного состава. В отличие от идеального цикла здесь учитываются изменения теплоёмкости рабочего тела, его химического состава в зависимости от фазы цикла и другие факторы.Расчётный цикл двигателя строится на основе одного из термодинамических с учётом реальных особенностей и условий протекания соответствующего действительного.На основе расчётного цикла могут быть получены значения среднего давления и КПД с наибольшим приближением к их реальным значениям в действительном цикле. Среднее индикаторное давление и индикаторная мощность. Под средним индикаторным давлением понимают такое условное постоянное давление, которое действуя на поршень в течение одного рабочего хода, совершает работу, равную индикаторной работе газов в цилиндре за рабочий цикл.Согласно определению, среднее индикаторное давление – отношение индикаторной работы газов за цикл к единице рабочего объема цилиндра , т.е.При наличии индикаторной диаграммы, снятой с двигателя, среднее индикаторное давление можно определить по высоте прямоугольника, построенного на основании , площадь которого равна полезной площади индикаторной диаграммы, представляющей собой в некотором масштабе индикаторную работу .Средние индикаторные давления при номинальной нагрузке у четырехтактных карбюраторных двигателей 0,8 – 1,2 МПа, у четырехтактных дизелей 0,7 – 1,1 МПа, у двухтактных дизелей 0,6 – 0,9 МПа.Индикаторной мощностью называют работу, совершаемую газами в цилиндрах двигателя в единицу времени.Индикаторная работа (Дж), совершаемая газами в одном цилиндре за один рабочий цикл:.Так как число рабочих циклов, совершаемых двигателем в секунду, равно 2n/T, то индикаторная мощность (кВт) одного цилиндра: ,где n – частота вращения коленчатого вала, 1/с, T – тактность двигателя, – число тактов за цикл (T =4 – для четырехтактных двигателей и T =2 – для двухтактных).Индикаторная мощность многоцилиндрового двигателя при числе цилиндров i: Эффективная мощность и средние эффективные давления. Эффективной мощностью называют мощность, снимаемую с коленчатого вала двигателя для получения полезной работы.Эффективная мощность меньше индикаторной на величину мощности механических потерь , т.е. .Мощность механических потерь затрачивается на трение и приведение в действие кривошипно–шатунного механизма и механизма газораспределения, вентилятора, жидкостного, масляного и топливного насосов, генератора тока и других вспомогательных механизмов и приборов. Механические потери в двигателе оцениваются механическим КПД nm, которое представляет собой отношение эффективной мощности к индикаторной, т.е. .Для современных двигателей механический КПД составляет 0.72 – 0.9.Зная величину механического КПД можно определить эффективную мощность.Аналогично индикаторной мощности определяют мощность механических потерь:,где: – среднее давление механических потерь, т.е. часть среднего индикаторного давления, которая расходуется на преодоление трения и на привод вспомогательных механизмов и приборов.Согласно экспериментальным данным для дизелей =1,13+0,1·ст; для карбюраторных двигателей =0,35+0,12·ст; где ст – средняя скорость поршня, м/с.Разность между средним индикаторным давлением и средним давлением механических потерь называют средним эффективным давлением , т.е.:Эффективная мощность двигателя откуда среднее эффективное давление Среднее эффективное давление при нормальной нагрузке у четырехтактных карбюраторных двигателе 0,75 – 0,95 МПа, у четырехтактных дизелей 0,6 – 0,8МПа, у двухтактных 0,5 – 0,75 МПа. Индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива. Экономичность действительного рабочего цикла двигателя определяют индикаторным КПД и удельным индикаторным расходом топлива .Индикаторный КПД оценивает степень использования теплоты в действительном цикле с учетом всех тепловых потерь и представляет собой отношение теплоты , эквивалентной полезной индикаторной работе, ко всей затраченной теплоте Q, т.е.:(1.1).Теплота (кВт), эквивалентная индикаторной работе за 1 с, .Теплота (кВт), затраченная на работу двигателя в течение 1 с, ,H, где – расход топлива, кг/с; – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг. Подставляя значение и Q в равенство (1.1), получим: (1.2)Удельный индикаторный расход топлива [кг/кВт·ч] представляет собой отношение секундного расхода топлива к индикаторной мощности , т.е.: Эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива. Экономичность работы двигателя в целом определяют эффективным КПД и удельным эффективным расходом топлива . Эффективный КПД оценивает степень использования теплоты топлива с учетом всех видов потерь как тепловых так и механических и представляет собой отношение теплоты , эквивалентной полезной эффективной работе, ко всей затраченной теплоте , т.е. (1.3)Так как механический КПД равен отношению к , то, подставляя в уравнение, определяющее механический КПД nm, значения и из уравнений (1.2) и (1.3), получим , откуда эффективный КПД двигателя равен произведению индикаторного КПД на механический.Удельный эффективный расход топлива [кг/(кВт·ч)] представляет собой отношение секундного расхода топлива к эффективной мощности , т.е..

Дата добавления: 2014-01-05