Расчет двигателя внутреннего сгорания (стр. 1 из 4)
Содержание
Введение
Задание
1. Анализ основных параметров двигателя прототипа
2. Определение индикаторных показателей рабочего цикла прототипа двигателя
2.1 Определение индикаторных показателей рабочего цикла прототипа двигателя
2.2 Определение индикаторных показателей рабочего цикла рассчитываемого двигателя
3. Расчет процесса впуска
4. Расчет процесса сжатия
5. Расчет процесса сгорания
6. Расчет процесса расширения
7. Определение индикаторных показателей цикла
8. Определение эффективных показателей цикла
9. Определение экономических показателей
10. Оценка влияния продолжительности сгорания на индикаторные показатели рабочего цикла
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Основными задами курса является улучшение показателей топливной экономичности, повышение мощности двигателей и крутящего момента, снижение показателей токсичности двигателя.
Выполнение данных задач требует от специалистов, связанных с производством и эксплуатацией автомобильных и тракторных двигателей, глубокого знания теории, конструкции и расчета двигателей внутреннего сгорания.
В основе теплового расчета двигателей внутреннего сгорания заложены представления о закономерном характер скорости сгорания топлива. Тепловой расчет двигателя позволяет определить индикаторный и эффективные показатели и основные показатели и основные размеры цилиндров проектируемого двигателя.
При выполнении теплового расчета студенты углубляют свои знания по теории рабочего цикла и приобретают практические навыки в выборе исходных данных в проведении расчетов.
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу по теории рабочих процессов двигателей
студента группы АТ – 441
1. Тема курсовой работы – «Расчет двигателя внутреннего сгорания» 2/+10/0/4,6/17
2. Исходные данные к работе:
- двигатель прототип – КамАЗ-740;
- требуется увеличить эффективную мощность на 10 кВт;
- увеличить частоту вращения двигателя не требуется;
- модернизация осуществляется путем увеличения рабочего объёма цилиндра;
- требуется оценить влияние угла опережения воспламенения на показатели рабочего процесса.
1. Анализ основных параметров двигателя прототипа
КамАЗ-740 представляет собой четырехтактный восьмицилиндровый V-образный дизельный двигатель, с углом развала цилиндров 90°.
Техническая характеристика:
Марка КамАЗ-740
Эффективная мощность, кВт 154
Частота вращения при номинальной мощности, мин-1 2600
Удельный расход топлива, г/кВт∙ч 178
Диаметр цилиндра, мм 120
Ход поршня, мм 120
Рабочий объем цилиндров, л 10,85
Степень сжатия 17
2. Определение индикаторных показателей рабочего цикла прототипа двигателя
2.1 Определение индикаторных показателей рабочего цикла прототипа двигателя
Среднее эффективное давление:
(2.1)где Nе – эффективная мощность, кВт;
τ – тактность двигателя;
Vh – рабочий объём одного цилиндра, л;
n – номинальная частота вращения, мин-1;
i – число цилиндров.
