CC BY
13
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_апрель. 2021 г.
РАСЧЁТНЫЙ АНАЛИЗ ПРЕИМУЩЕСТВА ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЬНЫХ И КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Эркинов Икромжон Бахром угли
ассистент, Андижанского машиностроительного институт,
Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: ikromjonerkinov4@gmail.com
Дадабоев Равшанбек Махмадали угли
ассистент, Андижанского машиностроительного институт,
Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: ravshanbek. dadaboyev@mail. ru
№ 4 (85)
CALCULATED ANALYSIS OF THE ADVANTAGES OF THE MAIN CHARACTERISTICS
OF DIESEL AND CARBURETTOR ENGINES
Ikromjon Erkinov
Assistant, Andijan machine-building institute, Uzbekistan, Andijan
Ravshanbek Dadaboev
Assistant, Andijan machine-building institute, Uzbekistan, Andijan
АННОТАЦИЯ
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 также и 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 топлив -ных 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.
Библиографическое описание: Эркинов И.Б., Дадабоев Р.М. Расчётный анализ преимущества основных характеристик дизельных и карбюраторных двигателей // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2021. 4(85). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11545 (дата обращения: 24.04.2021).
№ 4 (85)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2021 г.
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.
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, Ин, квт - 38,0 Вращение / частота коленчатого вала,пн-5000 мин-1
Температура окружающей среды, То- 288 К
степен сжатия, е - 9,3 и 14
Количество цилиндров, I - 3
Диаметр цилиндров D мм - 68,5
Ход поршня, S - 72,0 мм
Рабочий объем, литр, ¥л\ -- 0,796
Топливо- Аи-92 и "Л"
Нижняя удельная теплота сгорания топлива Qn -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, -Ро, МПа - 0,1
Коэффициент избытка воздуха, а - для бензина 0,9;
Для дизельного топлива 1,4 Нагрейте новый заряд в цилиндр АТ° С для бензина - 20 С
Для дизельного топлива - 10 С Давление и температура в конце выпуска, для бензинаРг, - 0,12 МПа; Тх -1000 К
Для дизельного топлива - Рг, - 0,11 МПа; Тх -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:
L =-
01 0,23
C + 8Н - О | =
0,23
0,855 + 8 • 0,145 - 0 1 = 14,96 кг
Для дизельного топлива:
L = — | 8 C + 8Н - О | = 02 0,23 ^ 3
1 (8
-• 0,857 + 8• 0,133-0,01 =14,5 кг
0.23 ^ 3
Или эти количества указаны в километрах
т 14,96 Лскмол
Ьп =—L =-= 0,516-
01 29 29 кг
L = ^ = 145 = 0,5
02 29 29
кмол
кг
Общее количество продуктов сгорания:
Для бензина:
Н 0
М =«1 • Ал + Н + ^ + 0,21 Ал11 -а) =
= 0,9 • 0,516 + + 0 + 0,21-0,516 (1 - 09 ) = = 0,511 кмол
Для дизельного топлива:
M" = 1,4• 0,5 + 0133 + 001 = 0,733 кмол
4
32
Плотность заряда на входе:
P -106 0,1 •Ю6
Рк =
R • T 287•288
= 1,21кг / м'
Мы принимаем следующее:
(С2 +Скир) =3,5 ва Скир95 м/с
Здесь:
С ва %Шр- - коэффициенты сопротивления системы затухания и ввода движения заряда, сумма которых составляет 2,5... 4,0 по экспериментальным данным (4);
Скир - заряд - это средняя скорость в самом маленьком участке входной системы, его значениеСкир = 50.150 м/с (4)
В этом случае перепад давления на входе в цилиндр двигателя равен:
Для бензина:
АР = (С2 + £ ) - С2 -о-10 "6Л =
а1 V ^кир/ кир г ^ '2
= 3,5-952 -1,21 -10-6 /2 = 0,019 МПа Для дизеля:
№ 4 (85)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2021 г.
