Тепловой и динамический расчет двигателя ваз 2108

Министерство  образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет 
 

     Автотракторный  факультет 
 

     Кафедра “Двигатели внутреннего сгорания” 
 
 
 

     КУРСОВАЯ  РАБОТА

     по  дисциплине “Автомобильные двигатели”

     Тема: “Тепловой и динамический расчет двигателя”

 
 
 
 

     Выполнил:                                      студент гр. 301418/526, АТФ

                                                               Берковский Д.В. 
 

     Рецензент:                                        д.т.н. проф. Кухарёнок 
 
 

     Минск 2012

     Содержание 

Введение

1. Исходные  данные для теплового расчета  поршневого двигателя внутреннего сгорания

2. Тепловой  расчет и определение основных  размеров двигателя

2.1 Процесс наполнения

2.2 Процесс  сжатия

2.3 Процесс  сгорания

2.4 Процесс  расширения

2.5 Процесс выпуска

2.6 Индикаторные показатели

2.7 Эффективные  показатели

2.8 Размеры двигателя

2.9 Сводная таблица результатов теплового расчетa

2.10 Анализ  полученных результатов

3. Динамический  расчет

3.1 Построение  индикаторной диаграммы

3.2 Развертка индикаторной диаграммы в координатах

3.3 Построение диаграмм сил

3.4 Построение  диаграммы суммарного крутящего  момента

4. Расчет  и построение внешней скоростной  характеристики двигателя

5. Обзор систем охлаждения

Заключение

Литература

 

      Введение 

     Тепловой  расчет двигателя служит для определения  параметров рабочего тела в цилиндре двигателя, а также оценочных показателей рабочего процесса, для оценки мощностных и экономических показателей, позволяющих оценить мощность и расход топлива.

     В основе методики расчета лежит метод  В.И. Гриневецкого, в дальнейшем усовершенствованный Е.К. Мазингом, Н.Р. Брилингом, Б.С. Стечкиным и др.

     Задачей динамического расчета является определение сил, действующих в механизмах преобразования энергии рабочего тела в механическую работу двигателя.

     В настоящей работе тепловой и динамический расчеты выполняются для режима номинальной мощности.

 

     1. Исходные данные  для теплового  расчета поршневого  двигателя внутреннего  сгорания 

			i				Прототип
40	5400	4	4р	0,95	0,95	8	ВАЗ–2108

 

 

     2. Тепловой расчет  и определение  основных размеров  двигателя

     2.1 Процесс наполнения

     В результате данного процесса цилиндр двигателя (рабочая полость) наполняется свежим зарядом. Давление и температура окружающей среды принимаются: , .

     Давление  остаточных газов в зависимости  от типа двигателя :

     

,

     

;

Принимаем: .

     Температура остаточных газов выбирается в зависимости  от типа двигателя с учетом того, что для бензиновых двигателей она изменяется в пределах .

Принимаем .

     В зависимости от типа двигателя температура  подогрева свежего заряда  .

Принимаем: =5 К.

     Давление в конце впуска:

      ,                                             (1)

     где - величина потери давления на впуске.

     

,

     

.

Принимаем: . Тогда:

     

.

     Коэффициент остаточных газов:

      ,                                      (2)

     

Принимаем: =0,06.

     Температура в конце впуска

      ,                                      (3)

     

.

Принимаем: =345,28 К, что соответствует рекомендациям =320…360 К.

     Коэффициент наполнения:

      ,                        (4)

     

.

Принимаем: =0,8 , что соответствует рекомендациям =0,70…0,85. 

     2.2 Процесс сжатия

     Давление в конце сжатия:

      ,                                              (5)

     где – показатель политропы сжатия.

     

=1,34…1,42,

Принимаем: =1,38. Тогда:

     

.

Принимаем: =1,5 МПа, что соответствует рекомендациям =0,9…1,6 МПа.

     Температура в конце сжатия:

      ,                                            (6)

     

.

Принимаем: =760 К, что соот. рекомендациям =600…800 К              [3,с74] 

     2.3 Процесс сгорания

     Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг жидкого топлива:

      ,                                 (7)

     Средний элементарный состав топлива принимают

. Тогда:

     

,

Принимаем: .

     Количество свежего заряда для дизельного двигателя:

      ,                                             (8)

     где – молекулярная  масса топлива. Для бензиновых двигателей =110…120 кг/моль. Принимаем: =115 кг/моль. Тогда:

     

.

Принимаем: .

     Количество продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при :

      ,                                 (9)

     

.

Принимаем: .

     Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

      ,                                                     (10)

     

.

     Действительный коэффициент молекулярного изменения

      ,                                          (11)

     

.

Принимаем: , что соответствует рекомендациям =1,02…1,12 .

     Низшую  теплоту сгорания для бензина принимаем: =44000 кДж/кг.

     Для двигателей, работающих с  , подсчитываем потери теплоты вследствие неполноты сгорания топлива:

      ,                                  (12)

     

.

Принимаем: .

     Средняя мольная теплоемкость свежего заряда:

      ,                            (13)

     

.

     Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания для бензиновых двигателей:

      ,         (14)

     Максимальная температура сгорания подсчитывается по уравнению:

      ,             (15)

     где – коэффициент использования теплоты. =0,85…0,95.

Принимаем: = 0,85. Тогда:

,

.

Подставим в уравнение 14, получим:

, 

откуда получим:

     

.

Принимаем: =2696,04 К.

     Величина  теоретически максимального давления цикла и степень повышения давления:

      ,                                            (16)

     

.

Принимаем: .

,                                                     (17)

.

Принимаем: .

     Действительное давление цикла:

      ,                                         (18)

     

.

Принимаем: , что соот.  рекомендациям =3,0…5,5 МПа 

     2.4 Процесс расширения

     Степень предварительного расширения для бензиновых двигателей .

     Степень последующего расширения для бензиновых двигателей .

     Температура в конце расширения:

      ,                                             (19)

     где – показатель политропы расширения.

     

=1,23…1,34.

Принимаем: =1,23. Тогда:

     

.

Принимаем: .

     Давление  в конце расширения:

      ,                                              (20)

     

.

Принимаем: . 

     2.5 Процесс выпуска

     Параметрами процесса выпуска ( и ) задаются в начале расчета процесса впуска. Правильность предварительного выбора величин и проверяется по формуле профессора Е. К. Мазинга:

      ,                                                (21)