Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются основными энергетическими установками, используемыми при заготовке, транспортировке и, в определенной мере, переработке древесины. На практике приходится иметь дело как с эксплуатацией ДВС, так и с созданием новых машин для лесозаготовительного комплекса. При этом, исходя из назначения машины и условий работы (трелевочный трактор, лесовозная машина, тепловоз и т. д.), а также производительности (грузоподъемность, скорость движения), необходимо подобрать определенный тип двигателя (дизельный или карбюраторный) с соответствующей внешней скоростной характеристикой, определяющей его мощностные, скоростные, тяговые и экономические свойства.
Для теплового расчета можно выбрать один из приведенных в табл. 1 и 2 Приложений прототипов тракторных и автомобильных двигателей или спроектировать новый двигатель, исходя из намерений по его использованию.
Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность двигателя, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) и произвести прочностной расчет его основных деталей.
При проведении теплового расчета необходимо правильно выбрать исходные данные и опытные коэффициенты, входящие в некоторые формулы. При этом нужно учитывать скоростной режим и другие показатели, характеризующие условия работы двигателя.
Принятые обозначения:
Коэффициент наполнения…………………………. 
>> избытка воздуха…………………….
>> неполноты диаграммы……………..
Степень повышения давления……………………..
Температура окружающей среды, К………………
>> подогрева воздуха от стенок……….
>> остаточных газов …………………...
Давление окружающей среды, МПа……………….
>> остаточных газов в начале впуска……..
>> в конце впуска…………………………..
Показатель политропы сжатия……………………..
>> >> расширения………………. 
Задание: провести тепловой расчет двигателя (дизельного или карбюраторного). По данным расчета определить основные параметры двигателя, предполагаемую экономичность, построить индикаторную диаграмму и скоростную характеристику.
Выбрав прототип для теплового расчета, необходимо указать его исходные данные: номинальную мощность двигателя – Nе(кВт), частоту вращении вала –n(об/с), число цилиндров –i, степень сжатия –ε, коэффициент избытка воздуха –α, химический состав 1 кг топлива (содержание углерода –С, водорода –Н, кислорода –OТ), низшую теплоту сгорания топлива –Нu. Значение низшей теплоты сгорания топлива можно проверить по формуле Д. И. Менделеева:
. (2.8)
Принимаем содержание серы S=0 и содержание влаги в топливеW=0;С,Н,OТ– соответственно количество углерода, водорода, кислорода в 1 кг топлива (по исходным данным).
Химический состав топлива и коэффициент избытка воздуха могут быть определены по табл. 3.
Далее переходят непосредственно к расчету, который начинают с процесса газообмена. Параметры данного процесса приведены в табл. 4.
Коэффициент остаточных газов
Температура в конце впуска, К
. (2.10)
Коэффициент наполнения
. (2.11)
Таблица 3. Химический состав топлива, коэффициент избытка воздуха
| Двигатель | Марка топлива | Химический состав топлива | Ни, кДж/кг | Коэффициент избытка воздуха, α | Молекулярный вес, mT | ||
| С | Н | 0Т | |||||
| | ДЗ, ДЛ, ДТ, ГОСТ 305-82 | 0,87 | 0,126 | 0,004 | 42000 | 1,2–1,7 | 180–200 |
| Карбюраторный | А-80, А92, А-95 | 0,855 | 0,145 | 0 | 44000 | 0,85–0,95 | 110–120 |
Таблица 4. Параметры процесса газообмена
| Параметры | Тип двигателя | |
| дизельный | карбюраторный | |
| Подогрев воздуха от стенок цилиндра | 10–25 | 10–40 |
| Температура остаточных газов | 700–900 | 900–1100 |
| Давление остаточных газов | 0,105–0,120 | 0,105–0,125 |
| Давление в конце впуска | 0,75–0,95 | 0,7–0,9 |
Процесс сжатия.
Давление в конце сжатия, МПа
Температура конца сжатия, К
. (2.13)
Процесс сгорания.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг топл.
. (2.14)
Для дизельного двигателя действительное количество воздуха и свежего заряда, кмоль/кг топл.
