Индикаторная диаграмма двигатель компас

Построение индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания строится с использованием данных расчета рабочего процесса

Индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания строится с использованием данных расчета рабочего процесса.

При построении диаграммы ее масштабы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить высоту равной 1,2÷1,7 ее основания.

При построении на оси абсцисс откладывается отрезок АВ, (рис 8) соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе Ms. Масштаб Ms обычно принимается 1:1, 1,5:1 или 2:1.

Отрезок ОА (мм), соответствующий объему камеры сгорания, определяется из уравнения

Отрезок z′z для дизелей, работающих по циклу со смешенным подводом теплоты (рис. 9)

При построении диаграммы рекомендуется выбирать масштабы давлений Мр = 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07; 0,08; 0,09; 0,10 МПа в мм.

За тем по данным расчета параметров действительного цикла на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках: a, c, z, z, b, r.

Построение политроп сжатия и расширения можно производить аналитическим или графическим методом. При аналитическом методе построения политроп сжатия и расширения вычисляется ряд точек для промежуточных объемов, расположенных между Vc и Va и между Vz и Vb, по уравнению политропы .

Рис. 8. Индикаторная диаграмма бензинового двигателя

Рис. 9. Индикаторная диаграмма дизельного двигателя

Для политропы сжатия , откуда

, (2.30)

где px и Vx – давление и объем в искомой точке процесса сжатия.

Отношение Va/Vx изменяется в пределах 1÷ ε.

Аналогично для политропы расширения

(2.31)

Определение ординат расчетных точек политроп сжатия и расширения удобно производить в табличной форме.

Построение индикаторной диаграммы производят, соединяя точки а и с, z и b плавными кривыми, а точки b и a, c и z – прямыми линиями.

Процессы впуска и выпуска принимают протекающими при р = const и V = const

Для проверки правильности построения диаграммы определяют

где F – площадь диаграммы ac′c″zдb′b″a.

Расчет индикаторных и эффективных показателей ДВС

Индикаторные показатели

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания характеризуется средним индикаторным давлением, индикаторной мощностью, индикаторным КПД и удельным индикаторным расходом топлива.

Теоретическое среднее индикаторное давление – это отношение теоретической расчетной работы газов за один цикл к ходу поршня.

Для бензиновых двигателей, работающих по циклу с подводом теплоты при V = const, теоретическое среднее индикаторное давление

. (3.1)

Для дизеля, работающего по циклу со смешенным подводом теплоты при V = const и р = const

. (3.2)

Среднее индикаторное давление pi действительного цикла отличается от значения на величину, пропорциональную уменьшению расчетной диаграммы за счет скругления в точках с, z, b.

Уменьшение теоретического среднего индикаторного давления вследствие отклонения действительного процесса от расчетного цикла оценивается коэффициентом полноты диаграммы φи и величиной среднего давления насосных потерь Δpi.

Коэффициент полноты диаграммы φи принимается равным:

для карбюраторных двигателей …………………….…. 0,94÷0,97

для двигателей с электронным впрыском топлива…… 0,95÷0,98

Среднее давление насосных потерь (МПа) при процессах впуска и выпуска

Для четырехтактных двигателей без наддува величина Δpi положительна. В двигателях с наддувом от приводного нагнетателя при pa > pr величина Δpi отрицательна. При газотурбинном наддуве значение pa может быть как больше, так и меньше pr, т.е. величина Δpi может быть как отрицательной, так и положительной.

При проведении расчетов потери на газообмен учитываются в работе, затрачиваемой на механические потери. В связи с этим принимают, что среднее индикаторное давление pi отличается от только на коэффициент полноты диаграммы

pi = φи . (3.4)

При работе на полной нагрузке величина pi (МПа) достигает:

для четырехтактных бензиновых двигателей…………………… 0,6÷1,4

для четырехтактных форсированных бензиновых двигателей… до 1,6

для четырехтактных дизелей без наддува………………………. 0,7÷1,1

для четырехтактных дизелей с наддувом……………………….. до 2,2

Индикаторная мощность Ni – работа, совершаемая газами внутри цилиндра в единицу времени.