;Давление механических потерь:
(2.2)где а, в – эмпирические коэффициенты [1, стр. 43], а = 0,04 и в = 0,0135;
Сп – средняя скорость поршня;
м/с (2.3)
тогда
рм = 0,04+0,0135∙10,4 = 0,1804;
Среднее индикаторное давление:
рi= рм + рe, МПа (2.4)
рi= 0,655+0,1804 = 0,8354;
Индикаторная мощность:
кВт (2.5) 
;Индикаторный расход топлива:
г/кВт∙ч (2.6) 
Выбор исходных данных для теплового расчёта
Расчет выполняем применительно к использованию двигателя в нормальных атмосферных условиях:
1. Давление окружающей среды р0 = 0,1013 МПа;
2. Давление перед впускными клапанами рк, учитывая относительно небольшие потери во впускной трассе, для двигателя без наддува можно принять равным атмосферному рк = р0 = 0,1013 МПа;
3. Температура окружающей среды Т0 = 293 К;
4. Температура свежего заряда перед впускными клапанами также может быть принята равной температуре окружающей среды Тк = Т0 = 293 К;
5. Степень сжатия принимаем ε = 17 [1];
6. Коэффициент наполнения ηv для дизельных двигателей находится в пределах ηv = 0,8…0,9. Примем ηv = 0,86;
7. Для четырехтактных безнаддувных дизелей давление остаточных газов принимаем рr = 0,11 МПа [1];
8. Применительно к номинальному режиму работы температура остаточных газов Тr для четырехтактных дизельных двигателей колеблется в пределах 700…800 К, принимаем Тr = 750 К [1];
9. Величина подогрева свежего заряда от нагретых деталей двигателя ΔТ зависит, главным образом, от типа двигателя и скоростного режима, для четырехтактных дизелей ΔТ = 10…20 градусов, принимаем ΔТ = 15 градусов;
10. Массовая доля углерода в топливе С = 0,855;
11. Массовая доля водорода в топливе Н = 0,13
12. Массовая доля кислорода в топливе О = 0,01
13. Коэффициент избытка воздуха принимаем a = 1,8;
14. отношение радиуса кривошипа к длине шатуна λ = R/Lш. λ = 1/3,8 = 0,263 [1];
15. Средний показатель политропы сжатия n1 выберем равным n1 = 1,37[1];
16. Для принятого элементарного химического состава дизельного топлива полагаем низшую теплотворную способность Hu равной 42,5 МДж/кг.
17. Характер сгорания m в дизельных двигателях находится в пределах m = 0,03…3, примем m = 0,3;
18. Условная продолжительность сгорания φz для дизелей находится в пределах 80…120 град. ПКВ. Примем φz = 100 град. ПКВ;
19. Средний показатель политропы расширения n2 выберем равным n2 = 1,4;
20. Коэффициент использования теплоты ψ учитывает потери теплоты в стенки, на перетекание газов, для дизельных двигателей ψ = 0,8…0,9. Выбираем ψ = 0,86;
21. Понижение температуры в охладителе надувочного воздуха ΔТохл. Так как охладитель надувочного воздуха отсутствует, примем ΔТохл = 0;
22. Показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре примем nн = 1, т.к. компрессор отсутствует;
23. Угол опережения зажигания Θ выберем по номограмме, Θ = 10 град. ПКВ [1, стр. 23, рис. 2.1];
24. Шаг расчета процессов сжатия и расширения примем
;25. Шаг расчета процесса сгорания примем
.2.2 Определение индикаторных показателей рабочего цикла рассчитываемого двигателя
Среднее эффективное давление:
Давление механических потерь:
где а, в – эмпирические коэффициенты ([1] стр.43), а = 0,04 и в=0,0135;
Сп – средняя скорость поршня;
Сп = Sn/30, [м/с]
Сп = 0,12∙2600/30 = 10,4;
тогда
рМ = 0,09+0,0135∙10,4 = 0,1804;
Индикаторное давление:
рi= рм + рe, [МПа]
рi=0.1804+0,5941=0,7745;
Индикаторная мощность:
;Индикаторный расход топлива:
3. Расчет процесса впуска
Давление рабочего тела в конце такта впуска:
, [МПа](3.1)где ε – степень сжатия двигателя;
ηv – коэффициент наполнения;
рк – давление перед впускными клапанами, МПа;
Тк - температура перед впускными клапанами, МПа;
рr – давление остаточных газов, МПа;
Коэффициент остаточных газов:
(3.2) 
Температура рабочего тела в конце впуска:
Та = (Тк+ΔТ+γТr)/(1+γ), [К] (3.3)
Ta = (293+15+0,0331∙750)/(1+ 0,0331) = 322,1615 [K]
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма ДТ:
(3.4) 
Удельный объем рабочего тела в конце такта впуска:
(3.5) 
4. Расчет процесса сжатия
Параметры рабочего тела в процессе сжатия определяются по уравнениям политропного процесса.
Текущие давления (с шагом Δα=10 град ПКВ):
(4.1)где V – текущие значения удельного объема, определяемые по зависимости:
(4.2)