Содержание
Введение
Задача 1. Определение параметров такта сжатия
Задача 2. Определение параметров механического шума автомобиля
Задача 3. Определение мощности двигателя автомобиля
Заключение
Список использованных источников
Введение
Теория автомобиля - это наука о его функциональных свойствах, о зависимостях этих свойств от конструктивных параметров автомобиля, о закономерностях движения автомобиля, об эффективных и безопасных режимах движения в заданных условиях.
Автомобиль представляет собой транспортное средство, предназначенное для перемещения людей и грузов по поверхности земли. Движение автомобиля осуществляется благодаря наличию собственного источника энергии (двигателя) и механизмов, обеспечивающих управляемое взаимодействие с опорной поверхностью дороги или грунта.
Эффективность функционирования автомобиля определяется его потенциальными физическими свойствами и степенью полноты их использования в реальных условиях эксплуатации.
Свойство - это категория, выражающая такую сторону предмета, которая обусловливает его различие или общность с другими предметами и обнаруживается в его отношении к ним. Свойства образуют иерархическую систему, включающую качество, крупные групповые свойства (надежность, безопасность и др.), мелкие групповые и единичные свойства.
Качество автомобиля - это совокупность свойств, обусловливающих его пригодность для удовлетворения определенных потребностей в соответствии с его назначением. Качество имеет первостепенное значение для производителя и потребителя продукции, поскольку качество определяет ее потребительскую стоимость.
Различают две группы потенциальных свойств: функциональные свойства и свойства надежности.
Функциональные свойства определяются назначением автомобиля и характеризуют его возможность выполнять предписанные функции. Они проявляются в движении автомобиля и характеризуют его предельные эксплуатационные возможности.
Свойства надежности характеризуют способность автомобиля сохранять работоспособное состояние в установленном интервале времени или пробега. Важное значение для потребителя имеют эргономические, эстетические и многие другие свойства.
Функциональные свойства и свойства надежности определяют степень приспособленности автомобиля к эксплуатации в качестве транспортного средства. Их совокупность называют эксплуатационными свойствами автомобиля.
Задача 1. Определение параметров такта сжатия
автомобиль сжатие двигатель шум
Определить давление в конце такта сжатия pc карбюраторного двигателя, если известно что степень сжатия ε = 12, давление окружающего воздуха p0 = 0,1МПа, показатель политропы сжатия ni = 1,35.
Теоретические сведения:
В процессе сжатия повышаются температура и давление смеси. Значения этих параметров в конце процесса зависят главным образом от термодинамических параметров среды в начале сжатия, степени сжатия е и характера теплообмена. Более высоким степени сжатия и термодинамическим параметрам конца процесса сжатия соответствуют большие степени расширения и лучшее теплоиспользование.
Сжатие рабочей смеси создает благоприятные условия для протекания процесса сгорания вследствие повышения к моменту воспламенения смеси ее температуры и давления и сосредоточения смеси в небольшом компактном объеме. В зависимости от типа смесеобразования и способа воспламенения требования к степени сжатия и значениям конечных параметров различны.
В двигателях с искровым зажиганием, работающих на жидком топливе, при сжатии продолжаются испарение топлива и перемешивание его паров с воздухом. Пределы значений температуры и давления конца сжатия лимитируются условиями возникновения детонации. При наличии в камере сгорания чрезмерно перегретых деталей или отложений нагара может возникнуть преждевременное воспламенение смеси.
В дизелях процесс смесеобразования происходит в камере сгорания при положении поршня вблизи в. м. т. и большей частью одновременно с горением топлива. Требования к процессу сжатия в данном случае обусловлены необходимостью получения к моменту впрыска топлива достаточно высокой температуры, обеспечивающей воспламенение части испарившегося топлива без постороннего источника зажигания. Это условие должно выполняться при всех возможных эксплуатационных режимах и в случае использования топлив с различным фракционным составом (многотопливные дизели).
В начальный период процесса сжатия температура смеси (воздуха) ниже температуры поверхностей, ограничивающих внутрицилиндровый объем, поэтому температура заряда повышается как в результате сжатия, так и вследствие подвода теплоты от стенок. В некоторый момент средние температуры заряда и стенок становятся одинаковыми и при дальнейшем движении поршня вплоть до конца процесса сжатия теплота отводится от заряда в стенки.
