Министерство образования РФ

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Курсовой проект

по дисциплине

«Двигатели внутреннего сгорания»

Тема: «Тепловой расчет и тепловой баланс двигателя змз-514 (дизельное топливо)»

№ Зачётной книжки: 10024

Выполнили студент гр. ЭТС-10:

Денисов А.В.

Проверил: Щелудяков А.М.

Пермь 2013

Оглавление

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАССЧЕТА 3

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ 3

Топливо 3

Параметры рабочего тела 3

Параметры окружающей среды и остаточные газы 4

Процесс впуска 4

Процесс сжатия 5

Процесс сгорания 6

Процесс расширения и выпуска 7

Индикаторные параметры рабочего цикла 9

Эффективные показатели двигателя 9

Основные параметры цилиндра и двигателя 9

Построение индикаторной диаграммы 11

Скругление индикаторной диаграммы 12

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ 13

ТАБЛИЦА СРАВНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ ЗАДАННОГО ПРОТОТИПА 15

ВЫВОД ПО ТЕПЛОВОМУ РАССЧЕТУ 15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

Задание для рассчета

Произвести расчет четырехтактного дизеля ЗМЗ-514, предназначенного для установки на автомобили повышенной проходимости. Дизель четырёхцилиндровый (i=4) с неразделенными камерами сгорания, объемным смесеобразованием, турбо-наддувом, системой рециркуляции отработавших газов, частотой вращения коленчатого вала n=4000 мин^-1 при максимальной мощности N_e=66 кВт и степенью сжатия ε=18

Тепловой расчёт двигателя Топливо

В соответствии с заданием типом двигателя принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях – марки Л, для работы в зимних условиях – марки З). В соответствии с ГОСТ 305-82 цетановое число не менее 45.

Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива:

С = 0,870; Н = 0,126; О=0,004;

Низшая теплота сгорания топлива (1/стр.55):

Н_u = 33,91С + 125,60Н – 10,89(О – S) – 2,51(9Н + W)=

=33,9·0,870 + 125,6·0,126 – 10,89·0,004 – 2,51·9·0,126 = 42,44 МДж/кг =

=42440 кДж/кг.

Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива (1/стр.48):

В соответствии с заданием принимаем , где - коэффициент избытка воздуха.

Количество свежего заряда (1/стр.50):

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания (1/стр.51):

Общее количество продуктов сгорания (1/стр.52):

Параметры окружающей среды и остаточные газы

Атмосферные условия:

P₀ = 0,1 МПа; T_k = T₀ = 293⁰ K.

Давление окружающей среды при наддуве:

P_k = 0,17 МПа

Температура окружающей среды при наддуве:

где n_k – показатель политропы сжатия (для центробежного нагнетателя с охлаждаемым корпусом прнинят n_k = 1,65

Температура остаточных газов.

Высокое значение ε = 18 снижает температуру и давление остаточных газов, а повышенная частота вращения коленчатого вала и наддув повышают Т_r и р_r, поэтому можно принять (1/стр.65):

T_r=800 K, p_r=0,95·p_k=0,95·0,17=0,162 МПа.

Процесс впуска

Принимаем температуру подогрева свежего заряда

Плотность заряда на впуске (1/стр.68):

где R_В = 287 Дж/кг град – удельная газовая постоянная для воздуха.

Потери давления на впуске (1/стр.68):

где

;

принимаем в соответствии со скоростным режимом работы двигателя и с учетом небольших гидравлических сопротивлений во впускной системе.

Давление в конце впуска (1/стр.67):

Коэффициент остаточных газов (1/стр.69):

Температура в конце впуска (1/стр.69):

Коэффициент наполнения (1/стр.70):