ановлен внутри масляного картера и крепится к блоку цилиндров двумя шпильками. Корпус насоса изготовлен из алюминиевого сплава, крышка насоса из чугуна, шестерни насоса из металлокерамики. Ведущая шестерня закреплена на валу штифтом, ведомая вращается свободно на оси, запрессованной в корпус насоса.
Уплотняющая картонная прокладка толщиной 0.3 мм обеспечивает необходимый зазор между торцами шестерен и крышкой. К крышке крепится литой из алюминиевого сплава маслоприемник с сеткой. В корпусе насоса помещается редукционный клапан. Масло из насоса по каналам в блоке цилиндров и наружной трубке с левой стороны блока подводится к масляному фильтру. Из масляного фильтра по каналам в блоке масло подается к коренным подшипникам коленчатого вала и подшипникам распределительного вала, от коренных подшипников коленчатого вала по каналам в коленчатом валу масло подается к шатунным подшипникам, а от подшипников распределительного вала по каналам в головку цилиндров для смазки коромысел клапанов и верхних наконечников штанг.
Редукционный клапан плунжерного типа расположен в корпусе масляного насоса и отрегулирован на заводе установкой тарировочной пружины. Менять регулировку в эксплуатации не следует. Давление масла определяется указателем, датчик которого ввернут в масляную магистраль блока цилиндров. Кроме того, система снабжена указателем аварийного давления масла, датчик которого ввернут в нижнюю часть корпуса масляного фильтра. Сигнализатор аварийного давления масла загорается при давлении 0.4…0.8 кгс/см2.
Привод масляного насоса осуществляется от распределительного вала парой винтовых шестерен. Ведущая шестерня — стальная, залитая в тело распределительного вала, ведомая — стальная, нитроцементированная, закреплена штифтом на валу, вращающемся в чугунном корпусе. На верхний конец вала надета и закреплена штифтом втулка, имеющая прорезь, смещенную на 1.5 мм в сторону для привода датчика распределителя зажигания. К нижнему концу вала шарнирно присоединен промежуточный шестигранный вал, нижний конец которого входит в шестигранное отверстие вала масляного насоса.
Вал в корпусе привода смазывается маслом, которое разбрызгивается движущимися деталями двигателя. Разбрызгиваемое масло, стекая по стенкам блока, попадает в прорезь — ловушку на нижнем конце хвостовика корпуса и через отверстие поступает на поверхность вала. Отверстие под вал в корпусе имеет винтовую канавку, благодаря которой масло при вращении вала равномерно распределяется по всей его длине. Излишки масла из верхней полости корпуса привода по каналу в корпусе стекают обратно в картер. Шестерни привода смазываются струей масла, вытекающей из отверстия диаметром 2 мм в блоке цилиндров и соединенного с четвертой опорой распределительного вала, имеющей кольцевую канавку.
Проверка состояния системы смазки двигателя, замена масла на ...
... блоке цилиндров и в коленчатом вале, масленый радиатор, маслопроводы и каналы, масло измерительный стержень (щуп) и масляный радиатор с краном, вентиляция картера двигателя, предохранительным клапаном и соединительными шлангами. Давление масла в смазочной ...
Фильтр очистки масла — полнопоточный, с картонным сменным элементом, расположен с левой стороны двигателя. Через фильтр проходит все масло, нагнетаемое насосом в систему. Фильтр состоит из корпуса, крышки, центрального стержня и фильтрующего элемента. В верхней части центрального стержня расположен перепускной клапан, который при засорении фильтрующего элемента пропускает масло, минуя его, в масляную магистраль. Сопротивление чистого фильтрующего элемента 0.1…0.2 кгс/см2, перепускной клапан начинает перепускать масло при увеличении сопротивления в результате засорения фильтра до 0.6…0.7 кгс/см2.
Масляный радиатор служит для дополнительного охлаждения масла при эксплуатации автомобиля летом, а также при длительном движении на скоростях выше 100-110 км/ч. Масляный радиатор соединен с масляной магистралью двигателя при помощи резинового шланга через запорный кран и предохранительный клапан, которые установлены с левой стороны двигателя. Положение ручки крана вдоль шланга соответствует открытому положению крана, поперек — закрытому. Предохранительный клапан открывает проход масла в радиатор при давлении выше 0.7…0.9 кгс/см2. Масло из радиатора сливается по шлангу через крышку распределительных шестерен (с правой стороны двигателя) в картер.