Примерный характер протекания процесса сжатия показан на рисунке 1, а, б. В момент закрытия впускных органов давление и температура заряда равны ра` и Та`. При адиабатном сжатии (k=1,41=const) давление и температура конца сжатия были бы рck и Тck. Среднее значение температуры теплопередающих поверхностей Тст. ср показано на графике штриховой линией. Вследствие разности Тст.ср - Т в начальный период сжатия процесс протекает по политропе с переменным показателем n'>k. От точки r (где Т=Тст. ср) сжатие происходит с переменным показателем n''1<k. На теплообмен во втором периоде влияет увеличивающаяся при сжатии разность Т - Тст. ср и одновременно уменьшение площади теплопередающей поверхности. В результате температура Тс и давление рс в конце сжатия будут отличаться от значений, соответствующих адиабатному процессу сжатия.
На рисунке 1, а приведена кривая (штриховая) изменения давления с показателем политропы n=1,33, при котором давление и температура конца процесса примерно такие же, как и для случая с переменным показателем.
Рисунок 1. - Характеристика процесса сжатия (при Та=320 К; р=0,1 МПа; n`1=1,5; n``1=1,28; n1=1,33; Тст.ср=460 К)
Рассмотренные условия протекания процесса сжатия характерны для поршневых двигателей всех типов. В двигателе с искровым зажиганием в начальной стадии процесса часть полученной зарядом от стенок теплоты затрачивается на испарение бензина. Теплоемкость смеси выше, чем в дизеле, из-за наличия в ней паров бензина и несколько большего количества остаточных газов. В результате осредненное значение показателя адиабаты для такой смеси в том же интервале температур получается ниже, чем для дизелей.
Из-за меньшей степени сжатия в двигателе с искровым зажиганием температура и давление в конце процесса сжатия ниже, чем в дизеле, что влияет на характер теплообмена во второй стадии процесса, когда n"<k.
В дизеле с момента начала впрыска топлива (точка 1) вследствие затраты теплоты на его испарение в период задержки воспламенения при одновременном сжатии заряда давление и температура повышаются в меньшей степени, чем при сжатии без впрыска топлива. На рисунке 1, в показан характер изменения параметров конца сжатия при отсутствии (штриховые линии) и наличии (сплошные) впрыска и начала сгорания топлива в дизеле.
Независимо от типа двигателя процесс сгорания, при котором начинается резкое увеличение температуры и давления, происходит за несколько градусов до в. м. т., что учитывается при построении индикаторной диаграммы соответствующим округленней этого участка на основании экспериментальных данных по аналогичным двигателям.
Аналитически определить параметры в конце сжатия с учетом переменного показателя политропы затруднительно. Принято температуру и давление в конце сжатия подсчитывать по среднему, постоянному для всего процесса, значению показателя политропы. Принимая, что начало сжатия совпадает с н. м. т., получаем:
(1)
(2)
На рисунке 2 приведены значения рс и Тс подсчитанные по формулам (1) и (2) для трех значений n1 при ра=0,09 МПа и Та=323 К.
Рисунок 2. - Зависимость давления рс и температуры Тс от ε при различных значениях n1
Как видно, при изменении показателя n1 в указанных пределах существенно меняются значения рс и Тс. Вследствие этого значения n1 следует выбирать, основываясь на имеющихся экспериментальных данных по двигателям, сходным с рассчитываемым по размерам цилиндров, быстроходности и конструктивным параметрам.
Указанный характер теплообмена и его кратковременность приводят к тому, что суммарная величина теплообмена в быстроходных двигателях (особенно с искровым зажиганием) незначительна, она составляет примерно 1,0-1,5% теплоты, вносимой с топливом. Поэтому при отсутствии точных данных о величине n1, ее можно определять по среднему показателю адиабаты по формулам:
(3)
(4)
где 
- средняя мольная теплоемкость смеси, участвующей в процессе сжатия, кДж/(кмольЧ°С); Тс - температура в конце адиабатного сжатия, К.
Это допустимо, так как в большинстве случаев 
Условия теплообмена в процессе сжатия определяются:
. Разностью между температурами смеси и теплопередающими поверхностями.
. Относительной площадью теплопередающей поверхности, т. е. отношением площади теплопередающей поверхности Fпов рабочему объему цилиндра Vh.
. Количеством смеси, находящейся в цилиндре в процессе сжатия.
. Временем, в течение которого происходит теплообмен.
. Коэффициентом теплоотдачи от газов к поверхностям, зависящим от скорости движения смеси.
. Количеством бензина, испаряющегося в процессе сжатия (в бензиновых двигателях).
Конечные параметры конца сжатия зависят также от начальных значений ра и Та и от утечек смеси через неплотности в поршневых кольцах.
