Тепловой и динамический расчёт двигателя внутреннего сгорания VW passat 1.9 AFN TDI

3.3 Расчет суммарной силы, действующей в КШМ по направлению оси цилиндра. Построение совмещенных графиков зависимости силы давления газов на

Тепловой и динамический расчёт двигателя внутреннего сгорания VW passat 1.9 AFN TDI

Курсовой проект

Транспорт, логистика

Другие курсовые по предмету

Транспорт, логистика

Сдать работу со 100% гаранией

Содержание

Введение

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Выбор топлива

1.2 Определение свойств рабочего тела

1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов

1.4 Определение параметров рабочего тела в конце процесса впуска

1.5 Расчет параметров в конце процесса сжатия

1.6 Расчет параметров процесса сгорания

1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска

1.8 Индикаторные и эффективные параметры рабочего цикла

1.9 Основные параметры цилиндра и двигателя

1.10 Построение индикаторной диаграммы

2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики

3. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

3.1 Определение (по индикаторной диаграмме) силы давления газов на поршень

3.2 Определение сил инерции, действующих в КШМ

3.3 Расчет суммарной силы, действующей в КШМ по направлению оси цилиндра. Построение совмещенных графиков зависимости силы давления газов на поршень, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, суммарной силы, действующей в КШМ от угла поворота коленчатого вала

3.4 Расчет составляющих суммарной силы, действующей в КШМ нормальной силы, перпендикулярной оси цилиндра; силы, действующей вдоль шатуна; силы, направленной по радиусу кривошипа; тангенциальной силы, направленной по касательной к окружности радиуса кривошипа

3.5 Построение полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

3.6 Построение диаграммы износа шатунной шейки

3.7 Построение графика суммарного индикаторного крутящего момента

Заключение

Список использованных информационных источников

впуск сгорание кривошипный шатунный

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 технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных и 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 расчета двигателей внутреннего сгорания.

Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет 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 расчета можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) и проверить на прочность его основные детали.

Курсовое проектирование - заключительная часть учебного процесса по изучению дисциплины, раскрывающее степень усвоения необходимых знаний, творческого использования их для решения конкретных инженерных задач. Целью данного курсового проектирования является расчет проектируемого автомобильного двигателя.

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Выбор топлива

Для дизельного двигателя выбираем дизельное топливо: для работы в летних условиях – марка Л, в зимних – марка З (ГОСТ 305-82).

Средний элементарны состав топлива (С, Н - массовые доли углерода и водорода в 1 кг топлива соответственно):

С = 0,870; Н = 0,126; О = 0,004;

Низшая теплота сгорания топлива:

(1.1)

Нu = 42,44 МДж/кг.

1.2 Определение свойств рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива L0, кмоль/кг топл.:

(1.2)

Теоретически необходимое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива l0, кг возд./кг топл.:

(1.3)

Количество горючей смеси М1, кмоль/кг топл.:

(1.4)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания дизельного топлива, кмоль/кг топл.:

(1.5)

Общее количество продуктов сгорания дизельного топлива М2, кмоль/кг топл.:

(1.6)

1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов

Давление и параметры окружающей среды при работе двигателя без наддува принимаются равными Р0 = 0,1 МПа и Т0 = 293 К соответственно.

Давление и температуру окружающей среды при работе двигателя c наддувом определяем по соответствующим формулам:

(1.7)

(1.8)

Давление остаточных газов , МПа:

(1.9)

Температуру остаточных газов принимаем равной Тr = 860 К.

