morozov

1. Тип ДВС
Бензиновый

2. Назначение автомобиля
Легковой

3. Тип камеры сгорания
Полусферическая

4. Способ смесеобразования
Внешнее

5. Тип системы охлаждения
Воздушное

6. Тип газораспределительного механизма
ОНV

7. Эффективная мощность двигателя- Ne, КВт
197,0

8. Частота вращения коленчатого вала- n13 EMBED Equation.3 1415, об/мин
5120

9. Степень сжатия- (
9,4

10. Количество и расположение цилиндров- i
6

11. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра- S/D
0,9

12. Коэффициент избытка воздуха- (
0,86

13. Степень повышения давления- (
-

14. Молекулярная масса топлива- m13 EMBED Equation.3 1415. кг/кмоль
110

15. Давление наддува- Рк, Мпа
-

16. Температура подогрева свежего заряда- (Т, С
14

морозов










































1 Тепловой расчет двигателя




















1.1 Расчет параметров рабочего тела



















1.1.1 Средний элементарный состав топлива


















Таблица 1.1 - Массовые доли компонентов бензина






C
H

S
W







0,855
0,145
0
0
0



















1.1.2 Низшая теплота сгорания топлива



















Hu = 33,9*C+125,6*H-10,89*(Oт-S)-2,51*(9*H+W), МДж/кг



(1.1)













Hu
43,921
МДж/кг

































1.1.3 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива















lo = Lo*
·в, кг








(1.2)













где

·в
28,97
кг/кмоль
 








Lo = 1/0,21*(C/12+H/4-Oт/32), кмоль





(1.3)














где
C
0,855










H
0,145











0





















Lo
0,5119
кмоль




















lo
14,8299
кг

































1.1.4 Количество горючей смеси




















M1 =
·*Lo+1/mт, кмоль







(1.4)













где

·
0,86
 










110
кг/кмоль









Lo
0,5119
кмоль




















M1
0,44933
кмоль

































1.1.5 Состав продуктов сгорания




















M(CO) = 0,42*(1-
·)/(1+K)*Lo, кмоль






(1.5)

M(CO2) = C/12-M(CO), кмоль






(1.6)

M(H2) = K*M(CO), кмоль







(1.7)

M(H2O) = H/2-M(H2), кмоль







(1.8)

M(N2) = 0,79*
·*Lo, кмоль







(1.9)













где
K
0,5
 










·
0,86
 









Lo
0,5119
кмоль









C
0,855
 









H
0,145
 




















M(CO)
0,02007
кмоль









M(CO2)
0,05118
кмоль









M(H2)
0,01003
кмоль









M(H2O)
0,06247
кмоль









M(N2)
0,34779
кмоль

































1.1.6 Общее количество продуктов сгорания


















M2 = M(CO)+M(CO2)+M(H2)+M(H2O)+M(N2), кмоль




(1.10)













M2
0,49154
кмоль

































1.2 Расчет процесса наполнения




















1.2.1 Температура подогрева свежего заряда



















·T
14
К

































1.2.2 Плотность заряда на впуске





















· = Po*10^6/B/To, кг/м^3







(1.11)













где
Po
0,1
МПа
 








To
293,14
K
 








B
287
Дж/(кг*град)




















·
1,18862
кг/м^3
(1.16)
































1.2.3 Потери давления на впуске





















·Pa = (
·^2+
·вп)*
·вп^2/2*
·/10^6, МПа





(1.12)













где
(
·^2+
·вп) =
3,4
 
 
 
 






· =

1,18862
кг/м^3


 






·вп =
·min+(
·max-
·min)*(nN-nNmin)/(nNmax-nNmin), м/с


(1.13)










где

·min
50
м/с






·max
130
м/с





nNmin
1600
об/мин





nNmax
6000
об/мин





nN
5120
об/мин






·вп
114
м/с












·Pa
0,02626
МПа





























1.2.4 Давление в конце впуска
































Pa = Po-
·pa, МПа







(1.14)













где
Po
0,1
МПа










·Pa
0,02626
МПа




















Pa
0,07374
МПа

































1.2.5 Коэф остаточных газов





















·r = (To+
·T)/Tr*Pr/(
·*Pa-Pr)







(1.15)













где
To
293,14
K
 
 
 







·T
14
К


 






Pr
0,121
МПа


 







·
9,4



 






Pa
0,07374
МПа


 






Tr = Trmin+(Trmax-Trmin)*(nN-nNmin)/(nNmax-nNmin), м/с



(1.16)

