Вентиляция картера двигателя закрытая, принудительная, действующая в результате разрежения во впускном трубопроводе и в воздушном фильтре. При работе двигателя на холостом ходу и на частичных нагрузках газы из картера отсасываются во впускную трубу, на полных нагрузках — в воздушный фильтр и впускную трубу.
2.3 Система охлаждения
Система охлаждения двигателя — жидкостная, закрытая с принудительной циркуляцией жидкости. Состоит из рубашки, окружающей цилиндры и головки цилиндров двигателя. насоса 15 центробежного типа, радиатора 12, жалюзи И, вентилятора 14, термостата 8, системы клапанов, помещенных в пробке радиатора, расширительного бачка, и сливных краников 1 и 13. В систему охлаждения включены также радиаторы отопления кузова 4 и 5. Система охлаждения заполнена жидкостью Тосол А- 40, замерзающей при температуре -40 °С. Емкость системы охлаждения 12 л. Поддержание правильного теплового режима оказывает решающее влияние на износ двигателя и экономичность его работы. «Температура охлаждающей жидкости при наивыгоднейшем тепловом режиме работы двигателя должна быть в пределах 85…90 °С. Указанная температура поддерживается при помощи автоматически действующего термостата и управляемых вручную жалюзи радиатора. Для контроля температуры охлаждающей жидкости в комбинации приборов имеется электрический указатель, датчик 10 которого ввернут в корпус термостата. Кроме того, в комбинации приборов имеется красная сигнальная лампочка, загорающаяся при повышении температуры жидкости до 104…109 «С. Датчик ее также ввернут в корпус термостата. При загорании лампочки следует немедленно устранить причину перегрева: перейти на более легкий режим движения (сбавить газ), усилить охлаждение, открыв жалюзи. Насос нагнетает жидкость в рубашку блока цилиндров, откуда через отверстия в прокладке поступает в головку цилиндров. Отсюда, в зависимости от температурного состояния двигателя, жидкость термостатом направляется или в верхний бачок радиатора (при прогретом двигателе) или обратно в двигатель (при холодном двигателе).
Детали термостата системы охлаждения двигателя Д-240/243 трактора МТЗ-80, МТЗ
... двигателя к радиатору и наоборот. Термостат. Он способен регулировать частоту охлаждения. Система имеет два типа циркуляции и называется двухконтурной. В большом круге установлены: рубашка блока с охлаждением, дизель, водяной насос, радиатор и термостат. ... совокупности общего фонового тепла в двигателе и температуры. Для того чтобы трактор работал без перебоев, перед тем как купить его, следует ...
2.2. Термостат — с твердым наполнителем термосилового элемента, двухклапанный, типа ТС-107-01 расположен на переднем торце головки блока цилиндров и соединен шлангами с водяным насосом и радиатором. Полость корпуса термостата совмещена с полостью головки. Основной клапан термостата начинает открываться при температуре 78…82 °С, когда температура достигает 94 °С он полностью открыт. При закрытом основном клапане жидкость в системе охлаждения циркулирует через перепускной патрубок корпуса термостата и водяной насос обратно в двигатель. При этом дополнительный клапан полностью открываться. Когда основной клапан полностью открыт, дополнительный клапан закрывается, и жидкость через патрубок крышки термостата поступает в верхний бачок радиатора. Жалюзи следует открывать только при достижении 90 °С.. В зимнее время рекомендуется на переднюю часть автомобиля надеть теплый капот. Ни в коем случае нельзя в зимнее время снимать термостат. Двигатель без термостата прогревается очень долго и работает при низкой температуре, вследствие этого ускоряется износ двигателя и увеличивается расход бензина, а также происходит интенсивное отложение смолистых веществ на внутренних стенках двигателя.
