11032008100950,955,9618,45293Проектир.1103200890810,95,1521,35266ПрототипbеРлVлSeDnнРе176,5210016,51301401,07714,8611,87238Проектир.1602100161351351,08,6418,5206ПрототипbеРл VлSeDnнМодель
Л
мм
мм
кВт
Проектируемый двигатель по удельным показателям: литровой мощности - Рл=11,87 кВт/л и топливной экономичности be=206 г/кВт.ч превосходит один из прототипов ЯМЗ-238 в основном за счет применения наддува.
Исходные данные для расчета:
тип двигателя – четырехтактный, бензиновый, автомобильного типа, номинальная мощность (Ре=110кВт), номинальная частота вращения (nн=3200 мин-1), степень сжатия (ε=8).
Расчет процессов впуска и выпуска
а). Задаемся значениями: Т0; р0; Тr; рr; DТ; gr; ра.
Температура Тr и давление рr остаточных газов зависят от частоты вращения и нагрузки двигателя, сопротивления выпускного тракта, способа наддува.
рr=1,15·ро=1,15·0,1=0,115МПа.
Температуру остаточных газов (Тr) принимаем 1000К.
Температуру подогрева свежего заряда (ΔТ) принимаем 10 град.
Коэффициент остаточных газов (gr) принимаем 0,065.
Давление в конце впуска (ра ) принимаем из следующего соотношения:
ра=ро - Dра .
Потери давления (Dра) за счет сопротивления впускного тракта:
,
Принимаем коэффициент сопротивления впускного тракта к=2,5; скорость заряда на впуске ω=90 м/с.
Плотность заряда на впуске:
ра=0,1- 0,012=0,088МПа.
б). Определяем величину температуры в конце впуска :
Определяем коэффициент наполнения:
=.
в). В зависимости от принятого значения коэффициента избытка воздуха (a=1) определяем массу свежего заряда, введенного в цилиндры двигателя (ориентировочно):
М1 = a lо / 29; кмоль.
lo= 14,5 кг. воздуха / кг. топлива – для дизеля;
Масса воздуха в кмолях: Lo=lo/29. (29 –масса 1 кмоль воздуха).
М1=1·14,5/29=0,5 кмоль.
Процесс сжатия
Определяем параметры процесса сжатия: n1; рс; Тс, .
а). Показатель политропы сжатия определяем из соотношения:
n1 = 1,41 – 100/nн =1.41-100/3200=1,38.
б). Давление конца сжатия:
= 0,088·81,38 = 1,55МПа.
в). Температура конца сжатия:
350·81,38-1 = 771К.
г). Масса рабочей смеси в конце сжатия :
=0,5·(1+0,065) =0,535кмоль.
д). Теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия:
Процесс сгорания
а). Определяем массу продуктов сгорания в цилиндрах двигателя:
+М1 gr ,
б). Определяем температуру газов в цилиндре в конце процесса сгорания из уравнения:
,
СVz – теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении:
СVz= (18,4+2,61)+(15,5+13,81)10-4Тz=21+0,0028,3Tz
m -коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси в ходе сгорания m==
x - коэффициент использования теплоты в ходе сгорания, принимаем равным 0,85.
.Нн- низшая теплотворная способность топлива:
для дизтоплива -
Уравнения сгорания после подстановки соответствующих значений решается как квадратное уравнение:
А Тz2 + В Тz + C =0,
Tz = .
Tz=2950K.
в). Определяем максимальное давление газов в цилиндре:
рz = рсТz/Tc=1,55·1,0652950/771=6,32МПа.
Степень повышения давления: =6,32/1,55=4,07.
Процесс расширения
Определяем параметры процесса расширения: n2; рb; Тb.
а). Показатель политропы расширения определяем из соотношения:
n2 = 1,22 + 130/nн =1,22+130/3200=1,26.
б). Давление и температура конца расширения:
=0,46МПа.
=1717К.
Полученные расчетные значения термодинамических параметров процессов цикла соответствуют данными таблицы 2.
Индикаторные показатели цикла
а). Определяем среднее индикаторное давление газов:
.
б). Индикаторный КПД цикла:
=.
в). Индикаторный удельный расход топлива:
.