где
Trmin
900
K









Trmax
1100
K









nNmin
2800
об/мин









nNmax
6000
об/мин









nN
5120
об/мин




















Tr
1045
K









Принимается










Tr
919
K





















Pr = Prmin+(Prmax-Prmin)*(nN-nNmin)/(nNmax-nNmin), м/с


(1.17)

















где
Prmin
0,105
МПа









Prmax
0,125
МПа









nNmin
1600
об/мин









nNmax
6000
об/мин









nN
5120
об/мин




















Pr
0,121
МПа





















·r
0,07068


































1.2.6 Температура в конце впуска




















Ta = (To+
·T+
·r*Tr)/(1+
·r), К







(1.18)













где
To
293,14
K










·T
14
К









Tr
919
K










·r
0,07068
 




















Ta
347,531
К

































1.2.7 Коэф наполнения






















·v = To/(To+
·T)/(
·-1)/Po*(
·*Pa-Pr)






(1.19)













где
Po
0,1
МПа









To
293,14
K










·T
14
К









Pr
0,121
МПа










·
9,4
 









Pa
0,07374
МПа





















·v
0,65009


































1.3 Расчет процесса сжатия




















1.3.1 Давление в конце сжатия




















k1
1,378
по номограмме








k1-n1
0










n1
1,378






















Pc = Pa*
·^n1, МПа







(1.20)













где
n1
1,378
 










·
9,4
 









Pa
0,07374
МПа




















Pc
1,61685
МПа

































1.3.2 Температура в конце впуска




















Tc = Ta*
·^(n1-1), K







(1.21)













где
n1
1,378
 










·
9,4
 









Ta
347,531
К




















Tc
810,655
K









tc
537,515

·C

































1.3.3 Средняя мольная теплоемкость свежей смеси


















mcv(tc-to) = 20,6+2,638/1000*tc






(1.22)













где
tc
537,515

·C




















mcv(tc-to) =
22,018
кДж/кмоль·К



















1.3.4 Средняя мольная теплоемкость остаточных газов

















mcv''(tc-to) =
·(Mi*mcv(tc-to)i)/M2, кДж/кмоль·К





(1.23)













где
M2
0,49154
кмоль
 
 
 
 
 




mcv''(tc-to)(CO) = 20,597+2,67/1000*tc, кДж/кмоль·К

 

(1.24)


mcv''(tc-to)(CO2) = 27,941+19/1000*tc-54,87/10^7*tc^2, кДж/кмоль·К

(1.25)


mcv''(tc-to)(H2) = 20,684+0,206/1000*tc+5,88/10^7*tc^2, кДж/кмоль·К

(1.26)


mcv''(tc-to)(H2O) = 24,953+5,359/1000*tc, кДж/кмоль·К

 

(1.27)


mcv''(tc-to)(N2) = 20,398+2,5/1000*tc, кДж/кмоль·К
 
 

(1.28)














где
tc
537,515

·C




















mcv''(tc-to)i
Mi
Mi*mcv''(tc-to)i







 
кДж/кмоль·К
кмоль
 
кДж/К






CO
 
22,0322
0,02007
 
0,44211






CO2
 
36,5685
0,05118
 
1,8717






H2
 
20,9646
0,01003
 
0,21034






H2O
 
27,8335
0,06247
 
1,73867






N2
 
21,7418
0,34779
 
7,56154











· =
11,8244



















mcv''(tc-to) =
24,0558
кДж/кмоль·К































1.3.5 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси


















mcv'(tc-to) = (mcv(tc-to) +
·r*mcv''(tc-to) )/(1+
·r), кДж/кмоль·К



(1.29)













где

·r
0,07068
 
 








mcv(tc-to)
22,018
кДж/кмоль·К








mcv''(tc-to)
24,0558
кДж/кмоль·К




















mcv'(tc-to) =
22,1525
кДж/кмоль·К































1.4 Расчет процесса сгорания




















1.4.1 Коэф молекулярного изменения горючей смеси



















·o = M2/M1


























где
M1
0,44933
кмоль









M2
0,49154
кмоль





















·o
1,09394








(1.30)

























1.4.2 Коэф молекулярного изменения рабочей смеси



















· = (
·o+
·r)/(1+
·r)








(1.31)













где

·o
1,09394











·r
0,07068






















·
1,0877


































1.4.3 Количество потерянного тепла вследствие неполного сгорания топлива
















·Hu = 120*(1-
·)*Lo, МДж/кг







(1.32)