2.3. Насос — центробежного типа, устанавливается на переднем торце блока цилиндров двигателя, состоит из корпуса насоса 2 крышки корпуса, крыльчатки 5, сальника 4 и валика с подшипником 7. Уплотнитель насоса состоит из обоймы с резиновой манжетой, разжимной пружины и шайбы уплотняющей в сборе. Уплотнитель запрессовывается в гнездо корпуса насоса. Напрессованный на валик подшипник запрессовывается в корпус насоса и стопорится в нем фиксатором 3. Крыльчатка напрессовывается на задний конец валика, а ступица для крепления вентилятора — на передний конец валика. Подшипник насоса при сборке заполняется смазкой и в процессе эксплуатации смазки не требует. Подшипник насоса отделен от водяной полости самоподвижным уплотнителем. Жидкость, просочившаяся через уплотнитель, не попадает в подшипник, а вытекает через отверстие в нижней части корпуса насоса. Между корпусом и крышкой насоса, а также между крышкой и блоком цилиндров двигателя устанавливаются паронитовые прокладки. В корпус насоса вворачивается штуцер отвода жидкости от радиатора отопителя.
2.4. Вентилятор пластмассовый, шестилопастной. К вентилятору четырьмя болтами и квадратными гайками крепится металлический фланец. Под головки болтов устанавливаются стопорные шайбы с обжимкой их граней. В отверстия пластмассового вентилятора под крепежные болты заливаются металлические втулки. Вентилятор металлическим фланцем крепится четырьмя болтами к ступице на валике насоса. Вентилятор в сборе с фланцем балансируется (статический дисбаланс не более 6 г.с.см).
Техническое облуживание и ремонт двигателя ЗИЛ
... (ЗИЛ-130) или алюминиевого сплава . В той же отливке выполнены картер и стенки полости охлаждения, окружающие цилиндры двигателя. В блоке двигателя устанавливают вставные гильзы, омываемые охлаждающей жидкостью. Внутренняя ... впускные и выпускные каналы и установлены вставные седла и направляющие втулки клапанов. Для создания герметичности между блоком и головкой цилиндров установлена прокладка, а ...
Вал вентилятора насоса приводится во вращение двумя клиновыми ремнями от шкива коленчатого вала. Этими же ремнями приводится в действие генератор. Натяжение ремней регулируется поворотом генератора. При правильном натяжении каждый ремень под усилием большого пальца руки (4 кгс) должен прогибаться на 8…10 мм.
2.5. Радиатор — трубчато-пластинчатый. Плоские вертикальные трубки впаяны в верхний и нижний бачки радиатора в три ряда в промежутках представляющие собой гофрированную (в виде змейки) медную ленту. В бачки впаяны патрубки для подвода (в верхний бачок) и отвода (в нижний бачок) жидкости. В верхний бачок впаяна наливная горловина и штуцер датчика контрольной лампочки температуры воды. В нижнюю часть наливной горловины впаян патрубок шланга расширительного бачка. Верхний и нижний бачки радиатора дополнительно соединены припаянными к ним боковыми стойками. Радиатор крепится при помощи кронштейнов, расположенных на его боковых стойках, четырьмя болтами к перегородке (щитку) радиатора, приваренной к кузову. К боковым щиткам радиатора прикреплен кожух вентилятора, штампованный из листовой стали. Пробка радиатора закрывает герметически всю систему охлаждения. Пробка имеет два клапана выпускной, отрегулированный на избыточное давление в системе 44.5…59.5 кПа (0.45…0.60 кгс/см), и впускной, отрегулированный на разрежение в системе 0.98…9.б кПа (0.01…0.10 кгс/см).
Нормальная работа клапанов зависит от исправности резиновых прокладок. При поврежденных прокладках система негерметична. Герметичность системы обеспечивает более высокую температуру охлаждающей жидкости без закипания и тем самым большую теплоотдачу радиатора. Расширительный бачок изготовлен из полупрозрачной пластмассы, соединен шлангом с наливной горловиной радиатора. На корпусе бачка имеется метка «MIN», по которой устанавливается уровень жидкости. При нагреве жидкость расширяется, и избыток ее через выпускной клапан в пробке радиатора перетекает в расширительный бачок. При охлаждении двигателя жидкость через впускной клапан Я перетекает обратно в радиатор. Пробка расширительного бачка имеет резиновый клапан. Клапан имеет прорезь и два небольших отверстия по краям прорези. Отверстия обеспечивают сброс избыточного давления в бачке до атмосферного, а прорезь исключает образование разрежения в бачке при обратной циркуляции жидкости из бачка в двигатель. Перед радиатором установлены жалюзи для регулирования степени его охлаждения. Управляются жалюзи через гибкую тягу рукояткой, расположенной под щитком прибором. Вытянутое положение рукоятки соответствует закрытым створкам жалюзи.
