Расчётный анализ преимущества основных характеристик дизельных и карбюраторных двигателей

 

АННОТАЦИИ

В данной статье анализируются ключевые показатели дизельных и карбюраторных двигателей осенью. Расчет тепла основан на уравнениях термодинамики и численных значениях, полученных при испытании двигателей внутреннего сгорания, работающих в реальных условиях.

ABSTRACT

This article analyzes the key indicators of diesel and carburetor engines in the fall. The heat calculation is based on the equations of thermodynamics and numerical values obtained by testing internal combustion engines operating under real conditions.

 

Ключевые слова: дизельного топлива, степень сжатия, бензин, ход поршня, рабочий объем.

Keywords: diesel fuel, compression rate, gasoline, piston stroke, working volume.

 

Известно, что поршневые двигатели внутреннего сгорания служат основным силовым агрегатом машин, используемых в различных отраслях народного хозяйства. Это объясняется тем, что эти двигатели имеют сравнительно высокую мощность при достаточными экономическими показателями, способность длительной бесперебойной работы, постоянную готовность к запуску, достаточную компактность и долговечность.

Основным источником энергии в малотоннажных грузовиках являются дизельные двигатели внутреннего сгорания, дизели применяются  такжеи в других отраслях промышленности. При разработке дизельных автомобилей большое внимание уделяется повышению их технико-экономических показателей с учетом недостатков некоторых его механизмов и систем. В этой сфере особое внимание следует уделить работе системы питания бензиновых двигателей.

Проводятся постоянные исследования способов, позволяющих сэкономить жидкое нефтяное топливо.

В настоящее время находит широкое использование дизельного топлива в легковых автомобилях. На повестке дня стоит вопрос использования метанола в чистом виде и в смеси с дизельным топливом во всех типах двигателей. Проводятся испытания ряда грузовых и легковых автомобилей с использованием смеси бензометанола. Кроме того, началась работа по использованию продуктов разложения метанола и синтетического топлива в качестве моторного топлива.

В связи с широким использованием топливных ресурсов большое практическое значение приобретает создание универсального двигателя, способного работать на двух и более видах топлива, и дальнейшее совершенствование существующих двигателей с помощью этого метода. Создание такого двигателя основано на конструктивном сближении бензиновых и дизельных двигателей, а также на опыте, накопленном при разработке рабочих процессов для нескольких топливных двигателей.

В связи с вышеизложенным, на примере автомобиля ДАМАС предлагаем провести расчетный анализ основных параметров его двигателя при использовании бензина или дизельного топлива и сделать выводы об их преимуществах.

3. Целью анализа основных параметров дизельных и карбюраторных двигателей является тепловой расчет автомобильного двигателя ДАМАС.

Тепловой расчет основан на уравнениях термодинамики и численных значениях, полученных при испытании двигателей внутреннего сгорания, работающих в реальных условиях. В ходе расчетов он использовал полученные данные для тестирования двигателя., Мы ведем расчеты для времен, когда двигатель работал на бензине и дизельном топливе [1,2,3,4,5,6,7,8,9.]

Расчет тепла начинается с расчета процессов входа, сжатия, сгорания, расширения и разгрузки, которые происходят в рабочем цилиндре двигателя. Это основано на следующих показателях:

Улучшенный двигатель – двигатели ДАМАС

Расчетная мощность, N_н, квт  - 38,0

Вращение / частота коленчатого вала,п_н– 5000 мин^-1

Температура окружающей среды, Т­­_о­­- 288 К

степен сжатия, ε - 9,3и 14

Количество цилиндров, i – 3

Диаметр цилиндров D мм - 68,5

Ход поршня, S - 72,0  мм

Рабочий объем, литр, V_лl -- 0,796

Топливо- Аи-92 и “Л”

Нижняя удельная теплота сгорания топлива Q_п - Для бензина43930 кдж/кг

Для дизельного топлива425000 кдж/кг

Средний элементный состав топлива- для бензина С = 0,855; Н= 0,145

Для дизельного топлива С = 0,857; Н = 0,133 О= 0,01

Внешнее давление окружающей среды, - Р_о, МПа - 0,1

Коэффициент избытка воздуха,      α – для бензина 0,9;

Для дизельного топлива 1,4

Нагрейте новый заряд в цилиндр    ΔТ⁰ С для бензина – 20 С

Для дизельного топлива - 10 С     

Давление и температура в конце выпуска, для бензинаР_r, – 0,12 МПа; Т_r -1000 К

Для дизельного топлива - Р_r, – 0,11 МПа; Т_r -800 К

Теперь перейдем к расчету некоторых процессов.

