Содержание.

1. Введение. стр. 6

2. Задание на выполнение курсовой работы. стр. 7

3. Технико-экономическое обоснование. стр. 7

4. Тепловой расчет двигателя. стр. 9

   1. Расчет параметров рабочего тела. стр. 9

      1. Топливо. стр. 9

      2. Параметры смеси. стр. 10

      3. Количество воздуха для смеси. стр. 10

      4. Параметры отработанных газов. стр. 10

   2. Расчет параметров впуска. стр. 11

      1. Определение давления и температуры окружающей среды при работе двигателя с наддувом. стр. 11

      2. Определение давления и температуры остаточных газов, температуры подогрева свежего заряда. стр. 12

      3. Определение давления в конце впуска. стр. 13

      4. Определение коэффициента остаточных газов. стр. 14

      5. Определение температуры впуска. стр. 14

      6. Определение коэффициента наполнения. стр. 15

   3. Параметры процесса сжатия. стр. 15

      1. Определение величины среднего показателя сжатия. стр. 15

      2. Определение давления и температуры в конце процесса сжатия. стр. 16

      3. Определение мольной теплоемкости в конце процесса сжатия. стр. 16

   4. Параметры процесса сгорания. стр. 17

      1. Определение коэффициента молекулярного изменения горючей смеси. стр. 17

      2. Определение коэффициента молекулярного изменения рабочей среды. стр. 18

      3. Определение теплоты сгорания рабочей смеси. стр. 18

      4. Определение средней мольной теплоемкости продуктов сгорания. стр. 18

      5. Определение температуры в конце видимого процесса сгорания. стр. 19

      6. Определение давления конца сгорания и степень предварительного расширения. стр. 20

   5. Параметры процессов расширения и выпуска. стр. 20

      1. Определение значения степени последующего расширения. стр. 20

      2. Определение значений показателя адиабаты расширений и политропы расширения. стр. 20

      3. Определение значения давления и температуры в конце процесса расширения. стр. 21

      4. Проверка точности выбора температуры остаточных газов. стр. 21

   6. Индикаторные параметры рабочего цикла. стр. 22

      1. Определение среднего индикаторного давления. стр. 22

      2. Определение значения среднего индикаторного давления. стр. 23

      3. Определение индикаторного КПД двигателя. стр. 23

      4. Определение индикаторного удельного расхода топлива. стр. 23

   7. Эффективные показатели двигателя. стр. 24

      1. Определение среднего давления механических потерь. стр. 24

      2. Определение среднего эффективного давления. стр. 24

      3. Определение механического КПД. стр. 24

      4. Определение эффективного КПД. стр. 24

      5. Определение эффективного крутящего момента. стр. 25

      6. Определение эффективного удельного расхода топлива. стр. 25

      7. Определение часового расхода топлива. стр. 25

   8. Основные размеры цилиндра и двигателя. стр. 25

      1. Определение литража двигателя и рабочего объема цилиндра. стр. 26

      2. Определение диаметра цилиндра и хода поршня. стр. 26

      3. Определение параметров и показателей двигателя. стр. 27

5. Графическая часть курсовой работы. стр. 29

   1. Построение индикаторной диаграммы. стр. 29

   2. Построение внешней скоростной характеристики. стр. 31

      1. Определение расчетных точек кривой эффективной мощности. стр. 31

      2. Определение расчетных точек кривой эффективного крутящего момента. стр. 32

      3. Определение расчетных точек среднего эффективного давления. стр. 32

      4. Определение расчетных точек среднего индикаторного давления. стр. 33

      5. Определение расчетных точек кривой индикаторного крутящего момента. стр. 34

      6. Определение расчетных точек кривой удельного эффективного расхода топлива. стр. 35

      7. Определение расчетных точек кривой часового расхода топлива. стр. 36

      8. Сводная таблица показателей внешней скоростной характеристики. стр. 36

      9. Определение коэффициента приспособляемости. стр. 37

6. Сравнительная оценка показателей проектируемого двигателя и прототипа. стр. 37

7. Литература. стр. 39

1. Введение.

В современном мире автомобильный транспорт занимает одну из главных позиций. Сегодня нельзя представить эффективную работу промышленного или сельскохозяйственного предприятия без учета в своей структуре транспортной оставляющей. От надежности, экономичности используемой техники зависит многое.

Улучшение эксплуатационных и эргономических показателей; показателей долговечности, надежности, экономичности существующих моделей автомобилей; снижение трудоемкости и энергозатрат на производство деталей и узлов, проведения техобслуживания и ремонтов; снижения расхода эксплуатационных материалов; улучшение условий труда и безопасности водителей и обслуживающего персонала за счет внедрения новых технологий и достижений науки – такие задачи стоят перед инженерами и конструкторами заводов выпускающих новую технику.

В качестве механизма, приводящего в движение узлы машин, наибольшее распространение получили поршневые двигатели внутреннего сгорания. Компактность, высокая экономичность, долговечность – вот основные отличительные особенности современных двигателей внутреннего сгорания.

В зависимости от того для каких целей предназначена та или иная единица техники машина комплектуется ДВС: карбюраторным или дизельным.