Техническое обслуживание системы охлаждения включает в себя ежедневную проверку уровня охлаждающей жидкости в расширительном Дачке. Уровень жидкости на холодном двигателе при температуре 15…25 «С должен быть у метки «MIN» или выше ее на 3…S см. Через каждые 5 тыс. км необходимо проверять герметичность в соединениях шлангов, а также натяжение ремней вентилятора, водяного насоса и генератора. При появлении протекания жидкости произвести подтяжку стяжных хомутов. Прогиб ремней привода проверяется нажатием на середину ветви с усилием 40 Н (4 кгс), при этом величина прогиба должна находиться в пределах 8…10 мм. Регулируется натяжение изменением положения генератора. Через 16 тыс. км также следует проверять водяной насос и прочищать контрольное отверстие для выхода охлаждающей жидкости. Течь не допускается. Перед началом зимней эксплуатации следует проверять плотность охлаждающей жидкости в системе охлаждения, которая должна быть в пределах 1.078…1.085 г/см* при 20 «С. При меньшем значении плотности Тосол А-40 замерзает при более высокой температуре. Периодичность замены охлаждающей жидкости — каждые два года или через каждые 60 тыс. км пробега автомобиля.
Вавилов ТО системы смазки двигателя. 1 Устройство системы смазки двигателя
... обращения. 1.1. Устройство системы смазки двигателя Смазочная система предназначена для подачи ... и для бензинового, и для дизельного двигателя, индекс опускается. Масла перечисленных групп ... двигателя. Применение в двигателях различных систем охлаждения зависит от типа и назначения двигателя, его мощности и класса автомобиля. В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости ...
При большой потере жидкости допустимо временно добавлять в систему охлаждения воду. Для этого после охлаждения двигателя надо снять с радиатора и расширительного бачка пробки и залить в радиатор воду до верхнего среза наливной горловины, затем поставить пробку радиатора на место. Долить в расширительный бачок воды на 7…10 см выше метки и поставить его пробку на место. При первой возможности надо сменить воду на Тосол А-40. При замене жидкости систему следует промывать. Для этого имеющуюся жидкость сливают и заполняют систему водой, пускают двигатель и прогревают. Затем на малой частоте вращения холостого хода сливают воду и останавливают двигатель. После охлаждения двигателя повторяют промывку. Заполняют систему жидкостью через радиатор (при снятой пробке расширительного бачка) до верхнего среза наливной горловины и закрывают радиатор пробкой. Заливают жидкость в расширительный бачок на 3…5 см выше метки «MIN» и закрывают бачок пробкой. Слив жидкости производится одновременно через два краника один 38 расположен на нижнем бачке радиатора, другой 43 с правой стороны блока цилиндров (в задней его части).
При сливе надо снять пробку радиатора и открыть кран радиатора отопления кузова.
2.4 Система питания и выпуска отработавших газов
Система состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного насоса, фильтра тонкой очистки топлива, карбюратора, воздушного фильтра, впускного и выпускных трубопроводов и глушителя шума выхлопа.
Топливный бак расположен сзади автомобиля под полом багажника. Бак крепится к кузову при помощи лент и крючков. Бак состоит из двух частей сваренных между собой. В нижней части бака находится сливное отверстие, закрытое пробкой с прокладкой. Для отвода воздуха при заполнении бака топливом с целью предупреждения выплескивания топлива бак снабжен воздушной трубкой. На нижнем конце топливозаборной трубки, расположенной в верхней половине бака, установлен съемный фильтр, состоящий из семи элементов, изготовленных из капроновой сетки. Пробка наливной горловины герметично закрывает бак при помощи прокладки и пружины и имеет впускной и выпускной клапаны. Выпускной клапан срабатывает при давлении 40…165 мм вод. ст., впускной клапан срабатывает при разряжении 45…350 мм вод. ст.
Топливопровод выполнен из латунных трубок наружного диаметра 8 мм. Трубки соединены с топливным насосом, топливным баком, фильтром тонкой очистки топлива и карбюратором посредством штуцеров, конических муфт и накидных гаек.
Топливный насос Б-9В-Б диафрагменного типа приводится в действие от эксцентрика, расположенного на распределительном валу двигателя. Над всасывающими клапанами насоса установлен фильтр, выполненный из мелкой латунной сетки. Чтобы заполнить карбюратор топливом при неработающем двигателе, насос имеет приспособление для ручной подкачки. Для контроля герметичности диафрагмы в корпусе насоса имеется отверстие защищенное сетчатым фильтром. Фильтр тонкой очистки топлива имеет фильтрующий элемент, состоящий из латунной сетки.
