Курсовая работа на тему: Дисциплине Автомобильные двигатели

Введение

Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6000об/мин.

Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина

С = 0,855; Н = 0,145; mт = 115 кг/кмоль.

Определим низшую теплоту сгорания топлива

Нu = 33,91С+125,60Н-10,89(О-S)-2,51(9Н+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.

Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива

кмоль возд/кг топл.

кмоль

возд./кг топл.

Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах

(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.

Количество горючей смеси.

кмоль гор.см./кг. топл.

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5

кмольСО2/кгтопл.

кмольСО/кгтопл.

кмольН2О/кгтопл.

кмольН2/кгтопл.

кмольN2/кгтопл.

Общее количество продуктов сгорания:

М2 = МСО2 + МСО + МН2О + МН2 + МN2 = С/12 + Н/2 + 0,79αL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.

Результаты занесем в таблицу

параметры

Рабочее тело; карбюраторный двигатель

n, мин-1

М1 кмоль. гор.см./кг.топл.

МСО2 кмоль СО2/кг.топл.

МСО кмоль СО/кг.топл.

МН2О кмоль Н2О/кг.топл.

МН2 кмоль Н2/кг.топл.

МN2 кмоль N2/кг.топл.

М2 кмоль пр.сг/кг.топл.

Параметры окружающей среды и остаточные газы.

Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува

Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К

Температура остаточных газов.

(рис. 5.1 литература 1 принимаем).

При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К

Давление остаточных газов.

Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:

PrN = 1,18 Ро = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.

Процесс пуска.

Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Δ ТN = 8°С.

Плотность заряда на выпуске.

Рr = Ро *106 / (RBTO) = 0,1*106 / (287*293) = 1,189 кг / м3,

где RВ - 287 Дж / (кг.град.) - удельная газовая постоянная для воздуха.

Потери давления на впуске.

При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β2 + ξВП = 2,8 и

ωВП = 95 м/с.

β - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.

ξВП - коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.

ωВП - средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.

Тогда ΔРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:

ΔРа = (β2 + ξвп) А2nn2ρо10-6/2, где Аn = ωвп / nN

ΔРа = 2,8 * 0,01582 * 60002 * 1,189 * 10-6 / 2 = 0,0150

Давление в конце пуска.

В карбюраторном двигателе при nN = 6000 мин-1.

Ра = Ро - ΔРа = 0,1 - 0,0150 = 0,085 Мпа.

Коэффициент остаточных газов.

При nN = 6000 мин-1.

φоч = 1 - коэффициент очистки.

φдоз = 1,12 - коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.

Температура в конце впуска.

Та = (То + ΔТ + γr * Тr) / (1 + γr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329

Коэффициент наполнения.

Результаты вычислений занесем в таблицу.

параметры

Процесс впуска и газообмена

n, мин-1

Тr , К

Рr , Mpa

ΔТ , °С

Ра , Mpa

φ , доз

Та , К

Процесс сжатия.

При ε = 10,3 и Та = 329 К, nN = 6000 мин-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к1 = 1,3765 и средний показатель политропы сжатия n1 = 1,37.

Давление в колнце сжатия.

При nN = 6000 мин-1

Рс = Раεn = 0,085*10,31,376 = 2,1036 Мпа.

Температура в конце сжатия.

Тс = Таεn-1 = 329*10,31,376-1 = 792 К.

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.

а) свежей смеси (воздуха)

20,6 + 2,638 * 10-3 * tс , где tс = Тс - 273 °С

20,6 + 2,638 * 10-3 * 519 = 21,969 кДж / (кмоль град).

б) остаточных газов

определяется методом интерполяции по табл. 3.8 при nN = 6000 мин-1 , α = 0,96 и tс = 519 °С.

(m) = 24,014+(24,150 - 24,014)*0,01/0,05 = 24,0412 кДж/(кмоль град).

(m) = 24,44+(24,586 - 24,44)* 0,01/0,05 = 24,469 кДж/(кмоль град).

(m) = 24,041+(24,469 - 24,041)* 19/100 = 24,122 кДж/(кмоль град).

