Читать онлайн «Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Двигатели внутреннего сгорания» ТУ Г. А. Вершина Г. М. Кухарёнок БН А. Ю. Пилатов ий ТЕПЛОВОЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Учебно-методическое пособие ор для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» з ит по Рекомендовано учебно-методическим объединением в сфере высшего образования Республики Беларусь по образованию в области транспорта и транспортной деятельности Ре Минск БНТУ 2013 УДК 621. 431. 73(075. 4) ББК 31. 365я7 В37 Рецензенты: ТУ В. Е. Тарасенко, А. С. Климук БН ий ор Вершина, Г. А. В37 Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгора- ния : учебно-методическое пособие для студентов специальности ит 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» / Г. А. Вершина, Г. М. Ку- харёнок, А. Ю. Пилатов. – Минск : БНТУ, 2013. – 79 с. ISBN 978-985-550-320-1. з по В пособии изложены систематизированные методики теплового и динамического расчетов двигателей внутреннего сгорания различного функционального назначения, а также методика определения среднего теплового потока от газов в стенки цилиндра. Приведены справочные материалы по техническим характеристикам двигателей и примеры задач по расчету основных параметров рабочего цикла двигателей. Ре УДК 621. 431. 73(075. 4) ББК 31. 365я7 ISBN 978-985-550-320-1 © Вершина Г. А. , Кухарёнок Г. М. , Пилатов А. Ю. , 2013 © Белорусский национальный технический университет, 2013  СОДЕРЖАНИЕ ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 5 ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 9 1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ... ... ... ... ... . . 10 1. 1 Процесс наполнения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10 1. 2 Процесс сжатия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 12 1. 3 Процесс сгорания. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 12 ТУ 1. 4 Процесс расширения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17 1. 5 Процесс выпуска ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17 1. 6 Индикаторные показатели ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18 1. 7 Эффективные показатели ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 19 1. 8 Оснoвные размеры цилиндра и показатели поршневого двигателя . . 21 БН 1. 9 Оснoвные геометрические параметры роторного двигателя ... ... ... ... . 22 2 РАСЧЕТ ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДВИГАТЕЛЕЙ С ТУРБОНАДДУВОМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24 2. 1 Особенности расчета двухтактных двигателей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 24 2. 2 Особенности расчета двигателей с турбонаддувом ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 25 ий 2. 3 Определение параметров рабочего процесса ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 26 2. 3. 1 Процесс наполнения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 26 2. 3. 2 Процессы сжатия, сгорания и расширения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 27 2. 3. 3 Среднее индикаторное давление. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 28 ор 3 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНЫХ ДИАГРАММ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28 3. 1 Общие положения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 28 3. 2 Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя. 29 ит 3. 3 Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 32 3. 4 Индикаторная диаграмма двухтактного двигателя ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 34 3. 5 Индикаторная диаграмма роторного двигателя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 36 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА з И КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ОТ ГАЗОВ по В СТЕНКИ ЗА ЦИКЛ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 40 5 ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЕЙ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 44 5. 1 Порядок выполнения динамического расчета для поршневого двигателя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 44 Ре 5. 2 Перестроение индикаторных диаграмм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 46 5. 2. 1 Четырехтактный двигатель ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46 5. 2. 2 Двухтактный двигатель ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 47 5. 3 Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме ... ... ... ... ... . 48 5. 4 Построение диаграмм по результатам динамического расчета ... ... ... 52 5. 4. 1 Построение диаграмм сил Рг, Рj и Р ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 52 5. 4. 2 Построение диаграмм сил Т и К ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 52 3  5. 4. 3 Полярная диаграмма нагрузок на шатунную шейку ... ... ... ... ... ... . . 52 5. 4. 4 Построение диаграммы крутящего момента ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 56 5. 5 Динамический расчет роторного двигателя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 59 5. 5. 1 Общие сведения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 59 5. 5. 2 Сила давления газов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 59 5. 5. 3 Равнодействующая сил давления газов... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 60 5. 5. 4 Силы инерции ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 61 5. 5. 5 Построение диаграммы суммарного крутящего момента ... ... ... . . 64 ТУ 5. 5. 6 Полярная диаграмма сил, действующих на рабочую поверхность эксцентрика... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 66 5. 5. 7 Оформление результатов расчета роторного двигателя ... ... ... ... . . 67 6.