В) Тсм=Т0=293 К; ДТ =5 К; Тr=1045 К; Pr =0,1114 МПа; Ра =0,0912 МПа; е=9,9;

Температура газа в конце впуска, К:

А) К;

Б) К;

Б) К.

Коэффициент наполнения:

.

А) ;

Б) ;

В) .

3.3 Процесс сжатия

Давление заряда в конце сжатия, МПа:

.

А) МПа;

Б) МПа;

В) МПа.

где n1 - показатель политропы сжатия, для двигателей, работающих на жидком топливе, рассчитывается по эмпирическому уравнению:

=;

для газового топлива принимается равным 1,37...1,39.

Температура заряда в конце сжатия, К:

А) К;

Б) К;

В) К.

Средняя мольная теплоемкость заряда,, в конце процесса сжатия для всех типов двигателей:

.

А) кДж/кмоль;

Б) кДж/кмоль;

В) кДж/кмоль.

3.4 Процесс сгорания

Количество продуктов сгорания () или () для:

А) бензиновых двигателей:

=;

Б) сжиженного газа:

=

=

В) =.

Коэффициент молекулярного изменения

.

А)

Б)

В)

Потери теплоты из-за неполноты сгорания при б<1:

.

А) ;

Б) ;

В) т.к. б=1

Здесь - низшая теплота сгорания, для бензина = 43900 кДж/м3, для сжиженного газа = 98000 кДж/м3.

Коэффициент использования теплоты

Коэффициент использования теплоты выражает долю низшей теплоты сгорания топлива, используемую на повышение внутренней энергии газа и на совершение работы.

Величина коэффициента использования теплоты принимается на основе экспериментальных данных в зависимости от конструкции двигателя, режима его работы, системы охлаждения, формы камеры сгорания, способа смесеобразования, коэффициента избытка воздуха и частоты вращения коленчатого вала. Коэффициент использования теплоты для карбюраторных двигателей определяется по имперической формуле

А)

Б)

В)

Температура газов в конце сгорания определяется из уравнения сгорания для:

А) и В) бензиновых двигателей:

;

Б) газового двигателя с искровым зажиганием:

Низшая теплота сгорания Hu: для бензинов - 43900 кДж/кг, для сжиженного газа - 98000 кДж/м3;

Средняя мольная теплоёмкость (кДж/кмоль град) продуктов сгорания для:

бензинового и газового топлива:

;

В результате подстановки значения б и решения получим новые уравнения вида:

;

.

После подстановки этих значений в уравнения сгорания их правые части принимают вид . В результате уравнение сгорания с учетом определенных ранее величин принимает вид

.

Решая уравнение относительно ТZ, находим

.

Величина ТZ определяется на ЭВМ при помощи таблицы Excel.

Таблица 1

Давление газов в конце сгорания для двигателей с искровым

зажиганием, МПа:

А)

Б)

В)

Действительное давление газов в конце сгорания для двигателя

с искровым зажиганием, МПа:

.

А)

Б)

В)

Степень повышения давления для двигателей с искровым зажиганием:

.

А)

Б)

В)

3.5 Процесс расширения

Средний показатель политропы расширения для двигателей, работающих на жидком топливе:

.

А) ;

Б)

В)

Давление (МПа) и температура газов (К) в конце расширения для:

; .

А) ;

Б) ;

В) .

3.6 Индикаторные показатели рабочего процесса

Теоретическое среднее индикаторное давление цикла (МПа) для двигателей с искровым зажиганием:

;

Величина Рi' рассчитывается на ЭВМ при помощи таблицы Excel

Таблица 2

Действительное среднее индикаторное давление МПа:

,

где ц - коэффициент полноты индикаторной диаграммы. Коэффициент полноты диаграммы принимается равным:

-для бензиновых двигателей с электронным впрыском - 0,95…0,98;

-для карбюраторных и газовых двигателей - 0,94…0,97;

А) ;

Б) ;

В) .

Индикаторный кпд

А)

Б)

В)

Индикаторный удельный расход топлива

Индикаторный удельный расход жидкого топлива, :

.

А) ;

В)

Индикаторный удельный расход газового топлива, :

.

Б)

Индикаторный удельный расход теплоты на единицу мощности, :

А) двигатели, работающие на жидком топливе:

Б) двигатели, работающие на газовом топливе:

В) двигатели, работающие на жидком топливе:

При определении индикаторного удельного расхода теплоты для жидкого топлива величина низшей теплоты сгорания подставляется в Дж/кг, газового - в МДж/м3

3.7 Механические потери в двигателе и эффективные показатели его работы

Среднее давление механических потерь (МПа) для:

бензиновых двигателей с числом цилиндров до 6 и отношением S/D>1:

;

где Ст - средняя скорость поршня, м/с

,

где S - ход поршня, м; n - частота вращения об/мин.

Pм = 0,049 + 0,0152 М 13,25 = 0,250 МПа

Для впрыска: Pм = 0,024 + 0,0053 М Cm = 0,094 МПа.

Среднее эффективное давление, МПа:

.

А) для бензиновых двигателей: Ре = Рi - Рм = 1,08-0,250=0,83;

Б) для газовых двигателей: Ре = Рi - Рм = 0,92-0,250=0,67;

В) для впрыска Pe=1,1-0,103=0,997.

Механический кпд

.

А)

Б)

В)

Эффективный кпд

.