А^ = 3,25-752 •1,21-10"6 /2 = 0,011 МПа
Теперь находим давление в конце ввода: Для бензина:
Pfli = Ра АР, = 0,1-0,019 = 0,081 МПа РаХ = 0,081МПа
Для дизеля:
Ра2 = Ра АР2 = 0,1 -0,011 = 0,089МПа Ра„ = 0.089МПа
Определите значение коэффициента заполне-
ния:
% 2 =
Для бензина:
_ То (g • Ра, -Рг) 288(9,3 0,081-0,12) "(То+АТ)(g -1)-Ро " (288+10)(9,3-1)• 0,1
Для дизеля:
То (g2 • Ра2 -Рс) 288(14• 0,089-0,12)
=0,74
=0,84
зов:
(То + АТ) g -1) • Ро (288 +10)(14 -1) • 0,1 Остаток. найти значение коэффициента га-
Для бензина:
Р. • Т 0,12• 288
71 =
г2 =
Ро •Тг (g -1) 0,1 -1000• 0,74(9,3-1) Для дизеля:
0,12-288
= 0,056
Р Т
r о
= 0,031
Ро •Тг %v2 (g2 -1) 0,1 -1000-0,84(14-1) В конце процесса ввода находим температуру
T:
Для бензина:
T =
a
T + АТ
Р
1 -
Т + АТХ
Р^1 I Тr 288 + 20
1 -
0,12
0,081-9,31 1000
1 -
288 + 20
= 351
Та = 351К
Для дизеля:
Та =
Т + АТ
1 -(1 - То +АТХ )
Ра2 g 288 +15
1 -
0,115 0 089-14
1 -
288 +15 800
= 321
Т , = 321К
Предположим, что среднее значение индекса политропного сжатия для данного параметра двигателя П1=1,36, а для дизеля П1=1,36, Теперь найдем давление Рс в конце сжатия:
Для бензина:
Р = Р - = 0,081 •9,31'36 =1,68 Рс1 = 1,68 МПа
с1 а1 1
Для дизеля:
Рс2 = Ра2 -£п2 = 0,089-141,36 = 3,2 Рс2 = 3,2 МПа
По окончании процесса сжатия находим температуру Тс:
Для бензина:
Тс, =Та <1-1 = 3519,31,36-1 = 3512,23 = 783
Тс1 =783 К
Для дизеля:
ТС2 = Та2 -^п2-1 = 321141,36-1 = 3212,58=830
Тс1 = 830 К
Процесс горения
Температура в конце горения находится с помощью уравнения горения:
Для бензина:
ß-^cv2 Tz =^vc Тс +
Для дизеля:
ß-uсу2 Т7 =ису-Тг +
g- (О, А & ) aLo (1 + 7)
е-(g А g)
aLn (1 + 7)
Для карбюраторных и дизельных двигателей средняя молекулярная теплоемкость продуктов сгорания жидкого топлива при постоянном объеме и постоянном давлении определяется следующим образом:
Для бензина:
Лсус1 = (18,4 + 2,4«) + (15,5 +13,8«)-10-4 •Тг1 = = (18.4 + 2,4-0,9) + (15,5 +13,9-0,9)-10-4-Т^ = = 22,7 + 0,028Т
Для дизеля:
л= (20,2 + 092^15,5 +138) 10-4 .Т2,= = 8,314 = 29,17 + 0,0025 Т^ кж/
' ' ' 1 кмол. град
Находим среднюю молекулярную теплоемкость нового заряда в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов) следующим образом:
Для бензина:
Л оус1 = 20,16 +1,74 10-3 Тс 1 =
= 20 16 +1 74-10-3 -783 = 21 52 кж/
кмол. град
Процесс сжатия.
Для дизеля:
%
№ 4 (85)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2021 г.
/ucvr2 = 20,16 +1,74 •Ю-3Тг2 =
£ • Q
20,16 +1,74•Ю-3 • 830 = 21,6 /
кмол. град
Определите количество товаров по остаточным газам:
Для бензина:
Мк = а-у-Ьн = 0,9-0,056-0,516 = 0,026 кмол
Для дизеля:
Мк =а-у-Ьн = 1,4-0,03-0,5 = 0,0217 кмол
Количество газов в конце сжатия перед сгоранием:
Для бензина:
МС1 = а-Ьн +у = 0,9-0,516 + 0,056 = 0,520 кмол
Для дизеля:
МС2 = а-¿я + у = 1,4 - 0,5 + 0,031 = 0,731 кмол
Количество товаров после сжигания газов:
Для бензина:
М = М + М = 0,520 + 0,026 = 0,546 кмол
21 с1 к1 ' ' '
Для дизеля:
М = М + М = 0,731 + 0,0217 = 0,753 кмол
2 2 к2
Определяем значение рассчитанного коэффициента молекулярного изменения рабочей смеси:
Для бензина:
К = 0,546 = 1 5 .
