【導(dǎo)讀】采用四沖程，直列六缸，渦輪增壓中冷，直噴燃燒室，壓縮比為。標(biāo)準(zhǔn)工況下，熱計(jì)算和熱平衡結(jié)果為有效功相當(dāng)?shù)臒崃空既剂峡偀崃康?8%。性參數(shù)結(jié)果為有效功率,有效扭矩·m，。并且隨著轉(zhuǎn)速的提高油耗率先降低后升高，在2021rpm時(shí)有最小值·h，每小時(shí)耗油量和機(jī)械損失壓力隨著轉(zhuǎn)速的提高而增加。而后進(jìn)行了高壓共軌供油系。噴油器選擇4孔長型噴油嘴,出油閥選擇等容式出油閥，輸油泵選擇活塞式輸油。標(biāo)準(zhǔn)，零部件的設(shè)計(jì)加工比較容易，整車性能較穩(wěn)定。理論結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的供。油系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

　　

【正文】 平均速度、氣缸直徑等參數(shù)的 的具體設(shè)計(jì) 和計(jì)算方法 。這一章里把沖程數(shù) 、 體積 流量、等參數(shù)作為初始已知數(shù)據(jù)，經(jīng)過給定的方法，計(jì)算出 活塞行程氣缸直徑曲柄半徑 等初始數(shù)據(jù) ， 本設(shè)計(jì)采用渦輪增壓中冷，選擇直接噴射燃燒室，一些參數(shù)選擇結(jié)果如表 21。 表 21 方案選擇結(jié)果 技術(shù)參數(shù) 選擇結(jié)果 技術(shù)參數(shù) 選擇結(jié)果 沖程 數(shù) τ 4 活塞平均速度 Cm/(ms1) 氣缸數(shù) i 6 曲柄半徑與連桿長度比 壓縮比 ε 曲柄半徑 43 額定轉(zhuǎn)速 n/(rpm) 3300 連桿長度 l/(mm) 144 行程缸徑比 S/D 氣缸中心距與缸徑比 氣缸直徑 D/(mm) 81 氣缸中心距 Lo/(mm) 95 活塞行程 S/(mm) 86 發(fā)火次序 153624 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱計(jì)算及熱平衡 13 3 熱計(jì)算與熱平衡 柴油 機(jī)的主要參數(shù)是通過對(duì)其進(jìn)行熱計(jì)算而得到的，因此，在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，首先要選取一些基本參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行熱計(jì)算，在計(jì)算中要引進(jìn)一些必要的基本原則作為選取原始參數(shù)的依據(jù)，無論是 柴油 機(jī)的熱計(jì)算 ， 還是 柴油 機(jī)的后續(xù)計(jì)算都可以采用這些參數(shù)。 對(duì)于車用柴油機(jī)的熱計(jì)算，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)為四個(gè)氣缸，熱計(jì)算用分析法可以有足夠的準(zhǔn)確程度來確定新設(shè)計(jì)的柴油機(jī)的主要參數(shù)以及校核現(xiàn)實(shí)工作柴油機(jī)實(shí)際循環(huán)的完善程度。 本章節(jié)將從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行技術(shù)分析：燃料、工質(zhì)參數(shù)、周 圍介質(zhì)參數(shù)和剩余氣體、進(jìn)氣過程、壓縮過程、燃燒過程、膨脹過程、工作循環(huán)指示參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)有效指標(biāo)、柴油機(jī)示功圖的繪制、熱平衡、柴油機(jī)外特性計(jì)算等。 熱計(jì)算 燃料燃燒及成分確定 燃料的平均元素成分和分子量： C= H= O= 燃料低熱值： uH =42860J/Kg （ 1）工質(zhì)參數(shù) 燃料 1kg 柴油燃料，理論上所必須的空氣量 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 ?????? ??? 32O4H12C2080 1L 0 . (31) kgkm ol4990320210412601287002080 1 /..... ??????? ?? 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 ?????? ??? OH8C38230 1l 0 . (32) kgkg45214004012608870038230 1 /..... ??????? ????? 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱計(jì)算及熱平衡 14 過量空氣系數(shù) α 是燃燒 1kg 燃料時(shí)，實(shí)際空氣量與理論必需空氣量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 lo 之比。 