Эффективные показатели двигателя
а). Определяем среднее давление механических потерь:
=0,04+0,0135·10=0,175МПа,
принимаем среднюю скорость поршня сп=10 м/с
б). Среднее эффективное давление газов:
=1,06 - 0,175=0,885 МПа.
в). Механический КПД двигателя:
г). Эффективный КПД двигателя:
=
д). Удельный эффективный расход топлива:
.
Полученные эффективные показатели двигателя соответствуют значениям таблицы 4.
Определение основных размеров двигателя
а). Определяем рабочий объем одного цилиндра по заданным значениям мощности, частоты вращения и расчетному значению среднего эффективного давления газов (ре):
, л.
б). Принимаем отношение хода (S) поршня к диаметру (D) равным 0,9 и определяем:
, мм; S = (S/D) × D=81 мм.
Результаты теплового расчета необходимо сводим в таблицу и проводим анализ с точки зрения соответствия показателей рассчитываемого двигателя показателям двигателей, приведенных в приложении.
Характеристика двигателей
Модель
двигателя
ЯМЗ-238
Л
мм
мм
studfiles.net
Мощность и топливная экономичность являются основными показателями, характеризующими эксплуатационные качества двигателя. Поэтому необходим периодический контроль топливной экономичности дизеля в условиях его использования. Целесообразно при ТО-2 (через каждые 480-500 моточасов) оценить экспресс-методом топливную экономичность дизеля, измеряя расход топлива на холостом ходу. При ТО-3 (через 960-1000 моточасов) топливную экономичность измеряют более точно, одновременно измеряя расход топлива и мощность дизеля, что позволит установить удельный расход топлива.
Работоспособный двигатель на холостом ходу расходует топливо на преодоление внутренних механических сопротивлений. По расходу топлива на холостом ходу представляется возможным оценить топливную экономичность дизеля экспресс-методом с помощью топливомера КИ-8940. Для этого топливомер подключают к фильтру грубой очистки топлива. У тракторов К-701, К- 700 и Т-150К перекрывают перепускной топливопровод. Прогревают дизель до температуры охлаждающей жидкости 70-90°С, устанавливают максимальную частоту вращения коленчатого вала и измеряют мгновенный расход топлива. Сравнивают полученное значение с номинальным и допустимым значением расхода топлива на холостом ходу. Если фактический расход больше допустимого, то проверяют систему топливоподачи и устраняют неисправности.
Для контроля мощности и экономичности двигателя при ТО-3 могут применяться бестормозные, тормозные и порциальные способы. Тормозные способы испытания двигателей являются наиболее точными, менее трудоемкими, но для проведения испытаний требуются сложные нагрузочные устройства — тормозные установки, с помощью которых коленчатый вал нагружают необходимым моментом сопротивления.
Бестормозные способы основаны на использовании механических потерь в отключенных цилиндрах двигателя в качестве нагрузки работающих цилиндров, мощность которых определяют на режиме перегрузки по частоте вращения коленчатого вала.
Порциальный способ сочетает в себе бестормозной и тормозной способы испытания, что достигается выключением части цилиндров и догрузкой работающих цилиндров до режима, соответствующего максимальному расходу топлива. При этом способе можно использовать тормозные установки малой мощности для испытания двигателей.
Стационарный пост диагностирования колесных тракторов оборудуют специальным тормозным стендом КИ-8948.
В хозяйствах мощность дизеля целесообразно определять по ускорению коленчатого вала. Этот бестормозной способ основан на измерении углового ускорения коленчатого вала в режиме свободного разгона при резком повышении частоты вращения на холостом ходу с минимально устойчивой до максимальной. Чем больше мощность дизеля, тем больше ускорение коленчатого вала.
