Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

2632.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.01.2021

Размер:

53.55 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 88

Контрольные вопросы

преодолевать временные краткосрочные перегрузки. У бензиновых двигателей K = 1,20…1,25, у дизелей K = 1,05…1,20.

Примеры скоростных характеристик представлены в прил. 4 и 5.

6. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ И ПРОТОТИПА

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

В выводах студент должен дать краткое описание усовершенствований и изменений в конструкции проектируемого двигателя и его систем по сравнению с прототипом.

7. ЗАЩИТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ
	И
При защите курсовой работы необходимо кратко изложить ос-
Д
А

заданные руковод телем проекта.

новные параметры и особенности конструкции спроектированного двигателя, сделать чёткоебо основание принятых в процессе проектирования техническихирешений и ответить на контрольные вопросы,

Защищающийся должен знать тенденции развития двигателестроения, достаточноСглубоко разбираться в расчётах и оценке пока-

зателей, формирующих представление об уровне запроектированного двигателя.

1.В чём состоят принципиальные различия между четырёхтактными и двухтактными рабочими циклами двигателей? По какому циклу работает проектируемый двигатель?

2.Как определить степень сжатия двигателя по индикаторной диаграм-

ме?

3.Как определить индикаторную работу двигателя по индикаторной диаграмме, выполненной в р-V координатах?

4.Как по результатам теплового расчёта возможно охарактеризовать уровень тепловых и механических потерь в двигателе?

5.Какие основные показатели двигателя определяются по его внешним скоростным характеристикам?

6. Что означает термин «форсирование двигателей»? Какие способы форсирования двигателей вам известны?

7. Какие виды топлив используются в ДсИЗ и дизелях? Какие основные характеристики описывают их эксплуатационные свойства?

8. Какой показатель определяет количество воздуха, необходимое для полного сгорания одного килограмма жидкого топлива?

9. По какому показателю оценивается качество топливовоздушной смеси? Как он изменяется по нагрузочным характеристикам ДсИЗ и дизеля?

10. Какие показатели используются для оценки качества организации процессов газообмена? Как эти показатели изменяются в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы ДсИЗ и дизеля?

11. Какие конструктивные приёмы применяются для увеличения наполнения цилиндров в двигателях без наддува?

12. Чем отличаются друг от друга понятия такт и процесс работы двига-

теля?

13. С какой целью осуществляются опережение открытия и запаздывания закрытия впускных (выпускных) клапанов? Как фазы газораспределения связаны с типом и быстроходностью двигателя?

14. Как интерпретируется круговая диаграмма фаз газораспределения? Покажите на индикаторной диаграмме момент открытия (закрытия) впускных

(выпускных) клапанов.				И
15.
	Назовите принципиальные особенности организации процессов сме-
			Д
16.	Какие нарушения нормального протекания процесса сгорания харак-
		А
терны для ДсИЗ? Чем вызываются эти нарушения и какие методы используются
для их устранения?		б
17.
	Как определ ть среднее ндикаторное давление pi по индикаторной
диаграмме?
18.	В чём состоитиразличие между индикаторными и эффективными пока-

зателями? КакиеСиндикаторные и эффективные показатели определены в тепловом расчёте?

19. Какие показатели характеризуют экономичность и работоспособность рабочего цикла двигателя? Как эти показатели изменяются при вариациях скоростного и нагрузочного режимов работы в двигателях различного типа?

Библиографический список

1.Автомобильные двигатели : конспект лекций / П. Л. Шевченко; СибАДИ. − Омск : СибАДИ, 2014. − 212 с.

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

3.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 шко-

ла, 2007. – 245 с.

4.Автомобильные двигатели : учеб./М.Г. Шатров, К.А. Морозов, И.В. Алексеев и др. – 2-е изд. − М. : Издательский центр «Академия», 2011. – 464 с.

5.Автомобильные двигатели. Курсовое проектирование : учебное пособие

/М.Г.Шатров, И.В. Алекссев, С.Н. Богданов и др. ; под ред. М.Г. Шатрова. – 2-е изд. – М. : Издательский центр «Академия», 2012. – 296 с.

6.ГОСТ Р 1.5 – 2004. Стандарты национальные Российской Федерации. Правила построения, изложения, оформления и обозначения. – Введ. 2005-07-01.

– М. : Изд-во стандартов, 2005. – 27 с.

7.ГОСТ 1.5 – 2001. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению. – Введ. 2002. -09-01. – М. : Изд-во стандартов, 2003. – 157 с.

8.ГОСТ 2.102 – 68. ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов. – Введ. 1971-01-01 // Единая система конструкторской документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов, 1988. – С. 15 – 19.