降低 α 值是強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的有效方法之一。對(duì)于給定功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，減小過量空氣系數(shù)，則可以減小氣缸尺寸。但是隨著 α 的降低，會(huì)引起燃料燃燒不完全，惡化了經(jīng)濟(jì)性，并增大了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱應(yīng)力?？芍?， 增壓柴 油機(jī)的 α 取值范圍一般是 ~ 之間。 本設(shè)計(jì)中 α=。 （ 2）可燃混合氣新鮮充量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 1M 在 α= ， 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 01 αLM? = kmol/kg (33) （ 3）燃燒產(chǎn)物單獨(dú)成分?jǐn)?shù)量 XM 12870012C2.M CO ?? = kmol/kg 06302H2 .M OH ?? kmol/kg ? ? 0120802 Lα*.M O ??= kmol/kg 079202 N ?= kmol/kg 式中： 為 1kmol 容積的空氣中氧氣所占的比例； 為 1kmol 容積的空氣中氮?dú)馑嫉谋壤? （ 4） 燃燒產(chǎn)物的總量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 2M ? ?02 20802H12C2222 NOOCO ???????? = kmol/kg (34) 表 31 燃燒產(chǎn)物的成分質(zhì)量 n α 0L 1M 2OM 2NM 2COM OH2M 2M 800 2021 3300 3500 周圍介質(zhì)參數(shù)和剩余氣體 在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，參考本機(jī)特點(diǎn)及 柴油 機(jī)一般參考資料，選取參數(shù)如下： （ 1） 周圍 環(huán)境 壓力 ： 0P =， 周圍 環(huán)境 溫度： 0T =293K （ 2 ）周維介質(zhì)壓力 KP ：采用中度增壓，則 錯(cuò)誤 ! 未找到引 用源。M P a170701 0 .P*.PK ?? 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱計(jì)算及熱平衡 15 （ 3）周圍介質(zhì)溫度 KT 即壓氣機(jī)后的空氣溫度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 KT 為： kknnKK PPTT100?????????? h (35) 式中， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 kn 為壓氣機(jī)（增壓器）中空氣的壓縮多變指 數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)資料， kn 取值范圍為 ~。此處取 ? ，則有， 錯(cuò)誤 !未找到 引用源。 361?kT K。 （ 4） 剩余氣體壓力：由文獻(xiàn)知道，對(duì) 廢氣渦輪 增壓的汽車 柴油機(jī) 來說，其殘余廢氣壓力為 : ? ? 0980750 P.~.Pr ? ， 曲 軸轉(zhuǎn)速高的發(fā)動(dòng)機(jī) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 rP 取大些。這里取 kr 960? = 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =。對(duì)于其他轉(zhuǎn)速工況， ? ? 082 100351 P* pr ??? (36) 式中， ? ? ? ?2080 100351 Nrnp nP/* ?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 rnP 為額定工況下的殘余廢氣壓力 MPa； Nn 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為額定工況下的曲軸轉(zhuǎn)速， rpm， 帶入數(shù)據(jù)，得 pA =。 （ 5）殘余廢氣溫度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 rT 殘余廢氣的溫度是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)型式、壓縮比、轉(zhuǎn)速及過量空氣系數(shù)等因素決定的，其值處于下列范圍： 柴 油機(jī) 600~900k。