Министерство образования Республики Беларусь
Белорусская государственная политехническая академия
Автотракторный факультет
Кафедра "Двигатели внутреннего сгорания"
гр. 301316 / 139
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине "Проектирование систем двигателей внутреннего сгорания"
Исполнитель Раскоша Д.А.
Руководитель Русецкий И.К.
Минск 2002
1. Введение
2. Расчет рабочего цикла двигателя
3. Расчет динамики двигателя
4. Расчет деталей кривошипно-шатунного механизма
5. Расчет деталей газораспределительного механизма
6. Расчет системы питания
7. Расчет системы смазывания
8. Расчет системы охлаждения
9. Расчет системы пуска
10. Заключение
11. Литература
1. ВВЕДЕНИЕ
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются во всех областях народного хозяйства и являются практически единственным источником энергии в автомобилях.
Первый поршневой ДВС был создан французским инженером Ленуаром. Этот двигатель работал по двухтактному циклу, имел золотниковое газораспределение, посторонний источник зажигания и потреблял в качестве топлива светильный газ.
Двигатель Ленуара представлял собой крайне несовершенную топливную установку, неконкурентоспособную даже с паровыми машинами того времени.
В 1870 г. немецким механиком Н.Отто был создан четырехтактный газовый двигатель, работавший по предложенному французским инженером Бо де Рошем циклом со сгоранием топлива при постоянном объеме. Этот двигатель и явился прообразом современных карбюраторных двигатель.
Бензиновый двигатель транспортного типа впервые в практике мирового двигателестроения был предложен русским инженером И.С. Костовичем. В двигателе было использовано электрическое зажигание.
В 90-х годах XIX века началось развитие дизелей. Немецким инженером Р.Дизелем был разработан рабочий цикл двигателя, а в 1897 г. Р.Дизель построил первый образец работоспособного стационарного компрессорного двигателя. Но он не получил широкого распространения из-за конструктивного несовершенства. Внеся ряд изменений в конструкцию двигателя Р.Дизеля, русские инженеры создали образцы двигателей, получивших признание в России и за рубежом.
Первые образцы бескомпрессорных дизелей были разработаны русским инженером Г.В.Тринклером и построены в России. Особое внимание привлекала конструкция бескомпрессорного дизеля для трактора, разработанная русским изобретателем Я.В.Маминым.
Дальнейшее развитие двигателестроения сопровождается непрерывным интенсивным улучшением их технико-экономических показателей, увеличением моторесурса и снижением их металлоемкости.
2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Определение параметров конца впуска
Давление газов в цилиндре:
где Р0 – давление окружающей среды, МПа
Р0 = 0,1 МПа [2, стр. 96];
- действительная степень сжатия
= 16 [по заданию];
- коэффициент наполнения
= 0,85 [1, стр. 8];
Т0 – температура окружающей среды, К
Т0 = 293 К [2, стр. 96];
∆ t – величина подогрева свежего заряда, К
∆ t = 20 К [2, стр. 97];
Рr – давление остаточных газов, МПа
Рr = 1,05Р0 [2, стр. 43]
Рr = 1,05 · 0,1 = 0,105 МПа.
Коэффициент остаточных газов:
где - температура остаточных газов, К
= 750 К [1, стр. 7]
Температура газов в цилиндре:
2.2. Определение параметров конца сжатия
где n1 – показатель политропы сжатия
n1 = 1,37 [1, стр. 9].
2.3. Определение параметров конца сгорания
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива:
где gc, gн, g0 – элементарный состав топлива в долях кг, соответственно углерода, водорода и кислорода.
gc = 0,86; gн = 0,13; g0 = 0,01 [1, стр. 7]
Количество свежего заряда в цилиндре двигателя (на 1 кг топлива):
где - коэффициент избытка воздуха
= 1,55 [по заданию]
Количество продуктов сгорания:
Химический коэффициент молекулярного изменения:
.
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
Средняя мольная теплоемкость свежего заряда:
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:
Температура в конце сгорания:
где - коэффициент использования теплоты
= 0,75 [1, стр. 10];
hu – низшая теплота сгорания топлива
hu = 42500 кДж / кг [1, стр. 14];
λ – степень повышения давления
λ = 1,6 [1, стр. 11].
Из последнего уравнения определяем Тz:
Давление в конце сгорания:
Степень предварительного расширения:
Степень последующего расширения:
2.4. Определение параметров конца расширения
Давление в конце расширения:
где n2 – показатель политропы расширения
n2 = 1,25 [1, стр. 10]
Температура в конце расширения:
Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:
Относительная ошибка составляет:
что допустимо.
2.5. Определение параметров, характеризующих цикл в целом
Среднее индикаторное давление теоретической диаграммы:
Действительное среднее индикаторное давление:
где φ – коэффициент полноты индикаторной диаграммы
φ = 0,95 [1, стр. 11]
Pi = 0,95 · 0,912 = 0,866 Мпа
Индикаторный КПД:
где lo – теоретическая масса воздуха, необходимая для сгорания 1 кг топлива:
;
ρk – плотность заряда на впуске:
где Rb – удельная газовая постоянная воздуха
Rb = 287 Дж / (кг град) [2, стр. 45]
Удельный индикаторный расход топлива:
2.6. Определение параметров, характеризующих двигатель в целом
Среднее эффективное давление:
где ηм – механический КПД
ηм = 0,75 [1, стр. 11]
Удельный эффективный расход топлива:
Эффективный КПД:
2.7. Определение основных размеров двигателя
Рабочий объем (литраж) двигателя:
где τ – тактность двигателя, τ = 4;
Ne – эффективная мощность
Ne = 46 кВт [по заданию]
n – частота вращения коленчатого вала,
n = 1700 об/мин [по заданию]
Рабочий объем одного цилиндра:
где i – число цилиндров
Диаметр цилиндра:
где S/D – отношение хода поршня к диаметру цилиндра
S/D = 1,1 [по заданию]
Принимаем D = 110 мм
Ход поршня:
Принимаем S = 125 мм
Действительный литраж двигателя:
Мощность, развиваемая при принятых размерах:
Литровая мощность:
Принимаем: D = 110 мм; S = 125 мм
Мощность:
Часовой расход топлива:
Средняя скорость поршня:
2.8. Построение индикаторной диаграммы
Масштабы диаграммы:
Масштаб хода поршня Мs = 1:1 (мм в мм)
Масштаб давлений Мр = 0,04:1 (МПа в мм)
Приведенные величины рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания соответственно:
АВ = S / Ms; AB = 125 / 1 = 125 мм;
Максимальная высота диаграммы (точки Z' и Z'') и положение точки Z'' по оси абсцисс:
Z'Z'' = OA·(ρ – 1)
Z'Z'' = 8,3(1,5 – 1) = 4,15 мм
Ординаты характерных точек:
Построение политроп сжатия и расширения проводится графическим методом:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