Двигатель внутреннего сгорания
... давление в цилиндре невелико, а двигатель практически не производит работы. Продувка цилиндра требует затрат мощности на сжатие воздуха в продувочном насосе. Очистка пространства цилиндра от продуктов сгорания газов ... экономичность и другие характеристики двигателей постоянно улучшаются, основной принцип действия остаётся неизменным. В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров, ...
Карбюратор К-151 состоит из трех основных разъемных частей, соединенных через уплотнительные прокладки винтами. Верхняя часть карбюратора состоит из воздушного патрубка, разделенного на два канала, с воздушной заслонкой в канале первичной секции. Средняя часть состоит из поплавковой и двух смесительных камер и является корпусом карбюратора. Нижняя часть — корпус дроссельных заслонок, включающая смесительные патрубки с дроссельными заслонками первичной и вторичной камер карбюратора, отлита из алюминиевого сплава. Прокладка между средней и нижней частями карбюратора является уплотнительной и теплоизоляционной.
Конструктивно карбюратор состоит из двух функциональных камер: первичной и вторичной. Каждая камера карбюратора имеет собственную главную дозирующую систему. Система холостого хода имеет количественную регулировку постоянного состава смеси. Во вторичной камере карбюратора имеется переходная система с питанием топливом непосредственно из поплавковой камеры, которая вступает в работу в момент открытия дроссельной заслонки вторичной секции.
Ускорительный насос — диафрагменного типа. Для обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя во вторичной секции предусмотрен эконостат.
Система пуска холодного двигателя полуавтоматическая, состоит из пневмокорректора, системы рычагов и воздушной заслонки, закрытие которой перед пуском холодного двигателя осуществляется водителем при помощи ручного привода. Система отключения подачи топлива состоит из электронного блока управления, микровыключателя, электромагнитного клапана и экономайзера принудительного холостого хода.
Система рециркуляции отработавших газов состоит из клапана рециркуляции, установленного на газопроводе, термовакуумного выключателя, ввернутого в водяную рубашку головки блока цилиндров и двух соединительных шлангов. Рециркуляция отработавших газов через впускной тракт осуществляется на двигателе, прогретом до температуры охлаждающей жидкости 35…40 С на частичных нагрузках. Система рециркуляции отработавших газов не работает на частотах холостого хода и при полном открытии дросселя, так как отверстие передающее разряжение на диафрагменный механизм клапана рециркуляции, расположено над дроссельной заслонкой карбюратора.
Воздушный фильтр сухого типа со сменным фильтрующим элементом из пористого картона. Воздушный фильтр и двигатель имеют устройство, благодаря которому в зависимости от положения заслонки в карбюратор может поступать холодный или подогретый воздух. Газопровод крепится семью шпильками к головке цилиндров. Средняя часть впускного трубопровода подогревается отработавшими газами, проходящими по выпускному трубопроводу. Степень подогрева можно регулировать вручную при помощи поворачивающейся заслонки.
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 =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 mT =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 воздуха устанавливается на 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. =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)
Атмосферные условия: р0=0.1 МПа;
- Т0=293 К;
- Давление окружающей среды: рк=р0=0.1 МПа;
- Температура окружающей среды: Тк=Т0=293 К.
Температура остаточных газов. При постоянном значении степени сжатия =9,5 температура остаточных газов практически линейно возрастает с увеличением скоростного режима при =const, но уменьшается при обогащении смеси. Учитывая уже определенные значения n и , можно принять значения Tr для расчетного режима карбюраторного двигателя в пределах, Tr =1040 К.
Давление остаточных газов pr, 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 TN = 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 ; щвп=95 м/с.
(3.13)
МПа
где в — коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом
сечении цилиндра;
овп — коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наибо-
лее узкому сечению;
щвп — средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы
4) Давление в конце впуска
МПа (3.14)
5) Коэффициент остаточных газов. При определении r для карбюраторных двигателей без наддува принимается коэффициент очистки , а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме . Тогда при (nN =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 nN=4500 мин-1, б=0.95 и tc=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)
кДж/(кмоль·град).
