Введение

Курсовая работа по дисциплине «Автомобильные двигатели» выполняется в соответствии с учебным планом специальности1–37 01 07 «Автосервис».

Задачами курсовой работы являются:

– систематизация и закрепление знаний по курсу «Автомобильные двигатели»;

– развитие у студентов творческих способностей и навыков анализа сложных технических систем при решении инженерно-конструкторских задач в области двигателестроения;

– совершенствование навыков выполнения конструкторской документации с применением ЭВМ и использования систем автоматизированного проектирования и расчета изделий.

Особенности и тенденции развития конструкций автомобильных и тракторных двигателей полностью определяются требованиями, предъявляемыми к автомобилям и тракторам промышленностью и сельским хозяйством. Эти требования сводятся к обеспечению максимальной производительности автомобиля и трактора, минимальной стоимости перевозок и выполняемых трактором работ при надежной и безопасной их работе. Основные требования, предъявляемые к автомобильным и тракторным двигателям, следующие:

– развитие необходимой мощности при различных скоростях движения автомобиля (или трактора); обладание хорошей приемистостью при трогании автомобиля (или трактора) с места и при изменении его рабочих режимов;

– максимально возможная экономичность на всех режимах работы;

– простота конструкции, упрощающая условия выпуска и последующих ремонтов автомобильных и тракторных двигателей и облегчающая условия их обслуживания и эксплуатации;

– низкая производственная стоимость, достигаемая за счет обеспечения технологичности конструкции деталей автомобильных и тракторных двигателей, снижения их веса и применения новых материалов;

– возможно меньший удельный и литровый веса двигателя, достигаемые без снижения надежности и долговечности его работы;

– малые габариты двигателя;

– максимально целесообразное уравновешивание двигателя и необходимая равномерность хода.

– удобство в эксплуатации, а также простота и удобство ремонта и технического обслуживания в гаражных, дорожных и полевых условиях;

– высокая надежность и долговечность работы.

1 Расчет и выбор исходных параметров

В курсовой работе требуется спроектировать 6-ти цилиндровый дизельный двигатель c наддувом. В качестве прототипа используется двигатель Chrysler Eagle 800-325, параметры которого указаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные параметры двигателя Eagle 800-325

Название	Обозначение	Единица измерения	Значение
Номинальная мощность		кВт	239
Коэффициент избытка воздуха		-	1,15
Номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя	ne	мин-1	1900
Число цилиндров	i	-	6
Степень сжатия		-	18
Число тактов двигателя		-	4
Отношение хода поршня S к его диаметру D	k	-	1,17
Средняя скорость поршня		м/сек	9,6
Максимальный крутящий момент двигателя		Нм	1488

На основании анализа значений степени сжатия и номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливаем, что разрабатываемый двигатель внутреннего сгорания – дизельный.

2 Тепловой расчет проектируемого двигателя

Тепловой расчет производим на режиме номинальной мощности. Целью теплового расчета является определение аналитическим путем основных параметров, характеризующих двигатель в целом (среднее эффективное давление, удельный эффективный расход топлива, эффективный коэффициент полезного действия), основных размеров двигателей (литраж, рабочий объем цилиндра, ход поршня и диаметр цилиндра) и построение индикаторной диаграммы.

2.1 Топливо

Для дизельного двигателя в соответствии с заданным значением степени сжатия  = 18 выбираем дизельное топливо экологического класса К5 (по СТБ 1658-2012): для работы в летних условиях – марка Л, сорт C. Обозначение: ДТ-Л-К5, сорт С.

Средний элементарный состав дизеля: С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004. Низшая теплота сгорания топлива Н_u, МДж/кг, определяется по формуле

Н_u = (33,91  С + 103,01  Н – 10,89  О); (2.1)

Н_u = 33,91  0,87 + 103,01  0,126 – 10.89  0,004 = 42,4374 МДж/кг.

2.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива , кмоль возд./ кг топл., определяется по формуле:

; (2.2)

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива , кг возд./ кг топл., определяется по формуле:

; (2.3)

Количество горючей смеси , кмоль гор. см./ кг топл., для дизельного двигателя определяется по формуле:

; (2.4)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания дизеля определяется по формулам:

;

;

(2.5)

;

.

;

;

;

.

Общее количество продуктов сгорания дизеля определяется по формуле:

(2.6)

2.3 Параметры окружающей среды и остаточных газов

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя с наддувом определяются по формулам:

= (1,5...2,5)  ; (2.7)

= 1,5 0,1 = 0,15 МПа;

; (2.8)

где = 293 К и =0,1 МПа, давление и температура окружающей среды.

Давление остаточных газов , МПа, определяется по формуле:

=(0,75…0,98); (2.9)

=0,75  0,15 = 0,1125 МПа.

Температуру остаточных газов принимаем = 750 К.

2.4 Расчет параметров в конце процесса впуска

Давление газов в цилиндре , МПа, для дизельного двигателя с наддувом определяется по формуле:

= ; (2.10)

=

где  потери давления на впуске, МПа. При этом:

= (0,03...0,1) ; (2.11)

= 0,1  0,15 = 0,015 МПа.

Коэффициент остаточных газов определяется по формуле:

=; (2.12)

=

где – температура подогрева свежего заряда; для дизельного двигателя с наддувом - ΔТ = -5…+10 К. Принимаем = 5 К.

Температура в конце впуска , К, определяется по формуле:

; (2.13)

Коэффициент наполнения определяется по формуле:

= ; (2.14)

=

2.5 Процесс сжатия

Давление , МПа, и температура , К, в конце сжатия определяются по соответствующим формулам:

= ; (2.15)

=

= ; (2.16)

=

где – показатель политропы сжатия:

= 1,40  100/ n_e; (2.17)

= 1,40  100/ 1900 = 1,35.

2.6 Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси равен:

; (2.18)

Теплота сгорания рабочей смеси , кДж/ (кмоль раб. см.), равна:

; (2.19)

где  количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, кДж/ кг. При этом

; (2.20)

Средняя мольная теплоемкость , кДж/(кмольград), свежего заряда находят по формуле:

= ; (2.21)

=

Средняя мольная теплоемкость , кДж/(кмольград), продуктов сгорания дизельного топлива при постоянном объеме и давлении:

; (2.22)

Значение температуры , К, в конце видимого процесса сгорания дизельного топлива определяется из уравнения процесса сгорания

; (2.23)

где – степень повышения давления; = 1,8...2,0 (для дизелей без наддува), = 1,4...1,6 (для дизелей с наддувом).

Подставив вышеуказанные выражения в уравнение сгорания, получим квадратичное уравнение , корень которого равен:

; (2.24)

Давление теоретическое , МПа, в конце сгорания:

= = ; (2.25)

= =