Для многоцилиндрового двигателя индикаторная мощность (кВт) равна

где pi – среднее индикаторное давление, МПа;

Vh – рабочий объем одного цилиндра, л (дм 3 );

i – число цилиндров;

τ – тактность двигателя. Для четырехтактного двигателя τ=4.

Индикаторная мощность одного цилиндра

Индикаторный КПД ηi характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе цикла, ко всему количеству теплоты, внесенной в цилиндр с топливом.

где Li – теплота, эквивалентная индикаторной работе, МДж/кг;

Ни – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Для автомобильных и тракторных двигателей, работающих на жидком топливе

В автомобильных и тракторных двигателях, работающих на номинальном режиме, величина индикаторного КПД составляет:

для двигателей с электронным впрыском топлива……… 0,35÷0,45

для карбюраторных двигателей…………………………… 0,30÷0,40

Удельный индикаторный расход топлива gi [/(кВт·ч)] характеризует экономичность действительного цикла

Удельный расход топлива на номинальном режиме:

для двигателей с электронным впрыском топлива …gi = 180÷230 г(кВт·ч)

для карбюраторных двигателей………………………gi = 210÷275 г(кВт·ч)

Эффективные показатели

Эффективными показателями называют величины, характеризующие работу двигателя, снимаемую с его вала и полезно используемую. К числу эффективных показателей относятся: эффективная мощность, крутящий момент, среднее эффективное давление, удельный эффективный расход, эффективный КПД.

Читайте также:  Компьютерная диагностика датчиков двигателя

Эффективная мощность. Полезная работа, получаемая на валу двигателя в единицу времени называется эффективной мощностью Ne.

где Nмп мощность механических потерь.

Эффективная мощность дана студенту в исходных данных для проектирования ДВС (см. задание на выполнение курсового проекта).

Под механическими потерями понимают потери на все виды механического трения, осуществление газообмена, привод вспомогательных механизмов (водяного, масляного, топливного насосов, вентилятора, генератора и пр.), вентиляционные потери, связанные с движением деталей двигателя в среде воздушно-масляной эмульсии и воздуха, а также на привод компрессора.

Механические потери оценивают средним давлением механических потерь pмп, которое характеризует удельную работу механических потерь (приходящуюся на единицу рабочего объема) при осуществлении рабочего цикла.

При аналитическом определении Ne (кВт) она рассчитывается по формуле:

где pe=Le/Vh — среднее эффективное давление (МПа), т. е. полезная работа, получаемая за цикл с единицы рабочего объема;

Vh – рабочий объем цилиндра, л;

Эффективный крутящий момент Ме (Н∙м)

При расчете ДВС среднее эффективное давление (МПа) определяют как

Среднее давление механических потерь pмп (МПа) для двигателей различного типа определяется по определяется по эмпирическим формулам:

для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D>1

для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D≤1

для четырехтактных дизелей с неразделенными камерами

для предкамерных дизелей

для дизелей с вихревыми камерами

В современных автомобильных и тракторных двигателях скорость Vп.ср (м/с) поршня изменяется в пределах:

бензиновые двигатели легковых автомобилей………12-20

бензиновые двигатели грузовых автомобилей……….9-16

дизельные двигатели автомобилей…………………. 7-14

дизельные двигатели тракторов………………………..6-11

Отношение среднего эффективного давления к среднему индикаторному давлению называется механическим КПД двигателя:

Эффективный КПД двигателя ηе определяется отношением количества теплоты, эквивалентной полезной работе на валу двигателя, к общему количеству теплоты, внесенной в двигатель с топливом и может быть рассчитан по формуле:

Удельный эффективный расход [г/(кВт∙ч)] жидкого топлива

Часовой расход топлива Gт (кг∙ч)