3.6 Процесс сгорания
В ходе этого процесса химическая энергия топлива превращается в тепловую, которая затем распределяется по частям так: переходит в механическую работу, идет на повышение внутренней энергии газов; передается окружающим поверхностям деталей и через них переходит к охлаждающей жидкости или к воздуху; из топлива не выделяется из-за неполного его сгорания; теряется за счет диссоциации газов при высоких температурах.
Наиболее интенсивно топливо сгорает на участке индикаторной диаграммы c-z который называют участком видимого сгорания.
Экспериментально установлено, что на участке c-z, топливо всегда сгорает не полностью, а догорает далее в процессе расширения.
1) Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси:
(3.23)
2) Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
(3.24)
3) Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:
кДж/кг (3.25)
4) Теплота сгорания рабочей смеси:
кДж/кмоль раб.см. (3.26)
5) Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:
(3.27)
6) Коэффициент использования теплоты z зависит от режима работы двигателя, способа смесеобразования, условий охлаждения камеры сгорания, степени диссоциации газов и быстроходности двигателя.
Принимаем z = 0.93.
7) Температура в конце видимого процесса сгорания
(3.28)
откуда tz=2623° С
К (3.29)
8) Максимальное давление сгорания теоретическое:
МПа (3.30)
9) Максимальное давление сгорания действительное:
МПа (3.31)
10) Степень повышения давления:
(3.32)
3.7 Процессы расширения и выпуска
В начале процесса расширения, который условно начинается в момент достижения в цилиндре максимальной температуры цикла, продолжается подвод теплоты к рабочему телу, затем расширение происходит с отводом теплоты к стенкам. Догорание в процессе расширения происходит вследствие несовершенства перемешивание воздуха с топливом, недостаточного времени на сгорание. Интенсивный теплообмен между рабочим телом и стенками днища поршня, головки цилиндров, гильзы осуществляется в течение всего процесса расширения и различен для разных его участков. В результате влияния догорания топлива, восстановления продуктов диссоциации, охлаждения расширяющихся газов, утечки газов через неплотности поршневых колец и клапанов действительный процесс расширения протекает с переменным значением показателя политропы.
Средний показатель адиабаты расширения k2 определяется по монограмме [1, рис.4.8] при заданном для соответствующих значений и Tz, а средний показатель политропы расширения n2 определяется по величине среднего показателя адиабаты.
1) Давление в конце процесса расширения:
МПа (3.33)
2) Температура в конце процесса расширения:
К (3.34)
3) Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:
К (3.35)
%, что допустимо (3.36)
3.8 Индикаторные параметры рабочего цикла
Средним индикаторным давлением рi называют условное постоянное давление газов, которое, воздействуя на поршень, за один его ход от ВМТ к НМТ совершает работу, равную работе за один рабочий цикл.
1) Теоретическое среднее индикаторное давление:
(3.37)
МПа
В действительном рабочем цикле среднее индикаторное давление получается меньше, с одной стороны, из-за округления индикаторной диаграммы у расчетных точек с, z и в, вследствие начала горения топлива до ВМТ, начала открытия выпускного клапана до НМТ; а с другой — из-за наличия насосных потерь при впуске и выпуске. Потери на округление учитываются коэффициентом полноты и индикаторной диаграммы.
2) Среднее индикаторное давление:
МПа (3.38)
где и=0.96 — коэффициентом полноты индикаторной диаграммы.
Экономичность протекания действительного цикла оценивается двумя показателями: индикаторным КПД i и удельным расходом топлива gi на единицу индикаторной мощности в единицу времени.
3) Индикаторным КПД называется отношение теплоты, обращенной в механическую работу цикла, к теплоте, сгорания топлива:
(3.39)
Значения индикаторного КПД i всегда ниже термического КПД t, так как он учитывает не только отвод теплоты к холодному источнику, но и потери, связанные с неполнотой сгорания, отводом теплоты к стенкам и с отработавшими газами, диссоциацией, утечками газа через неплотности и т.д.
4) Индикаторный удельный расход топлива:
г/(кВт·ч) (3.40)
Индикаторная мощность не может быть полностью передана потребителю, поскольку некоторая ее часть неизбежно затрачивается на преодоление различных сопротивлений внутри двигателя. Эту часть мощности называют мощностью механических потерь. К ней относится мощность, затрачиваемая: на трение между движущимися деталями двигателя (например, трение поршней и поршневых колец), движущимися деталями с воздухом, маслом (маховик, шатун и др.); приведение в действие вспомогательных агрегатов и устройств двигателя (насосов, генератора и др.); очистку и наполнение цилиндра (насосные потери); привод нагнетателя (при механическом приводе от коленчатого вала).