. (2.15)
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания для дизельного двигателя, кмоль/кг топл.:
;(2.16)
; (2.18)
. (2.19)
Общее количество продуктов сгорания
. (2.20)
Количество горючей смеси для карбюраторного двигателя, кмоль/кг топл.:
. (2.21)
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания:
;(2.22)
;(2.23)
количество 
; (2.25)
количество 
. (2.26)
Общее количество продуктов сгорания
. (2.27)
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси для дизельного двигателя
. (2.28)
Изменение количества моль при сгорании для карбюраторных двигателей, кмоль/кг топл.
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
. (2.30)
Средняя мольная теплоемкость горючей смеси в конце сжатия в интервале температур 273 … 1800 К, кДж/кмоль·град:
. (2.31)
Средняя мольная теплоемкость продуктов в конце сгорания в интервале температур 1800 … 3000 К, кДж/кмоль·град:
– для дизельного двигателяпри постоянном давлении
+ 8,314.
Подставляем полученные цифровые значения в уравнение сгорания для смешанного цикла
, (2.32)
где ζ= 0,8 (для дизельного двигателя).
В результате подстановки получаем квадратное уравнение, решая которое, определяем величину 
– для карбюраторного двигателя
.
Количество тепла, потерянное вследствие неполноты сгорания, кДж/кг 
. (2.33)
Подставляем цифровые значения в уравнение сгорания и получаем квадратное уравнение, решая которое определяем величину 
, (2.34)
где ζ= 0,9 (для карбюраторного двигателя).
Давление газов в цилиндре в конце сгорания:
. (2.35)
Степень предварительного расширения
; (2.36)
.
(2.37)
Степень повышения давления
. (2.38)
Процесс расширения.
Для дизельногодвигателя степень последующего расширения
. (2.37)
Давление в конце расширения, МПа
. (2.38)
Температура в конце расширения, К
. (2.39)
Для карбюраторногодвигателя
, МПа.
Температура газов, К
. (2.40)
Параметры, характеризующие цикл и работу двигателя
Среднее индикаторное расчетное давление:
;(2.41)
. (2.42)
Действительное среднее индикаторное давление
. (2.43)
Значение коэффициента полноты индикаторной диаграммы для четырехтактных двигателей следует принять 
0,9 … 0,97. Для карбюраторных двигателей
имеет более высокие значения, чем для дизелей.
Индикаторный КПД
. (2.44)
Индикаторный удельный расход топлива, г/(кВт·ч)
. (2.45)
Среднее давление, затрачиваемое на трение и привод вспомогательных агрегатов:
;(2.47)
.(2.48)
Среднее эффективное давление
.(2.49)
Механический КПД
.(2.50)
Эффективный КПД
.(2.51)
Эффективный удельный расход топлива, г/(кВт·ч)
.(2.52)
Основные размеры двигателя.Литраж двигателя, л
. (2.53)
Задаваясь числом цилиндров двигателя i, определим рабочий объем одного цилиндра
. (2.54)
Диаметр цилиндра, мм
, (2.55)
где 
,
– ход поршня и диаметр цилиндра соответственно (по техническойхарактеристике двигателя-прототипа– табл. 1, 2 Приложений).
Ход поршня, мм.
. (2.56)
studfiles.net
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебное пособие
Тюмень 2010
Штайн Г.В. Расчет теплового двигателя. Учебное пособие. Тюмень. ТюмГНГУ, 2007.-70с.
Учебное пособие разработано для студентов всех форм обучения, выполняющих курсовую работу по учебным дисциплинам «Автомобильные двигатели», «Рабочие процессы, основы расчета, конструкция энергетических установок».
Курсовая работа состоит из теплового расчета, кинематического и динамического расчетов кривошипно-шатунного механизма, построения эксплуатационной характеристики двигателя, компоновки двигателя с соответствующими расчетами. Все расчеты и диаграммы представляются в виде пояснительной записки, объемом 35…40 страниц печатного текста и двух листов формата А 1 графического материала.
При выполнении работы студент должен изучить конструкцию двигателя-прототипа, его основные параметры и особенности использования в автотракторной и специальной технике.
Приложения включают справочный материал для выполнения курсовой работы.
Ил.20, табл.15, библ.-5 назв.
Основными задачами при расчете теплового двигателя являются:
а) определение его основных размеров - S/D,
где S – ход поршня; D – диаметр поршня;
б) определение сил, действующих на детали кривошипно-шатунного механизма;
в) оценка топливно-экономических показателей теплового двигателя;
г) эскизная компоновка теплового двигателя.
Для этого производятся тепловой, кинематический и динамический расчеты, а также строится эксплуатационная характеристика двигателя расчетным способом.
