МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова»

Кафедра: ”Двигатели внутреннего сгорания”

Утверждаю:

Зав. Кафедрой ДВС, д.т.н., профессор

_________________ Свистула А.Е.

«____»_____________________2014г.

Курсовая работа

По курсу: “Теория рабочих процессов и моделирование процессов в ДВС”

КР 101200.03.000 ПЗ

Выполнил студент:______________________ С.Е. Ассоров

Группа Эм-12 Факультет “ФЭАТ ”

Руководитель __________________________ С.П. Кулманаков

2014г.

1. Влияние момента мгновенного подвода теплоты на КПД цикла Влияние момента мгновенного подвода тепла на КПД цикла оценивается согласно выражению: . где к – показатель адиабаты; – текущая степень сжатия, представляющая отношение текущего объема над поршнем Vn к полному объему цилиндра Va. При мгновенном подводе тепла в ВМТ ηtвмт=1-1/ε вмт k-1, где ε вмт = Vа / Vс . ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: Ход поршня S, мм………………………………………………………………88 Диаметр цилиндра D, мм………………………………………………………85 Степень сжатия ε………………………………………………………………9,6 Показатель адиабаты k………………………………………………………...1,4 РЕШЕНИЕ: Vh=(π·D2/4)·S = (3,14·0,85 2/4)·0,88=0,499 л; Va=Vh+Vc; = 9,6=(0,499+Vc)/ Vc; Vc=0,499/(9,6–1); Vc=0,058 л; Va=0,499+0,058=0,557 л; Основные расчеты сведём в таблицу 1. Таблица 1 № Vn n t 1. Va 1 0 — — 2. 1/2(Va) 2 0,242 0,2421 0,2421 3. 1/3(Va) 3 0,356 0,1135 0,1135 4. 1/4(Va) 4 0,426 0,0700 0,0700 5. 1/5(Va) 5 0,475 0,0490 0,0490 6. 1/6(Va) 6 0,512 0,0369 0,0369 7. 1/7(Va) 7 0,541 0,0292 0,0292 8. 1/8(Va) 8 0,565 0,0239 0,0239 9. 1/9(Va) 9 0,585 0,0200 0,0200 10. 1/9,6(Va) 9,6 0,595 0,0106 0,0176 По данным таблицы 1 построим графики зависимостей характеризующих рабочий цикл двигателя.

КР.101200.03.101 ПЗ

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Ассоров

Влияние момента мгновенного подвода теплоты на КПД цикла

Лит.

Лист

Листов

у

2

Провер.

Кулманаков.

АлтГТУ, ФЭАТ гр. ЭМ-12

Утв.

Рисунок 1.1 Рисунок 1.2

КР.101200.03.101 ПЗ

Лист

3

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Выводы: Из графиков видно, что мгновенный подвод теплоты в ВМТ обеспечивает максимальное значение КПД, поэтому для идеальных циклов рассматривают случаи с подводом теплоты в ВМТ. По мере увеличения текущей степени сжатия КПД цикла возрастает, однако скорость его роста постоянно уменьшается, начиная со значения текущей степени сжатия ε n =6. Дальнейший рост степени сжатия приводит к весьма незначительному увеличению КПД, при этом для двигателей возрастают негативные факторы: увеличиваются механические потери, тепловая и механическая нагруженность деталей. С увеличением объема цилиндра экономичность использования теплоты в цикле резко уменьшается. При перемещении поршня на половину своего хода КПД цикла уменьшается в 2 раза, поэтому для увеличения экономичности действительного цикла теплоту следует подводить в зонах с максимальным значением степени сжатия, т.е. в районе ВМТ.

Лист

4

2. Влияние момента мгновенного подвода теплоты на КПД цикла Q =∫ dx ·dφ=1; dφ n – продолжительность ввода теплоты; dx - дифференциальная характеристика подвода теплоты или скорость d  выделения. θопт =∫ dx ·φ·dφ; dφ X- интегральная характеристика тепловыделения; θ - угол опережения ввода теплоты по отношению к ВМТ; θопт –оптимальное значение угла опережения для получения max КПД; dx =a·φ1/2 ; n =120; =R/L=0,26..0,28; dφ x =∫ a· φ1/2 dφ= 2·a·φ3/2/3 Q =∫ a·φ1/2 · dφ=1; а=3/(2·n3/2 ); θопт =∫ dx ·φ·dφ=∫ a·φ1/2 · dφ=3/5·n . dφ t =1- э - нс ; э=1/0(-1); нс=(/180)2· (0-1) · (К-1) · (1+)/40(К-1)·∫ dx · (φ- θопт )2·dφ dφ δнс-неиспользование теплоты в цикле вследствие несвоевременности; ∫ dx · (φ- θопт )2·dφ=∫ a·φ1/2 · (2/5·φ) 2·dφ=3/25·n2 ; dφ нс = 16,13·10-6·n2; э = 0,4047

КР.101200.03.102 ПЗ

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Ассоров

Влияние момента мгновенного подвода теплоты на КПД цикла

Лит.

Лист

Листов

у

5

Провер.

Кулманаков.

АлтГТУ, ФЭАТ гр. ЭМ-12

Утв.

n нс t 0 0 0,59530 z 0,00232 0,59298 z 0,00929 0,58601 z 0,02090 0,57440 z 0,03716 0,55814 z 0,05807 0,53723 z 0,08362 0,51168 z 0,11381 0,48149 z 0,14865 0,44665 z 0,18814 0,40716 Рисунок 2.1. Рисунок 2.2.