3.9 Эффективные показатели двигателя
1) Предварительно приняв ход поршня S= 92 мм, получим значение средней скорости поршня при nN=4500 мин-1
м/с (3.41)
2) Среднее давление механических потерь:
МПа (3.42)
3) Среднее эффективное давление:
МПа (3.43)
4) Механический КПД
(3.44)
Показателями экономичности работы двигателя в целом (а не только его действительного цикла) служат удельный эффективный расход топлива ge и эффективный КПД е.
5) Эффективный КПД:
(3.45)
6) Эффективный удельный расход топлива:
г/(кВт·ч) (3.46)
3.10 Основные параметры цилиндра и двигателя
1) Литраж двигателя
л (3.47)
где = 4 — количество тактов двигателя.
2) Рабочий объем одного цилиндра:
л (3.48)
где i= 4 — количество цилиндров двигателя.
3) Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S= 81 мм, то:
мм (3.49)
Окончательно принимаем D =93 мм, S= 92 мм.
Основные параметры и показатели двигателя определяем по окончательно принятым значениям и :
Площадь поршня:
см2 (3.50)
Литраж двигателя:
л (3.51)
Мощность двигателя:
кВт (3.52)
Литровая мощность двигателя:
кВт/л (3.53)
Крутящий момент:
Нм (3.54)
Часовой расход топлива:
кг/ч (3.55)
3.11 Расчет и построение индикаторной диаграммы
Индикаторная диаграмма строится с целью проверки полученного аналитическим путем значения среднего индикаторного представления протекания рабочего цикла в цилиндре рассчитываемого двигателя.
Индикаторная диаграмма двигателя построена для номинального режима работы двигателя, т.е. при Ne=85 кВт и n=4500 мин-1, аналитическим методом.
Масштаб диаграммы: масштаб хода поршня Ms=1 мм в мм; масштаб давления Mp=0.05 МПа в мм.
Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:
мм (3.56)
мм (3.57)
Максимальная высота диаграммы (точка )
мм (3.58)
По данным теплового расчета на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках.
Ординаты характерных точек:
мм мм (3.59)
мм мм
мм
Построение политропы сжатия и расширения аналитическим методом:
а) политропа сжатия . Отсюда:
мм, (3.60)
где: мм;
- б) политропа расширения . Отсюда:
мм; (3.61)
Результаты расчета точек приведены в табл. 3.1
Теоретическое среднее индикаторное давление:
МПа (3.62)
где 2160 мм2 — площадь диаграммы .
Таблица 3 .1
|
№ точек |
ОХ, мм |
ОВ/ОХ |
Политропа сжатия |
Политропа расширения |
|||||
|
, мм |
, МПа |
, мм |
, МПа |
||||||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
10.8235 11.4235 13.0235 14.8235 18.8235 20.8235 22.8235 24.8235 32.6235 40.4235 48.2235 56.0235 63.8235 71.6235 79.4235 87.2235 95.0235 102.823 |
9.5000 9.0010 7.8952 6.9365 5.4625 4.9379 4.5052 4.1422 3.1518 2.5437 2.1322 1.8354 1.6111 1.4356 1.2946 1.1789 1.0821 1.0000 |
22.1487 20.5639 17.1701 14.3684 10.3431 9.0014 7.9342 7.0682 4.8531 3.6134 2.8345 2.3061 1.9275 1.6447 1.4266 1.2541 1.1147 1.0000 |
37.6415 34.9482 29.1804 24.4191 17.5780 15.2978 13.4842 12.0123 8.2478 6.1409 4.8172 3.9192 3.2757 2.7951 2.4245 2.1313 1.8944 1.6995 |
1.8821 1.7474 1.4590 1.2210 0.8789 0.7649 0.6742 0.6006 0.4124 0.3070 0.2409 0.1960 0.1638 0.1398 0.1212 0.1066 0.0947 0.0850 |
16.7537 15.6594 13.2892 11.3008 8.3794 7.3843 6.5833 5.9261 4.2092 3.2184 2.5805 2.1388 1.8168 1.5726 1.3817 1.2288 1.1038 1.0000 |
149.553 139.785 118.627 100.877 74.8000 65.9170 58.7668 52.9003 37.5739 28.7290 23.0349 19.0927 16.2178 14.0378 12.3336 10.9687 9.8533 8.9266 |
7.4777 6.9893 5.9314 5.0439 3.7400 3.2958 2.9383 2.6450 1.8787 1.4365 1.1517 0.9546 0.8109 0.7019 0.6167 0.5484 0.4927 0.4463 |
|
Величина 1,1739 МПа, полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, очень близка к величине 1,1752 МПа, полученной в тепловом расчете.