М 0,520
Для дизеля:
к = 0,753 = 1 3;
Мс 0,731
Мы предполагаем, что коэффициент использования тепла С, составляет 0,90 для бензина и 0,80 для дизельного топлива.
Количество тепла, теряемого из-за химической неполноты сгорания, определяется следующим образом:
А & =119950 (1 -а)-Ьа =119950 (1 - 09)-0,516 = 6189™ I кг
Подставляя рассчитанные и принятые значения в уравнение горения, находим температуру Tz в конце горения:
Для бензина:
£- (а -а а)
Л1 Т ! Т +■
1,05 (22,7 + 0,0028 Тг) ^ = 21,53 - 783 + 0,00294-Т + 23,84-Т -86121=0 Для дизеля:
«1 Lo (1 + у)
0,9(43930 - 6189) 0,9 0,516(1 + 0,056)
ß /CVz2 Tz2 = MC\ Тс2 + Гл ,
2 2 02 «2 Lo (1 + у2) 1,03 (29,17 + 0,0025 Tz)-ТХг =
= (21,6 + 8,3144,45)830 + 0,8^42500
1,4-0,5 (1 + 0,031) 0,0026-Т2 + 30,05-Т22 -75045 = 0
Решая полученные квадратные уравнения относительно Т* находим:
Т^ = 2700 К Т21 = 2112 К
Теоретическое максимальное давление в конце сгорания:
Для бензина:
Т 2700
Р = Р ß— = 1,68• 1,05 —-—— = 6,1 МПа
Z1 с 1 1 ^ 784
Для дизеля:
Р1 = Р -Я=3,2- 1,6=5,12МПа
z^ с
Теперь находим фактическое максимальное давление в конце сгорания:
Для бензина:
Р = Р1 -0,85=6,1-0,85=5,2 Р = 5,2МПа Для дизеля:
Р = Р\ -0,95=0,95-5,12=4,9 Р = 4,9МПа
Определяем степень повышения давления: Для бензина:
Р 5 2
А = = 3,1 2=3,5
Рс 1,49
с 1
Для дизеля:
X был принят ранее. А = 1,6 Процесс расширения
Мы предполагаем, что среднее значение полит-ропного расширения для данного параметра двигателя составляет П2 = 1,28 для бензина и П2 = 1,26 для дизельного топлива.
Для бензина:
р 5 2
Р = =—^т = 0,30 Р = 0,30МПа
в ^ 9,3 в 1
1
Для дизеля:
Рг 4,9
Рв =—^ =^Г= 0,36 Р = 0,36МПа
в 2 ^п2 8 в 2
Находим Тв-температуру в конце процесса расширения, используя следующее выражение:
№ 4 (85)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2021 г.