Источник

Тепловой расчет ДВС 3S-GE, построение индикаторной диаграммы и ВСХ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» (УрФУ)
Институт новых материалов и технологий
Кафедра «ПТМиР»
Курсовая работа по дисциплине «Теория ДВС АиТ»
На тему «Тепловой расчет ДВС»
Екатеринбург 2018

Вокр=755 мм рт.ст. и tокр=10 С.
В данной курсовой работе был произведен тепловой расчет, а именно определены и обоснованы показатели и параметры рабочего цикла ДВС, результаты которых отражены в результирующей таблице.
Содержание
1. Введение…………………………………………………………………3
1.1 Технические характеристики двигателя………………………………5
1.2 Классификация………………………….………………………………6
2. Тепловой расчет и построение индикаторной диаграммы……. …….7
2.1Определение исходных данных для индикаторной диаграммы……..7
2.2 Построение и анализ индикаторной диаграммы……………….…….11
2.2.1. Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя…………….14
2.2.2. Эффективные показатели двигателя………………………………..15
2.2.3. Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя…16
3. Внешнескоростная характеристика двигателя 3S-GE……………..…..18
4. Заключение……..………………………………………………………. 22
5. Список литературы………………………………………………………23

Тип двигателя 4-цилиндровый, 16-клапанный, DOHC, жидкостное охлаждение, система изменяемых фаз газораспределения (DUAL VVT-i)
Число цилиндров 4
Расположение цилиндров Рядное
Порядок работы цилиндров 1 – 3 – 4 – 2
Схема нумерации цилиндров
Диаметр цилиндра, мм 86
Ход поршня, мм 86
Рабочий объем двигателя, л 1,948
Степень сжатия 12
Номинальная мощность брутто, кВт (л.с.), не менее 115 (156)
Частота вращения коленча-того вала при номинальной мощности, мин-1 7000
Максимальный крутящий момент Н.м (кгс.м), 216 (22)
Частота вращения коленча-того вала, соответствующая максимальному крутящему моменту, мин-1 4800
Частота вращения на холостом ходу, мин-1: 800
Удельный расход, г/кВт·ч (г/л.с.·ч.): минимальный, 290 (215)
Расход масла на угар на 1000км, г 250
Способ питания Инжекторный
Число клапанов на один цилиндр 4

Состав: ПЗ, Индикаторная диаграмма рабочего двигателя, внешне-скоростная характеристика

Источник

Практические работы по дисциплине «Силовые агрегаты»

ИСОиП (ф) ДГТУ
Кафедра техника и технологии автомобильного транспорта
Практические работы по дисциплине «Силовые агрегаты»
Шахты 2015

Исходные данные
Двигатель УЗАМ-331
Число цилиндров 4
Диаметр цилиндра/ход поршня 82/70
Длина шатуна, мм 123
Частота вращения коленвала, мин 5500
Степень сжатия 9,9
Мощность, кВт 47
Коэффициент избытка воздуха 0,86

Состав: 8 практических работ. В компасе выполнены следующие диаграммы: индикаторная диаграмма ДВС, полярная диаграмма нагрузки на шатунную шейку коленвала, диаграмма нагрузки на шатунную шейку коленвала в прямоугольных координатах, кинематика КШМ, динамика КШМ.

Софт: КОМПАС-3D 16

Дата: 2015-12-10

Просмотры: 816

83 Добавить в избранное

Еще чертежи и проекты по этой теме:

Состав: ПЗ,Винт гребной,Схема топливной системы,Электрогидравлическая форсунка(СБ),Индикаторная диаграмма,Диаграмма процесса управления топливоподачи,Эскизы технологического процесса,Стол поворотный,ТЭП,КТПД,КТПР

Состав: Пояснительная записка, Индикаторная диаграмма, Индикаторная диаграмма по методу Брикса, Схемы системы охлаждения и системы смазки V двигателя, Черчеж с графиками

Состав: Экологические аспекты применения КПГ, Система питания автомобиля Toyota Camry XV40 при работе на КПГ, Индикаторная диаграмма двигателя 2GR-FE, Автомобиль Toyota Camry XV40 модернизированный для работы на КПГ, Крепление баллона Сборочный чертеж, Технико-экономические показатели проекта, Спецификации, Деталировка на баллон