1.4 Определение параметров рабочего тела в конце процесса впуска

Давление газов в цилиндре Ра, МПа:

(1.10)

где ΔРа - потери давления на впуске, МПа:

(1.11)

Коэффициент остаточных газов γr :

(1.12)

где ΔT - температура подогрева свежего заряда, К:

ΔТ = 0 К;

Температура в конце впуска , К:

(1.13)

Коэффициент наполнения ηV :

(1.14)

1.5 Расчет параметров в конце процесса сжатия

Давление в конце процесса сжатия Рс , МПа:

(1.15)

Температура в конце процесса сжатия Тс , К:

(1.16)

где n1 - показатель политропы сжатия:

(1.17)

1.6 Расчет параметров процесса сгорания

Коэффициент μ молекулярного изменения рабочей смеси:

(1.18)

Теплота сгорания рабочей смеси Нраб.см , кДж/(кмоль раб. см.):

(1.19)

Средняя мольная теплоемкость mC'V, кДж/(кмоль∙град), свежего заряда:

(1.20)

Средняя мольная теплоемкость mC''р , кДж/(кмоль∙град), продуктов сгорания дизельного топлива при постоянном объеме и давлении:

(1.21)

Значение температуры Tz , К, в конце видимого процесса сгорания дизельного топлива определяется из уравнения процесса сгорания:

(1.22)

где ξ - коэффициент использования тепла:

Подставив вышеуказанные выражения в уравнение сгорания, получим квадратичное уравнение корень которого равен:

(1.23)

где – степень повышения давления:

Давление теоретическое Pz , МПа, в конце процесса сжатия:

(1.24)

где - действительное давление в конце сгорания, МПа.

1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска

Приблизительное значение показателя политропы расширения n2 :

(1.25)

Давление в конце процесса расширения Pb , МПа:

где - степень последующего расширения:

(1.27) (1.26)

где - степень предварительного расширения:

(1.28)

Температура в конце процесса расширения Tb , K:

(1.29)

Проверка ранее принятой температура остаточных газов:

(1.30)

Tr отличается от T'r на 2,8%. Tr подобрано правильно.

1.8 Индикаторные и эффективные параметры рабочего цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление P'i , МПа:

(1.31)

Действительное среднее индикаторное давление Pi , МПа:

(1.32)

φп - коэффициент полноты диаграммы:

Индикаторный коэффициент полезного действия ηi :

(1.33)

где ρk - плотность заряда на впуске:

Удельный индикаторный расход топлива gi , г/( ):

(1.34)

Среднее давление механических потерь РМ , МПа:

(1.35)

- скорость поршня, м/с:

(1.36)

Среднее эффективное давление Ре , МПа:

(1.37)

Механический коэффициент полезного действия :

(1.38)

Литраж двигателя VЛ , л:

(1.39)

Рабочий объем цилиндра Vh , л:

(1.40)

Диаметр цилиндра D, мм:

(1.41)

Ход поршня S', мм:

(1.42)

Уточненная скорость поршня СП, м/с:

(1.43)

1.9 Основные параметры цилиндра и двигателя

Литраж двигателя VЛ, л:

(1.44)

Эффективная мощность N'e , кВт:

(1.45)

Литровая мощность NЛ, кВт/л:

(1.46)

Эффективный крутящий момент Ме , :

(1.47)

Эффективный коэффициент полезного действия:

(1.48)

Удельный эффективный расход топлива ge , :

(1.49)

Часовой расход топлива GT , кг/ч:

(1.50)

1.10 Построение индикаторной диаграммы

На горизонтальной оси откладываем отрезок АВ, соответствующий ходу поршня, взятому в натуральную величину. Далее откладываем отрезок ОА, соответствующий объему камеры сгорания:

(1.51)

;

;

Точка О является началом координат P-V или P-S. Из точек А и В проводим вертикальные линии, на которых отмечаем значения давлений в характерных точках индикаторной диаграммы (P0, Pc, Pz, Pb, Pr).

Построение политроп сжатия и расширения проводим графическим методом.

(1.52)

Угол опережения зажигания:

Угол открытия выпускного клапана:

2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Частота вращения коленчатого вала:

Угловая скорость :

Текущее значение эффективной мощности , кВт:

(2.1)

где - коэффициенты корректирования.

Текущее значение крутящего момента

(2.2)

Текущее значение часового расхода топлива кг/ч:

(2.3)

Текущее значение удельного эффективного расхода топлива

(2.4)

Значения, полученные по формулам 2.1 - 2.4 заносим в таблицу 1.

Таблица 1 - Расчет внешней скоростной характеристики.

n, об/мин

, кВт

Похожие работы

1 2 3 4 > >>