Ускорение измеряют электронным прибором ИМД-Ц (ИМД-ЦМ), индукционный датчик которого фиксирует прохождение зубьев венца маховика. Для установки датчика в картере маховика против зубчатого венца сверлят отверстие и нарезают резьбу М16х1,5. У дизелей СМД-60, СМД-62 и А-01М датчик закрепляют на технологической крышке, устанавливаемой вместо крышки люка картера маховика.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Предварительные данные о состоянии двигателя можно получить, наблюдая за его пуском и прогревом.Если двигатель исправен, его можно летом запустить в течение 2—3 мин, зимой — 8—10 мин. Увеличение продолжительности запуска свидетельствует об уменьшении компрессии, неисправности топливной аппаратуры или механизма пуска.Прогрев исправного двигателя до исчезновения видимого дымления при закрытой шторке радиатора летом длится 5—8 мин. Необходимость более длительного прогрева указывает на неисправности в системе охлаждения или является признаком отложения нагара на клапанах, поршнях и поршневых кольцах.О техническом состоянии двигателя судят также по цвету выпускных газов. Бездымный выпуск на установившемся режиме соответствует нормальной работе двигателя. При изменении режима работы появляется легкий дым и у исправного двигателя. Белый дым указывает на выброс не-сгоревшего топлива в виде паров и мелких капель. Причинами этой неисправности могут быть поздняя подача топлива, недостаточный прогрев двигателя, отсутствие вспышек, попадание воды в цилиндры. Светло-синий или темно-синий дым указывает на попадание картерного масла в камеру сгорания, подтекание или плохой распыл топлива форсунками, переохлаждение двигателя. Коричневый или черный дым свидетельствует о чрезмерно большой подаче топлива, неисправности форсунок, низкой компрессии, неправильной подаче топлива.Профессором Г. В. Веденяпиным предложен более точный способ оценки дымления по осажденным на бумагу твердым и капельно-жидким частицам. Перед выпускной трубой на расстоянии, равном половине внутреннего диаметра трубы, помещают лист белой (желательно глянцевой) непрозрачной бумаги. Спустя 18 сек, что соответствует 1000 выпускам, лист бумаги удаляют и полученный отпечаток сравнивают с эталонным, имеющим равномерный желто-коричневый цвет. Если полученный отпечаток более темного цвета, это указывает на повышенное дымление. Пятна серовато-желтого цвета на отпечатке свидетельствуют о выбрасывании необуглившегося масла, а пятна серо-бурого цвета— на выбрасывание необуглившегося топлива. Если на отпечатке наблюдаются крупные частицы копоти, то это указывает на излишнюю подачу топлива или на засорение воздухоочистителя.
Если в нагаре выпускной трубы имеются следы масла и топлива, то можно предположить о неправильной установке распределительных шестерен или об изношенности деталей механизма газораспределения и поршневой группы. Наличие масла в нагаре указывает также на чрезмерно большой уровень масла в поддоне картера.Стуки в работающем двигателе прослушивают по зонам (рис. 39) при помощи стетоскопа, представляющего собой стальной стержень диаметром 4—5 мм и длиной около 500 мм с закрепленным на конце деревянным наушником.
Зона а — клапаны; прослушивают на малых оборотах. Под колпаком головки цилиндров хорошо слышен легкий металлический стук. Увеличен зазор между торцами стержней клапанов и бойками коромысел.Зона б — бобышки поршней, поршневые пальцы и шатуны; при резком изменении числа оборотов прослушивается звонкий металлический стук. Увеличен зазор междупоршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна.Зона в — подшипники и шейки распределительного вала; в случае сильного износа деталей слышен слабый стук.Зона г — шейка коленчатого вала и коренные подшипники; прослушивают на номинальных и максимальных оборотах холостого хода. Сильный и средний стук низкого тона свидетельствует об увеличении зазора между коренными шейками коленчатого вала и вкладышами. При увеличении нагрузки стук прослушивается более четко.Зона д — зацепление распределительных шестерен; прослушивается глухой шум в картере шестерен. О степени изношенности деталей кривошипно-шатунного механизма можно судить также по падению давления масла в магистрали. Следует иметь в виду, что увеличение зазора в коренных подшипниках на 0,01 мм вызывает падение давления масла на 0,1 кг/см2.Важным показателем технического состояния двигателя является величина компрессии, т. е. величина давления в камере сгорания в конце такта сжатия. Снижение компрессии вызывается износом деталей цилиндро-поршне-вой группы, износом клапана и его гнезда, уменьшением зазоров в клапанах, поломкой пружины клапана, неправильной затяжкой шпилек крепления головки цилиндров, разрушением прокладки головки цилиндров и др. Ее определяют при помощи компрессиметра.