Состав: Пояснительная записка, индикаторная диаграмма, разрез ДВС, поршень и шатун, спецификация

Дата: 2015-12-10

Просмотры: 816

Читайте также:  Дизельный двигатель peugeot 308

83 Добавить в избранное

Источник

Тепловой расчет четырехтактного бензинового двигателя

Самарский Государственный Технический Университет
Кафедра Транспортные процессы и технологические комплексы
Курсовой проект по дисциплине «Конструкция и основы расчёта автомобильного двигателя»
На тему: тепловой расчет четырехтактного бензинового двигателя
Самара 2016

Целью разработки и написания курсового проекта является проведение теплового расчета четырехтактного бензинового двигателя, с эффективной мощностью двигателя Ne=40кВТ при частоте вращения коленчатого вала 3500.
Выполнено вычисление и анализ теплового расчета четырехтактного бензинового двигателя, определены параметры рабочего тела, изучена классификация ДВС.

Состав: ПЗ, Индикаторная диаграмма, Внешняя скоростная характеристика

Софт: КОМПАС-3D 15

Дата: 2016-04-13

Просмотры: 915

77 Добавить в избранное

Еще чертежи и проекты по этой теме:

Состав: Пояснительная записка, Индикаторная диаграмма, Внешняя скоростная характеристика.

Состав: График фаз газораспределения, Индикаторная диаграмма бензинового двигателя, график суммарного крутящего момента, Графики удельных сил, полярная диаграмма нагрузки на шатунную шейку, Диаграмма износа шатунной шейки, Чертёж коленчатого вала

Состав: ПЗ, Индикаторная диаграмма рабочего двигателя, внешне-скоростная характеристика

Софт: КОМПАС-3D 16.1.8 SP3

Состав: 1.Teplovoy_raschet (1).xls, Лист 1 автомобильные двигатели.cdw, Лист 1 автомобильные двигатели.cdw, Распределительный вал 1.cdw, Записка Автомоб. двигатели курсовая.docx

Дата: 2016-04-13

Просмотры: 915

77 Добавить в избранное

Источник

Индикаторные диаграммы ДВС

Исследование работы реального поршневого двигателя целесообразно производить по диаграмме, в которой дается изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня за весь

цикл. Такую диаграмму, снятую с по­мощью специального прибора индикато­ра, называют индикаторной диаграммой. Площадь замкнутой фигуры индикатор­ной диаграммы изображает в определенном масштабе индикаторную работу газа за один цикл.

На рис. 7.6.1 изображена индикаторная диаграмма двигателя, работающего с быстрым сгоранием топлива при посто­янном объеме. В качестве горючего для этих двигателей применяют легкое топливо бензин, светильный или генераторный газ, спирты и др.

При ходе поршня из левого мертвого положения в крайнее правое через всасывающий клапан засасывается горючая смесь, состоящая из паров и мелких частиц топлива и воздуха. Этот процесс изображается на диаграмме кривой 0-1, которая называется линией всасывания. Очевидно, линия 0-1 не является термодинамическим процессом, так как в нем основные параметры не изменяются, а изменяются только масса и объем смеси в цилиндре. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, происходит сжатие горючей смеси. Процесс сжатия на диаграмме изображается кривой 1-2, которая называется линией сжатия. В точке 2, когда поршень еще немного не дошел до левого мертвого положения, происходит воспламенение горючей смеси от электрической искры. Сгорание горючей смеси происходит почти мгновенно, т. е. практически при постоянном объеме. Этот процесс на диаграмме изображается кривой 2-3. В результате сгорания топлива температура газа резко возрастает и давление увеличивается (точка 3). Затем продукты горения расширяются. Поршень перемещается в правое мертвое положение, и газы совершают полезную работу. На индикаторной диаграмме процесс расшире­ния изображается кривой 3-4, называемой линией расширения. В точке 4 открывается выхлопной клапан, и давление в цилиндре падает почти до наружного давления. При дальнейшем движении поршня справа налево из цилиндра удаляются продукты сгорания через выхлопной клапан при давлении, несколько превышающем атмосферное давление. Этот процесс изображается на диаграмме кривой 4-0 и называется линией выхлопа.

