1960

При построении диаграммы рекомендуется выбирать масштабы давлений Мр = 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07 0,10 МПа в мм.

Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках: а,

с, z', z, b, r.

Построение политроп сжатия и расширения можно производить аналитическим или графическим методом. При аналитическом методе построения политроп сжатия и расширения (см. рис. 1) вычисляется ряд точек для промежуточных объемов, расположенных между Vс и

Vb по уравнению политропы pV 1 const.

Для бензиновых двигателей отношение Vb/Vx изменяется в интервале 1 ε , а для дизелей 1 δ.

Рис. 1. Построение индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя аналитическим методом

20

При аналитическом методе построения диаграммы определение ординат расчетных точек политроп сжатия и расширения удобно производить в табличной форме.

Соединяя точки а и с плавной кривой, проходящей через вычисленные и нанесенные на поле диаграммы точки политропы сжатия, а точки z и b кривой, проходящей через точки политропы расширения, и соединяя точки с с z, а b с а прямыми линиями (при построении диаграммы дизеля точка с соединяется прямой линией с точкой z', а z' с z, см. рис. 2), получаем расчетную индикаторную диаграмму (без учета насосных ходов). Процессы выпуска и впуска принимаются протекающими при р=const и V= const.

При графическом методе, по наиболее распространенному

р,МПа

Рис. 2. Построение индикаторной21 диаграммы дизеля с наддувом графическим методом

способу Брауэра, политропы сжатия и расширения строят следующим образом (рис. 2).

Из начала координат проводят луч ОС под произвольным углом, а к оси абсцисс (для получения достаточного количества точек на политропах) рекомендуется брать α=15°. Далее из начала координат проводят лучи ОD и ОЕ подопределеннымиугламиβ1 иβ2 косиординат.

Политропу сжатия строят с помощью лучей ОС и ОD. Из точки с проводят горизонталь до пересечения с осью ординат; из точки

параллельную оси абсцисс. Затем из точки с проводят вертикальную линию до пересечения с лучом ОС; из точки пересечения под углом 45° к вертикали линию до пересечения с осью абсцисс, а из этой точки вторую вертикальную линию, параллельную оси ординат, до пересечения со второй горизонтальной линией. Точка пересечения этих линий будет промежуточной точкой 1 политропы сжатия. Точка 2 находится аналогичным путем при выборе точки 1 за начало построения.

Политропу расширения строят с помощью лучей ОС и ОЕ, начиная от точки z, аналогично построению политропы сжатия.

Полученные диаграммы (см. рис. 1 и 2) являются расчетными индикаторными диаграммами.

Значение рi', полученное по формуле, должно быть равно значению рi', полученному в результате теплового расчета.

Действительная индикаторная диаграмма ac'c"zдb'b"ra отличается от расчетной, так как в реальном двигателе за счет опережения зажигания или впрыска топлива (точка с') рабочая смесь воспламеняется до прихода поршня в в.м.т. (точка f) и повышает давление в конце процесса сжатия (точка с"). Процесс видимого сгорания происходит при изменяющемся объеме и протекает по кривой c"zд, а не по прямой cz для бензиновых двигателей (см. рис. 1) или по прямым cz' и z'z для дизеля (см. рис. 2); открытие выпускного клапана до прихода поршня в н.м.т. (точка b') снижает давление в конце расширения (точка b'', которая обычно располагается между точками b и а). Для правильного определения местоположения указанных точек необходимо установить взаимосвязь между углом φ поворота коленчатого вала и перемещением поршня Sx. Эта связь устанавливается на основании

22

выбора длины шатуна Lш и отношения радиуса кривошипа R к длине шатуна λ=R/ Lш.

4.2. Внешняя скоростная характеристика

Внешнюю скоростную характеристику вновь проектируемого двигаталя можно построить по результатам теплового растета, проведенного для нескольких режимов работы (при различной частоте вращения) двигателя. Однако с достаточной степенью точности эту характеристику можно построить и по результатам теплового расчета, проведенного для одного режима - режима максимальной мощности.

Расчет и построение кривых скоростной характеристики в этом случае ведется в интервале:

а) для бензиновых двигателей от nмин=400 ...1200 до nмах=(1,1…1,2)*n;

б) для дизелей от nмин=350...700 до n.

Расчетные точки выбираются через каждые 500…1000 мин-1.

1. Расчетные точки кривой эффективной мощности (кВт) определяются по эмпирическим зависимостям:

− для бензиновых двигателей

− для дизелей с неразделенными камерами

где Nex и nx - эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала в рассчитываемых точках скоростной характеристики.

По рассчитываемым точкам в масштабе mN строится кривая эффективной мощности.

2.Точки кривой эффективного крутящего момента (Н*м)

По полученным точкам в масштабе mM (Н*м/мм) строится кривая эффективного крутящего момента.

