Проект вихрокамерного 4-циліндрового дизельного двигуна для легкового автомобіля (147569)

Посмотреть архив целиком











Курсова робота

з дисципліни «Автомобільні двигуни»

на тему «Проект вихрокамерного 4-циліндрового дизельного двигуна для легкового автомобіля»



Зміст


1. Вступ

1.1 Перелік умовних позначень

2. ПЕРШИЙ ЕТАП. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК

2.1 Параметри робочого тіла

2.1.1 Кількість горючої суміші М1, кмоль. гор. суміші/кг палива

2.1.2 Кількість окремих компонентів продуктів згоряння при обраному α

2.1.3 Загальна кількість продуктів згоряння, кмоль пр. зг. /кг палива

2.2 Параметри навколишнього середовища і залишкові гази

2.3 Процес наповнення (впуску)

2.4 Процес стиску

2.5 Процес згоряння

2.6 Процес розширення і випуску

2.7 Індикаторні параметри робочого циклу

2.8 Ефективні показники двигуна

2.9 Визначення основних розмірів двигуна

2.10 Побудова індикаторної діаграми двигуна

3. Тепловий баланс

3.1 Загальна кількість теплоти, введеної в двигун із паливом, Дж/с

3.2 Теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1с, Дж/с

3.3 Теплота, передана охолодженому середовищу, Дж/с

3.4 Теплота, віднесена до відпрацьованих газів, Дж/с

3.5 Невраховані втрати теплоти, Дж/с

4. Розрахунок та побудова зовнішньої швидкістної характеристики двигуна

5. Порівняння основних показників проектованого двигуна і прототипу

6. ДРУГИЙ ЕТАП. ДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ДВИГУНА

6.1 Сили тиску газів

6.2 Приведення мас частин кривошипно-шатуного механізму

6.3 Сили інерції

6.4 Сумарні сили

6.5 Крутний момент одного циліндра

7. ТРЕТІЙ ЕТАП. РОЗРОБКА ТА КОНСТРУЮВАННЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИГУНА

8. ЧЕТВЕРТИЙ ЕТАП. РОЗРАХУНОК СИСТЕМ ДВИГУНА



1. Вступ


Однією з приоритетних галузей інтенсивного розвитку країни є автомобільна промисловість. Інтенсивний розвиток автомобільної промисловості стимулює активізацію багатьох інших галузей.

Найголовнішою частиною сучасного авто є силовий агрегат. У більшості випадків це двигун внутрішнього згорання (ДВЗ). Двигун – це енергосилова мамашина, яка перетворює будь-який вид енергії в механічну роботу. Для руху авто необхідний двигун – джерело механічної енергії. Більшість сучасних автомобілів мають поршневі (теплові) двигуни (дизельні або бензинові).

Початок розвитку ДВЗ відноситься до 60-х років минулого століття. К кінцю 19 століття, коли була організована промислова переробка нафти, ДВЗ, працюючи на рідинному паливі, знайшли широке розповсюдження. В Росії перший бензиновий двигун було зроблено в 1889р. В 1899р. в Петербурзі розробили перший в світі двигун з запалюванням від стиску (дизель).

В області розвитку та оновлення автомобільних двигунів головними задачами є розширення використання дизелів, зниження паливної економічності та удільної маси двигунів, вартість їхнього випуску та експлуатації. На принципово новий рівень ставиться боротьба с токсичними вибросами двигунів в атмосферу, а також задачі по зниженню шума та вібрації в процесі іх експлуатації.


