Министерство образования РФ
Московский автомобилестроительный колледж
Задание на курсовой проект
По предмету: “Основы теории и конструкции Д.В.С. ”
Фамилия, И.О. учащегося
Группы
Тема проекта: “Тепловой расчёт двигателя”
Содержание проекта: определение основных параметров рабочих процессов
1.Пояснительная записка
1.1. Введение
1.2. Технико-экономическое обоснование темы курсового проекта
1.3. Анализ существующих конструкций Д.В.С.
1.4. Технические условия, выбор исходных параметров
1.5. Топливо, параметры окружающей среды
1.6. Определение параметров рабочего тела
1.7. Определение параметров процесса выпуска
1.8. Определение параметров процесса сжатия
1.9. Определение параметров процесса сгорания
1.10.Определение параметров процесса расширения и выпуска
1.11. Определение индикаторных параметров рабочего цикла
1.12. Определение эффективных показателей двигателя
Дата выдачи задания
Дата окончания проекта
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Руководитель проекта
СОДЕРЖАНИЕ:
1. Введение
2. Технические условия и выбор исходных параметров
3. Топливо
4. Определение параметров рабочего тела
5. Определение параметров окружающей среды
6. Определение параметров процесса впуска
7. Определение параметров процесса сжатия
8. Определение параметров процесса сгорания
9. Определение параметров процесса расширения и выпуска
10. Определение индикаторных параметров рабочего тела
11. Определение эффективных показателей двигателя
12. Список использованной литературы
Введение
На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.
В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.
Специфика технологий производства двигателей и повышения требований к качеству двигателей при возрастающем объёме их производства обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.
Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчёта двигателей внутреннего сгорания.
Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и расчёт позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов действующих в надпоршневом пространстве цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчёта можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) и проверить на прочность его основные детали.
Технические условия и выбор исходных параметров
Произвести расчёт четырёхтактного t=4 карбюраторного двигателя предназначенного для легкового автомобиля. Эффективная мощность двигателя Ne=117 кВт, при частоте вращения коленчатого вала n=5600 об/мин. Двигатель четырёхцилиндровый, i=4 с рядным расположением. Степень сжатия e=6,86.
При проведении теплового расчёта для нескольких скоростных режимов (обычно выбирают 3 или 4 основных режима).
Для карбюраторного двигателя такими режимами являются:
1) Режим минимальной частоты вращения коленчатого вала (холостого хода)
2) nmin 600 1000 об/мин.
3) Режим максимального крутящего момента
nm=(0,4…0,6)*nN
4) Режим максимальной мощности при nN
5) Режим максимальной скорости движения автомобиля при nmax=(1,05…1,20)*nN
C учётом приведённых рекомендаций и заданий (nN=5600 об/мин) тепловой расчёт последовательно производится для
n=1000 3199,999992 об/мин.
5600 6000,00016 об/мин.
Топливо
В соответствии с заданной степенью сжатия e=6,86 можно использовать бензин марки АИ-72
Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива:
C=0,855
H=0,145
mt=115 кг/кмоль.
Низшая теплота сгорания топлива:
Hu=33,891*C+125,6*H-2,51*9*H=43,913255 МДж/кг 43913,255 кДж/кг
Определение параметров рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива:
C=0,855
H=0,145
LO= (1/0,208)*((C/12)+(H/4))=0,516826923 кмоль возд/кг топл.
IO= (1/0,23)*((8/3)*C+8*H)=14,95652174 кмоль возд/кг топл.
Коэффициент избытка воздуха устанавливается на основании следующих соображений.
На современных двигателях устанавливают много камерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси. Стремление получить двигатель достаточно экономичный и с меньшей токсичностью продуктов сгорания, которая достигается при a=0,95 на основных режимах, а на режимах минимальной частоты вращения коленчатого вала a=0,86.
Количество горючей смеси
при n=1000 об/мин
MI=(a*LO)+(1/mt)=0,453166806 кмоль гор.см/кг топл.
a=0,86
LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.
mt=115 кг/моль
при n=3199,999992 об/мин. 5600 6000,00016 об/мин.
MI=a*LO+1/mt=0,499681229 кмоль гор.см/кг топл.
a=0,95
LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.
mt=115 кг/моль
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при K=0,5 и принятых скоростных режимах:
при n=1000 об/мин
C=0,855
H=0,145
K=0,5
a=0,86
LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.
M CO2=(C/12)-2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,051183333 кмольCO2/кг топл.
M CO=2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,020066667 кмольCO2/кг топл.
M H2O=(H/2)-2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,062466667 кмольN2O/кг топл.
M H2=2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,010033333 кмоль/H2/кг топл.
M N2=0,792*a*LO=0,352021154 кмольN2/кг топл.
n=3199,999992 5600 6000,00016 об/мин.
C=0,855
H=0,145
K=0,5
a=0,95
LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.
M CO2=(C/12)-2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,064083333 кмольCO2/кг топл.
M CO=2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,007166667 кмольCO2/кг топл.
M H2O=(H/2)-2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,068916667 кмольN2O/кг топл.
M H2=2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,003883333 кмоль/H2/кг топл.
M N2=0,792*a*LO=0,388860577 кмольN2/кг топл.
Общее количество продуктов сгорания:
M2=M CO2+M CO+M H2O+M H2+M N2=(C/12)+(H/2)+0,792*a*LO
при n=1000 об/мин
M CO2=0,051183333 кмольCO2/кг топл.
M CO=0,020066667 кмольCO2/кг топл.
M H2O=0,062466667 кмольN2O/кг топл.
M H2=0,010033333 кмоль/H2/кг топл.
M N2=0,352021154 кмольN2/кг топл.
a=0,95
LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.
M2=0,4955771154 кмоль пр.сг./кг топл.
Проверка:
M2=(C/12)+(H/2)+0,792*a*LO=0,4955771154 кмоль пр.сг./кг топл.
C=0,855
H=0,145