Как результат эскизной компоновки выполняется сборочный чертеж двигателя (поперечный разрез).
Расчетным режимом является номинальная мощность и номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя. Прежде, чем приступить к тепловому расчету двигателя, необходимо выполнить аналитический обзор.
В аналитическом обзоре необходимо обосновать принятые исходные данные для расчета двигателя. Это касается, прежде всего, обоснование типа двигателя для соответствующих транспортных, технологических машин и оборудования, его номинальной частоты вращения, степени сжатия, числа цилиндров, способа смесеобразования. Необходимо указать существующие тенденции в мировом и отечественном двигателестроении по принятым направлениям. В заключение этого раздела приводится в табличной форме техническая характеристика по 2…3 двигателям—прототипам (понятие прототипа включает размерность S/D, частоту вращения nн, тип камеры сгорания), делаются выводы по достоинствам и недостаткам указанных двигателей. Приведенные выводы должны быть учтены при расчете двигателя.
При тепловом расчете вновь проектируемого двигателя предварительно рассчитывают параметры действительного цикла, строят индикаторную диаграмму и определяют основные размеры: диаметр и ход поршня.
Исходными данными для расчета являются: Ре - мощность (номинальная),
nн- частота вращения (номинальная), - степень сжатия.
В ходе расчета необходимо задаваться некоторыми коэффициентами, принимая во внимание данные по существующим двигателям. Причем, следует обратить внимание, что результаты расчета двигателя значительно зависят от совершенства оценки принятых коэффициентов, учитывающих особенности проектируемого двигателя. Порядок расчета следующий.
studfiles.net
Двигатели автомобильно-транспортных средств
Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя. На основе установленных исходных данных (тип двигателя, мощность...
Динамический расчёт кривошипно-шатунного механизма двигателя
...
Модернизация энергетической установки научно-исследовательского судна
Дизель шестицилиндровый (i=6), с неразделенными камерами сгорания, объёмным смесеобразованием, частотой вращения коленчатого вала при максимальной мощности n=750 об/мин и степенью сжатия =12. Расчёт выполнен для дизеля с турбонаддувом P=0...
Проектирование двигателя внутреннего сгорания
...
Разработка четырехтактного автомобильного двигателя
Исходные данные Из двигателя - прототипа: Двигатель 4-х тактный, бензиновый, Число цилиндров: i = 8, Диаметр цилиндра: D = 0,092 м, Ход поршня: S = 0,08 м, Данные для расчета: Степень сжатия: е = 6.8; Частота вращения коленчатого вала: n = 4000 об/мин...
Разработка четырехтактного автомобильного двигателя
Исходные данные Из двигателя - прототипа: Двигатель 4-х тактный, бензиновый, Число цилиндров: i = 8, Диаметр цилиндра: D = 0,092 м, Ход поршня: S = 0,08 м, Данные для расчета: Степень сжатия: е = 6.8; Частота вращения коленчатого вала: n = 4000 об/мин...
Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип ЗИЛ-130)
...
Тепловой и динамический расчет автомобильного двигателя
...
Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания
Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6000об/мин. Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия е = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93...
Тепловой расчет двигателя автомобиля
В соответствии с заданной степенью сжатия , можно использовать бензин марки Премиум-95. Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина: С = 0,855; Н = 0,145; и mт = 115 кг/кмоль. Низшая теплота сгорания топлива: Hu = 33,91C + 125,60H - 10,89(O - S) - 2,51(9H + W) = = 33...
Тепловой расчет двигателя МеМЗ-245
2.1 Цель теплового расчета двигателя. Цель теплового расчета ДВС - определить параметры рабочего тела в характерных точках расчетного цикла и оценить по ним технико-экономические показатели работы двигателя. 2...
Тепловой расчет двигателя при его работе на жидком топливе и переводе его на газ
Тепловой расчет двигателя служит для определения параметров рабочего процесса. В первую очередь производится определение этих параметров для базового двигателя, работающего на жидком топливе (в карбюраторном и инжекторном вариантах)...
Тепловой расчет и тепловой баланс двигателя ЯМЗ-238 (дизельное топливо)
...
Тепловой расчёт двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2103
...
Тепловой расчёт двигателя Д-120 и расчет эксплуатационных показателей трактора Т-30А
...
tran.bobrodobro.ru
, К
, МПа
, МПа