1.1 Перелік умовних позначень


D – діаметр циліндра

S – хід поршня

R – радіус кривошипа

L – довжина шатуна

і – число циліндрів

ε – ступінь стиску

α – коефіцієнт надлишку повітря

λ – ступінь підвищення тиску

Ра – тиск наприкінці впуску

Рс – тиск наприкінці стиску

Рz – тиск газів наприкінці згорання

Рb – тиск наприкінці розширення

Рr – тиск залишкових газів

Ре – середній ефективний тиск

Vл – літраж

Vh – робочий обсяг одного циліндра

Vc – обсяг камери сгорання

Va – повний обсяг циліндра

Nemax – максимальна потужність

n – частота обертання колінчатого вала

Memax – максимальний крутний момент

Nл – літрова потужність

gе – ефективна питома витрата палива

ηv – коефіцієнт наповнення

ηі – індикаторний ККД

ηм – механічний ККД

ηе – ефективний ККД



2. Перший етап. Тепловий розрахунок


Таблиця 1

Паливо

Вміст масових часток

вуглецю, водню та

кисню в 1кг палива

Молекулярна маса палива,

mn кг/кмоль


Нижча теплота згорання

Нn , МДж/кг


С

О

Н

дизель

0,87

0,126

0,004

180...200

42,5


2.1 Параметри робочого тіла


Теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1 кг палива

у кмоль повітря на 1кг палива

L0 = 1/0,21 * [gc/12 + gн/4 – gо/32] = 1/0,21*[0,87/12 + 0,126/4 – 0,004/32] = 4,761904 * [0,075 + 0,0315 – 0,000125] = 4,761904 * 0,10275 = 0,495 кмоль повітря / кг палива;


У кілограмах повітря на 1кг палива

l0 = 1/0,23 * [(8 * gc)/3 + 8 * gн – gо] = 1/0,23 * [(8*0,87)/3 + 8 * 0,126 –

0,004]= 14, 452 кг повітря / кг палива;


2.1.1 Кількість горючої суміші М1, кмоль. гор. суміші/кг палива

М1 = α*L0 = 1,3 * 0,50655= 0,643


2.1.2 Кількість окремих компонентів продуктів сгорання при обраному α

МСО2 = gc/12 = 0,87/12 = 0,072 кмоль/кг пал;

МН2О = gн/2 = 0,126/2 = 0,063 кмоль/кг пал;

МО2 = 0,21 * (α – 1) * L0 = 0,21 * (1,3 – 1) * 0,495 = 0,031 кмоль/кг пал;

МN2 = 0,79 * α * L0 = 0,79 * 1,3 * 0,495 = 0,508 кмоль/кг пал.


2.1.3 Загальна кількість продуктів згоряння, кмоль пр. зг. /кг палива


М2 = МСО2 + МН2О + МО2 + МN2 = 0,072 + 0,063 + 0,031 + 0,508 = 0,675


2.2 Параметри навколишнього середовища і залишкові гази


Атмосферні умови Р0 = 0,1 МПа; Т0 = 288º К;

Величина підігріву свіжого повітря ΔТа = 20 К;
Температура залишкових газів Тr = 800 К;

Тиск залишкових газів Р r = (1,05...1,25) * Р0 = 1,15 * 0,1 = 0,115 МПа


2.3 Процес наповнення (впуску)


Щільність заряду на впуску, кг/м3

ρ0=р0*106/(В*Т0),де

В=287 Дж/(кг*К)- питома газова постійна повітря.

ρ0=0,1*106/(287*288)=1,21 кг/м3

Витрати тиску на впуску: ΔРа = (0,03....0,18) Р0 = 0,08 * 0,1 = 0,008 МПа

Тиск в кінці пуска у точці “а”: Ра = Р0 – ΔРа = 0,1 – 0,008 = 0,092 МПа

Коефіцієнт залишкових газів в кінці впуску в точці “r”:

γr = [(Т0 + ΔТа)/Тr] * [Рr/((ε * Ра) – Р r)] = [(288 + 20)/800] * [0,115/((23 * 0,092) – 0,115)] = 0,022

Температура у кінці процесу пуска в точці “а

Та = (Т0 + ΔТа + γr * Тr)/(1 + γr)=(288 + 20 + 0,022 * 800)/(1 + 0,022) =318,63 К

Коєфіцієнт наповнення

ηv = [Т0 * (φдоз * ε * Ра]/[(Т0 + ΔТа) * (ε – 1) * Р0] = 288 * [ (1,05 * 23 * 0,092 – 0,115)]/[(288 + 20) * (23 – 1) * 0,1] = 0,852

К1 = 1,375 – приймаємо по номограмі

n 1 = К1 – 0,022 = 1,372 – 0,022 = 1,35


2.4 Процес стиску


Тиск наприкінці стискання у точці “с

Рс = Ра * εn1 = 0,092 * 231,35 = 0,092 * 68,918 = 6,352 МПа

Тс = Та * εn1-1 = 318,63 * 231,35-1 = 954,76 К

Середня мольна теплоємкість горючої суміші наприкінці процеса стискання точці “с

μС ́vm = μСvm = 20,6 + 0,002638 * t˚с = 20,6 * 0,00263 * 681,76 = 36,937 кДж/(кмоль*град).

