Задание на курсовой проект № 1.
Целью данного курсового проекта являлось проектирование двигателя грузового автомобиля, работающего на дизеле, мощностью 180 кВт при частоте вращения 2100 об/мин.
1. Тепловой расчет двигателя.
Тип двигателя и его назначение – грузового автомобиля.
Эффективная
максимальная мощность
=180
кВт.
Частота вращения коленчатого вала при максимальной
мощности
,
;
n=2100об/мин.
Топливо - бутан.
Определим теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива:
=0,87;
=0,126;
=0.004
L0=
=4,76·(0,0725+0,0315-0.000125)=0,494
l0=29 L0=29·0.49=14.33 (кг воз/кг топл).
При работе на дизельном топливе
=
= 1,3…1,5. Поэтому для дизельного двигателя
принимаем
= 1.4.
–
средняя
молярная масса топлива, для дизеля
кг/кмоль
М1=α·
L0=
0,9 ·0,49=0.441
Мсо2=
=0,87/12=0,0725
МN2=0,79
· L0
· α
=0,79·0,49·1.4=0,54194
=0,126/2=0,063
=0.21·0.49(1.4-1)=
0.411
=0,0584
+ 0,0725 + 0,0411 + 0,54194 = 0,713
.
Химический и действительный коэффициенты молекулярного изменения:
=0,713/0,441=1,61,
=1,151/1,051=2,14.
Коэффициенты для определения средней мольной теплоемкости продуктов сгорания:
-
при
,
.
Асм=
=35,94,
Всм=0
=1.11.
Коэффициент остаточных газов:
.
Коэффициент
наполнения цилиндра для дизельного
двигателя
= 0,9, т.к. двигатель новый и изготовлен с
использованием современных технологий.
Принимаем Рr=0.15, т.к. для этого автомобиля соблюдены нормы экологичности и низкого шума.
Степень сжатия принимаем равной ε=18, т.к. является перспективным двигателем легкового автомобиля.
Для ε=18, температура остаточных газов Тr=800 К.
Т0=293 К.
γ
=
.
Такт впуска.
Температура в конце такта впуска:
Та=
К.
Давление в конце такта впуска:
Ра=
МПа.
Процесс сжатия.
Для
дизельного двигателя выбирается
= 1,36…1,37, но
для данного автомобиля n=2100об/мин,
показатель
политропы сжатия
для
дизельного двигателя
= 1,365, так как величина
увеличивается с увеличением быстроходности
двигателя
Давление газов в конце сжатия:
,
Рс=0,09·181,365=4,9 МПа.
Температура газов в конце сжатия:
,
Тс=311·180,355=894 К.
Процесс сгорания.
Определим температуру в точке Z.
β·Bcm·Tz2+ β·(Acm+μR)· Tz – E=0.
Определим коэффициент Е:
Е=
Величина
обычно находится в пределах для дизельного
двигателя ξ=0,75…0,85,мы
выбираем ξ=0,85 т.к. двигатель
новый и технологичный.
Нu = 42500 кДж/кг
Е=
81727,9.
Найдем Tz:
.=Е.
Подставив коэффициенты и решив квадратное уравнение получим:
Tz = 2242 К.
Для дизельного двигателя определяется степень повышения давления:
=2.
Определяется степень предварительного
расширения
и степень последующего расширения:
=2.68
,
=6.71.
Давление газов в цилиндре в конце сгорания:
=
2·4.9 = 8.82 МПа.
Процесс расширения.
Для дизельного
двигателя
=
1,27…1,29, мы выбираем n2
= 1,28. Так как величина
снижается с увеличением быстроходности
двигателя, с увеличением диаметра
цилиндра и повышается с увеличением
интенсивности охлаждения цилиндров.
Давление газов в цилиндре в конце расширения n2 = 1,28
=
,
МПа.
Температура газов в цилиндре в конце расширения
=
,
К.
Значения
обычно колеблются в пределах для
дизельного двигателя
= 0,92…0,95.
Выбираем
коэффициент скругления индикаторной
диаграммы
=0.96.
Среднее индикаторное давление для двигателей с искровым зажиганием:
,
МПа.
Pi =1.04 МПа.
Индикаторный к.п.д. двигателя:
,
где
= 1,22
- плотность воздуха при условиях
окружающей среды.
ηi=
.
Удельный индикаторный расход топлива:
,
.
gi =
Определение эффективных показателей двигателя.
Среднее давление механических потерь можно приближенно подсчитать по эмпирической формуле:
,
МПа.
Здесь
- средняя скорость поршня, предварительно
принимаемая в соответствии с конструкцией
и типом двигателя (
=9
).
Pm=0,089+0,0118·9 = 0,1952 МПа.
Среднее эффективное давление:
,МПа.
Ре=1.04 - 0,1952=0,85 МПа.
Механический к.п.д. двигателя:
.
ηm=0,85/1.04= 0,81.
Удельный эффективный расход топлива:
=
193.45/0,81 = 238.05
.
Эффективный к.п.д. двигателя:
.
ηe = 0,438·0,81 = 0,356.
Рабочий объем двигателя:
,
л.
Здесь
- заданная мощность двигателя, кВт.
Ne=180
кВт;
-
тактность двигателя
- среднее эффективное
давление, МПа, Ре=0,85
МПа;
- частота вращения коленчатого вала
двигателя, об/мин. ;
n=2100об/мин.
Vл
=
Рабочий объем одного цилиндра двигателя:
= 12,28/8 = 2.5 л,
где
- число цилиндров проектируемого
двигателя (i=8, т.к. рабочий
объем двигателя мал).
Диаметр цилиндра:
,
мм.
D=100·
=121,1
мм.
Ход поршня:
,
мм.
S=1.1·121.1=133.32 мм.