Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
Гродненский государственный университет
им. Я. Купалы
Курсовой проект
по дисциплине “Силовые установки транспортных средств”
на тему “Тепловой и динамический расчет двигателя”
Гродно 2010
Содержание
Введение
1. Тепловой расчет двигателя
1.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания
1.2 Определение параметров рабочего тела
1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов
1.4 Расчет параметров процесса впуска
1.5 Расчет параметров процесса сжатия
1.6 Расчет параметров процесса сгорания
1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска
1.8 Определение индикаторных показателей двигателя
1.9 Определение эффективных показателей двигателя
1.10 Определение основных размеров цилиндра и параметров двигателя
1.11 Построение индикаторной диаграммы
2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя
3. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
3.1 Расчет сил давления газов
3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
3.3 Расчет сил инерции
3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.5 Расчет сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
3.6 Построение графиков сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.7 Построение диаграммы износа шатунной шейки
3.8 Построение графика суммарного крутящего момента двигателя
Заключение
Литература
Целью курсовой работы является систематизация и закрепление знаний, полученных студентами при изучении теоретического курса дисциплины «Силовые установки транспортных средств», а также при выполнении практических и лабораторных работ; освоение методики и получение практических навыков теплового и динамического расчета автомобильного (тракторного) двигателя.
Приведенная в настоящем курсовом проекте последовательность расчета двигателя базируется на известных методиках, изложенных в литературе.
Помимо указанных данных при выполнении курсовой работы студенту необходимо самостоятельно выбрать ряд величин, используя сведения о принятом прототипе двигателя.
1 Тепловой расчет двигателя
Для бензинового двигателя с впрыском в соответствии с заданной степенью сжатия () октановое число используемого бензина находится в пределах от 90 до 100. Выбираем следующие виды бензинов: “Регуляр-91”, “Регуляр-92”, “Премиум-95”, “Супер-98”,
Низшая теплота сгорания жидкого топлива, кДж/кг:
(1.1)
где – массовые доли углерода, водорода и кислорода в одном килограмме топлива.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма жидкого топлива:
(1.2)
Количество свежего заряда:
(1.3)
где – коэффициент избытка воздуха;
= 115 кг/кмоль – средняя молярная масса бензина.
При не полном сгорании топлива () в состав продуктов сгорания входят: оксид углерода , углекислый газ, водяной пар, водород и азот .
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива при :
1. Оксида углерода:
(1.4)
2. Углекислого газа:
(1.5)
3. Водяного пара:
(1.6)
4. Водорода:
(1.7)
5. Азота:
(1.8)
Общее количество продуктов сгорания жидкого топлива:
(1.9)
При работе двигателя без наддува давление и температура окружающей среды:
Давление остаточных газов:
(1.10)
Температура остаточных газов:
Давление газов в цилиндре определяется по формуле:
(1.11)
где, – потери давления за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре.
Величина с учетом некоторых допущений определяется из уравнения Бернулли, МПа:
(1.12)
где, – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра;
– коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению;
– средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы (как правило, в клапане или продувочных окнах), м/с;
– плотность заряда на впуске (при отсутствии наддува ), кг/м3.
По опытным данным в современных автомобильных двигателях с электронным управлением на номинальном режиме:
Плотность заряда на впуске:
(1.13)
где, = 287 Дж/(кгград) – удельная газовая постоянная воздуха.
Коэффициент остаточных газов характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания; с его ростом уменьшается количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска:
(1.14)
где , – температура подогрева свежего заряда при его контакте со стенками впускного трубопровода и цилиндра;
– степень сжатия.
Температура подогрева свежего заряда принимается в зависимости от типа двигателя:
Температура заряда в конце процесса впуска:
(1.15)
Коэффициент наполнения без учета продувки и дозарядки четырехтактного двигателя:
(1.16)
По опытным данным при жидкостном охлаждении величина показателя политропы сжатия для бензиновых двигателей:
Давление и температура конца процесса сжатия определяются из уравнения политропы с постоянным показателем :
(1.17)
(1.18)
Целью расчета процесса сгорания является определение температуры и давления в конце видимого сгорания.
Температура , определяется путем решения уравнения сгорания, которое имеет вид:
(1.19)
где – коэффициент использования теплоты;
– теплота сгорания рабочей смеси, кДж/кмоль раб.см;
– средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме, кДж/кмоль град;
– средняя мольная теплоемкость продукта сгорания при постоянном объеме , кДж/кмоль град;
– действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси.
По опытным данным значения коэффициента для двигателей c электронным впрыском при их работе на номинальном режиме:
Теплота сгорания рабочей смеси, кДж/кмоль раб.см.:
(1.20)
где – количество теплоты потерянное вследствие химической неполноты сгорания, кДж/кг:
(1.21)
Тогда имеем:
Средние мольные теплоемкости:
свежего заряда
(1.22)
продуктов сгорания, :
(1.23)
Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