Тс = tc + 273 → tc = Тс – 273 = 954,76 – 273 = 681,76 К

Коефіцієнт використання теплоти ξz на ділянці сгорання с – z: ξz = 0,85


2.5 Процес згоряння


Коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші:

µ0 = М2/М1 = 0,675/0,643 = 1,05

Коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші:

µ = (µ0 + γr)/(1 + γr) = (1,05 + 0,022)/(1 + 0,022) = 1,072/1,022 =1,048

Кількість теплоти, втраченої внаслідок неповного згоряння палива,кДж/кг:

;

Середня молна телоємкість продуктів сгоряння,(кДж/моль·град):

Коефіціент використання теплоти ;

Ступінь підвищення тиску ;

Температура наприкинці видимого процесу згоряння визначаємо:

Tz=2086,741,К

Максимальний тиск газів у циліндрі наприкінці згоряння, Мпа

Рz = λ * Рс = 1,5 * 6,35 = 9,527 Мпа


2.6 Процес розширення і випуску


Вибираємо показник політропи розширення n 2 по номограмі

Ступінь попереднього розширення на ділянці z-c:


ρzc =(μ * Тz)/ (λ * Тс) = (1,048 * 2086,741)/(1,5 * 954,76) = 1,527


Ступінь послідовного розширення


δ = ε/ ρzc = 23/1,527 = 15,06


Температура у точці “в


Тв = Тz * [1/ δ(n2-1)] = 2086,741 * [1/15,06(1,18-1)] = 1280,733 К


Тиск у точці “в

Рв = Рz * (1/ δn2) = 9,527 * (1/15,061,18) = 0,388 МПа


Процес випуска відпрацювавших газів

Перевірим коректність вибору Тr при розрахунку процеса впуску


Тr = Тв/ ( Рв r) = 1280,733/(0,388/0,115) = 376 К



2.7 Індикаторні параметри робочого циклу


Середній теоретичний (розрахунковий) індикаторний тиск, МПа.


Р́і = [Рс/(ε – 1)] * [λ * (ρzc – 1) + {(λ * ρzc)/(n 2 – 1)} * ((1 – 1/δ(n2-1)) – (1/(n 1 – 1)) * (1 – 1/ε(n1-1) = [6,352/(23 – 1)] * [1,5 * (1,527 – 1) + {(1,5 * 1,527)/(1,18 – 1)} * ((1 – 1/15,06(1,18-1)) – (1/(1,35 – 1)) * ((1 – 1/23^( 1,35 – 1)) = 1,098 МПа


Середній індикаторний тиск дійсного циклу, МПа


Рі = Р́і * φ. Приймаємо φ = 1,105 → Рі = 1,098 * 0,92 = 1,01 Мпа.


Індикаторний ККД


ηі = (Рі * l0 * α)/ (Ни * ρ0 * ηv) = (1,01 * 14,452 * 1,3)/(42,5 * 1,21 * 0,852) = 0,433


Індикаторна дійсна витрата палива, г/(кВт * ч)

gі = 3600/(Ни * ηі) = 3600/(42,5 * 0,433) = 195,554 г/(кВт * ч)


2.8 Ефективні показники двигуна


Середній тиск механічних втрат, МПа

Рм = 0,089 * 0,0135 * Vп.ср. = 0,089 + 0,0135 * 13,057 = 0,224 МПа

Середня швидкість поршня


Случайные файлы

Файл
77950.doc
103336.rtf
3517.rtf
10800-1.rtf
26751-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.