Двигатель автомобильный
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Курсовая работа по теме:
ДВИГАТЕЛЬ АВТОМОБИЛЬНЫЙ
1. Тепловой расчет двигателя
Так как топливом для двигателя является этанол, его средний элементарный состав, молекулярная масса и низшая теплота сгорания равны соответственно:= 0,52;= 0,13;
?т = 46 кг/моль;= 27700 кДж/кг;
Параметры рабочего цикла.
Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1кг топлива:
кмоль/кг.
кг воздуха/кг топлива.
Для получения двигателя достаточно экономичного, с меньшей токсичностью продуктов сгорания принимаем ? = 0,94.
Количество свежего заряда:
кмоль/кг;
Т.к. ? <1, процесс сгорания неполный:
кмоль/кг.
кмоль/кг.
кмоль/кг, где К - постоянная величина, зависящая от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания.
кмоль/кг.
кмоль/кг.
Общее количество продуктов сгорания:
кмоль/кг.
Количество потерянного тепла из-за недостатка кислорода:
кДж/кг.
Химический коэффициент молекулярного изменения
Определение коэффициентов А и В для смеси:
Проектируемый двигатель с nN=3600 об/мин, поэтому принимаем коэффициент наполнения цилиндра
?v=0,77.
С целью получения хорошего наполнения цилиндра свежим зарядом принимаем температуру подогрева рабочей смеси
?Т=8К.
Для возможности дальнейшей установки нейтрализатора и глушителя для снижения уровня шума выхлопа принимаем давление остаточных газов:=1,23*р0, где р0=0,1*106 МПа.
Для проектируемого двигателя ориентировочно будет применяться бензин с октановым числом 92-93, поэтому степень сжатия принимаем:
?=10.
Для данной степени сжатия температура остаточных газов
Тr=950 K.
Коэффициент остаточных газов:
Температура в конце впуска
Давление в конце впуска:
МПа.
Процесс сжатия.
Пользуясь номограммой для определения показателя адиабаты сжатия к1 [3], определим n1 (Та=333,08 К, ?=10, nN=3600 об/мин):=1,38.
Давление и температура в конце процесса сжатия:
pc=pa* ?n1=0,083*101,38=1,991 МПа.
Tc=Ta*?n1-1=333,08*100,38=799,003 K.
Процесс сгорания.
Коэффициент использования теплоты для проектируемого двигателя принимаем, используя самые современные достижения в области изучения процесса сгорания:
?=0,92.
Средняя мольная теплоемкость при постоянном объеме свежего заряда в точке С (в конце сжатия):
кДж/(кмоль*К).
Средняя мольная теплоемкость при постоянном объеме продуктов сгорания в точке С
кДж/(кмоль*К).
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
=
Д=b2-4*a*c=26,0092+4*0,002*90027,711=1396,69.
К, т.к. отрицательное значение температуры по шкале Кельвина не имеет физического смысла.
Степень повышения давления:
Давление в конце сгорания:
МПа.
Процесс расширения.
Средний показатель политропы расширения оценим по величине среднего показателя адиабаты, используя номограмму определения к2 для двигателя с искровым зажиганием [3].=1,2525.
Давление и температура в конце процесса расширения:
МПа.
К.
Показатели работы двигателя.
Индикаторные показатели.
а. энергетические.
Среднее индикаторное давлении:
МПа, где ?=0,96 - коэффициент скругления индикаторной диаграммы.
б. экономические показатели.
Индикаторный КПД:
.
Удельный индикаторный расход топлива:
г/кВт*ч.
Эффективные показатели.
а. энергетические.
Принимаем среднюю скорость поршня для легкового автомобиляср=10 м/с.
Среднее давление механических потерь:=0,049+0,0152* Vn ср=0,049+0,0152*10=0,201 МПа.
Среднее эффективное давление:
Ре =Рi-Рm=1,065-0,201=0,864 МПа.
Механический КПД:
Удельный эффективный расход топлива:
г/кВт*ч.
Эффективный КПД:
Определение рабочего объёма двигателя и размеров его цилиндров:
Рабочий объём двигателя:
л.
Исходя из литража, будем проектировать рядный четырёхцилиндровый двигатель:
л.
Отношение S/D<1 снижает высоту двигателя и его массу (но несколько увеличивает его длину), увеличивает ?i и ?v, уменьшает скорость поршня и износ деталей двигателя.
Принимаем m=S/D=0,9.
Диаметр цилиндра:
мм.=m*D=0,9*93=83,7 мм.
Принимаем S=84 мм, D =93 мм.
2. Динамический расчет двигателя
В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил величина отношения радиуса кривошипа к длине шатуна принимается
? = 0,27.
Для диаметра цилиндра D = 93 мм относительная масса поршневого комплекта Мп = 90 кг/м2, масса шатуна Мш = 130 кг/м2.
Для упрощения динамического расчета действительный кривошипно-шатунный механизм заменяется динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс. При этом массу шатунной группы заменяют двумя массами, одна из которых сосредоточена на оси поршневого пальца
Мшп = 35,75 кг/м2,
а другая на оси кривошипа
Мшк = 94,25 кг/м2.
Масса колена вала Мкв = 170 кг/м2.
Система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная кривошипно - шатунному механизму, состоит из массы
Мвп = Мшп + Мшк = 57,2 + 150,8 = 118,6 кг/м2,
совершающей возвратно - поступательное движение, и массы
Мвр = 2* Мшк = 2*150,8 =101,4 кг/м2.
Результаты динамического расчета заносим в таблицу, в которой:
? - угол поворота коленчатого вала;
fs(?) = - функция для определения положения поршня;= - перемещения поршня;г-Ро - избыточное давление на поршнем, МПа;
fj(?) =