КР.101200.03.101 ПЗ

Лист

6

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Выводы: При вводе теплоты с конечной скоростью для получения максимального КПД необходимо обеспечить опережение по отношению к ВМТ. Численное значение оптимального угла опережения ввода теплоты определяется видом зависимости dx/dφ и равна абсциссе центра тяжести фигуры образованной зависимостью dx/dφ и осью φ. С увеличением продолжительности ввода теплоты абсолютное значение оптимального угла увеличивается, потери из-за несвоевременности возрастают, а КПД цикла уменьшается.

Лист

7

1. Тепловой расчет 1.1. Исходные данные Таблица 1 Исходные данные Базовый двигатель Honda CR-V Проектируемый двигатель 88/85 Число цилиндров, i 4 Диаметр поршня, D (мм) 85 Ход поршня, S (мм) 88 Частота вращения, п (мин-1) 6300 Степень сжатия, 9,6 Номинальная мощность базового двигателя, Nе (кВт) 108 Коэффициент избытка воздуха, α 1 1.2. Основные показатели двигателя 1.2.1. Рабочий объём цилиндра, литраж двигателя ; . 1.2.2. Среднее эффективное давление ; 1.2.3. Механические потери . 1.2.4. Среднее индикаторное давление . 1.2.5. Среднее индикаторное давление расчётного цикла , где - коэффициент полноты диаграммы. Большие значения соответствуют карбюраторным двигателям, так как отклонение их действительного цикла от расчетного меньше чем у дизелей.

КР 101200.03.103 ПЗ

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Студент

Ассоров

Тепловой расчет и построение индикаторной диаграммы

Лит.

Лист

Листов

у

8

Рук.

Кулманаков.

АлтГТУ, ФЭАТ гр. ЭМ-12

Утв.

1.3. Определение параметров рабочего тела 1.3.1. Теоретически необходимое количество воздуха для окисления килограмма топлива а) в молях на 1 кг топлива ; б) в килограммах воздуха на 1 кг топлива . 1.3.2. Действительное количество окислителя (воздуха), приходящегося на один килограмм топлива 1.3.3. Суммарное количество свежей смеси где т=114 – молекулярная масса топлива . 1.3.4. Количество отдельных составляющих продуктов неполного сгорания ; 1.3.5. Относительные доли отдельных составляющих продуктов сгорания 1.3.6. Мольное изменение в процессе сгорания M и теоретический коэффициент молекулярного изменения .

КР.101200.03.103 ПЗ

Лист

9

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1.4. Расчет параметров процессов газообмена и сжатия 1.4.1. Давление рабочего тела в конце процесса впуска Pa=(0,8÷0,9)P0 =0,093 1.4.2. Коэффициент остаточных газов Pr – давление остаточных газов. 1.4.3. Температура рабочего тела в конце процесса впуска  – коэффициент, учитывающий различные теплоемкости воздуха и продуктов сгорания. Можно принимать =1, учитывая относительно небольшое содержание остаточных газов в рабочей смеси . 1.4.4. Параметры процесса сжатия давление в конце сжатия ; температура в конце сжатия

Лист

10

1.5. Расчет параметров процессов сгорания и расширения 1.5.1. Действительный коэффициент молекулярного изменения . 1.5.2. Максимальная температура цикла. Определяется из уравнения сгорания для карбюраторного двигателя при =1: где Uc – внутренняя энергия свежего заряда при температуре tc; Uc[[ и Uz[[ – внутренняя энергия продуктов сгорания топливо-воздушной смеси при температурах Тс и Тz соответственно; z – коэффициент активного выделения тепла (доля тепла, расходуемого на изменение внутренней энергии и совершение механической работы). Коэффициент z для карбюраторных двигателей изменяется в диапазоне 0,80,9 Принимаем z=0,9. Проведем подстановку известных величин в уравнение сгорания ; отсюда 80,1 МДж/кмоль. Tz=2926 K 1.5.3. Расчетное давление конца сгорания 1.5.4. Степень повышения давления 1.5.5. Действительное максимальное давление цикла Коэффициент уменьшения давления принимаем р=0,85 из соображений, что р=0,80,9. 1.5.6. Параметры процесса расширения давление в конце процесса расширения ; температура в процессе расширения Учитывая высокую скорость сгорания, задаем значения показателя политропы расширения n2=1,25, который для карбюраторных двигателей принимает значения n2=1,231,30.
	Лист
	11
1.6. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя 1.6.1. Среднее индикаторное давление расчетного цикла ; . 1.6.2. Среднее индикаторное давление действительного цикла Здесь п=0,98 – коэффициент полноты индикаторной диаграммы, п=0,92  0,98. Большие значения соответствуют карбюраторным двигателям, так как отклонение их действительного цикла от расчетного меньше, чем у дизелей. 1.6.3. Среднее давление механических потерь . 1.6.4. Среднее эффективное давление . 1.6.5. Удельный индикаторный расход топлива 1.6.6. Индикаторный кпд цикла . 1.6.7. Механический кпд . 1.6.8. Эффективный кпд двигателя . 1.6.9. Удельный эффективный расход топлива
	Лист
	12

1.6.10 Основные размеры двигателя. а) Литраж двигателя б) Рабочий объем одного цилиндра в) Диаметр цилиндра г) Ход поршня Принимаем S и D как для базового 1.6.11. Часовой расход топлива Gm=gе·Ne∙10-3=262,2·108∙10-3=28,3 кг/ч. 1.6.13. Температура остаточных газов (проверка по формуле Е. К. Мезинга) ; Ошибка не превышает 15%. Расчет выполнен правильно.
	Лист
	13