Рассмотренный рабочий процесс совершается за четыре хода поршня (такта) или за два оборота вала. Такие двигатели назы­ваются четырехтактными.

Из описания работы процесса реального двигателя внутрен­него сгорания с быстрым сгоранием топлива при постоянном объ­еме видно, что он не является замкнутым. В нем имеются все при­знаки необратимых процессов: трение, химические реакции в рабо­чем теле, конечные скорости поршня, теплообмен при конечной разности температур и т. д.

Рассмотрим идеальный термодинамический цикл двигателя с изохорным подводом количества теплоты (v=соnst), состоящий из двух изохор и двух адиабат.

На рис. 70.2 и 70.3 представлен цикл в — и – диаграммах, который осуществляется следующим образом.

Идеальный газ с начальными параметрами и сжимается по адиабате 1-2 до точки 2. По изохоре 2-3 рабочему телу сообща­ется количество теплоты . От точки 3 рабочее тело расширяется по адиабате 3-4. Наконец, по изохоре 4-1 рабочее тело возвращает­ся в первоначальное состояние, при этом отводится количество теплоты в теплоприемник. Характеристиками цикла являются степень сжатия и степень повышения давления .

Определяем термический КПД этого цикла, полагая, что теплоемкость и величина постоянны:

.

Количество подведенной теплоты , а количество отведенной теплоты .

Тогда термический КПД цикла

.

Термический КПД цикла с подводом количества теплоты при постоянном объеме

. (7.6.1) (17:1)

Из уравнения (70.1) следует, что термический КПД такого цикла зависит от степени сжатия и показателя адиабаты или от при­роды рабочего тела. КПД увеличивается с возрастанием и . От степени повышения давления , термический КПД не зависит.

С учетом – диаграммы (рис. 70.3) КПД определяем из соотношения площадей:

= (пл. 6235—пл. 6145)/пл. 6235 = пл. 1234/пл. 6235.

Очень наглядно можно проиллюстрировать зависимость КПД от увеличения на – диаграмме (рис. 7.70.3).

При равенстве площадей подведенного количества теплоты в двух циклах (пл. 67810=пл. 6235), но при разных степенях сжатия КПД будет больше у цикла с большей степенью сжатия, так как в теплоприемник отводится меньшее количество теплоты, т. е. пл. 61910

Читайте также:  Как прозвонить синхронный двигатель

Однако увеличение степени сжатия ограничивается возможностью преждевременного самовоспламенения горючей смеси, нарушающего нормальную работу двигателя. Кроме того, при высоких степенях сжатия скорость сгорания смеси резко возрастает, что может вызвать детонацию (взрывное горение), которая резко снижает экономичность двигателя и может привести к поломке его деталей. Поэтому для каждого топлива должна применяться определенная оптимальная степень сжатия. В зависимости от рода топлива степень сжатия в изучаемых двигателях изменяется от 4 до 9.

Таким образом, исследования показывают, что в двигателях внутреннего сгорания с подводом количества теплоты при постоянном объеме нельзя применять высокие степени сжатия. В связи с этим рассматриваемые двигатели имеют относительно низкие КПД.

Теоретическая полезная удельная работа рабочего тела зависит от взаимного расположения процессов расширения и сжатия рабочего тела. Увеличение средней разности давлений между линиями расширения и сжатия позволяет уменьшить размеры цилиндра двигателя. Если обозначить среднее давление через то теоретическая полезная удельная работа рабочего тела составит

.

Давление называют средним индикаторным давлением (или средним цикловым давлением), т. е. это условное постоянное давление, под действием которого поршень в течение одного хода совершает работу, равную работе всего теоретического цикла.