Данная курсовая работа ставит целью выполнение следующих задач:

• получение практического навыка в применении теоретических знаний в решении задач по улучшению экономических показателей в работе транспортной системы;

• развитие инициативы и творческих способностей при решении инженерных задач;

• получение навыков в принятии инженерных решений, основываясь на анализе и оценке параметров и конструктивных особенностей рассматриваемых двигателей;

• умение пользоваться литературными источниками при решении инженерных задач.

2. Задание на выполнение курсовой работы.

Реконструкция существующего двигателя и достижение лучших технико-экономических показателей.

Исходные данные:

• Тип двигателя: дизельный четырехтактный;

• Назначение двигателя: грузовой автомобиль;

• Число цилиндров: 8;

• Расположение цилиндров: V-образное;

• Расположение клапанов: верхнее;

• Тип охлаждения: жидкостное;

• Прототип: ЗИЛ-645;

• Номинальная мощность двигателя: N_e – 132 кВт;

• Частота вращения: n – 2500 мин^-1;

• Степень сжатия: ε – 17,6

3. Технико-экономическое обоснование.

Технические характеристики двигателя прототипа ЗИЛ-645:

• Номинальная мощность двигателя: N_e – 136 кВт;

• Частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности: n – 2800 мин^-1;

• Число цилиндров: 8;

• Расположение цилиндров: V-образное;

• Степень сжатия: ε – 18;

• Диаметр цилиндра: Д – 110 мм.;

• Ход поршня: S – 115 мм.;

• Рабочий объем цилиндров двигателя: V_Д – 8,74 дм³/л;

• Скорость поршня: υ_{n ср} – 10,73 м/с;

• Среднее эффективное давление: р_е – 0,669 МПа;

• Минимальный удельный расход топлива: g_{e min} – 224 г/кВт*ч

Дизельный двигатель ЗИЛ-645 атмосферного типа с водяным охлаждением. Тип смесеобразования – пленочный. Камера сгорания не раздельная. На двигатель установлены форсунки закрытого типа. Порядок работы: 1-5-4-2-6-3-7-8.

ТНДВ рядный, восьмисекционный, золотникового типа с топливоподкачивающим насосом низкого давления, муфтой опережения впрыска топлива, двухрежимного регулятора частоты вращения.

Двигатель оснащен электрофакельным устройством.

К преимуществам двигателя ЗИЛ-645 можно отнести свойство многотопливности. Управляемый процесс сгорания и высокая степень сжатия делают двигатель не чувствительным к изменению свойств товарного дизельного топлива, продаваемого на заправках.

Пленочный процесс смесеобразования, заложенный в конструкцию двигателя, делает его работу мягкой и сравнительно не шумной.

Двигатель экономичен. Имеет легкий запуск в работу.

Основным недостатком двигателя является несоответствие Европейски экологическим нормам. Причина – неполное сгорание топлива при работе. Решением проблемы стало бы установка на двигатель турбонаддува, но применение пленочного процесса смесеобразования не позволяет установить наддув без серьезных конструктивных изменений.

В данной курсовой работе предлагается рассмотреть вариант организации процесса объемного смесеобразования с камерой сгорания в поршне. Реализация этого варианта позволит установить на двигатель турбонаддув и улучшить процесс смесеобразования.

В результате конструктивной доработки несколько снизятся такие параметры как номинальная мощность двигателя, частота вращения коленчатого вала и степень сжатия так, как увеличится сжимаемый объем за счет камеры сгорания в головке поршня. Однако организация объемно – пленочного процесса смесеобразования позволит сохранить такие положительные качества как многотопливность и улучшить экологические показатели работы двигателя.

4. Тепловой расчет двигателя.

1. Расчет параметров рабочего тела.

1. Топливо.

Топливо для расчета двигателя – дизельное топливо по ГОСТ 305-82

Средний элементарный состав топлива: С=0,870; Н=0,126; О=0,004

Средняя молекулярная масса топлива: m_т=180÷200 кг/моль.

Низшая теплота сгорания топлива: H_u=42500 кДж/кг.

2. Параметры смеси.

Определим теоретически необходимое количество воздуха в кмоль для сгорания 1 кг. топлива, кмоль возд./кг. топл.

[4.1]

кмоль возд./кг. топл.

Определим теоретически необходимое количество воздуха в кг для сгорания 1 кг. топлива, кг. возд./кг. топл.

[4.2]

кг. возд./кг. топл.

3. Количество воздуха для смеси.

Определим количество воздуха для дизельного двигателя по формуле:

М₁=α∙Lо [4.3]

где α – коэффициент избытка воздуха. Для дизельного двигателя с неразделенной камерой сгорания α=1,4

М₁=1,4∙0,495=0,693 кмоль/кг.

4. Параметры отработанных газов.

Определим количество отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива при α≥1.

Углекислого газа по формуле:

[4.4]

кмоль СО₂/кг топл.

Водяного пара по формуле:

[4.5]

кмоль Н₂О/кг топл.

Кислорода по формуле:

[4.6]

кмоль О₂/кг топл.

Азота по формуле:

[4.7]

кмоль N₂/кг топл.

Определим общее количество продуктов сгорания при α≥1 по формуле:

[4.8]

кмоль/кг