Расчет действительного цикла двигателя. Расчет индикаторных параметров рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы (модель двигателя - ВАЗ-21083)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра технологии машиностроения

Расчётно-графическая работа

по дисциплине: «Конструкция, расчет и потребительские свойства изделий»

Факультет:        МТФ

Группа:               ТА-602

Выполнил:         И

Вариант:              9

Проверил:           

Новосибирск, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Задание ………………………………………………………………………………. 3

Задание 1 …………………………………………………………………………….. 4

1.  Расчет действительного цикла двигателя …………………………………... 4

1.1.  Процесс впуска и газообмена ……………………………………………. 4

1.2.    Процесс сжатия …………………………………………………………… 6

1.3.    Процесс сгорания …………………………………………………………. 6

1.4.    Процесс расширения и выпуска …………………………………………. 8

Задание 2 …………………………………………………………………………….. 9

1.  Расчет индикаторных параметров рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы ………………………………………………………….. 9

2.  Построение индикаторной диаграммы …………………………………….. 11

Задание 3 …..………………………………………………………………………... 13

Задание 4 …..………………………………………………………………………... 17

Задание 5 …..………………………………………………………………………... 22

ЗАДАНИЕ

Модель двигателя: ВАЗ-21083;

Тип: БЖ; Расположение и число цилиндров: Р4;

Диаметр цилиндра х ход поршня: 82 х 71;

Рабочий объем: 1,5 л;

Степень сжатия: 9,9;

Номинальная мощность: 54 кВт;

Номинальная частота вращения: 5600 мин^-1;

Максимальный крутящий момент: 106 Н∙м;

Частота вращения при максимальном крутящем моменте: 3600 мин^-1;

Максимальный удельный расход топлива: 260 г/кВт∙ч;

Топливо: АИ-93.

Рассматриваем двигатель без наддува.

ЗАДАНИЕ 1

1.  Расчет действительного цикла двигателя.

Цель: Для двигателя, указанного в варианте задания, и режима работы, заданного преподавателем, рассчитать параметры рабочего цикла.

Действительный цикл четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала и состоит из следующих процессов:

·  впуска и газообмена – впуск свежего заряда и выпуск отработавших газов;

·  сжатия топливовоздушной смеси;

·  сгорания;

·  расширения.

Расчет действительного цикла двигателя заключается в определении параметров, определяющих состояние рабочего тела в характерных точках процесса.

1.1.  Процесс впуска и газообмена.

Процесс впуска и газообмена практически состоит из трех различных периодов (рис.1.1).

·  в первый период – от момента открытия впускного клапана (точка r`) до момента закрытия выпускного клапана (точка а`) происходит одновременное наполнение цилиндра свежим зарядом, выпуск отработавших газов и их смешение. В этот период происходит наиболее интенсивный процесс газообмена;

·  второй период – от точки а` до точки а при движении поршня к н.м.т. происходит дальнейший впуск свежего заряда, продолжение смешивания его с отработавшими газами, выравнивание их совместного давления и температуры;

·  в третий период – при движении поршня от н.м.т. (точка а) до точки а`` происходит одновременно завершение процесса наполнения цилиндра (дозарядка или начало сжатия смеси).

Рис.1.1. Изменение давления в процессе впуска в четырехтактном двигателе.

Параметры процесса впуска и газообмена можно разделить на две группы:

1)  параметры, определяющие состояние рабочего тела в характерных точках процесса;

2)  параметры, характеризующие совершенство процесса наполнения и очистки цилиндров в целом.

К первой группе относятся:

·  ρ₀ – плотность заряда на впуске;

·  p₀, T₀ – давление и температура окружающей среды;

·  p_r, T_r – давление и температура остаточных газов;

·  ∆Т – подогрев заряда от нагретых деталей;

·  p_а – давление в конце впуска;

·  ∆p_а – потери давления за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре;

·  Т_а – температура в конце впуска.

Ко второй группе относятся:

·  γ_r – коэффициент остаточных газов;

·  η_V – коэффициент наполнения.

При проведении расчетов протекание процесса впуска принимается от точки r до точки а, причем предполагается мгновенное изменение давления в в.м.т. по линии rr``, а в дальнейшем давление принимается постоянным (прямая r``а). После расчетов и получения координат точек r, r`` и а производится ориентировочное округление по кривой rа`.

Плотность заряда на впуске:

где R_B – удельная газовая постоянная воздуха:

R_у = 8315 Дж/(кмоль∙град) – универсальная газовая постоянная.

При расчете рабочего цикла двигателя давление окружающей среды принимается равным p₀ = 0,1 МПа, а температура окружающей среды T₀ = 293 К.

Температура остаточных газов:

Температура подогрева свежего заряда:

Давление в конце впуска:

Потери давления:

где β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра; ξ_вп – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому сечению; V_вп – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы (как правело, в клапане).

Принимаем: (β²+ξ_вп) = 4 и V_вп = 80 м/с.

Температура в конце впуска:

Определяется на основании уравнения баланса теплоты, составленного по линии впуска от точки rдо точки а.

Коэффициент остаточных газов:

Характеризует качество очистки цилиндров от продуктов сгорания