Тепловой расчет двигателя 1G

Предварительный расчет:

Действительная степень сжатия:

 

εd = εi – ψn (εi – 1)  = 9,6 – 0,3(9,6 – 1) = 7,02

В дальнейшем при расчетах будем пользоваться действительной степенью сжатия.

 

Давление продувки (после компрессора – кривошипной камеры):

 

Па

Показатель политропы сжатия в нагнетателе: m=1,5;

Коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоемкостей смеси и остаточных газов:

 

 

2.1. Наполнение

Температура воздуха перед впускными органами:

 

 

 

Давление в начале сжатия:

.

 

 

Коэффициент наполнения:  

= 
          0,75797

 

Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня:

 

0,532

 

Температура рабочего тела в начале сжатия:

    

  

 

2.2. Сжатие

Находим показатель политропы сжатия  из уравнения:

     

 

 где

 

используя программу MathCAD. 

 

Давление в конце сжатия:

 

 

 

Температура в конце сжатия:

 

 

 

Средняя теплоемкость при сжатии:

 

 

 

2.3. Сгорание

Количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания:

    

 

    

где С, Н, О определяются из среднего элементарного состава 1 кг бензина (кг) или количество воздух в кг:

 

 

 

Молекулярный вес топлива:

 

Количество свежего заряда:

    

 

    

Количество продуктов сгорания (при ):

   

 

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

 

 

 

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

 

 

 

Коэффициент молекулярного изменения в точке z:

 

 

Низшая теплотворная способность бензина:

 

 

 

Потери от неполноты сгорания:

 

 

    

Находим среднюю мольную теплоемкость и температуру продуктов сгорания (при ) из системы уравнений:

 

 

где      

 

используя программу MathCAD     ;   
            

               ;  

 

Степень повышения давления:

 

 

Теоретическое максимальное давление:

                            

 

 
  – действительное значение давления, в дальнейшем при расчетах будем брать.

    

2.4. Расширение

Степень предварительного расширения для инжекторных двигателей: .

Степень последующего расширения для инжекторных двигателей: .

Показатель политропы расширения определяем по формуле НАТИ:

 

 

 

Температура в конце расширения:

 

 

 

Давление в конце расширения:

 

 

 

Проверка по формуле Е.К. Мазинга: температура остаточных газов (относительная ошибка должна быть менее 15%):

 

 

– ошибка составила 1,7%.

 

Глава 3. Построение индикаторной диаграммы

Площадь поршня:

    

 

Часть рабочего хода занята продувочными окнами ( ). Полный ход поршня S = 75 мм. Тогда угол поворота, соответствующий открытию продувочного окна найдем из уравнения:

     , используя программу MathCad получим , тогда:

     - расширение;

     - выпуск

     - впуск

     - сжатие

А) процесс впуска:

    

Б) процесс сжатия:

    

     – действительная степень сжатия;

где – рабочий объем цилиндра;

      – полный объем цилиндра;

 

 

        – объем камеры сгорания;

    – текущий объем цилиндра;

В) сгорание:

     .

Г) расширение:

     .

По результатам расчетов строим индикаторную диаграмму в координатах       

 

3.1. Индикаторные показатели:

Среднее индикаторное давление теоретического цикла:

    

 

 

     Среднее индикаторное давление действительного цикла для четырехтактного двигателя:

 

 

   Индикаторный к.п.д.:

 

       

Удельный индикаторный расход топлива:

    

 

    

3.2. Эффективные показатели:

Среднее эффективное давление и к.п.д.:

    

 

    

 

Удельный эффективный расход топлива:

    

 

Эффективная номинальная мощность:

    

 

где в МПа; W в л; m – коэффициент тактности (для четырехтактных двигателей m = 4).

    

 

    

Внешние скоростные характеристики:

Максимальные развиваемые обороты двигателя:

 

 

 

 

 

Заключение

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Во время написания курсовой работы были систематизированы научные и практические знания в области эксплуатации двигателя. В данном курсовой работе был произведен тепловой расчет японского двигателя внутреннего сгорания 1G. При выполнении теплового расчета были определены параметры рабочего тела в цилиндре двигателя, а также оценочные показатели процесса, позволяющие определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.

В ходе написания курсовой работы изучено характеристика двигателей, его достоинство и недостатки, для того чтобы ясно представлять его работу и быстро и качественно устранять неисправности и правильно ее эксплуатировать. Были рассмотрены серии двигателей 1G и его модификации. Ознакомились с большим семейством рядных  шестицилиндровых двигателей, которое ставилось на задне - и полноприводные автомобили TOYOTA. В итоге создана возможно быстрая адаптацию на работе по специальности.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников и литературы

 

1.Автомобильные и тракторные двигатели. Ч.II. Конструкция и расчет двигателей. Под ред. Ленина И.М.. Учебник для втузов. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: «Высшая школа», 1976. – 280с.

2. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для втузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / Вырубов Д.Н., Иващенко Н.А., Ивин В.И. и др.; Под ред. Орлина А.С., Круглова. М.Г.  – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: «Машиностроение», 1983. – 372с.

3. Моргулис Ю.Б. Двигатели внутреннего сгорания (теория, конструкция и расчет). – М.: «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы», 1959. – 344с.

4. Теория двигателей внутреннего сгорания. Под ред. проф. д-ра техн. наук Дьяченко Н.Х. Л.: «Машиностроение», 1974. – 552с.

5. Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов. – М.: «Высшая школа», 1978. – 280с.