Цикл с подводом количества теплоты в процессе

Изучение циклов с подводом количества теплоты при постоянном объеме показало, что для повышения экономичности двигателя, работающего по этому циклу, необходимо применять высокие степени сжатия. Но это увеличение ограничивается температурой самовоспламенения горючей смеси. Если же производить раздельное сжатие воздуха и топлива, то это ограничение отпадает. Воздух при большом сжатии имеет настолько высокую температуру, что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. И наконец, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое тяжелое и дешевое топливо – нефть, мазут, смолы, каменноугольные масла и пр.

Такими высокими достоинствами обладают двигатели, работающие с постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении. В них воздух сжимается в цилиндре двигателя, а жидкое топливо распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие позволяет применять высокие степени сжатия (до ) и исключает преждевременное самовоспламенение топлива. Процесс горения топлива при постоянном давлении обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки. Создание такого двигателя связывают с именем немецкого инженера Дизеля, впервые разработавшего конструкцию подобного двигателя.

Рассмотрим идеальный цикл двигателя с постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении, т. е. цикл с подводом количества теплоты при постоянном давлении. На рис. 70.4 и 70.5 изображен этот цикл в и диаграммах. Осуществляется он следующим образом. Газообразное рабочее тело с начальными параметрами , , сжимается по адиабате 1-2; затем телу по изобаре 2-3 сообщается некоторое количество теплоты . От точки 3 рабочее тело расширяется по адиабате 3-4. И наконец, по изохоре 4-1 рабочее тело возвращается в первоначальное состоя­ние, при этом в теплоприемник отводится теплота .

Характеристиками цикла являются степень сжатия и степень предварительного расширения .

Определим термический КПД цикла, полагая, что теплоемкости и и их отношение постоянны:

.

Количество подведенной теплоты

,

количество отведенной теплоты

Термический КПД цикла

Среднее индикаторное давление в цикле с подводом теплоты при определяется из формулы

Среднее индикаторное давление увеличивается с возрастанием и .

Цикл с подводом количества теплоты в процессе при и , или цикл со смешанным подводом количества теплоты.

Двигатели с постепенным сгоранием топлива при имеют некоторые недостатки. Одним из них является наличие компрессора, применяемого для подачи топлива, на работу которого расходуется 6–10% от общей мощности двигателя, что усложняет конструкцию и уменьшает экономичность двигателя. Кроме того, необходимо иметь сложные устройства насоса, форсунки и т. д.

Стремление упростить и улучшить работу таких двигателей привело к созданию бескомпрессорных двигателей, в которых топливо механически распыляется при давлениях 50–70 МПа. Проект бескомпрессорного двигателя высокого сжатия со смешанным подводом количества теплоты разработал русский инженер Г. В. Тринклер. Этот двигатель лишен недостатков обоих разобранных типов двигателей. Жидкое топливо топливным насосом подается через топливную форсунку в головку цилиндра в виде мельчайших капелек. Попадая в нагретый воздух, топливо само­воспламеняется и горит в течение всего периода, пока открыта форсунка: вначале при постоянное объеме, а затем при постоян­ном давлении.

Идеальный цикл двигателя со смешанным подводом количества теплоты изображен в – и – диаграммах на рис. 70.6 и 70.7.

Рабочее тело с параметрами , , сжимается по адиабате 1-2 до точки 2. По изохоре 2-3 к ра­бочему телу подводится первая

доля теплоты . По изобаре 3-4 подводится вторая доля теплоты .

От точки 4 рабочее тело расширяется по адиабате 4-5. И наконец, по изохоре 5-1 рабочее тело возвращается в первоначальное состояние – в точку 1, при этом отводится теплота в теплоприемник. Характеристиками цикла являются степень сжатия , степень повышения давления и степень предварительного расширения .

Определим термический КПД цикла при условии, что теплоемкости , и показатель адиабаты постоянны:

Первая доля подведенного количества теплоты

.

Вторая доля подведенного количества теплоты

.

Количество отведенной теплоты

.

Раздел 8. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Ответы на популярные вопросы