9.ГОСТ 2.104 – 2006. ЕСКД. Основные надписиИ. – Введ. 2006-09-01. – М. : Стандартинформ, 2007. – 26 с.

10.ГОСТ 2.105 – 95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. – Введ. 1996-07-01. – М. : Стандартинформ, 2007.Д– 51 с.

11.ГОСТ 2.106 – 96. ЕСКД. Текстовые документы. – Введ. 1997-07-01. – М. : Стандартинформ, 2007. – 62 с. А

12.ГОСТ 2.109 – 73. ЕСКД. Основные требования к чертежам. – Введ.

1974-07-01 // Единая система конструкторской документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов, 1988. – С.б103 –147.

13.ГОСТ 2.118 – 73. ЕСКД. Техническое предложение. – Введ. 1974-01-01 // Единая система конструкторскойи документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов, 1988. – С. 240 – 245.

14.ГОСТ 2.119 – 73. ЕСКД. Эскизный проект. – Введ. 1974-01-01 // Единая система конструкторскойС документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандар-

тов, 1988. – С. 246 – 251.

15.ГО Т 2.120 – 73. ЕСКД. Технический проект. – Введ. 1974-01-01 // Единая система конструкторской документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов, 1988. – С. 252 – 257.

16.ГОСТ 2.301 – 68. ЕСКД. Форматы. – Введ. 1971-01-01 // Единая система конструкторской документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов, 1991.

– С. 3 – 5.

17.ГОСТ 2.302 – 68. ЕСКД. Масштабы. – Введ. 1971-01-01 // Единая система конструкторской документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов,

1991. – С. 6.

18.ГОСТ 2.303 – 68. ЕСКД. Линии. – Введ. 1971-01-01 // Единая система конструкторской документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов, 1991. –

С. 7 – 13.

19.ГОСТ 2.304 – 81. ЕСКД. Шрифты чертёжные. – Введ. 1982-01-01 // Единая система конструкторской документации : сб. ГОСТов. – М. : Изд-во стандартов, 1991. – С. 14 – 42.

20.Содержание и правила оформления дипломного проекта : методические указания для студентов специальности 140501 «Двигатели внутреннего сгорания» / сост. : А.Л. Иванов, В.А. Каня. – Омск : СибАДИ, 2011. – 44 с.

21.ГОСТ Р 51866 – 2002. Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия (с изменениями № 1, 2, 3, 4). – Введ. 2002-07-01 – М. : Изд-во стандартов, 2009. – 27 с..

22.ГОСТ Р 52368 – 2005. Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. (с изменениями № 1, 2, 3, 4)– Введ. 2005-30-09 – М. : Изд-во стандартов, 2009. – 35 с.

22.Чеников, И.В. Химия и физика нефти : учебное пособие / И.В. Чеников.

–Краснодар : Изд-во КубГТУ, 2010. – 293 с.

				И
			Д
		А
	б
и
С

Приложение 1

Пример оформления титульного листа

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Кафедра «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование»

					И
	Пояснительная записка
				Д
	к курсовой работе по дисциплине
			А
«Теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания»
		б
Тема:	и
	С
				Выполнил студент			курса
				группы		факультета______

(Фамилия И.О.) Проверил

Омск – 2016

Приложение 2

Индикаторная диаграмма бензинового двигателя

10
	9
	8						И
							И
	7					Д
МПа	6				А
	6			б
	5			б
	5		и
	4		и
	4	С
P		С
P
	3
	2
	1
	0
	0	0,1		0,2	0,3		0,4	0,5	0,6	0,7
				Vh				дм3

								Приложение 3
		Индикаторная диаграмма дизеля
	8
	7
	6					И
, МПа	5
	5
вцилиндре					Д
вцилиндре	4			А
	4

Давление			б
Давление	3	и
	3

	2	С
	1
	0
	0	0,02		0,04		0,06	0,08	0,1
				Ход поршня, дм

Ne,

кВт

ηV

401,0

0,9

0,8

1,0

0,9

0,8

Приложение 4

Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя

				Me,		Ne,						Me,
				Me,		кВт		Me				Н·м
				Н·								Н·м
				Н·								170
Me		Ne		м		110	И					170
Me		Ne		м		110						150
				130		100
				130		100	ηV	ηV			Ne
ηV				120		90	1,0	ηV			Ne	130
ηV						90	1,0					130
				110	Д
				100	GT,	80	0,9
				20	кг	70	0,8					GT,
				20	ч							кг
					ч	60						кг
GT				15		50	α					ч
GT				15		50	α			α		25
				А			1,0			α			ge,
				А								20	ge,
		С		10		40			GT			20	г
				10					GT				г
			б			30	0,9					15	кВт ч
	α	и											кВт ч
	α			5	ge,	20						10	240
				5	ge,	20					ge	10	240
					г						ge		220
		ge			г								220
		ge		330	кВт ч								200
				330	кВт ч								200
				290