Процесс ввода

Прежде всего, мы можем определить параметры рабочего тела. Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива:

Для бензина:

Для дизельного топлива:

Или эти количества указаны в километрах

Общее количество продуктов сгорания:

Для бензина:

Для дизельного топлива

Плотность заряда на входе:

Мы принимаем следующее:

(С² +ζ_кир) =3,5 ва С_кир95 м/с

Здесь:

С ва ξ_кир­­- - коэффициенты сопротивления системы затухания и ввода движения заряда, сумма которых составляет 2,5… 4,0 по экспериментальным данным (4);

С_кир –заряд - это средняя скорость в самом маленьком участке входной системы, его значениеС_кир = 50…150 м/с (4)

В этом случае перепад давления на входе в цилиндр двигателя равен:

Для бензина:

Для дизеля:

Теперь находим давление в конце ввода:

Для бензина:

_Ра1 = 0,081 Мпа

Для дизеля:

Ра₂ = 0,089 МПа

Определите значение коэффициента заполнения:

Для бензина:

Для дизеля:

Остаток. найти значение коэффициента газов:

Для бензина:

Для дизеля:

В конце процесса ввода находим температуру T_a:

Для бензина:

Та₁= 351 К

Для дизеля:

Т_а2= 321К

Процесс сжатия.

Предположим, что среднее значение индекса политропного сжатия для данного параметра двигателя n₁=1,36, а для дизеля n₁=1,36, Теперь найдем давление P_c в конце сжатия:

Для бензина:

Рс₁ = 1,68 МПа

Для дизеля:

 Рс₂ = 3,2 МПа

По окончании процесса сжатия находим температуру T_c:

Для бензина:

 Тс₁ =783 К

Для дизеля:

 Тс₁ = 830 К

Процесс горения

Температура в конце горения находится с помощью уравнения горения:

Для бензина:

Для дизеля:

Для карбюраторных и дизельных двигателей средняя молекулярная теплоемкость продуктов сгорания жидкого топлива при постоянном объеме и постоянном давлении определяется следующим образом:

Для бензина:

Для дизеля:

Находим среднюю молекулярную теплоемкость нового заряда в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов) следующим образом:

Для бензина:

Для дизеля:

Определите количество товаров по остаточным газам:

Для бензина:

М_қ

Для дизеля:

М_қ

Количество газов в конце сжатия перед сгоранием:

Для бензина:

Для дизеля:

Количество товаров после сжигания газов:

Для бензина:

Для дизеля:

Определяем значение рассчитанного коэффициента молекулярного изменения рабочей смеси:

Для бензина:

;         β₁=1,05

Для дизеля:

;        β ₂=1,03

Мы предполагаем, что коэффициент использования тепла  ζ составляет 0,90 для бензина и 0,80 для дизельного топлива.

Количество тепла, теряемого из-за химической неполноты сгорания, определяется следующим образом:

Подставляя рассчитанные и принятые значения в уравнение горения, находим температуру T_z в конце горения:

Для бензина:

Для дизеля:

Решая полученные квадратные уравнения относительно T_z, находим:

Теоретическое максимальное давление в конце сгорания:

Для бензина:

Для дизеля:

Теперь находим фактическое максимальное давление в конце сгорания:

Для бензина:

Для дизеля:

Определяем степень повышения давления:

Для бензина:

Для дизеля:

λ был принят ранее.

Процесс расширения

Мы предполагаем, что среднее значение политропного расширения для данного параметра двигателя составляет n₂ = 1,28 для бензина и n₂ = 1,26 для дизельного топлива.