Скругление диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n=4500 мин-1), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия впускного клапана устанавливается за 18є до прихода поршня в ВМТ, а закрытия — через 60є после прохода поршня НМТ. Начало открытия выпускного клапана принимается за 55є до прихода поршня в НМТ, а закрытие точка — через 25є после прохода поршнем ВМТ. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания принимается равным 35є, а продолжительность периода задержки воспламенения — .
В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяем положение точек и по формуле для перемещения поршня.
(3.63)
где — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
Выбор величины производится при проведении динамического расче-та, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается =0,285.
Расчеты ординат точек и сведены в табл. 3.2., Положение точки определяется из выражения:
МПа (3.64)
мм (3.65)
Таблица 3.2, Расчет ординат точек и
|
Обозначение точек |
Положение точек |
Расстояния точек от ВМТ (АХ), мм |
|||
|
18є до в.м.т. |
18 |
0.0626 |
2.8773 |
||
|
25є после в.м.т. |
25 |
0.1191 |
5.4806 |
||
|
60є после н.м.т. |
120 |
1.6069 |
73.9163 |
||
|
35є до в.м.т |
35 |
0.2277 |
10.4755 |
||
|
30є до в.м.т |
30 |
0.1696 |
7.8016 |
||
|
55є до н.м.т. |
125 |
1.6692 |
76.7830 |
||
Действительное давление сгорания:
МПа (3.66)
мм (3.67)
Нарастание давления от точки до zД составляет 6.356-2.3526=4,003 МПа или 4.003/10=0.4 МПа/град п.к.в., где 10 — положение точки zД по оси абсцисс, град.
Соединяя плавными кривыми точки r с , с и далее с zД и кривой расширения с (точка располагается между точками b и a) и линией выпуска , получаем скругленную индикаторную диаграмму .
4. КИНЕМАТИКА
1) Выбор л и длины Lш шатуна.
В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было принято в тепловом расчете л=0.285. В соответствии с этим
мм (4.1)
Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма (рис. 4.1), устанавливаем, что ранее принятые значения Lш и л обеспечивают движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра.
2) Перемещение поршня.
мм. (4.2)
Расчет Sx производится аналитически через каждые 10є угла поворота коленчатого вала Значения для при различных ц взяты из табл. 7.1 [1] и занесены в гр. 2 расчетной табл. 4.1.
3) Угловая скорость вращения коленчатого вала
рад/с (4.3)
4) Скорость поршня
м/с. (4.4)
Значения для взяты из табл. 7.2 [1] и занесены в гр. 4, а рассчитанные значения Vп — в гр. 5 табл. 4.1.
5) Ускорение поршня
м/с2 (4.5)
Значения для взяты из табл. 7.3 [1] и занесены в гр. 6, а рассчитанные значения j — в гр. 7 табл. 4.1.
Таблица 4.1 , Кинематический расчет
|
цє |
Sx, мм |
Vп, м/с |
j, м/с2 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
0102030405060708090100110120130140150160170180190 |
00.01950.07700.16960.29280.44080.60690.78380.96461.14251.31191.46791.60691.72641.82491.90171.95641.98912.00001.9891 |
00.89653.54097.801613.470320.278427.916336.055344.369552.555060.345267.521173.916379.414983.946487.475989.992691.498892.000091.4988 |
00.22240.43360.62340.78310.90640.98941.03131.03351.00000.93610.84810.74260.62570.50250.37660.25040.1249-0.0000-0.1249 |
04.82079.399513.513616.975719.647621.448022.355322.404221.677020.291218.384216.097713.563510.89178.16345.42842.7077-0.0000-2.7077 |
1. ……….. |
