Контрольная на тему Контрольная работа 110925-05

Лабораторная работа №4
СОЗДАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Цель работы:
1. Освоить навыки и способы создания математических моделей на основе «жестких» данных, представленных в виде табличных данных, графических или аналитических зависимостей.
2. Построить 4-х параметрическую математическую модель двигателя внутреннего сгорания по его регуляторной характеристике.
Задачи:
1. Проанализировать вид и характер зависимостей, представленных в регуляторной характеристике двигателя;
2. Выбрать метод математического описания зависимостей для каждой из пар моделируемых параметров;
3. Разработать алгоритм работы математической модели и составить его блок – схему;
4. Реализовать алгоритм в виде подпрограммы с минимальным количеством входных и выходных параметров.
В качестве исходных данных для выполнения лабораторной работы используется график нагрузочной и регуляторной характеристик двигателя внутреннего сгорания (рис. 1).


n n Me


ge Me

Ne
Рис. 1. Нагрузочно-регуляторная характеристика

График представляет собой зависимость частоты вращения коленчатого вала двигателя ( n ), момента на валу двигателя ( Me ) и удельного расхода топлива ( ge ) от мощности, обеспечиваемого силовой уст ановкой ( Ne ). Разработанная математическая модель должна обеспечивать получение численных значений произвольной комбинации параметров работы двигателя для любого из задаваемых параметров. Например, используя в качестве входных параметров модели мощность, беспечиваемую двигателем, пользователь должен получить информацию об оборотах, моменте и удельном расходе топлива. При вводе числа оборотов двигателя, пользователь должен получить информацию о мощности, моменте и удельном расходе топлива двигателя и т.д.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
После получения исходных данных необходимо проанализировать характер зависимостей параметров двигателя и определиться со способом реализации алгоритма работы математической модели.
Необходимо обратить внимание на следующие моменты:
численные значения параметров двигателя имеют конечные значения и модель должна «реагировать» на ошибочно введенные данные;
модель должна учитывать и режим работы двигателя (нагрузочный и регуляторный).
При выборе способа реализации математической модели возможны следующие подходы:
1. каждый из графиков или каждая из ветвей графиков могут быть представлена в табличной (матричной) форме с возможностью быстрого поиска по «узловым» точкам. Это потребует высокой точности при переводе графической информации в цифровой вид и не позволит при использовании модели исследовать промежуточные (не узловые) значения параметров двигателя;
2. каждый из графиков или каждая из ветвей графиков могут быть представлена в табличной (матричной) форме по «узловым» точкам, а поиск значений параметров при «не узловых» значениях параметров осуществляется по интерполяционным зависимостям. Это позволит исследовать модель при любых значениях параметров двигателя;
3. каждый из графиков или каждая из ветвей графиков могут быть представлена в виде регрессионных зависимостей. Это потребует дополнительной работы на подготовительном периоде (определение параметров уравнений регрессии), но максимально упрощает алгоритм модели и позволяет исследовать любые числовые значения параметров. После выбора способа реализации модели необходимо разработать алгоритм и составить программу моделирования двигателя внутреннего сгорания. Модель следует оформлять в виде подпрограммы с характерным названием (SMD – 14, AM – 01, D – 108 и т.д.) в соответствии с вариантом.
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Марка ДВС
Д130
Д180
Д108
Д54А
СМД7
Д48
АМ03
АМ01
СМД14
Д50
Д21
Д22


Задачи:
1. Проанализировать вид и характер зависимостей, представленных в регуляторной характеристике двигателя ДВС – Д 54А

Четырехтактный четырехцилиндровый дизель Д-54А мощностью 54 л. с. предназначен для установки на трактор ДТ-54А.
Кривошипно-шатунный механизм. К верхней плоскости блок – картера крепится головка//цилиндров, а к нижней плоскости– нижняя крышка 18 и масляный поддон 19. К передней плоскости блока прикреплен картер 9 распределительных шестерен 5, закрытый крышкой 8, к которой привернута передняя балка 4.
К задней плоскости блока цилиндров прикреплена задняя балка 16, внутри которой расположен маховик 17.
Блок-картер 13 отлит из чугуна. Горизонтальная перегородка делит блок на верхнюю и нижнюю части. В верхней части размещены гильзы 14 и штанги толкателей, а в нижней – коленчатый и распределительный валы. Передняя и задняя стенки в нижней части блока и три внутренние перегородки являются опорами пяти коренных подшипников коленчатого вала. Крышка каждого коренного подшипника установлена на двух шпильках. Крышки не взаимозаменяемы.
Головка блока (общая для всех цилиндров) отлита из серого чугуна. Между головкой и блоком устанавливается асбостальная прокладка 12. С правой стороны внутри головки против каждого цилиндра расположена литая вихревая камера сферической формы, соединенная с цилиндром диффузором. Рубашки охлаждения головки и блока сообщаются через четырнадцать отверстий, выполненных в нижней стенке головки и верхней плоскости блок – картера.
Гильзы цилиндров – мокрого типа, отлиты они из серого чугуна. Рабочая поверхность гильзы подвергается закалке и отпуску. На наружной поверхности гильзы имеются один опорный буртик и два посадочных шлифованных пояска, которыми она входит в отверстия блока цилиндров. Нижний поясок уплотнен резиновым кольцом 15.
Бурт гильзы входит в выточку блока и прижат к этой выточке головкой цилиндров через прокладку. Для надежного уплотнения и крепления гильзы бурт должен выступать над плоскостью блока на 0,08-0,23 мм. Метка размерной группы гильзы – на верхнем торце ее.
Зазор между стержнем клапана и бойком коромысла у холодного двигателя должен быть 0,30 мм у впускного клапана и 0,35 мм – у выпускного, а на прогретом двигателе соответственно 0,25 и 0,30 мм. Для регулировки зазора, необходимо проверить состояние крепления рычагов валиков, и тяг декомпрессионного механизма. Снять крышки колпака клапанного механизма; проверить надежность крепления стоек клапанных коромысел и головки цилиндров к блоку; установить рычаг декомпрессионного механизма в положение «Прогрев 1» и, вращая рукояткой коленчатый вал, добиться совпадения установочной шпильки с отверстием маховика при такте сжатия в первом цилиндре; затем установить рычаг декомпрессионного механизма в положение «Работа» и при необходимости отрегулировать зазоры впускного и выпускного клапанов первого цилиндра. Остальные клапаны регулировать для каждого цилиндра по порядку работы двигателя. Декомпрессионный механизм в процессе эксплуатации не регулируют.

2. Выбрать метод математического описания зависимостей для каждой из пар моделируемых параметров
В основе математической модели горения газовой смеси в двигателе с искровым зажиганием лежит предположение, что рабочее вещество в цилиндре в процессе сгорания разделено фронтом пламени на две зоны, которые будем называть зоной заряда (зоной свежих продуктов) и зоной продуктов сгорания. Поскольку конвективный и радиационный теплообмен имеют различную физическую природу и определяющие показатели, имеет смысл проводить анализ существующих зависимостей для оценки конвективной и радиационной составляющей суммарного теплового потока раздельно. В данной работе учитывается процесс конвективного теплообмена свежего газа и продуктов горения с элементами оболочки, включающей поверхности камеры сгорания, цилиндра и поршня, имеющие различную температуру. С целью практического применения данной модели в программу заложена возможность варьир