1000 2000 3000 4000 5000 6000 n, мин-1	2000	4000	6000	8000 n, мин-1
Карбюраторный двигатель	Инжекторный двигатель
51

															Приложение 5
				Внешняя скоростная характеристика дизеля
	Ne,						Me,			Ne,					Me,
	Ne,						Н·м			Ne,	Mi				Н·м
	кВт						Н·м			кВт	Mi				Н·м
	кВт		Mi							кВт		Me
			Mi				900					Me			1000
	200			Me			900			200					1000
	200			Me			800			200					900
							800								900
							700					Ne			800
												Ne
GT,	150		Ne					GT,		150	И
кг								кг			И
кг								кг
ч	100								ч	100
										Д
50							ge,	50							ge,
40	50						г А40						GT		г
	50		GT				кВт ч			50					кВт ч
30			GT					30
30								30
20							б			α					280
20	α		ge				290	20		α				α	280
	α		ge			и270		10		1,6				α	260
				α		и270		10		1,6					260
	1,4			α	С		250			1,4					240
	1,4						250			1,4				ge	240
	1,2						230			1,2				ge	220
	1,2						230			1,2					220

	500	1000	1500		2000	2500 n, об/мин				500		1000	1500		20002500 n, об/мин
		Двигатель без наддува										Двигатель с наддувом
								52

Приложение 6

Пример расчёта и оформления

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ ...........................................................................................................					2
1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ.........................................................					3
1.1	Определение параметров рабочего тела........................................				3
1.2	Процесс впуска .................................................................................				4
1.3	Процесс сжатия.................................................................................				5
				И
1.4	Процесс сгорания .............................................................................				6
1.5	Процесс расширения и выпуска .....................................................				8
1.6	Показатели работы цикла................................................................				9
1.7	Основные размеры цилиндра и двигателя...................................				10
1.8	Тепловой баланс двигателя...........................................................				11
			А
2 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ИАГРАММЫ.........................					13
3 РАСЧЁТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ..........					15
		б
4 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКДЗАТЕЛЕЙ
ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГ ТЕЛЯ И ПРОТОТИПА......................					17
	и
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .........................................................					18
	С

Изм. Лист № докум.	Подпись Дата
Разраб.		Лит.	Лист	Листов
		Двигатель
Пров.		Двигатель	1	18
Н. контр.		МЗМА	СибАДИ
Утв.

ЗАДАНИЕ

Таблица 1 – Исходные данные двигателя-прототипа

Наименование					Значение

Тип двигателя				Карбюраторный 4-тактный

Назначение двигателя				Легковой автомобиль

Число и расположение цилиндров двигателя					4- рядный

Расположение клапанов					Верхнее

Тип охлаждения				И	Жидкостное
Тип охлаждения					Жидкостное

Рекомендуемый прототип					МЗМА

Номинальная мощность, кВт			Д		47
Номинальная мощность, кВт					47

		А
Частота вращения коленчатого вала при но-					5600
минальной мощности, об/мин
Степень сжатия	б				8,9
Степень сжатия					8,9

и
С

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	2

1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ

Таблица 2 – Исходные данные для теплового расчёта двигателя

Наименование показателя

Значение

Номинальная мощность Ne, кВт

Частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности

5600

nN, об/мин

Применяемое топливо

Бензин А-95

Низшая теплотворная способность топлива Hu, МДж/кг

Молекулярная масса топлива mT, кг/кмоль

114

Степень сжатия ε

8,9

Состав топлива

0,855

0,145

OТ

Коэффициент избытка воздуха на номинальном режиме работы

двигателя αN

0,9

1.1 Определение параметров рабочего тела

Теоретический расход воздуха L0, необходимый для сгорания одного

килограмма топлива :

L =

C +3

H −

0,21

0,855 +3

0,145А− = 0,514 кмоль возд./кг топл.

12 0,21

или

C +

8 H −O

0,25

С8

0,855 +8

0,145 =14,957 кг возд./кг топл.

0,25

Действительный расход воздуха L, необходимый для сгорания одного килограмма топлива на номинальном режиме работы двигателя, кмоль/кг топл. :

L = αN L0 = 0,9 0,514 = 0,463.