Для бензина:

Для дизеля:

Находим Т_в-температуру в конце процесса расширения, используя следующее выражение:

Для бензина:

Для дизеля:

Процесс экстракции

Поскольку индикаторы Р_r, Т_r γ, оценивающие процесс вывода, были приняты, определены, вычислены или известны прототипу двигателя при вычислении предыдущих процессов, нет необходимости находить их снова. Поэтому мы копируем и вставляем сюда их числовые значения, то есть

Для бензина:

Рr = 0,12 МПа;   Т_r = 1000 К ;   γ ₁ =0,056:

Для дизеля:

Рr = 0,115 МПа;   Т_r = 800 К; γ₂ = 0,031

Определение производительности цикла двигателя

Теоретический средний показатель давления находится с помощью следующего выражения:

Для бензина:

Для дизеля:

Истинное среднее индикаторное давление определяется следующим образом:

Для бензина:

Для дизеля:

Мы можем определить давление, необходимое для преодоления трения и перемещения дополнительных механизмов двигателя:

Для бензина:

Р_ишқ = 0,04+0,0135·W_урт1= 0,04 + 0,0135·12,0=0,202   МПа

Для дизеля:

Р_ишқ = 0,105+0,013·W_урт2= 0,105 + 0,0133·7,7=0,207    МПа

Здесь:

W_{урт- средняя скорость поршня:}

Для бензина:

Для дизеля:

Здесь:

S – поршневой путь, м. S = 0,072 м для двигателя ДАМАС;

п_н – номинальная частота вращения, об / мин 5000 об / мин для бензиновой версии двигателя ДАМАС, 3200 об / мин для дизельной версии.

Среднее эффективное значение давления определяется следующим образом:

Для бензина:

Р_{е 1}= Р_i1 - Р_ишқ =1.05-0,202=0,848   Р_е1 = 0,848 МПа

Для дизеля:

Р_е2 = Р_i2 - Р_ишқ = 0,914-0,207=0,615Р_е2 = 0,707 Мпа

Механический. Определяем значение КПД:

Для бензина:

Для дизеля:

Мы можем определить значение КПД индикатора:

Для бензина:

Для дизеля:

Определите эффективное значение КПД:

Для бензина:

Для дизеля:

Находим эффективный удельный расход топлива:

Для бензина:

Для дизеля:

Определите почасовой расход топлива двигателя:

Для бензина:

Для дизеля:

Здесь:- номинальная мощность двигателя на бензине и дизельном топливе, значение которой находится следующим образом:

Для бензина:

Для дизеля:

Таблица 2.

Цель анализа основных параметров дизельных и карбюраторных двигателей Результаты анализа основных параметров автомобильного двигателя ДАМАС

№	Индикаторы	Единица измерения	Автомобильный двигатель DAMAS
			Бензин	По принципу дизеля
1	Среднее индикаторное давление, Рi	мПа	1,05	0,914
2	Показатель КПД, ηi		0,36	0,43
3	Средняя скорость поршня, Wурт	м/с	12,0	7,7
4	Давление механической потери, Рм.	мПа	0,202	0,207
5	Среднее эффективное давление, Ре	мПа	0,848	0,707
6	Механик КПД, ηм		0,81	0,774
7	ЭффективныйКПД, ηе		0,292	0,333
8	Эффективный удельный расход топлива,  gе	г/кВт.с	281	264
9	Часовой расход топлива,  Gё	кг/соат	7,8	6,1
10	Расчетная эффективная мощность двигателя, Nен	кВт	38	34

 

Список литературы:

1. У.Каримов «Теория тракторных и автомобильных двигателей», Т., «Меҳнат», 1989.
2. А.В.Николенко «Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей», М., «Колос», 1984.
3. И.В.Санков «Каталог автомобильного газа», Т., «Меҳнат», 1994.
4. Колчин, В.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», «М»., «Высшая школа», 1980
5. Крамаренко Г.В., Салимов О.У., Каримходжаев Н. Качество топлива и надежность автотракторных двигателей. Ташкент: Фан, 1992.-126с.
6. Каримходжаев Н., T.O.Almataev, X.Odilov. Основные причины, вызывающие износ деталей автотранспортных средств, эксплуатирующихся в различных климатических условиях.UNIVERSIUM,Технические науки, Научный журнал, №5(74) 2020й.,.68-71с               
7. Каримхаджаев Н., Эркинов И.Б., Дадабоев Р.М. Обоснование оптимальных размеров барабанов, используемых для обработки полей выращивания риса//Universum: технические науки: электрон. научн. журн.2020.10(79).URL: C 26-30 https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10803
8. Каримхаджаев Н., Эркинов И.Б., Вохобов Р.А. Обзорный анализ сварочной технологии в производстве автомобилей//Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2020.10(79).URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10803. C 56-61
9. У.Каримов, Д.Абдуллаев «Методические указания к курсовой работе по теории тракторных и автомобильных двигателей», Андижон., 2005.