在確定 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的過程中必須注意到，當(dāng)壓縮比提高和工作混合氣加濃時(shí)，殘余廢氣的溫度便下降，而發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速升高時(shí)則 rT 值升高。 本設(shè)計(jì)取值 額定工況 rT =750K。 進(jìn)氣過程 充氣過程中，因?yàn)槌淞渴盏桨l(fā)動(dòng)及熱零件的預(yù)熱，所以新鮮充量的溫度稍有升高。為得到良好的發(fā)動(dòng)機(jī)充氣，在標(biāo)定速度工況上，對(duì)于增壓柴油機(jī)，新鮮充量的預(yù)熱溫度 △ T 的數(shù)值一般為 5℃ ~+10℃ 。這里取額定工況時(shí) △ T=6℃ 。而其他轉(zhuǎn)速工況， )n.(AT T 0 1 2 501 1 0 ??? (37) 式中， 。.)*./()n./(TA NNT 0803 8 0 00 1 2 501 1 050 1 2 501 1 0 ?????? NT? 和 Nn 分別為發(fā)動(dòng)機(jī)在額定工況下的工作時(shí)的溫升和轉(zhuǎn)速。 （ 1）進(jìn)氣的充量密度 ? ?kgkk TR/*P 610?? (38) 式中： k? 為進(jìn)氣充量密度， 3mkg/ ； gR 為氣體常數(shù)， gR =287J/kgK。其余符號(hào) 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱計(jì)算及熱平衡 16 如前所述 ，代入得 ： 36k mkg6 4 113 6 12 8 710170 /.)*/(*. ??? （ 2）進(jìn)氣壓力損失 aP? 由于進(jìn)氣系數(shù)阻力和氣缸中充量運(yùn)動(dòng)速度的衰減所引起的壓力損失 aP? ，采用某些假設(shè)后可以由伯努利方程求得： ? ? 210 622 /P kBBa ??? ??????? (39) 現(xiàn)代汽車 柴油機(jī) 在額定工況下： ???? B2 =～ 及 ??B =50～ 130m/s，對(duì)于進(jìn)氣系統(tǒng)加工過的內(nèi)表面，可以 ???? B2 = 和 ??B =70m/s 計(jì)算得 aP? =。這是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度工況和考慮到在增壓和非增 壓 柴油機(jī) 的進(jìn)氣系數(shù)不大的流體阻力來選取的。 ( 3 ) 進(jìn)氣終了壓力 aka PPP ??? (310) 式中： aP 為進(jìn)氣終了時(shí)壓力，單位為 MPa； aP? 為進(jìn)氣壓力損失，單位是 MPa；其 他符號(hào)如前所述。 （ 4）剩余氣體系數(shù)（殘余廢氣系數(shù) r? ） 殘余廢氣系數(shù) rγ 表征了 柴油機(jī) 氣缸中燃燒產(chǎn)物的排凈程度。 rγ 值增大，即表示進(jìn)氣過程中進(jìn)入氣缸的新鮮充量減少。 若不考慮掃氣及過后充氣 rarrr PPPT TT ??????? 0 式中： 0T 為初始溫度，單位為 K； T? 為標(biāo)定速度工況上溫度變化量 K； ? 為壓縮比； c 為剩余廢氣系數(shù)；其余符號(hào)如前所述。 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的 γ 值與壓縮比 ? 、進(jìn)氣終了時(shí)的工質(zhì)參數(shù)、轉(zhuǎn)速及其他許多因素有關(guān)。隨著壓縮 ? 及殘余廢氣溫度 Tr 增大而 rγ 減小，隨著殘余廢氣壓力和轉(zhuǎn)速 n升高而 rγ 增大 增壓 柴油機(jī) rγ 值 接近于 0。 (5)進(jìn)氣終了溫度aT ? ? ? ?rrrka γ/TγTTT ????? 1 (311) 式中：aT為進(jìn)氣終了溫度，單位為 K；其余符號(hào)如前所述。 aT值主要取決于工質(zhì)的溫度，殘余廢氣系數(shù)、以及充量被加熱的程度，在較小的程度上也與殘余廢氣的溫度有關(guān)?，F(xiàn)代四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣終了溫度的范圍為320~400k。 (6)充量系數(shù) rη 充量系數(shù)是表征進(jìn)氣過程特征的最重要參數(shù)，它是進(jìn)入氣缸的實(shí)際新鮮充量的 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱計(jì)算及熱平衡 17 數(shù)量，與氣缸內(nèi)溫度與壓力與周圍介質(zhì)或吸入氣缸前的介質(zhì)溫度和壓力相等時(shí)，氣缸工作容積中可能容納的充量的數(shù)量之比，是衡量內(nèi)燃機(jī)充氣性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 不考慮掃氣和 過后充氣的四沖程 柴油機(jī) 充量系數(shù)為： ? ?rakk kr PPPTT T ??????????? 111