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	3

Количество свежего заряда М1, кмоль :
M1 = L +	1	= 0,463 +		1	= 0,471.
			114
	mT

Количество отдельных компонентов, входящих в состав продуктов сгорания, полученных в результате сгорания 1 кг топлива, кмоль :

MCO = 0,418 L0 11+−Kα = 0,418 0,514 11+−0,450,9 = 0,0148;

MCO2 = 12С − MCO = 0,85512 −0,0148 = 0,0564;

M H2 = K MCO = 0,45 0,0148 = 0,00667 ;

M H

O = H − M H

0,145

−0,00667 = 0,0658;

M N2

= 0,791 α L0

= 0,791 0,9 0,514 = 0,366;

M H2

K =

= 0,45.

MCO

0,0148

Суммарное количество продуктов сгорания M2, кмоль :

M 2 = MCO

+ MCO

+ M H

+ M N

= 0,0148 + 0,0564 + 0,00666 + 0,0658 + 0,366 = 0,5097.

Химический коэфф ц ентбмолекулярного изменения

иβ'= M 2 =

0,5096 =1,082.

0,471

С1.2 Процесс впуска

Плотность воздуха, поступающего в двигатель ρ, кг/м3,

P 106

0,1 106

ρk = 0

=1,189,

287 293

Rв T0

где P0 – давление окружающей среды, МПа;

Rв – удельная газовая постоянная воздуха, Дж/кг∙град; T0 – температура окружающей среды, К.

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	4

Средняя скорость поршня на номинальном режиме работы двигателя принимается равной CN = 8,6 м/с.

Ход поршня Sп, м :

Sп = 30 CN = 30 8,6 = 0,0461. nN 5600

Отношение площади поршня к проходному сечению впускного клапана принимается равным Fп/fкл = 5,0.

Скорость свежего заряда в проходном сечении клапана, м/с :

ωвп = 0,05433 Sп nN

Fп

= 0,05433 0,0461 5600 5 = 70,09.

fкл

Сопротивление впускной системы β с учётом коэффициента затуха-

ния скорости ξ принимается равным (β2 + ξ) = 3,6.

Давление в цилиндре двигателя в конце впуска, МПа :

P = P −(β2 + ξ)

ωвп2

ρ =

0,1−3,6 70,092 1,189 10−6

= 0,0895.

Давление остаточных газов при номинальной мощности, МПа :

P = 0,1+ 0,539 10−5

= 0,1+ 0,539 10−5 5600 = 0,1292.

Температура остаточных газов при номинальной мощности принима-

ется равной Tr = 1110 К.

Степень подогрева свежего заряда при номинальной мощности при-

нимается равной

= 15 °C.

Коэффициент остаточных газов

= T0 +

293 +15

0,1292

= 0,0476.

Pa ε − Pr

1110

0,0895 8,9 −0,12923

Температура рабочего тела в конце наполнения, К :

= T0 +

T + γr Tr

= 293 +15 + 0,0476 1110 = 349,4 .

1+ γr

1+ 0,0476

Коэффициент наполнения

Pa ε − Pr

293

0,0895 8,9 −0,1282 = 0,901.

T0 +

P0 (ε −1)

293 +15

0,1 (8,9 −1)

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.3 Процесс сжатия

Показатель политропы сжатия n1 определяют с помощью показателя адиабаты сжатия k1. В свою очередь k1 находится по номограмме. При

исходных данных nN = 5600 об/мин, ε = 8,9 и Ta = 344,9 К значение k1 будет около 1,3652.

Показатель политропы сжатия определим по формуле n1 ≈ k1 – (0,01…0,004) = 1,3652 – 0,002 = 1,3632.

Давление в конце сжатия, МПа :

Pc = Pa εn1 = 0,0895 8,91,3632 =1,762.

Температура в конце сжатия

Tc =Ta εn1 −1 = 349,4 8,91,3632−1 = 773 К,

					И
	tc = Tc – 273 = 773 – 273 = 500 °С.
Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия, кДж/(кмоль·град) :
а) для свежей смеси				Д
(mс	)tc = 20,6 + 2,638 10−3 t					500	= 21,92 ;
			с	= 20,6	+ 2,638 10−3
V	t0
б) для остаточных газов		А
		определим с помощью интерполяции

[2, табл. 3.8, с. 59 ] при следующих исходных данных : α = 0,9; tc = 490 °С

(mc''

)tc

= 23,825;

в) для рабочей смеси

(mc'

)tc

[(mc )tc + γ (mc'' )tc ] =

V t

1+ γr

и[21,92 +

0,0476 23,825] = 22,07.