в) рабочей смеси

кДж/(кмоль град).

(m) = кДж/(кмоль град).

Результаты вычислений заносим в таблицу.

параметры

Процесс сжатия

n, мин-1

к1

Рс , МПа

Тс , °К

tс , °С

(m. сv)tо

Процесс сгорания.

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:

ΔНu = 119950*(1-α)*L0 кДж/кг. = 119950*(1-0,96)*0,516 = 2476 кДж/кг.

Теплота сгорания рабочей смеси:

Нраб.см. = кДж/кмоль раб.см.

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

кДж/кмоль град.

Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.

(m)= *[0,0655*(39,123+0,003349tz)+0,0057*(22,49+0,00143tz)+0,0696*(26,6++0,004438tz)+0,0029*(19,678+0,001758tz)+0,3923*(21,951+0,001457tz)=24,657+ 0,002077tz] кДж/кмоль град.

Коэффициент использования теплоты ξz принимаем = 0,88:

Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6000 мин

ξz Нраб.см + (m) tс = μ(m)tz :

0,002204+26,165 tz - 81132 = 0, откуда

= 2552 °С;

Тz = tz + 273 = 2825 К;

Максимальное давление сгорания теоретическое:

рz = рс*μ* Тz/ Тс = 2,1036*1,061*2825/792 = 7,963 МПа.

Максимальное давление сгорания действительное:

Pzд = 0,85* рz = 0,85*7,963 = 6,7689 МПа.

Степень повышения давления:

λ = рz/ рс = 7,963/2,1036 = 3,786.

параметры

Процесс сгорания

n, мин-1

ΔН , кДж/кг

Нраб.см.кДж/кмоль

tz , °С

Тz , °К

Рz , МПа

Pzд , МПа

Процессы расширения и выпуска

Средний показатель адиабаты расширения К2 определяется по номограмме рис. 4.8 при заданном ε для соответствующих значений α и Тz, а средний показатель политропы расширения n2, оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

ε = 10,3; α = 0,96; Тz = 2825 К; К2 = 1,2528; n2 = 1,252.

Давление и температура в конце процесса расширения:

Рв = Рz/ εn2 и Тв = Тz/ εn2-1:

Рв = 7,9635/10,31,252 = 0,4296 МПа, Тв = 2825/10,31,252-1 = 1570 К;

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

К;

Δ Тr = ,

Где Δ Тr - погрешность расчета - 4,6 % допустимая погрешность.

параметры

Процесс расширения и выпуска.

n, мин-1

К2

Рв , МПа

Тв , К

Тr , К

Δ Тr , %

Индикаторные параметры рабочего цикла.

Теоретическое среднее индикаторное давление:

МПа.

МПа.

Среднее индикаторное давление:

рi = φu* Рj , = 0,96*1,1588 = 1,1124 МПа.

Где φu = 0,96 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:

г/кВт. Ч

Эффективные показатели двигателя.

Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D≤1.

Рм = 0,034 + 0,0113* Vп.ср МПа.

Для нашего карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм., получим значение средней скорости поршня:

м/с.

Тогда: Рм = 0,034 + 0,0113*15,6 = 0,2103 МПа.

Среднее эффективное давление и механический КПД:

Ре = Рj - Рм = 1,1124 - 0,2103 = 0,9021 МПа.

ηм = .

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

ηе = ηj * ηм = 0,3388 * 0,811 = 0,2748

gе = г/кВт.ч.

параметры

Индикаторные и эффективные параметры двигателя.

n, мин-1

Рj , , МПа

Рj , МПа

gj , г/кВт.ч

Vп.ср , м/с

Рм , МПа

Ре , МПа

ηм

gе , г/кВт.ч

Оглавление

- Исходные данные

- Тепловой расчет двигателя

- Основные параметры двигателя

- Построение индикаторных диаграмм

- Список используемой литературы 21

- Исходные данные

Список литературы

1. Колчин А.И., Демидов В.П. "Расчет автомобильных и тракторных двигателей" М.: Высшая школа, 2002 год.