где

·
0,86
 









Lo
0,5119
кмоль





















·Hu
8,6
МДж/кг

































1.4.4 Теплота сгорания рабочей смеси



















Hpc = (Hu-
·Hu)*1000/M1/(1+
·r), кДж/кмоль





(1.33)













где
M1
0,4493
кмоль










·r
0,0706
 










·Hu
8,6
МДж/кг









Hu
43,921
МДж/кг




















Hрс
73419
кДж/кмоль
































1.4.5 Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

















mcv''(tz-to) =
·(Mi*(xi+yi*tz))/M2, кДж/кмоль·К





(1.34)













где
M2
0,4915
кмоль























Mi
x
y
Mi*xi
Mi*xi






CO
0,02007
22,49
0,00143
0,4513
2,9E-05






CO2
0,05118
39,123
0,00335
2,00245
0,00017






H2
0,01003
19,678
0,00176
0,19744
1,8E-05






H2O
0,06247
26,67
0,00444
1,66599
0,00028






N2
0,34779
21,951
0,00146
7,6343
0,00051










· =
11,9515
0,001


















mcv''(tz-to) = X+Y*tz, кДж/кмоль·К






(1.35)













X =
24,314
кДж/кмоль·К








Y =
0,0020
кДж/кмоль
































1.4.6 Коэф использования тепла





















·z
0,85


































1.4.7 Уравнение сгорания






















·z*Hpc+mcv'(tc-to)*tc =
·*mcv''(tz-to)*tz





(1.36)













где

·z
0,85
 
 








Hрс
73419
кДж/кмоль








mcv'(tc-to)
22,15
кДж/кмоль·К








tc
537,5

·C
 









·
1,087

 








mcv''(tz-to) = X+Y*tz, кДж/кмоль·К








X
24,3144
кДж/кмоль·К








Y
0,004
кДж/кмоль



















Уравнение приводится к виду




















a*tz^2+b*tz+c = 0








(1.37)













a
0,0022










b
26,447










c
-74313






















отсюда











tz
2347,8

·C









Tz
2620,9
K

































1.4.8 Максимальное давление сгорания



















Pz = Pc*
·*Tz/Tc, МПа







(1.38)













где
Pc
1,616
МПа










·
1,087
 









Tz
2620,
K









Tc
810,6
K




















Pz
5,6861
МПа

































1.4.9 Степень повышения давления




















· = Pz/Pc








(1.39)













где
Pz
5,686
МПа









Pc
1,616
МПа





















·
3,5168


































1.5 Расчет процесса расширения




















1.5.1 Давление в конце расширения




















k2
1,271
по номограмме








k2-n2











n2
1,271






















Pв = Pz/
·^n2, МПа







(1.40)













где
n2
1,271
 










·
9,4
 









Pz
5,68616
МПа





















0,3295
МПа

































1.5.2 Температура в конце расширения



















Tв = Tz/
·^(n2-1), K








(1.41)













где
n2
1,271
 










·
9,4
 









Tz
2620,96
K





















1428,05
K

































1.5.3 Проверка корректности принятых велечин


















Tr = Tв/(Pв/Pr)^(1/3), K







(1.42)













где

1428,
K










0,329
МПа









Pr
0,121
МПа




















Tr
1022,5
K









tr
749,4

·C





















принятое ранее значение









Tr
919
K









определяется расхождение:









·
11,266
%

































1.6 Индикаторные покозатели рабочего цикла


















1.6.1 Теоретическое среднее индикаторное давление


















Pi(теор) = Pc/(
·-1)*(
·/(n2-1)*(1-1/
·^(n2-1))-1/(n1-1)*(1-1/
·^(n1-1))), МПа


(1.43)













где
Pc
1,61685
МПа










·
9,4
 









n2
1,271
 









n1
1,378
 










·
3,51681
 




















Pi(теор)
0,8459
МПа

































1.6.2 Среднее индикаторное давление



















Pi =
·n*Pi(теор), МПа







(1.44)













где

·n
0,95
 









Pi(теор)
0,84598
МПа




















Pi
0,8036
МПа

































1.6.3 Индикаторный КПД






















·i = Pi*lo*
·/(Hu*
·*
·v)







(1.45)