1+ 0,0476

1.4 Процесс сгорания

Определим коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

μ0 = M 2 = 0,5096 =1,082. M1 0,471

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	6

Далее найдём коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

μ =	μ0 + γr	=	1,082 + 0,0476	=1,0783.
	1+ γr		1+ 0,476

Потери теплоты за счёт недогорания топлива ∆Hu и теплоту сгорания рабочей смеси Hраб.см рассчитаем по следующим формулам :

Hu = mт (1−α) L0 =114 (1−0,9) 0,514 = 5,86 МДж/кг;

Hраб.см =	Hu − ∆Hu	=	44 −5,86	= 77,297 МДж/кмоль раб.см.
	M1 (1+ γr )		0,471 (1+ 0,0476)

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания, МДж/(кмоль·град) :

(mc'' )tz =

[M (mc''

)tz

+ M ×

V t0

M 2

1×(mc''

)tz + M (mc''

)tz

+ M ×

VCO

H2O

×(mc''

)tz + +M

(mc''

)tz

];

(mc''

)t z

[0,0564

(39,123

+0,003349

) +0,0148×

0,5096

×(22,490 +0,001430 tz ) +0,0658

(26,670 +0,004438 tz ) +0,00667 ×

×(19,678 + 0,001758 tz ) +

0,366 (21,951+

0,001457 tz ) =

= 24,4427 + 0,0022 tz .

Tz определяется на основании

Температура в конце процесса сгорания

первого закона термод нам ки её расчётное уравнение для бензинового двигателя выглядит следующим образом :

ξz Hраб.см +(mcV' )ttс0 tc = μ (mcV'' )tt0z tz ,

где ξz – коэффициент использования теплоты.

Коэффициент ξz зависит как от конструктивных параметров двигателя, так и от скоростного и нагрузочного режимов работы. Для частоты вращения

при максимальной мощности nN = 5600 об/мин ξz = 0,9 [2, рис. 5.1, с. 106]. В уравнении определения Tz две неизвестные величины : tz и (mcV' ' ) tt 0z . Подставим численные значения в уравнение температуры Tz :

0,9 · 76,945 + 21,989 · 490 = 1,0779 · (24,4427 + 0,0022 · tz) · tz.

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	7

После преобразования получим квадратное уравнение

10843,8605 + 26,3468 · tz + 0,0024 · tz2 = 0.

Корни этого уравнения

− 26,3468 +

26,34682 + 4 0,0024 10843,8605

= 2168,77 °С;

0,0024

Tz = 2168,77 + 273 = 2441,77 К.

Определим давление конца процесса сгорания

= P

μ Tz

=1,762 1,0779 2441,77 = 6,0 МПа.

773

Рассчитаем степень повышения давления

λ =

6,0

= 3,41.

1,762

1.5 Процесс расширения и выпуска

Расширение протекает политропно, то есть с теплообменом, поэтому

вначале необходимо определить показатель политропы расширения n2.

Он устанавливается в зависимости от частоты вращения коленчатого ва-

ла рассчитываемого двигателя, интенсивности охлаждения, коэффициен-

та использования теплоты на л

Ании видимого сгорания и коэффициента

избытка воздуха. Его вел ч на определяется, исходя из значения среднего

показателя адиабаты расш рен я k2, которое находится по номограмме.

При заданных αN

= 0,9, ε = 8,9 и Tz = 2441,77 К k2 = 1,2473, отсюда

n2 ≈ k2 = 1,247.

После этого определим давление Pb и температуру Tb в конце процес-

са расширения

= Pz =

6,0

= 0,393

МПа;

T =

= 2441,77 =1582,1 К.

εn2

8,91,247

εn2 −1

8,91,247−1

Проверим ранее принятую температуру остаточных газов

1582,1

=1089,46 К,

0,393

3 0,1292

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись

Дата

∆Tr =100 1089,46 −1110 =1,85 %. 1110

1.6 Показатели работы цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление, МПа :

P' =

[

(1−

) −

(1−

)];

ε −

n2 −1

εn2 −1

n1 −1

εn1 −1

P' =

1,762

[

3,41

(1−

) −

(1−

)] =1,145.

8,9 −1

1,247 −1

8,91,247−1

1,3632 −1

8,91,3632−1

Действительное среднее индикаторное давление

Pi = ϕ · Pi' ,

где ϕ – коэффициент полноты индикаторной диаграммы, для бензиновых

						Д
двигателей ϕ = 0,94…0,97. Примем ϕ = 0,95, тогда
	Pi = 0,95 · 1,145 = 1,088 МПа.
					А
Индикаторный коэффициент полезного действияИ
ηi =	Pi l0 α			=	1,088 14,957 0,9 = 0,3106.
ηi =	Hu ρк ηV			=	1,088 14,957 0,9 = 0,3106.
	Hu ρк ηV				44 1,189 0,901
	и
Индикаторный удельный расход топлива, г/(кВт·ч) :
	3600				3600
	gi =	Hбη =				44 0,3106	= 263,4.
			u	i
Давление механических потерь, МПа :
		Pм = А +В υп.ср ,
где А и В − эмпирическиеС			коэффициенты, значения которых для различ-

ных двигателей приведены в табл. 13;

υп.ср – средняя скорость поршня, предварительно принимаемая в соответствии с конструкцией и типом двигателя.