А)

Б)

В)

Эффективный удельный расход топлива

А) ge для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

Б) Ve для двигателей, работающих на газовом топливе,:

.

В) ge для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

В связи с тем, что теплота сгорания газового топлива изменяется в широких пределах, в газовых двигателях оценку экономичности проводят по эффективному расходу теплоты, :

Б)

Для двигателей, работающих на жидком топливе, :

А)

В)

Эффективная мощность двигателя, кВт:

;

А)

Б)

В)

Часовой расход топлива:

А) для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

Б) для двигателей, работающих на газовом топливе, :

.

В) для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

4. Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Расчет параметров скоростной характеристики ведется по следующим уравнениям:

А) эффективная мощность, кВт:

,

где Nex - эффективная мощность на различных скоростных режимах, кВт;

Ne - мощность по заданию, кВт;

nx - текущее значение частоты вращения, об/мин;

ne - частота вращения по заданию, об/мин.

Таблица 3

Б) эффективный удельный расход топлива:

-для бензиновых и дизельных двигателей, г/кВт•ч:

;

-для газовых двигателей, м3/кВт•ч:

,

где ge и Ve - эффективные удельные расходы жидкого и газового топлива, полученные в тепловом расчете.

Таблица 4

В) часовой расход топлива, кг/ч:

.

г) крутящий момент, Н•м:

.

Таблица 5

Рис. 5. Скоростная характеристика

В связи с тем, что удельный расход топлива для двигателей на жидком и газовом топливе измеряется в различных величинах, для сравнения этих двигателей по экономичности используют удельные расходы теплоты.

С использованием данных теплового расчета и скоростных характеристик составляется таблица основных параметров рабочего процесса и показателей работы двигателя на базовом (жидком) и газовом топливе.

Основные параметры рабочих процессов и показателей двигателя на различных видах топлива

Таблица 6

5. Построение индикаторной диаграммы в координатах P - V

Индикаторная диаграмма строится в левом верхнем углу листа графической части. Размеры диаграммы должны быть такими, чтобы её высота была в 1.5…1,7 раза больше основания. Построение индикаторной диаграммы проводится в следующем порядке:

а) определяется объем камеры сгорания, л:

.

б) строятся оси P и V, выбирается масштаб;

в) на осях откладываются величины Va, Vc, Vh, Pa, Pc, Pz, Pb, Pr, определенные в тепловом расчете; проводится линия атмосферного давления Р0=0,1 МПа;

г) производится построение линий впуска и выпуска. В связи с тем, что для двигателей без наддува давления этих процессов незначительно отличаются от давления Р0, то их проводят с некоторым отклонением от масштаба давлений: впуск на 1 мм ниже, а выпуск - на 1 мм выше линии Р0;

д) построение политропы сжатия а - с проводится аналитическим методом. Давление в любой точке политропы сжатия Рсх определяется из уравнения политропы: . Таким образом, можно записать:

,

где Vx - объем, соответствующий точке политропы с давлением Рсх..

Давление в любой точке политропы сжатия

.

Принимая для бензиновых и газовых двигателей Vx=2Vc; 3Vc; 4Vc и т.д. получаем

и т. д.

Полученные точки соединяются с помощью лекал.

ж) построение политропы расширения z - b проводится аналитическим методом. Давление в любой точке политропы расширения Рzx определяется из уравнения политропы: . Таким образом, можно записать:

,

где Vx - объем, соответствующий точке политропы с давлением Pzx.

Давление в любой точке политропы расширения

.

Принимая для бензиновых и газовых двигателей Vx=2Vz; 3Vz; 4Vz и т.д. (для данных типов двигателей Vz=Vc) получаем

и т. д.

з) для построения реальной политропы сжатия с учетом угла опережения зажигания для бензиновых и газовых двигателей определяются точки с' и с?:

Рс?=(0,8…0,9)Рс;

Рс?=(1,15…1,25)Рс.

Точка с? откладывается на теоретической политропе сжатия, а точка с? - на вертикале cz. Для получения действительной политропы сжатия необходимо соединить точки с? и с? минуя точку с.

и) на политропе расширения индикаторной диаграммы бензиновых и газовых двигателей наносят точку zд: . Данная точка соединяется с точкой с? прямой линией.

Индикаторные диаграммы приведены на графике.

Вывод

Для двигателя ВАЗ-2109 произвели тепловой расчет при работе на жидком топливе и при переводе на газовое без изменения степени сжатия. Получив данные, мы сделали соответствующие выводы: при применении инжекторной системы питания эффективная мощность двигателя увеличивается по сравнению с карбюраторной и газовой системами. Но чтобы этого добиться, необходимо на автомобиль установить очень сложную конструкцию.

При переходе на газовое питание мощность резко падает, но при этом и расход топлива существенно снижается, что экономически выгодно. Также не менее важным недостатком является значительный выброс СН в режимах холостого хода и при малой нагрузке.

Сейчас карбюраторы уже отживают свой век, так как даже, несмотря на сложность применяемых конструкций для инжекторных систем, они более экономичны и практичны. Топливная пленка - причина неполного сгорания топлива и выделения значительного количества токсичных веществ. Поэтому карбюраторы являются наиболее грязными в экологическом отношении. Также невозможность равномерного распределения топлива по цилиндрам. Из-за чего двигатели с карбюраторами имеют высокий расход топлива и не отдают полной мощности.

Страницы: 1, 2