23

выражает изменение среднего эффективного давления Рех. Величина среднего эффективного давления Рех (МПа) для рассчитываемых точек может быть определена также по кривой Mex или из выражения

Pex Nex *30* .

Vл *nx

3.Точки кривой среднего давления механических потерь определяются в соответствии с конструкцией двигателя по эмпирической формуле и данным табл. 4.

4.Точки кривой среднего индикаторного давления (МПа)

определяются по формуле Pix Pex PMX .

Кривая среднего индикаторного давления, построенная в масштабе mp, выражает также изменения индикаторного крутящего момента в расчетных точках, но в масштабе (Н*м/мм)

mM mp *103 *Vл

*

Эта же кривая выражает в определенном масштабе изменение по оборотам коэффициента наполнения. Масштаб ηV определяется из уравнения

C VN ,

Mi

где С − постоянная величина (1/Н*м), равная отношению значения коэффициента наполнения к индикаторному крутящему моменту при максимальной мощности.

Значения ηVX в остальных расчетных точках определяются из выражения

VX Mix *C.

Расчетные точки индикаторного крутящего момента (Н*м) могут быть определены из выражения

Mix Pix *Vл *103 .

* 5. Кривая удельного эффективного расхода топлива (г/кВтч)

где αх − коэффициент избытка воздуха в расчетных точках.

Для определения gех в расчетных точках необходимо задаться

24

законом изменения α по частоте вращения. С достаточной степенью точности для бензиновых двигателей можно принять значения α постоянными на всех скоростных режимах, кроме минимальной частоты вращения. При nx=nmin следует принимать смесь несколько более обогащенную, чем при nx nN .

В дизелях при работе по скоростной характеристике с увеличением частоты вращения значение α несколько увеличивается. Для четырехтактного дизеля с непосредственным впрыском можно принять линейное изменение α.

Для бензиновых двигателей: при nmin α = 0,75…0,85; а при nN α =0,85...0,95. Значение α при nN принято в начале теплового расчета.

Для быстроходных дизелей без наддува при nmin α =1,1…1,3, а

при nN α =1,2…1,7.

6. Часовой расход топлива (кг/ч) определяется по уравнению

GTX gex *Nex *10 3.

7. Результаты расчетов рекомендуется занести в табл.5 и построить внешнюю скоростную характеристику (зависимость Ne, Me, Pe, Pi, Mi, ηV, α, ge Gt от n).

Таблица 5

8. По скоростной характеристике необходимо определить

коэффициент приспособляемости k Memax .

MeN

5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ И ПРОТОТИПА

Необходимо дать в табличной форме сравнительную оценку проектируемого двигателя и его прототипа по следующим показателям: мощность двигателя, частота вращения коленчатого вала, степень сжатия, диаметр цилиндра и литраж двигателя, среднее эффективное давление, литровая мощность и удельный эффективный расход топлива.

Дать краткое описание усовершенствований и изменений в

25

конструкции проектируемого двигателя и его систем по сравнению с прототипом.

6. ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Пояснительная записка оформляется на основе черновых записей, сделанных в процессе курсового проектирования. Записку выполняют на бумаге формата А4.

На всех страницах текста записки необходимо оставить слева и справа поля шириной 20 мм, слева − для брошюровки, справа − для вынесения результатов расчета и замечаний проверяющего.

Пояснительная записка должна быть оформлена аккуратно, технически грамотно, с поясняющими текст расчетными схемами, эскизами и рисунками, с необходимыми ссылками на литературу.

Запись вычислений производить по схеме: формула - численное значение величин - результат - размерность.

Окончательно пояснительная записка оформляется в обложке с титульной надписью согласно прил. 4.

Чертежи проекта вычерчиваются с обязательным соблюдением всех требований действующих стандартов.

В правом нижнем углу чертежей обязательно выполняется в соответствии с ГОСТом основная надпись.

Оформленные пояснительная записка и чертежи проекта представляются на проверку и подпись консультанту проекта.

7. ЗАЩИТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Защита курсовой работы производится на кафедре «Теплотехника и тепловые двигатели».

При защите курсовой работы необходимо кратко доложить основные параметры и особенности конструкции спроектированного двигателя и сделать четкое обоснование принятых в процессе проектирования технических решений.

Защищающийся должен знать тенденции развития двигателестроения, достаточно глубоко разбираться в расчетах и оценке показателей, формирующих представление об уровне запроектированного двигателя.

Библиографический список

1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных

26

двигателей: учеб. пособие для вузов/ А.И. Колчин, В.П. Демидов. − М.: Высшая школа, 2008. – 493с.

2. Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: учеб. / В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, К.А. Морозов и др. – М.: высшая школа, 2007. – 245с.

27

Приложение 1

Технические характеристики двигателей

28