υп.ср =	Sп nN	=	46,1 5600	= 8,61 м/с;
	104 3		104 3

Pм = 0,034 + 0,00113 8,61 = 0,044 МПа.

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	9

Эффективное давление, МПа :

Pe = Pi − Pм =1,088 −0,044 =1,044 .

Механический коэффициент полезного действия

ηм = Pе = 1,044 = 0,96. Pi 1,088

Эффективный коэффициент полезного действия

ηе = ηм ηi = 0,96 0,3106 = 0,298.

Эффективный удельный расход топлива, г/кВт·ч :

ge =

3600

= 274,56.

Hu ηе

44 0,298

1.7 Основные размеры цилиндра и двигателя

Д3

(л) :

Литраж двигателя находят по следующей формуле, дм3

30 τ N

56И

V =

=1,15.

Pе n

1,044 5600

Рабочий объём одного цилиндра, дм (л) :

Vл

=А1,15 = 0,288.

Диаметр цилиндра дв гателяб, дм :

D =100

4 Vh

=100

4 0,288

19,9 .

π Sп

3,14 46,1

Площадь поршняС, дм :

π D2

3,14 19,9

=15,6.

Индикаторная мощность двигателя, кВт :

Ni =

pi Vh

i n

= 1,088 0,288 4 5600

= 58,5.

30 τ

30 4

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Лист

Расчётная эффективная мощность двигателя, кВт :

Ne = Ni ηм = 58,5 0,96 = 56,2.

Часовой расход топлива, кг/ч :

Gт = gе Nе 10−3 = 274,56 56,2 10−3 =15,4 .

Расчётный крутящий момент, Н∙м :

	Me =	3 104 N		e	=	3 104	56,2	= 92,9.
		π nN				3,14	5600

	1.8 Тепловой баланс двигателя
Уравнение внешнего теплового баланса							И
	Q = Qe +Qм +Qw +Qог +Qнc +Qs ,
где Q – общее количество теплоты, выделенное при сгорании топлива;
Qe	– теплота, эквивалентная полезной работе топлива;
Qм						Д
	– теплота, эквивалентная механическим потерям;
Qw	– теплота, передаваемая охлаждающей жидкости;
Qог			А
	– теплота, унесённая с отработавшими газами;
Qнс	– теплота, потерянная из-за неполноты сгорания топлива;
Qs		б
	– неучтённые потери теплоты.
Общее количество теплоты, Дж/с :
	и
	Q = Hu Gт =		44000 15,4				=188222.
	3,6				3,6

Теплота, эквивалентная полезной работе топлива, Дж/с :

			Qe =1000 Ne =1000 56,2 = 56200.
Теплота, эквивалентная механическим потерям, Дж/с :
	Qм		С=1000 (Ni − Ne )=1000 (58,5 −56,2) = 2300 .
Теплота, передаваемая охлаждающей жидкости, Дж/с :
Q		= с i D1+2 m nm (Hu − ∆Hu ) =
w			α Hu
			α Hu
=	0,5 4 19,91+2 0,65 56000,65 (44000 −5860)			= 51097,
			0,9 44000

где c – коэффициент пропорциональности для четырёхтактных двигате-

лей, c = 0,5;

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Лист

i – число цилиндров;

D – диаметр цилиндра, см;

n – частота вращения коленчатого вала;

m – показатель степени для четырёхтактных двигателей,m = 0,65.

Теплота, унесённая с отработавшими газами, Дж/с :

Gт

[(mcv)tr

+8,315] t

−

[(mc )20 +8,315] t

3,6

v t0

Теплоёмкость отработавших газов (mcv)tr

определим методом интер-

поляции по табл. 3.8 [2], теплоёмкость свежего заряда (mc )

– по табл.

3.6 [2] столбец «Воздух».

=Tr − 273 =1089,46 − 273 = 816,46 °С;

t0 =T0 − 273 = 293

− 273

°С;

(mcv)tr

= 25,17

кДж

;

кмоль град

(mc )20 = 20,775

кДж

;

кмоль град

Q = 15,4 [0,5096

(25,17

+8,315) 816,46

−0,471 (20,775 +8,315) 20]=

3,6

=13658

Дж .

Теплота, потерянная з-за неполноты сгорания топлива, Дж/с :

= ∆Hu

Gт = 5860 15,4 = 25068 .