Этот прибор представляет собой манометр 4 (рис. 40) со шкалой 35—40 кг/см2, соединенный трубкой 5с наконечником. Между манометром и наконечником смонтирован выпускной вентиль 3. Наконечник представляет собой корпус форсунки, с которой сняты регулировочный винт, пружина, штанга и игла; в отверстие для штанги поставлена заглушка 2, а вместо иглы установлен шариковый клапан 1 с пружиной.
Прогревают до нормальной температуры двигатель со снятым воздухоочистителем. Компрессиметр устанавливают вместо форсунки проверяемого цилиндра, включают деком-прессионный механизм и прекращают подавать топливо. Пусковым двигателем прокручивают коленчатый вал, наблюдая при этом за показаниями компрессиметра. Если величина компрессии находится в пределах 20—23 кг/см2, то это указывает на плохое состояние камеры сгорания. Эксплуатация двигателя при давлении ниже 20 кг/см2 не допускается. Разница величин давления сжатия у отдельных цилиндров не должна превышать 2 кг/см2.Для оценки общего технического состояния двигателя необходимо знать его мощность и расход топлива и только после этого, если необходимо, проверить отдельные узлы.Наиболее точно определить величину мощности и расход горючего можно при помощи пневматической тормозной установки ГОСНИТИ ПТУ-70.Если нет тормозной установки, мощность двигателя в полевых условиях можно проверить бестормозным способом, предложенным проф. Н. С. Ждановским. Сущность этого способа заключается в том, что нагрузка на работающие цилиндры двигателя создается путем выключения остальных цилиндров, а обороты измеряют тахометром.Перед проверкой мощности таким способом двигатель хорошо прогревают. Температура воды должна быть не ниже 75° С, а температура масла в картере двигателя должна поддерживаться в пределах 72+4° С. Даже небольшое изменение температуры значительно снижает вязкость масла и, следовательно, тормозной эффект, создаваемый включенным цилиндром. Непрогретый двигатель не может работать на одном (проверяемом) цилиндре даже в том случае, если в прогретом состоянии он развивает номинальную мощность и соответствующее число оборотов. Поэтому попытки проверки бестормозным способом непрогретого двигателя не могут дать удовлетворительных результатов.Число оборотов коленчатого вала двигателя на тракторе ДТ-75 можно измерить, фиксируя число оборотов вала отбора мощности и умножая его на передаточное число 3,18. На тракторе Т-74 обороты коленчатого вала замеряют при помощи специального легкого валика, устанавливаемого в передней части трактора при проверке.В процессе испытаний проверяют правильность установки регулятора на номинальный скоростной режим, мощность каждого цилиндра и двигателя и неравномерность работы цилиндров в следующем порядке:прогревают двигатель, пока температура воды не будет равна 75° С;устанавливают максимальную подачу топлива и проверяют обороты коленчатого вала без нагрузки. На холостом ходу при правильной установке регулятора обороты коленчатого вала должны находиться в пределах 1830+15 об/мин;прекращают подачу топлива, отвертывая накидные гайки трубок высокого давления, во все цилиндры за исключением первого;замеряют число оборотов коленчатого вала, после того как они установились;последовательно производят такие же операции со вторым, третьим и четвертым цилиндрами;определяют среднее число оборотов коленчатого вала двигателя при работе на одном цилиндре и соответствующую этим оборотам мощность (табл. 16).Недостаток или избыток мощности двигателя определяется умножением числа 0,05 на разность между номинальными оборотами коленчатого вала и средними оборотами, полученными в процессе испытания. Например, если во время испытания среднее число оборотов коленчатого вала равно 1640, то недостаток мощности определяют так (1700— 1640)-0,05=3%.Если нормально прогретый двигатель останавливается при работе на одном цилиндре, это значит, что мощность, развиваемая этим цилиндром, составляет менее 80—85% от номинальной.В случае отклонения мощности от номинальной необходимо проверить регулировку топливной аппаратуры и состояние клапанов.В процессе бестормозной проверки мощности двигателя разница в числе оборотов коленчатого вала при работе на разных цилиндрах не должна превышать 150 об/мин. Отклонение числа оборотов при работе на одном цилиндре на 100 об/мин свидетельствует об изменении мощности на 5%.
t130m.ru
