352

Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Кафедра «Теплотехника и тепловые двигатели»

РАСЧЕТ автомобильного двигателя при различных условиях его работы

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория рабочих процессов и моделирования процессов в двигателях внутреннего сгорания» Для студентов специальности 140501 «Двигатели внутреннего сгорания».

Составитель П.И. Домань

Омск Издательство СибАДИ

2008

УДК 621.432 ББК 39.35-01 Р 24

Рецензент канд. техн. наук доц. Б.И. Калмин

Работа одобрена научно-методическим советом специальности 140501 в качестве методических указаний для студентов специально-

сти 140501.

Расчет автомобильного двигателя при различных условиях его работы: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания».

Сост. : П.И. Домань. – Омск: Изд-во СибАДИ. 2008. 30с.

Аннотация

В методических указаниях дается табличная форма выбора варианта задания на курсовой проект, указываются цели и задачи курсового проектирования, объем и содержания проекта, порядок его оформления и защиты. Предлагается методика расчета по всем разделам проекта со ссылками на необходимую литературу.

Табл. 6. Ил.1. Библеогр. : 5 назв.

Составитель : П.И. Домань 2008

2

Методические указания предназначены для студентов очной формы обучения специальности 140501 «Двигатели внутреннего сгорания».

Курсовой проект направлен на использование студентами всего объема знаний, полученных в процессе изучения общеобразовательных и специальных дисциплин.

Основная цель курсового проекта научить студента самостоятельно выполнять тепловой расчет двигателей применительно к различным условиям их эксплуатации и различным конструктивным их решениям, с целью оценки влияния эксплуатационных и конструктивных факторов на мощностные и экономические показатели.

Основными задачами курсового проекта являются:

–получение практики применения теоретических знаний к решению практических задач проектирования и пользования литературными источниками;

–развитие творческих способностей и инициативы при решении инженерных задач в области двигателестроения;

–привитие навыков обоснованного принятия инженерных решений на основании анализа и критической оценки параметров и конструктивных особенностей существующих двигателей.

3

ОБЪЁМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Обязательным условием успешного выполнения и защиты курсового проекта по автомобильным двигателям является проведение реконструкции существующего двигателя и достижение лучших техни- ко-экономических показателей по сравнению с прототипом.

Объем и содержание курсовой работы составляют:

1.Пояснительная записка:

оглавление;

задание на проект;

технико-экономическое обоснование проектируемого двигателя и выбор основных параметров, необходимых для расчета двигателя;

тепловой расчет двигателя;

внешняя скоростная характеристика;

сравнительная таблица основных показателей проектируемого двигателя и прототипа с кратким описанием усовершенствований и изменений, которые внесены в проектируемый двигатель по сравнению с прототипом;

перечень использованной литературы.

2.Индикаторная диаграмма и внешняя скоростная характеристика двигателя.

3.Оценка влияния изменения условий работы двигателя на его показатели. Этот раздел курсового проекта предусматривает повторный тепловой расчёт двигателя при:

переходе на альтернативные топлива;

изменении атмосферных условий (давления, температуры, влажности);

изменении сопротивления на впуске и выпуске;

изменении средней температуры на поверхности поршня и головки цилиндров;

наддув двигателя с разной эффективностью охлаждения надувочного воздуха;

изменении коэффициента избытка воздуха в дизеле без наддува;

изменении степени сжатия и т.д.

Конкретная задача на повторный тепловой расчёт вписывается в задание преподавателем, ведущим курсовое проектирование.

4

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Задание на курсовое проектирование осуществляется по таблице 1 и 2 в соответствии с двумя последними цифрами зачетной книжки.

По таблице 1 (номер варианта соответствует последней цифре шифра) устанавливается прототип проектируемого двигателя. По таблице 2 в соответствии с вариантом и предпоследней цифрой шифра устанавливается заданная мощность Nе, частота вращения коленчатого вала n и степень сжатия ε. Исходные величины задания Nе и n дана для номинального режима работы двигателя.

Остальные величины и коэффициенты, необходимые для проведения расчетов, устанавливаются и обосновываются студентом самостоятельно в соответствии с конструкцией двигателя.

Если студент связан по своей производственной работе с эксплуатацией, ремонтом или конструированием других типов двигателей, то ему может быть выдано на курсовое проектирование индивидуальное задание. Индивидуальное задание согласовывается с руководителем курсового проекта.

МЕТОДИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Технико-экономическое обоснование

Выполнение курсового проекта следует начинать с детального рассмотрения материалов по существующим аналогичным с заданием двигателям. На основании изучения этих материалов должен быть проведен краткий анализ положительных и отрицательных качеств прототипа (прил. 1).

В связи с тем, что проектируемый двигатель должен иметь лучшие технико-экономические показатели, чем у прототипа, необходимо правильно наметить конструктивные мероприятия, позволяющие решить поставленную задачу.

5

цилиндров; V–V – образное расположение цилиндров; В – воздушное охлаждение; Ж – жидкостное охлаждение.

6

7

В соответствии с намеченными конструктивными усовершенствованиями необходимо выбрать основные параметры двигателя, учитывая тенденцию их развития. В первую очередь выбираются: марка топлива, расчетный коэффициент избытка воздуха , форма камеры сгорания и отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D. Выбор каждого параметра должен сопровождаться обоснованием с указанием причин, по которым выбрано то или иное значение.

После проведения технико-экономического анализа, обоснования конструктивных усовершенствований и выбора исходных показателей проектируемого двигателя можно приступать к тепловому расчету.

Тепловой расчет двигателя

При выполнении теплового расчета следует обратить особое внимание на точность, так как ошибка в подсчете одного показателя влечет за собой искажение всего расчета. В связи с этим рекомендуется основные параметры теплового расчета проектируемого двигателя сопоставлять с соответствующими параметрами существующих прогрессивных двигателей аналогичного типа. При существенных отличиях расчетных параметров от сопоставляемых, расчет необходимо уточнить, а в отдельных случаях необходимо изменить и принятые для расчета величины и коэффициенты.

Тепловой расчет ведется для одного номинального режима работы двигателя.

Параметры рабочего тела

1.В соответствии с выбранным сортом топлива устанавливается его октановое число, молекулярная масса mт, химический элементарный состав по массе и низшая теплота сгорания топлива Hu.

2.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, (кмоль /кг; кг/кг):

3. Количество горючей смеси для бензинового двигателя (кмоль/кг):

8

M1 = L0,

где – коэффициент избытка воздуха.

4. Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при

При H 0,145; K=0,461.

C0,855

5.Общее количество продуктов сгорания, (кмоль/кг): при >1

C H

M2 MCO2 MH2O MN2 MO2 12 2 ( 0,21)L0;

при =1

C H

M2 MCO2 MH2 O MN2 12 2 0,79L0;

9

при <1

должен быть обоснован с учетом скоростного режима двигателя, конструктивных особенностей впускного тракта и самого двигателя.

Tr =900…1100К, T =0…25К – для бензиновых двигателей;

Tr =600…900К , T =10…40К – для дизелей.

10