нс

3,6

и3,6

Неучтённые потери теплоты, Дж/с :

Qs = Q −(Qe +Qм +Qw +Qог +Qнc ) =

=188222 −(56200 + 2300 +51097 +13658 + 25068) = 39899.

Процентное соотношение составляющих теплового баланса, % :

qe = QQe 100 = 18822256200 100 = 29,86; qм = QQм 100 = 1882222300 100 =1,22;

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	12

qw = QQw 100 = 18822251097 100 = 27,15; qог = QQог 100 = 18822213658 100 = 7,26; qнс = QQнс 100 = 18822225068 100 =13,32; qs = QQs 100 = 18822239899 100 = 21,19.

2 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

Индикаторную диаграмму построим аналитическим методом. При

−давление в процессе пуска постоянноИи равно давлению в конце впуска;

−давления в процессе сжатия и расширенияД изменяются по полит-x Аа

	б	Vx
	б
и			n	2		n	2
 для политропы расш		Vb			Va		;
 для политропы расш	рен я Px = Pb				= Pb		;
		Vx			Vx

− давление в процессе выпуска постоянно и равно давлению в конце наполнения.

Выберем масштаб хода поршня MS = 0,4 мм в миллиметре, масштаб

давлений МP = 0,03 МПа в миллиметре.
Размеры в миллиметрахС	отрезков по оси абсцисс, соответствующие

рабочему объёму цилиндра АВ (см. рис. 5) и объёму камеры сгорания ОА, рассчитаем по формулам


АБ =		Sп	=	46		=	115;
		МS		0,4

ОА=		АБ	=		115			=15.
	ε −1				8,9 −1

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	13

Максимальная высота диаграммы в миллиметрах, отображающая точку z – конец процесса сгорания

Pz	=	6,0	= 200.
МP		0,03

Определим в миллиметрах ординаты характерных точек диаграммы : а) точка a – конец процесса впуска

	Pa			=		0,0895 = 3;
	МP			=		0,0895 = 3;
	МP					0,03
б) точка c – конец процесса сжатия
	Pc			=		1,762		= 59;
	МP			=		0,03		= 59;
	МP					0,03
в) точка b – конец процесса расширения										И
	Pb			=		0,393		=13;		И
	МP			=		0,03		=13;
	МP					0,03
							Д
г) точка r – конец процесса выпуска
	Pr			=		0,1292			= 4;
	МP			А
	МP					0,03
д) P0 – атмосферное давление
		P0			=		0,1	= 3.
					=			= 3.
		М	P			0,03
			P
Рассчитаем пол тропы сжат я и расширения.
С
Разделим ось абсц сс (бход поршня Sп) на несколько интервалов OX.
Затем в каждой точке нтервала определим отношение ОВ (полный объ-
ём цилиндра) к OX (текущемуиобъёму цилиндра)
	OB			=		130 = 8,7.
	OX					15

Далее результат расчёта возведём в степень n1 для политропы сжатия
и n2 для политропы расширения
	OB 1,3632	1,3632	=19,09.
		= 8,7	=19,09.
OX

В каждой расчётной определим давление в мегапаскалях и в милли-

метрах			Px	= 1,762 = 59 мм.
P	= P 19,09 = 0,0895 19,09 =1,762 МПа;		Px
P	= P 19,09 = 0,0895 19,09 =1,762 МПа;
x	а		МP	0,03
			МP	0,03
Изм. Лист	№ докум. Подпись Дата	66
		66

Лист

Результаты расчётов сведём в табл. 3.

Таблица 3 – Результаты расчёта политроп сжатия и расширения

OX,	ОВ		Политропа сжатия						Политропа расширения
OX,	ОВ		OB 1,3632	Px		, мм			OB 1,247	Px		, мм
мм	OX						Px, МПа						Px, МПа
мм	OX						Px, МПа						Px, МПа
		OX		МP				OX		МP
15	8,7		19,09	59			1,762		14,85	200			6,0
35	3,7		5,95	17,8			0,53		5,11	67,0			2,01
55	2,4		3,30	9,8			0,30		2,98	39,0			1,17
70	1,9		2,40	7,2			0,21		2,23	29,2			0,87
85	1,5		1,74	5,2			0,16		1,66	21,7			0,65
100	1,3		1,43	4,3			0,13		1,39	18,2			0,55
115	1,1		1,14	3,4			0,10		1,13	14,8			0,44
130	1		1		3		0,0895		1		13		0,393
							И
3 РАСЧЁТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Расчёт и построение кривых скоростнойДхарактеристики проведём в интервале от nmin = 800 об/мин до nmax = 1,1·nN = 1,1·5600 = 6160 об/мин.