Для бензина:
Т- 2700
у _ 71 _
= -1 гл о 1,28-1
=1444 т =1444к
1 Тп21 9,31,28-1 в1
Для дизеля:
Т2 2112 Т= # = ^ = 1180 Т^ =1180*
Процесс экстракции
Поскольку индикаторы Рг, Тг у, 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:
Рг = 0,12 МПа; Тг = 1000 К; у 1 =0,056:
Для дизеля:
Рг = 0,115 МПа; Тг = 800 К; У2 = 0,031
Определение производительности цикла двигателя
Теоретический средний показатель давления находится с помощью следующего выражения:
Для бензина:
р\=-р-1 (g-1)
А
1,68
9,3 -1
n -1 3,5
1 -
1
n -1
1 -
Л
£ П1-1 V £ J
1,28 -1V 9,3
1-
1,36 -1
1-
9,31,36-1
= 1.21 МПа
Для дизеля:
Мы можем определить давление, необходимое для преодоления трения и перемещения дополнительных механизмов двигателя:
Для бензина:
Риш, = 0,04+0,0135 •Wуртl= 0,04 + 0,0135 12,0=0,202 МПа Для дизеля:
Риш, = 0,105+0,013•WУрт2= 0,105 + 0,01337,7=0,207 МПа Здесь:
^^урт- средняя скорость поршня:
Для бензина:
пн 0,072-3200 _ ,
^урт 2 =-- = 0-= 7,7 м / с
30
30
Для дизеля:
S- п 0,072-5000 ^ ,
w^ =-« = -J-= 12 м / с
урт1
30
30
Здесь:
8 - поршневой путь, м. S = 0,072 м для двигателя ДАМАС;
пн - 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:
Ре 1= Рп - Риш, =1.05-0,202=0,848 Ре1 = 0,848 МПа
Для дизеля:
Ре2 = Ра - Риш, = 0,914-0,207=0,615Ре2 = 0,707 Мпа
Механический. Определяем значение КПД: Для бензина:
= ^ = 0848 = 0 = 0
м 1 Р 1.05 м 1
3,2 14-1
1,45 (1,75 -1) +
1,45-1,75 Л 1 + ---— 1--
1,28-1 1
г
136 -1
8 01
= 0,993 МПа
Для дизеля:
_ Ре2 _ 0,707 Лм2 = Р " 0.914
0,774 % = 0,774
Мы можем определить значение КПД индикатора: Для бензина:
Истинное среднее индикаторное давление определяется следующим образом:
Для бензина:
Р. = Р.1 - и -(р -р) = 1.21-0,95-(0,12-0,081) = 1.05 МПа Р = 1.05 МПа
ч
Для дизеля:
Р = р -и-(Р -р) = 0,993-0,95-(0,115-0,089) = 0,914 МПа Р = 0,914 МПа
P -«1 -L0 1.05- 0,9-14,96
п =
1 g43,93-1,21-0,74
= 0,36
\ = 0,36
Для дизеля:
0,914 -1,4-14,5
п =
42,5-1,21-0,85 п = 0.43
= 0,43
Определите эффективное значение КПД: Для бензина:
Р
№ 4 (85)
A UNÍ
Ж те;
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2021 г.
% = % = 0,36-0,81 = 0,292 % = 0,292 Для дизеля:
% = % % = 0,43-0,774 = 0,333 % = 0,333
Находим эффективный удельный расход топлива: Для бензина:
3,6106
3,6 103
Яе1 = --=-"-= 281
&- - 43,93-0,292
Яе1 = 281 г I кВтс Для дизеля:
3,6 3,6
Я =—--=---= 254
2 % 'Нп 42,5-0,333
Я = 264 г I кВтс
Определите почасовой расход топлива двигателя:
Для бензина:
б Я, ^ен 281-28
С =-=-= 7.8кг I соат
е 1000 1000
= 7.8 кг I соат Для дизеля:
_2 ^ 254-24 .
С = я N =-= 6.1 кг I соат
е е2 е2 1000
С2 = 6.1 кг I соат N х
Здесь: е - номинальная мощность двигателя на бензине и дизельном топливе, значение которой находится следующим образом:
Для бензина:
Р -V-пЛ
NX =
30т
0,848-0,265-5000-3 30-4
= 28 кВт
Для дизеля:
Р -V-n-i
NX =
30т
0,707-0,265-3200-3 30-4
= 24 кВт
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, Р; мПа 1,05 0,914
2 Показатель КПД, п 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, Пм 0,81 0,774
7 ЭффективныйКПД, Пе 0,292 0,333
8 Эффективный удельный расход топлива, йе г/кВт.с 281 264
9 Часовой расход топлива, Оё кг/соат 7,8 6,1
10 Расчетная эффективная мощность двигателя, Кен кВт 38 34
Список литературы:
1. У. Каримов «Теория тракторных и автомобильных двигателей», Т., «Мехнат», 1989.
2. А.В. Николенко «Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей», М., «Колос», 1984.
3. И.В. Санков «Каталог автомобильного газа», Т., «Мехнат», 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.
