Модернизация системы охлаждения двигателя Газели (стр. 8 из 19)

Система выпуска отработавших газов состоит из двух труб двигателя, двух приемных труб соединенных газоприемником, глушителя, резонатора и выпускной трубы с наконечником. Глушитель и резонатор неразборной конструкции. Корпус глушителя покрыт теплоизоляционным слоем асбеста, который для предотвращения от повреждения обернут жестью.

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

3.1 Топливо

В соответствии с заданной степенью сжатия e=9.5 для рассчитываемого двигателя можно использовать бензин марки А-92.

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина:

– углерода C – 0.855;

– водорода H – 0.145;

– молекулярная масса m_T=115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания:

(3.1)

кДж/кг.

3.2 Параметры рабочего тела

1) Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива принятого состава, определяется по формуле:

(3.2)

моль/кг.

(3.3)

2) Коэффициент избытка воздухаустанавливаетсяна основании следующих соображений. На современных двигателях устанавливают многокамерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси. a=0.95 по заданию.

3) Количество горючей смеси:

кмоль св. зар./кг топл. (3.4)

4) Количество отдельных компонентов продуктов полного сгорания при К=0.5 и принятом скоростном режиме:

(3.5)

кмоль СО₂/кг топл.;

(3.6)

кмоль СО/кг топл.;

(3.7)

кмоль Н₂О/кг топл.;

(3.8)

кмоль Н₂/кг топл.;

кмоль N₂/кг топл. (3.9)

5) Общее количество продуктов полного сгорания

(3.10)

кмоль пр.сг./кг топл.

3.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Атмосферные условия: р₀=0.1 МПа;

Т₀=293 К;

Давление окружающей среды: р_к=р₀=0.1 МПа;

Температура окружающей среды: Т_к=Т₀=293 К.

Температура остаточных газов. При постоянном значении степени сжатия e=9,5 температура остаточных газов практически линейно возрастает с увеличением скоростного режима при a=const, но уменьшается при обогащении смеси. Учитывая уже определенные значения n и a, можно принять значения T_r для расчетного режима карбюраторного двигателя в пределах, T_r=1040 К.

Давление остаточных газов p_r, за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивления при конструктивном оформлении выпускных трактов рассчитываемого двигателя можно принять на номинальном скоростном режиме:

МПа (3.11)

3.4 Процесс впуска

1) Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается DT_N= 8 °C.

2) Плотность заряда на впуске

кг/м³ (3.12)

где

Дж/(кг·град) – удельная газовая постоянная для воздуха.

3) Потери давления на впуске в двигателе. В соответствии со скоростным режимом двигателя и с учетом небольших гидравлических сопротивлений во впускной системе можно принять

; ω_вп=95 м/с.

(3.13)

МПа

где β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом

сечении цилиндра;

ξ_вп – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наибо-

лее узкому сечению;

ω_вп – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной

системы

4) Давление в конце впуска

МПа (3.14)

5) Коэффициент остаточных газов. При определении g_r для карбюраторных двигателей без наддува принимается коэффициент очистки

, а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме . Тогда при (n_N=4500 мин^-1)

(3.15)

где

- температура подогрева свежего заряда от стенок.

6) Температура в конце впуска

(3.16)

К

7) Коэффициент наполнения

(3.17)

3.5 Процесс сжатия

В четырехтактных двигателях без наддува воздух поступает во впускной трубопровод с температурой окружающей среды. Поэтому процесс сжатия не является адиабатным, а протекает в условиях теплообмена между свежим зарядом и деталями двигателя. В начале сжатия температура свежего заряда значительно ниже температуры окружающих поверхностей цилиндра, днища поршня, головки цилиндра, тарелок клапанов. Вследствие этого наблюдается приток теплоты к свежему заряду. По мере увеличения давления сжатия температура заряда повышается и с некоторого момента становится выше температуры окружающих поверхностей. Направление теплового потока изменяется на обратное и теплота уже будет передаваться от заряда к деталям двигателя.

Таким образом, процесс сжатия протекает с переменным показателем политропы сжатия n₁.

Ввиду сложности теплообмена между свежим зарядом и окружающими деталями можно считать, что в реальном двигателе процесс сжатия проходит по политропе с некоторым средним значением показателя n₁.

Основным факторами, влияющими на показатель политропы сжатия n₁, являются: частота вращения коленчатого вала, интенсивность охлаждения цилиндра, его размеры, конструктивные особенности камер сгорания, утечка газов через неплотности поршневых колец и клапанов.

1) По номограмме рис. 4.4 [1] определяем показатель адиабаты k₁=1.3768.

2) Значение показателя политропы сжатия принимаем равным n₁=1.376.

3) Давление в конце сжатия:

МПа (3.18)

4) Температура в конце сжатия:

К (3.19)

5) Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха)

(3.20)

кДж/(кмоль·град);

где

775 – 273 = 502 °С

б) остаточных газов (определяется методом интерполяции по табл. 3.8 [1]) при n_N=4500 мин^-1, α=0.95 и t_c=502°С

кДж/(кмоль·град) (3.21)

где 24.014 и 24.440 – значения теплоемкости продуктов сгорания при

соответственно при 500 и 600 єС, [1, табл. 3.8].

в) рабочей смеси

(3.22)