Внешнюю скоростную характеристику построим по результатам

теплового расчёта двигателя, проведённого для одного режима − режима максимальной мощности Nmax приАnN.

Расчётные точки вы ираются через определённый интервал частоты

вращения двигателя nx.

Точки кривых эффект вных мощности и крутящего момента находим

по формулам

иn

Nex

= Ne

−

кВт;

1 +

3 104

Н·м,

π nx

где Nex, Mex и nx –

эффективные мощность, крутящий момент и частота

вращения коленчатого вала в рассчитываемых точках

скоростной характеристики.

Удельный эффективный расход топлива и часовой расход топлива в искомой точке вычисляем по следующим формулам :

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	15

			nx		nx	2

gex = geN		−1,2					;

	1,2		nN	+
			nN	nN

GTx = gex Nex 10−3 ,

где geN – удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности. Примем geN = 270 г/(кВт·ч).

Значения в расчётных точках среднего эффективного давления pex и коэффициента наполнения ηV определим из выражений

					pex =		Nex 30 τ ;
							Vл nx
					η	=	pex l0 αx gex					.
					η	=						.
					V			3600 ρk
								3600 ρk
	Значения коэффициента избытка воздуха α считаем постоянным на
											И
всех скоростных режимах, кроме минимальной частоты вращения nmin, при
nmin α = 0,8.									Д
	Все расчёты сводим в табл. 4.
	Таблица 15 – Параметры скоростной характеристики

	n, об/мин	Ne, кВт	Me, Н·м			pe, МПа				ηV				α		ge, г/(кВт·ч)	GT, кг/ч
	800	9,0	107,6				1,175			0,931			0,8			283,2	2,6
	1700	20,7	116,2				1,269			0,999			0,9			250,5	5,2
							А
	2600	32,6	119,7				1,308 0,953						0,9			231,8	7,6
	3500	43,4	118,4				1,293			0,923			0,9			227,0	9,8
		С													2
					б
	4400	51,6	112,0 1,224							0,909			0,9			236,1	12,2
	5300	55,9	100,7				1,100			0,897			0,9			259,2	14,5
			и
	5600	56,2	95,9				1,047			0,889			0,9			270,0	15,2
	6160	55,0		85,3			0,932			0,863			0,9			294,3	16,2
		Nex = 56,2		800				800			800					= 9,0кВт;
						1+				−
				5600		1+		5600		−
				5600				5600			5600

Mex

104 9,0

=107,6 Н·м;

3,14 800

gex = 270

800

;

1,2 −1,2

= 283,2

5600

кВт ч

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	16

GTx = 283,2 9,0 10−3 = 2,6 кгч ;

pex = 9,0 30 4 =1,175МПа; 1,15 800

ηV = 1,175 14,957 0,8 283,2 = 0,931. 3600 1,189

4 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ И ПРОТОТИПА

Сравнительную оценку показателей проектируемого двигателя и про-

тотипа дать самостоятельно.				И
				И
			Д
		А
	б
и
С

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	17

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Автомобильные двигатели : конспект лекций / П. Л. Шевченко; СибАДИ. −

Омск : СибАДИ, 2014. − 212 с.

3.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.

–245 с.

4.Автомобильные двигатели : учеб./М.Г. Шатров, К.А. Морозов, И.В.

Алексеев и др. – 2-е изд. − М. : Издательский центр «Академия», 2011. – 464 с.

5.Автомобильные двигатели. Курсовое проектирование : учебное пособие / М.Г. Шатров, И.В. Алексеев, С.Н. Богданов и др. ; под ред. М.Г. Шатрова. – 2-е изд.

–М. : Издательский центр «Академия», 2012. – 296 с.

6.Содержание и правила оформления дипломного проекта : методические указания для студентов специальности 140501 «ДвигателиИвнутреннего сгорания» / сост. : А.Л. Иванов, В.А. Каня. – Омск : СибАДИ, 2011. – 44 с.Д

		А
	б
и
С

Лист

Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата	18

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 88

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.01.202145.63 Mб252622.pdf
#
07.01.202146.86 Mб32624.pdf
#
07.01.202147.27 Mб532626.pdf
#
07.01.202149.21 Mб172629.pdf
#
07.01.2021380.07 Кб1263.pdf
#
07.01.202153.55 Mб122632.pdf
#
07.01.202154.26 Mб62633.pdf
#
07.01.202155.62 Mб1022634.pdf
#
07.01.202174.1 Mб562638.pdf
#
07.01.202191.7 Mб02639.pdf
#
07.01.2021380.18 Кб1264.pdf

6. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ И ПРОТОТИПА

7. ЗАЩИТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Библиографический список