где
Pi
0,8036
МПа









lo
14,829
кг










·
0,86
 









Hu
43,921
МДж/кг










·
1,1886
кг/м^3










·v
0,6500
 





















·i
0,30202


































1.6.4 Индикаторный удельный расход топлива




(1.46)













gi = 3600/Hu/
·i, г/кВт·ч





















где
Hu
43,921
МДж/кг










·i
0,30202
 




















gi
271,3
г/кВт·ч

































1.7 Эффективные показатели рабочего цикла


















1.7.1 Среднее давление механических потерь


















С учетом:











 
карбюратор
 









6
цилиндров









S/D
0,9
 









Vп.ср.
9,33333
м/с




















Pм = 0,034+0,0113*Vп.ср, МПа






(1.47)














0,139
МПа

































1.7.2 Среднее эффективное давление



















Pe = Pi-Pм, МПа








(1.48)













где
Pi
0,80368
МПа










0,13947
МПа




















Pe
0,66
МПа

































1.7.3 Механический КПД






















·м = Pe/Pi








(1.49)













где
Pi
0,80368
МПа









Pe
0,66421
МПа





















·м
0,826


































1.7.4 Эффективный КПД






















·e =
·i*
·м








(1.50)













где

·i
0,30202











·м
0,82646






















·e
0,249


































1.7.5 Эффективный удельный расход топлива


















ge = 3600/Hu/
·e, г/кВт·ч







(1.51)













где
Hu
43,921
МДж/кг










·e
0,24961
 




















ge
328,3
г/кВт·ч

































1.7.6 Часовой расход топлива




















Gт = ge*Ne/1000, кг/ч







(1.52)













где
ge
328,377
г/кВт·ч









Ne
197
кВт





















64,69
кг/ч

































1.8 Основные параметры цилиндра двигателя


















1.8.1 Рабочий объем двигателя




















Vл = 30*
·*Ne/Pe/nN, л







(1.53)













где

·
4
 









Ne
197
кВт









Pe
0,66421
МПа









nN
5120
об/мин





















6,951
л

































1.8.2 Рабочий объем цилиндра




















Vh = Vл/i, л








(1.54)













где

6,95136
л









i
6
 




















Vh
1,158
л

































1.8.3 Диаметр поршня





















D = 100*(4*Vh/
·/(S/D))^(1/3), мм






(1.55)













где
Vh
1,15856
л









S/D
0,9
 




















D
117,9
мм









округление:










D
100
мм

































1.8.4 Ход поршня






















S = D*(S/D), мм








(1.56)













где
D
100
мм









S/D
0,9
 




















S
90
мм









округление:










S
100
мм

































1.8.5 Действительные параметры двигателя


















Vл =
·*D^2*S*i/4/10^6, л







(1.57)













где
D
100
мм









S
100
мм









i
6
 





















4,712
л





















Vh = Vл/i, л








(1.58)













где

4,71239
л









i

 




















Vh
0,785
л





















Ne = Pe*Vл*nN/30/
·, кВт







(1.59)













где

·
4
 










4,71239
л









Pe
0,66421
МПа









nN
5120
об/мин




















Ne
133,5
кВт









заданное значение









Ne
81
кВт









определяется расхождение:









·
64,87
%





















Me = 3*10^4/
·*Ne/nN, Нм







(1.60)













где
Ne
133,548
кВт









nN
5120
об/мин




















Me
249,0
Н·м





















Gт = Ne*ge/1000, кг/ч







(1.61)













где
Ne
133,548
кВт









ge
328,377
г/кВт·ч






















43,85
кг/ч





















Vп.ср = S*nN/3/10^4, м/с







(1.62)













где
S
100
мм









nN
5120
об/мин




















Vп.ср.
17,06
м/с





















принятое ранее значение









Vп.ср.
9,3333
м/с









определяется расхождение:









·
82,85
%









1.9 Построение индикаторной диаграммы


















Объем камеры сгорания


Полный объем цилиндра




Vc
0,0935
л


Va
0,8789
л
















где
Vh
0,7854
л

где
Vh
0,7854
л





·
9,4
 


Vc
0,0935
л










·
1,271
 



Таблица данных для постр
ени
диаграммы

Интегрирование




 
 
Сжатие
Расшир.


Сжатие
Расшир.
Vzz' =
0,02534
л

x
Vx
Px
Px
S

Fi
Fi
Fпорш =
7853,98
мм^2

1
0,8789
0,07374
0,32959
100

0,00299
0,01333




0,95
0,83963
0,07853
0,34931
95

0,00319
0,01415




0,9
0,80036
0,0838


,

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·

Приложенные файлы

  • doc 18357356
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий