На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

Здравствуйте гость!

Задание № 2386

Наменование:

Курсовик Рабочие процессы и энергетические установки

Предмет:

Другой

Бюджет:

0 руб.

Дата:

07.09.2011

Описание:

Министерство образования РФ
Санкт-Петербургский Университет экономики и сервиса
Институт сервиса автомобилей коммунальной и бытовой техники

Кафедра «Технология обслуживания транспортных средств»







Хакимов Р.Т.





МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для курсовой работы
по дисциплине: Рабочие процессы и энергетические установки





















Санкт-Петербург
2008г.

Тепловой расчет и тепловой баланс ДВС

Произвести расчет четырехтактного бензинового (дизельного) двигателя, предназначенного для легкового (грузового) автомобиля или автобуса.
Исходные данные:
Двигатель: Б – бензиновый
Д – дизельный
Эффективная мощность – Ne, кВт
Число оборотов коленчатого вала - n, об./мин.
Степень сжатия - ε
Число цилиндров – i, R-рядный или V-образный
Система охлаждение жидкостная закрытого типа.

Тепловой расчет
Топливо. 1. В соответствии с заданной степенью сжатия ε в качестве топлива выбирают бензин марки АИ-95 (98), дизельное топливо ДТ (летнее или зимнее).

2. Средний элементарный состав топлива см. табл. 1.
Содержание: С =…, Н =…
Таблица 1



3. Низшая теплота сгорания топлива
Если известен элементарный состав жидкого топлива, то для приближенного определения его низшей теплоты сгорания обычно пользуются формулой Д. И. Менделеева



где W — количество водяных паров в продуктах сгорания массовой или объемной единицы топлива.
Примерные значения низшей теплоты сгорания автотракторных топлив приведены в табл. 5.
Таблица 5

Параметры рабочего топлива
1. теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива.
кг возд/кг топл,
кмолъ возд/кг топл,
где 0,23 — массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха;
0,21 — объемное содержание кислорода в 1 кмолъ воздуха.

2. Коэффициент избытка воздуха.
Возможность применения электронного управления системы питания рассчитываемого двигателя и стремления получить двигатель повышенной литровой мощности позволяет выбрать значение α (см. табл. 2), обеспечивающее максимальную скорость сгорания и достаточную экономичность.
Таблица 2
Значение коэффициента избытка воздуха для различных двигателей



3. Количество рабочей смеси

где тт — молекулярная масса паров топлива. Значение mт для различных топлив:



4. Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0,5
К – постоянная величина, зависящая от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания; для бензинов К = 0,45-0,50

При полном сгорании топлива (α ≥ 1) продукты сгорания состоят из углекислого газа СО2, водяного пара Н2О, избыточного кислорода О2 и азота N2.
Содержание отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива при α≥1 определяют по формулам:
количество СО2

количество Н2О

количество О2

количество N2

Общее количество продуктов полного сгорания жидкого топлива
определится как сумма

При неполном сгорании топлива (α <1) продукты сгорания представляют собой смесь окиси углерода СО, углекислого газа СО2, водяного пара Н2О, свободного водорода Н2 и азота N2.
Содержание отдельных компонентов продуктов неполного сгорания жидкого топлива определяют по формулам:
количество СО2

количество СО

количество Н2О

количество Н2

количество N2

где К — постоянная величина, зависящая от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания; для бензинов К = 0,45—0,50.

5. Общее количество продуктов неполного сгорания жидкого топлива
Проверка


Параметры окружающей среды и остаточные газы

1. Давление и температура окружающей среды. Двигатель будет работать без наддува (с наддувам) согласно исходных данных, поэтому давление окружающей среды выбираем ро = 0,1Мн/м2 (кг/см2), а температуру — Т0 = 288°…300° К.

При работе двигателей с наддувом воздух поступает в цилиндр не из атмосферы, а из компрессора (нагнетателя), где он предварительно сжимается. В соответствии с этим давление и температура окружающей среды при расчете рабочего процесса двигателя с наддувом принимается равной давлению рк и температуре Тк воздуха на выходе из компрессора. В зависимости от степени наддува давление наддувочного воздуха принимается:

Температура воздуха после компрессора

где пк — показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре (нагнетателе).
Из выражения следует, что температура воздуха после компрессора зависит от степени повышения давления в нагнетателе и показателя политропы сжатия.
Величину пк принимают по опытным данным в зависимости от типа наддувочного агрегата и степени охлаждения:



2. Давление остаточных газов. В цилиндре двигателя перед началом процесса наполнения всегда содержится некоторое количество остаточных газов, находящихся в объеме Vc камеры сгорания. Величина давления остаточных газов рr устанавливается в зависимости от числа и расположения клапанов, сопротивлений впускного и выпускного трактов, фаз газораспределения, характера наддува, быстроходности двигателя, нагрузки, систем охлаждения и других факторов.
Для автомобильных двигателей без наддува, а также с наддувом и выпуском в атмосферу

Большие значения рr принимаются для высокооборотных двигателей.
Для двигателей с наддувом и наличием газовой турбины на выпуске


3. Температура остаточных газов. В зависимости от типа двигателя, степени сжатия, числа оборотов, нагрузки и коэффициента избытка воздуха принимают значение температуры остаточных газов, которая для бензиновых двигателей при работе на номинальном режиме изменяется в пределах Тr=900-1100° К, для дизелей - Тr=700-900° К.

Процесс впуска

1. Температура подогрева свежего заряда. Учитывая высокое число оборотов и желание получить хорошее наполнение двигателя, принимается для бензинового и дизеля ∆Т=5º-7º
2. Плотность заряда на впуске

где В — удельная газовая постоянная. Для воздуха

где R = 8315 дж/кмоль град — универсальная газовая постоянная.

3. Потери давления на впуске.
Потери давления Δра за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре при некотором допущении можно определить из уравнения Бернулли:

где β — коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра;
ξ вп — коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению;
ωВП — средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы (как правило, в клапане или в продувочных окнах);
ρк и ρо — плотность заряда на впуске соответственно при наддуве и без него (при рк = ро и ρк = ρо).
По опытным данным в современных автомобильных двигателях на номинальном режиме (β2 + ξВП) = 2,5÷4,0 и ωВП = 50-130 м/сек.
Величина Δра у четырехтактных двигателей без наддува на номинальном режиме колеблется в пределах: для бензиновых двигателей Δра= (0,06÷0,20) р0 Мн/м2, для дизелей Δра = (0,04÷0,18) р0 Мн/м2.
При работе двигателя с наддувом значение ра приближается к рк, однако абсолютные значения сопротивлений во впускных органах возрастают.
Для четырехтактных двигателей с наддувом

4. Давление в конце впуска. Для двигателей с наддувом и без наддува.

или

5. Коэффициент остаточных газов. Величина коэффициента остаточных газов уr определяет качество очистки цилиндров от продуктов сгорания. С увеличением уr уменьшается количество свежего заряда, которое может поступить в цилиндр двигателя в процессе впуска.
Коэффициент остаточных газов для четырехтактных двигателей:


где ε — степень сжатия, Тк = Т0 – температура после компрессора или температура окружающей среды.
В четырехтактных двигателях величина γr зависит от степени сжатия, параметров рабочего тела в конце впуска и выпуска, числа оборотов и других факторов.
С увеличением степени сжатия ε и температуры остаточных газов Тr величина γr уменьшается, а при увеличении давления остаточных газов и числа оборотов — возрастает:

При применении наддува величина коэффициента остаточных газов снижается.
12. Температура в конце впуска. Эту температуру Та с достаточной степенью точности определяют на основании уравнения баланса теплоты, составленного по линии впуска от точки r до точки а:

где — количество теплоты, внесенное свежим зарядом, с учетом подогрева заряда от стенок;
— количество теплоты, заключающееся в остаточных газах;
— количество теплоты, заключающееся в рабочей смеси.
Принимая в уравнении mcp — mcp" = mcp׳ получим



Величина Та в основном зависит от температуры рабочего тела, коэффициента остаточных газов, степени подогрева заряда и в меньшей степени — от температуры остаточных газов.
У современных четырехтактных двигателей без наддува температура в конце впуска будет:


13. Коэффициент наполнения.
Для четырехтактных двигателей с учетом продувки и дозарядки цилиндра

для четырехтактных двигателей без учета продувки и дозарядки φп=φд=1;

Величина коэффициента наполнения в основном зависит от тактности двигателя, степени его быстроходности и совершенства системы газораспределения.
Значение коэффициента наполнения для сравнения:
Для бензиновых двигателей ηv =0.70÷0.85
Для дизельных двигателей ηv = 0.80÷0.90


Процесс сжатия
1. Средний показатель адиабаты сжатия k1 при заданном (ε) и (Та) определяют по графику (см. рис. 7).

Рис. 7. Номограмма для определения показателя адиабаты сжатия k1

2. Средний показатель политропы сжатия. Величина n1 устанавливается по опытным данным в зависимости от числа оборотов двигателя, степени сжатия, размеров цилиндра, материала поршня и цилиндра, теплообмена и других факторов. Однако, учитывая, что процесс сжатия протекает достаточно быстро (0,015-0,005 сек на номинальном режиме), суммарный теплообмен между рабочим телом и стенками цилиндра за процесс сжатия получается незначительным и величина п1 может быть оценена по среднему показателю адиабаты сжатия k1.
Учитывая быстроходность рассчитываемого двигателя, принимают



3. Давление и температура в конце процесса сжатия определяются из уравнения политропы с постоянным показателем п1:

Для современных автомобильных и тракторных двигателей давление и температура в конце сжатия изменяются в пределах (для сравнения):



4. Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.
а) свежей смеси выбирается из табл. 7 из интервала температур от 0 до 1500 ºС для воздуха.
Таблица 7


где tc = Тс – 273, ºС – температура свежей смеси в конце сжатия
б) Остаточных газов
, кДж/кмоль-град
где и - мольные теплоемкости ОГ интервала температур tc (определяя среднею мольную теплоемкость ОГ при температуре tc = 458 ºС выбирается интервал температур от tc1 = 400 ºС до tc2=500 ºС следовательно принимаются их мольные теплоемкости при заданных температурах, отсюда tci=100 ºС и tc2-c1= 58 ºС). Значения теплоемкости продуктов сгорания соответственно при 400 ºС и 500 ºС, взятые по таблице 8 при заданной (α) для бензиновых двигателей.
Рекомендация: Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия может быть определена непосредственно по табл. 8 для бензина или по табл. 9 для дизельного топлива.
При невозможности определить (mcv") tt по табл. 8 или 9 (несоответствие элементарного состава топлива) средняя мольная теплоемкость остаточных газов определяется по уравнению

где средние мольные теплоемкости отдельных компонентов продуктов сгорания определяются по табл. 6 или по формулам табл. 7 в интервале температур от 0 до 1500° С.

в) рабочей смеси


Процесс сгорания.
1. коэффициента молекулярного изменения горючей смеси

2. коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

Величина µ изменяется в пределах (для сравнения):


3. Количество теплоты, потерянное вследствие неполноты сгорания топлива

ΔHu = 119950(1 – α)L0 , кДж/кг

4. Теплота сгорания рабочей смеси
при α≥1

При α<1

5. Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания
При полном сгорании топлива (α≥1)

где to— температура смеси при 0°С;
tz — температура смеси в конце сгорания.
При неполном сгорании топлива (α<1) продукты сгорания состоят из смеси углекислого газа, окиси углерода, водяного пара, свободного водорода и азота.
При этом

Значения средней мольной теплоемкости mcv" продуктов сгорания выбираются из табл. 7 интервала от1501 до 2800 ºС

Пример
5. Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания
Для бензинового




для дизеля

Конец примера

6. Коэффициент использования тепла
Тепловой баланс на участках c-z индикаторной диаграммы можно записать в более краткой форме в виде уравнений:

где — коэффициент использования тепла на участке видимого сгорания cz.
Коэффициент ξz выражает долю низшей теплоты сгорания топлива, используемую на повышение внутренней энергии газа (Uz—Uс) и на совершение работы Lcz.
Vz — внутренняя энергия газов в конце видимого сгорания, кдж;
Uс — внутренняя энергия рабочей смеси в конце сжатия, кдж;
Lcz — тепло, идущее на работу расширения газов от точки с до точки z (для двигателей с воспламенением от искры Lcz = 0), кдж.
Для расчета величину коэффициента использования тепла принимается на основе экспериментальных данных из (табл.10), в зависимости от конструкции двигателя, режима его работы, системы охлаждения, формы камеры сгорания, способа смесеобразования, коэффициента избытка воздуха и числа оборотов.
Таблица 10.


7. Температура в конце видимого процесса сгорания
Для бензинового двигателей, работающих по циклу с подводом тепла при V = const, уравнение сгорания имеет вид:
(1)
где Hраб.см — теплота сгорания рабочей смеси.
Для дизельного двигателей, работающих по циклу со смешанным подводом тепла при V = const и р = const, уравнение сгорания имеет вид
(2)
где λ - степень повышения давления.

Пример
6. Коэффициент использования тепла. Значительное догорание бензинового топлива в процессе расширения при n = 5800 об/мин будет снижать величину ξ z, но использование обогащенной смеси (α = 0,9), обеспечивающей максимальную скорость сгорания, будет несколько уменьшать процессе догорания. Учитывая эти факторы, можно принять ξ z = 0,9.
Для дизеля применение наддува при струйном смесеобразовании повышает теплонапряженность двигателя и создает благоприятные условия для протекания процесса сгорания. Это позволяет принять ξ z =0,82.
7. Температура в конце видимого процесса сгорания
Для бензинового

или


Для дизеля

или


В уравнения (1) и (2) сгорания входят две неизвестные величины: температура в конце видимого сгорания Тz и теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме (mc˝v)tzt0 или постоянном давлении (mc˝p)tzt0 при этой же температуре Тz. Используя для определения (mc˝v)tzt0 или (mc˝p)tzt0 табличные значения (см. табл. 6), уравнения сгорания решаются относительно Tz методом последовательных приближений (подбором значений Tz). При использовании для определения (mc˝v)tzt0 или (mc˝p)tzt0 приближенных формул (см.табл. 7) уравнения сгорания, после подстановки в них числовых значений всех известных параметров и последующих преобразований, принимают вид квадратного уравнения

где А, В и С — численные значения известных величин.
Откуда

Конец примера

8. Максимальное давление сгорания
Для бензиновых двигателей, работающих по циклу с подводом тепла при V=const,

Для дизельных двигателей, работающих по циклу со смешанным подводом тепла при V = const и р = const,

Для анализа и сравнения значения температуры и давления конца сгорания для современных двигателей при работе с полной нагрузкой изменяются в следующих пределах:

9. Степень повышения давления для бензинового двигателя.

где рz – максимальное давление сгорания, Мн/м2
рс – давление в конце сжатия, Мн/м2
по опытным данным величина λ, для бензиновых двигателей λ = 3,24 – 4,2; (для сравнения)
9.1 Степень предварительного расширения для дизеля

Для дизелей ρ = 1,2-1,7 (для сравнения)

Процесс расширения и выпуска
1. Средний показатель адиабаты расширения при заданных значениях (ε; α и Тz ) определяют k2 по графику для бензинового двигателя (см. рис. 11), для дизеля (см. рис. 12).


Рис. 11. Номограмма для определения показателя адиабаты расширения k2 для карбюраторного двигателя

2. Средние значения величины п2, принимают, полученные из анализа индикаторных диаграмм, для различных современных автомобильных и тракторных двигателей изменяются в пределах (для номинальной нагрузки):



Рис. 12. Номограмма для определения показателя адиабаты расширения k2
для дизеля

3. Значения температуры и давления в конце процесса расширения определяют по формулам политропического процесса.
Для бензиновых двигателей, работающих по циклу с подводом теплоты при постоянном объеме,


Для дизельных двигателей, работающих по циклу со смешанным подводом теплоты,


где - степень последующего расширения.

Примерные значения pb и Tb для современных двигателей без наддува (на номинальном режиме) лежат в пределах (для сравнения):



4. Проверка ранее принятой температуры остаточных газов


Ошибка: Тrраз(Тr провер.- Тr принят.)/ Тr принят. , %

Индикаторные параметры рабочего цикла

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания характеризуется средним индикаторным давлением, индикаторными мощностью и к. п. д.
1. Теоретическое среднее индикаторное давление.
Для бензинового двигателя с искровым зажиганием (см. рис. 15), работающего по циклу с подводом тепла при V=const,


Для дизельного двигателя, работающего по циклу со смешанным подводом теплоты (см. рис. 15-б), теоретическое среднее индикаторное давление


2. Среднее индикаторное давление.

Уменьшение теоретического среднего индикаторного давления вследствие отклонения действительного процесса от расчетного цикла оценивается коэффициентом полноты диаграммы φи и величиной среднего давления насосных потерь ∆рi.
Коэффициент полноты диаграммы принимается:


Величина рi для различных двигателей при работе на полной нагрузке изменяется в широких пределах (для сравнения):


2.1 Индикаторная мощность.
Индикаторная мощность двигателя Ni — работа, совершаемая газами внутри цилиндров в единицу времени.
Для многоцилиндрового двигателя

где pi — среднее индикаторное давление, Мн/м2;
Vh — рабочий объем одного цилиндра, л (дм3);
i — число цилиндров;
п - число оборотов коленчатого вала, об/мин;
τ - тактность двигателя.
3. Индикаторный к.п.д. и удельный индикаторный расход топлива. Индикаторный к. п. д. ηi характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе цикла, ко всему количеству теплоты, внесенной в цилиндр с топливом.
Для 1 кг топлива

где Li — теплота, эквивалентная индикаторной работе, Мдж/кг;
Ни — низшая теплота сгорания топлива, Мдж/кг.
Таким образом, индикаторный к. п. д. учитывает все тепловые потери действительного цикла.
Для дизельных двигателей, работающих на жидком топливе.

Для бензиновых двигателей то же самое только в знаменателе вместо ρк принимаем ρ0.
Величина индикаторного к.п.д. в современных автомобильных и тракторных двигателях, работающих на номинальном режиме, имеет следующие значения (для сравнения):



4. Индикаторный удельный расход жидкого топлива определяют по уравнениям:

Удельные расходы топлива на номинальном режиме (для сравнения):


Эффективные показатели двигателя
Параметры, характеризующие работу двигателя, отличаются от индикаторных наличием необходимых затрат полезной работы на! преодоление различных механических сопротивлений (трение в кривошипно-шатунном механизме, приведение в действие вспомогательных механизмов и нагнетателя и др.) и на совершение процессов впуска и выпуска.
1. Среднее давление механических потерь. Потери на преодоление различных сопротивлений оцениваются величиной мощности механических потерь или величиной работы, соответствующей мощности механических потерь, отнесенной к единице рабочего объема цилиндра.
Ниже даны эмпирические формулы для определения величины рм в двигателях различного типа:
а) для карбюраторных двигателей с числом цилиндров до 6 и отношением S/D>1

б) для карбюраторных восьмицилиндровых двигателей с отношением
S/D <1

в) для карбюраторных двигателей с числом цилиндров до 6 и отношением S/D
г) для четырехтактных дизелей с неразделенными камерами

д) для предкамерных дизелей

е) для дизелей с вихревыми камерами


Где средняя скорость поршня предварительно принимают:
Для бензиновых двигателей легковых автомобилей vп.ср = 12÷15 м/сек
Для бензиновых двигателей грузовых автомобилей vп.ср = 9÷12 м/сек
Для транспортных дизелей vп.ср = 6,5÷12 м/сек


2. Среднее эффективное давление.
Среднее эффективное давление ре представляет собой отношение эффективной работы на валу двигателя к единице рабочего объема цилиндра.
В расчетах двигателей ре определяют по среднему индикаторному давлению

Для двигателей с механическим наддувом

где pн — потери давления на привод нагнетателя.
Значения среднего эффективного давления при номинальной нагрузке изменяются в следующих пределах:

С ростом среднего эффективного давления улучшаются условия использования рабочего объема цилиндра, что дает возможность создавать более легкие и компактные двигатели.

3. Механический к.п.д.


По опытным данным механический к.п.д. для различных двигателей, работающих на номинальном режиме, изменяется в следующих пределах (для сравнения):


4. Эффективная мощность.

где ре выражено в Мн/м2; Vh — в л; n — в об/мин.



5. Эффективный к.п.д. и эффективный удельный расход топлива. Эффективный к.п.д. ηе и эффективный удельный расход топлива ge характеризуют экономичность работы двигателя.


Значения эффективного к.п.д. меняются в зависимости от типа двигателя в следующих пределах (на номинальном режиме) для сравнения:



6. Эффективный удельный расход жидкого топлива

Для современных автомобильных и тракторных двигателей эффективный удельный расход топлива при номинальной нагрузке имеет следующие значения (для сравнения):


7. Часовой расход топлива


Основные параметры цилиндра и двигателя
Если задана эффективная мощность двигателя и выбрана величина S/D, то основные конструктивные параметры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) определяют следующим образом.
1. Литраж двигателя

где Ne выражена в кВт, ре — в Мн/м2; n — в об/мин.

2.Рабочий объем одного цилиндра

3. Диаметр цилиндра

4. Ход поршня



Пример
Для бензинового
3. Диаметр и ход поршня. В целях уменьшения скорости поршня и сокращения габаритов двигателя принимают S/D = 0,85, тогда

Принимается D = 80 мм; S = 70 мм.
Для дизеля
3. Диаметр и ход поршня. Дизели, как правило, выполняются с отношением хода поршня к диаметру цилиндра S/D>1. Однако уменьшение S/D для дизеля, так же как и для карбюраторного двигателя, снижает скорость поршня и повышает ηм. В связи с этим целесообразно принять S/D= 1,05:

Окончательно принимается D= 130 мм; S = 138 мм.

Полученные значения D и S округляют до четных чисел, нуля или пяти. По окончательно принятым значениям D и S определяют основные параметры и показатели двигателя:
Конец примера

5. По окончательно принятым значениям D и S определяют основные параметры и показатели двигателя
Литраж двигателя

Площадь поршня

Эффективную мощность

Эффективный крутящий момент

Часовой расход топлива

Среднюю скорость поршня
(4)
При расхождении между ранее принятой величиной υп,ср и полученной по формуле (4) более 3÷4% необходимо пересчитать эффективные параметры двигателя.
















Построение индикаторной диаграммы

Рис. 20. Построение индикаторной диаграммы дизеля
Построение индикаторной диаграммы (рис. 20).
1. Масштабы диаграммы:
масштаб хода поршня Ms= 1,5 мм в мм;
масштаб давлений Мр = 0,08 Мн/м2 в мм.
2. Приведенная величина рабочего объема цилиндра и величина, соответствующая объему камеры сгорания:

3. Максимальная высота диаграммы (точки z и z) и положение точки z по оси абсцисс

4. Ординаты характерных точек.



5. Построение политроп сжатия и расширения производится:
графическим методом (см. рис. 20):
а) для луча ОС принимаем угол α, равным 15°;
б) tg β1 = (1 + tgα)n1 - 1 =(l + tg 15°)1,36- 1=0,380; β1 = 20°48;
в) используя лучи OD и ОС, строим политропу сжатия, начиная с точки с;
г) tg β2 = (1 + tgα)n2 - 1 = (1 + tg 15°)1,27 - 1 = 0,352; β2 = 19°23;
д) используя лучи ОЕ и ОС, строим политропу расширения, начиная с точки z.
аналитическим методом
5. Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим методом:
а) политропа сжатия


Отсюда


где

б) политропа расширения

Отсюда

Результаты расчетов точек политроп приведены в табл. 10. Расчетные точки политроп показаны на рис. 19 только для наглядности. При выполнении практических расчетов эти точки на диаграмме не показывают.
Таблица 10


6. Теоретическое среднее индикаторное давление

что очень близко к величине рi = 1,37Мн/м2, полученной в тепловом расчете (F- площадь диаграммы aczzba - для дизеля) и (F- площадь диаграммы aczba - для бензинового).
7. Скругление индикаторной диаграммы.
Для дизеля
Учитывая достаточную быстроходность рассчитываемого дизеля и величину наддува, ориентировочно устанавливаются следующие фазы газораспределения:
впуск — начало (точка r) за 25° до в. м. т. и окончание (точка а") — 60º после н. м. т.;
выпуск — начало (точка b) за 60° до н. м. т. и окончание (точка, а) — 25° после в. м. т.
С учетом быстроходности дизеля принимается угол опережения впрыска θ = 22° (точка с) и продолжительность периода задержки воспламенения Δφ1=10° (точка f),
Для бензинового
Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n = 5800 об/мин), то фазы газораспределения устанавливают с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и возможности дозарядки в конце впуска. В связи с этим начало открытия впускного клапана (точка r) принимают за 18° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка а") - через 70° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b) принимают за 55° до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка а) - через 25° после прохода поршнем в.м.т. С учетом быстроходности двигателя принимают и угол опережения зажигания θ = 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения Δβ1 = 5°.
В соответствии с принятыми фазами газораспределения, углом опережения впрыска (зажигания) и периодом задержки воспламенения определяется положение точек (b, r, а, а", с и f – для дизеля) и для точек (r,a,a,c,f, и b – для бензинового)по формуле для перемещения поршня.

где λ — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Выбор величины λ производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы ориентировочно установим λ =0,260…0,265.
Для дизеля
Расчеты ординат точек b, r, а, а", с и f – дизеля сведены в табл. 13.
Таблица 13.

Для бензинового
Расчеты ординат точек r, а, а", с, f и b сведены в табл. 11.
Таблица 11


Положение точки с" определяется из выражения


Точка zД лежит на линии zz ориентировочно вблизи точки z.
Для дизеля
Нарастание давления от точки с" до zД составляет

где 10° — положение точки zД по оси абсцисс.
Соединяя плавными кривыми точки: r с а, с с с" и далее с zд и кривой расширения, b с b" и далее с r и r, получаем скругленную индикаторную диаграмму raafc"zд bb"r.
Для бензинового
Нарастание давления от точки с" до zд составляет

где 12° — положение точки zд по горизонтали (для упрощения дальнейших расчетов можно принять, что действительное максимальное давление сгорания рzд достигается через 10° после в. м. т., т. е. при повороте коленчатого вала на 370°).
Действительное давление сгорания



Соединяя плавными кривыми точки r с а, с с с" (см. рис. 19) и далее с zд и кривой расширения, b с b" и линией выпуска, получаем скругленную действительную индикаторную диаграмму raacfczдbbr.


Рис. 19. Построение индикаторной диаграммы двигателя аналитическим методом

Конец построения


Приложение

Таблица 6.

t,Cº Средняя мольная теплоемкость отдельных газов при постоянном объеме, кдж/кмоль- град
Воздух О2 N2 Н2 СО СО2 Н2О
0 20,800 20,930 20,666 20,390 20,808 27,394 25,188
100 20,838 21,202 20,746 20,641 20,863 30,091 25,431
200 20,993 21,629 20,838 20,767 20,993 31,954 25,807
300 21,215 22, 085 20,988 20,850 21,206 33,624 26,264
400 21,482 22,571 21,206 20,892 21,478 35,115 26,779
500 21,788 23,019 21,466 20,934 21,792 36,438 27,319
600 22,098 23,454 21,746 21,018 22,119 37,623 27,884
700 22,416 23,840 22,044 21,101 22,404 38,682 28,479
800 22,722 24,200 22,341 21,227 22,726 39,636 29,082
900 23,040 24,564 22,625 21,353 23,036 40,528 29,697
1000 23,291 24,811 22,898 21,478 23,320 41,307 30,308
1100 23,559 25,079 23,161 21,604 23,555 42,015 30,915
1200 23,806 25,330 23,413 21,813 23,802 42,668 31,514
1300 24,049 25,552 23,655 21,981 24,120 43,262 32,096
1400 24,271 25,766 23,877 22,148 24,346 43,798 32,665
1500 24,480 25,971 24,091 22,316 24,556 44,301 33,214
1600 24,673 26,163 24,288 22,483 24,748 44,761 33,746
1700 24,857 26,352 24,468 22,651 24,928 45,192 34,265
1800 25,029 26,523 24,639 22,860 25,100 45,598 34,759
1900 25,192 26,691 24,803 23,027 25,259 45,963 35,228
2000 25,343 26,854 24,953 23,195 25,410 46,310 35,684
2100 25,489 27,013 25,096 23,362 25,548 46,637 36,124
2200 25,627 27,172 25,230 23,572 25,682 46,947 36,542
2300 25,761 27,310 25,359 23,739 25,807 47,235 36,944
2400 25,887 27,449 25,481 23,507 25,929 47,495 37,334
2500 26,008 27,591 25,594 24,074 26,038 47,755 37,705






Значения средней мольной теплоемкости mcv" продуктов сгорания бензина (состав: С = 0,855; Н = 0,145) в зависимости от α даны в табл. 8.

Таблица 8
Температура t, С° Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания,
кдж/кмоль-град, бензина при α
0,75 0,80 0,85 0,50 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20
0 21,751 21,842 21,925 22,002 22,073 22,138 22,075 22,017 21,964 21,915
100 22,063 22,184 22,296 22,398 22,493 22,581 22,503 22,432 22,366 22,305
200 22,335 22,477 22,607 22,727 22,837 22,940 22,853 22,774 22,702 22,635
300 22,645 22,805 22,952 23,087 23,212 23,328 23,234 23,148 23,068 22,996
400 22,997 23,174 23,336 23,485 23,623 23,751 23,650 23,558 23,473 23,298
500 23,371 23,562 23,738 23,899 24,048 24,186 24,079 23,981 23,892 23,809
600 23,753 23,957 24,144 24,316 24,474 24,621 24,509 24,403 23,312 24,225
700 24,138 24,354 24,552 24,734 24,902 25,059 24,941 24,832 24,733 24,642
800 24,520 24,745 24,952 25,142 25,317 25,480 25,358 25,245 25,141 25,048
900 24,888 25,122 25,337 25,535 25,718 25,887 25,760 25,643 25,536 25,438
1000 25,237 25,480 25,702 25,907 26,095 26,270 26,138 26,017 25,905 25,803
1100 25,570 25,820 26,050 26,261 26,456 26,637 26,500 26,374 26,259 26,153
1200 25,894 26,150 26,385 26,602 26,802 26,987 26,845 26,716 26,597 26,495
1300 26,208 26,469 26,708 26,928 27,131 27,319 27,174 27,040 26,918 26,805
1400 26,496 26,762 27,005 27,235 27,436 27,628 27,479 27,342 27,216 27,100
1500 26,771 27,042 27,290 27,518 27,729 27,924 27,771 27,630 27,502 27,383
1600 27,029 27,303 27,555 27,787 28,001 28,200 28,043 27,899 27,767 27,646
1700 27,269 27,548 27,803 28,039 28,256 28,457 28,297 28,150 28,011 27,891
1800 27,500 27,782 28,040 28,278 28,498 28,701 28,538 28,388 28,251 28,124
1900 27,717 28,002 28,263 28,504 28,726 28,932 28,765 28,613 28,473 28,344
2000 27,921 28,208 28,473 28,716 28,940 29,148 28,978 28,824 28,681 28,573
2100 28,115 28,406 28,672 28,918 29,144 29,354 29,182 29,025 28,880 28,747
2200 28,301 28,593 28,862 29,109 29,337 29,548 29,374 29,214 29,068 28,933
2300 28,477 28,772 29,049 29,298 29,528 29,734 29,557 29,395 29,247 29,110
2400 28,644 28,941 29,213 29,464 29,695 29,910 29,730 29,567 29,373 29,278
2500 28,802 29,101 29,396 29,627 29,879 30,076 29,895 29,729 29,577 29,436























Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания дизельного топлива (состав: С = 0,870; Н = 0,126; 0 = 0,004) - в табл. 9.
Таблица 9
Температура t, °С Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания кдж/кмолъ-град, дизельного топлива при α
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500 22,133 22,593 22,963 23,359 23,788 24,228 24,666 25,105 25,529 25,936 26,319 26,685 27,033 27,365 27,672 27,965 28,239 28,494 28,736 28,964 29,178 29,381 29,574 29,757 29,930 30,094 22,019 22,442 22,794 23,175 23,590 24,018 24,446 24,874 25,288 25,687 26,059 26,416 26,756 27,080 27,379 27,666 27,932 28,181 28,417 28,640 28,848 29,047 29,234 29,414 29,583 29,743 21,922
22,315 22,651 23,020 23,423 23,842 24,260 24,679 25,085 25,478 25,840 26,190 26,523 26,840 27,133 27,414 27,674 27,918 28,149 28,367 28,571 28,765 28,949 29,125 29,290 29,448 21,840 22,207 22,530 22,887 23,281 23,691 24,101 24,513 24,911 25,299 25,653 25,997 26,323 26,635 26,924 27,199 27,454 27,694 27,920 28,134 28,334 28,525 28,705 28,878 29,041 29,196 21,769 22,114 22,425 22,773 23,158 23,561 23,965 24,370 24,762 25,145 25,492 25,831 26,151 26,459 26,742 27,013 27,264 27,500 27,723 27,933 28,130 28,318 28,495 28,665 28,825 28,978 21,707
22,032 22,333 22,674 23,051 23,448 23,845 24,245 24,631 25,010 25,351 25,685 26,001 26,304 26,584 26,851 27,098 27,331 27,550 27,758 27,951 28,137 28,312 28,479 28,637 28,788 21,653 21,960 22,253 22,586 22,956 23,348 23,740 24,135 24,517 24,892 25,227 25,557 25,870 26,169 26,445 26,708 26,953 27,182 27,399 27,604 27,795 27,978 28,150 28,316 28,472 28,621 21,561 21,840 22,117 22,439 22,798 23,181 23,564 23,951 24,324 24,693 25,019 25,343 25,648 25,941 26,212 26,469 26,708 26,933 27,145 27,345 27,532 27,711 27,880 28,042 28,195 28,340 21,487 21,743 22,008 22,320 22,671 23,046
23,422 23,802 24,169 24,533 24,852 25,170 25,470 25,758 26,024 26,276 26,511
26,731 26,940 27,136 27,319 27,495 27,661 27,821 27,971 28,114





















№ Эффективная мощность,
Ne, кВт Число оборотов коленчатого вала,
n, об/мин Число цилиндров,
i Степень сжатие,
ε Расположение цилиндров,
r – рядное
v – образное Топливо Давление наддува,
рк, МПа
1 55 5800 4 9 r бензин б/н
2 50 2400 8 14 v дизель б/н
3 57 5200 6 8 r бензин б/н
4 195 2600 6 15 r дизель 0,17
5 75 5500 4 7 r бензин б/н
6 58 2800 8 14,5 v дизель б/н
7 60 4500 6 9 r бензин б/н
8 175 2850 8 16 v дизель 0,19
9 80 5000 4 9,5 r бензин б/н
10 85 3000 4 14,2 r дизель б/н
11 48 5700 4 8,6 r бензин б/н
12 90 2200 4 15,5 r дизель б/н
13 95 4700 6 7,8 v бензин б/н
14 200 3100 8 17 v дизель 0,2
15 105 6200 6 8,7 v бензин б/н
16 53 3200 8 15,4 v дизель б/н
17 63 5100 4 8,2 r бензин б/н
18 74 2600 6 16 r дизель б/н
19 67 4870 4 9,7 r бензин б/н
20 87 2000 4 16,2 r дизель б/н
21 93 4000 4 10 r бензин б/н
22 120 1800 8 17,2 v дизель 0,165
23 110 5900 4 11 r бензин б/н
24 115 2300 8 16,5 v дизель б/н
25 135 6000 6 11,7 v бензин 0,175
26 110 3050 6 17,6 r дизель б/н
27 45 4850 4 7 r бензин б/н
28 130 2010 6 18 r дизель 0,185
29 95 6500 4 8,4 r бензин б/н
30 140 1700 8 17,3 v дизель 0,16
31 101 5050 6 9,8 v бензин б/н
32 150 2050 8 18,5 v дизель 0,182
33 125 6300 6 10,5 v бензин 0,17
34 135 2450 6 18,2 r дизель б/н
35 127 5780 4 11,2 r бензин 0,187
36 117 1900 6 17,8 v дизель б/н
37 55 5070 4 8,8 r бензин б/н
38 145 2250 8 17,9 v дизель 0,192
39 78 5800 4 7,8 r бензин б/н
40 80 2400 8 16 v дизель б/н
41 55 5200 6 9 v бензин б/н
42 125 2600 6 17,8 r дизель б/н
43 150 5500 6 12 v бензин 0,177
44 145 2800 8 16,7 v дизель 0,183
45 87 4500 4 9,7 r бензин б/н
46 150 2850 6 17,3 r дизель 0,195
Исходные данные к курсовой работе

Предложения исполнителей

07.09.2011

Имя и адрес пользователя:

Д Д dipclass@mail.ru

Сумма:

0 руб.

Срок выполнения:

2 дня

Текст предложения:

готов помочь с выполнением, пишите на dipclass@mail.ru