При низкой температуре теплопередающих поверхностей (например, при пуске двигателя после длительной стоянки в холодном помещении или на улице в зимнее время) теплота от заряда отводится в охлаждающую среду особенно интенсивно. При пуске холодного двигателя, когда частота вращения коленчатого вала мала и кольца недостаточно плотно прилегают к зеркалу цилиндра, а время, в течение которого происходит сжатие, сравнительно велико, возникают заметные утечки заряда через неплотности в кольцах. В этом случае средний показатель политропы n1 будет низкий, что приводит к понижению рс и Тс.
На показатель n1 влияет система охлаждения. При воздушном охлаждении температура теплопередающей поверхности гильзы и головки блока цилиндров во время работы двигателя выше, вследствие чего теплоты от заряда отводится меньше и n1 имеет более высокие значения. В случае жидкостного охлаждения интенсивность теплообмена в основном зависит от температуры охлаждающей жидкости. При низкой температуре охлаждающей жидкости и соответственно теплопередающих поверхностей теплота от заряда отводится интенсивнее и n1 будет ниже.
Применение алюминиевых поршней и головок блока цилиндра увеличивает отвод теплоты и n1 имеет более низкие значения из-за повышенной теплопроводности алюминия по сравнению с чугуном. Для уменьшения отвода теплоты и получения более высоких значений n1 необходимо, чтобы отношение Fпов/Vh было по возможности меньше. Его значение зависит от рабочего объема Vh (при большом Vh отношение Fпов/Vh=const/D уменьшается), отношения S/D, формы и типа камеры сгорания (наименьшая относительная теплопередающая поверхность будет у сферической камеры, наибольшая - у разделенной камеры сгорания). С увеличением степени сжатия е относительная площадь теплопередающей поверхности уменьшается, а температура сжимаемой смеси повышается. В результате суммарного влияния всех факторов на процесс теплообмена показатель политропы не зависит от е или незначительно увеличивается с ее ростом.
Большое влияние на теплообмен оказывает количество поступившего в цилиндр заряда G3. При большом отношении G3/Fпов относительные тепловые потери уменьшаются и показатель политропы увеличивается. В двигателях с искровым зажиганием и количественным регулированием наименьшее отношение G3/Fпов наблюдается при работе на холостом ходу. По мере возрастания нагрузки (большее открытие дроссельной заслонки) отношение G3/Fпов увеличивается, в результате относительные тепловые потери снижаются и n1 повышается. Этому способствует также рост температуры теплопередающих поверхностей.
В дизелях, где применяется качественное регулирование, с увеличением нагрузки отношение G3/Fпов несколько уменьшается из-за некоторого снижения количества поступающего заряда. Одновременно при возрастании нагрузки повышается температура некоторых (неохлаждаемых или малоохлаждаемых) теплопередающих поверхностей (днище поршня, головка выпускного клапана). В результате этого характер теплообмена в дизеле с увеличением нагрузки почти не изменяется и n1 практически остается постоянным или незначительно повышается.
Существенное влияние на теплообмен в процессе сжатия оказывает наддув. При увеличении давления наддува рк отношение G3/Fпов растет и соответственно снижаются относительные тепловые потери. В результате этого с увеличением наддува n1 возрастает.
На показатель политропы и параметры конца сжатия в значительной степени влияет изменение скоростного режима двигателя. При увеличении частоты вращения сокращается время теплообмена смеси с теплопередающими поверхностями. Одновременно в связи с повышением температур поверхностей интенсивность теплообмена при Т> Тст. ср уменьшается. В результате этого с ростом частоты вращения показатель политропы сжатия в большинстве случаев повышается.
На рисунке 3 приведены зависимости среднего показателя политропы сжатия от частоты вращения. У карбюраторного двигателя зависимость n1=f(n) выявляется лить при работе на частичных нагрузках. При полном открытии дроссельной заслонки показатель n1 не меняется, что свидетельствует о сложном характере теплообмена у двигателя данного типа при уменьшении n. Данные по исследованию дизелей показывают, что n1 увеличивается с ростом частоты вращения.
Рисунок 3. - Зависимость среднего показателя политропы сжатия n1 от частоты вращения: 1 - быстроходный короткоходный дизель; 2 - дизель ЯМЗ-238; 3 - карбюраторный двигатель при различных открытиях дроссельной заслонки; 4 - ЗИЛ-310
Решение:
1. Давление в конце такта сжатия pc карбюраторного двигателя равно:
