Расчет рабочего цикла и газообмена в двигателе внутреннего сгорания

Расчет рабочего цикла и газообмена в двигателе внутреннего сгорания

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Двигатели, автомобили и гусеничные машины

Курсовой проект

Расчет рабочего цикла и газообмена в ДВС

Санкт-Петербург 2013г

Содержание

Введение

. Исходные данные

. Процесс наполнения

. Процесс сжатия

. Процесс сгорания

. Процесс расширения

. Индикаторные показатели

. Эффективные показатели

. Размеры цилиндра

. Построение индикаторных диаграмм

Литература

Введение

Задачами выполнения курсовой работы являются углубленное усвоение лекционного материала по курсу «Теория рабочего процесса ДВС», получение навыков правильной ориентировки в выборе исходных данных для расчетов в зависимости от типа и назначения двигателя. Тепловой расчет определяет конструктивное исполнение узлов, непосредственно влияющих на рабочий процесс.

1. Исходные данные

Автомобильный четырехтактный бензиновый двигатель без надува с параметрами:

1.- эффективная мощность

.- частота вращения

. - давление окружающей среды

. - температура окружающей среды

.- геометрическая степень сжатия

.- коэффициент избытка воздуха

.- коэффициенты использования теплоты

. - давление остаточных газов

. - температура остаточных газов

. - коэффициент остаточных газов

. - подогрев заряда от стенок цилиндра

. - давление в начале сжатия

. - механический КПД

. - коэффициент дозарядки

. - коэффициент очистки объема сжатия

. - коэффициент равный отношению теплоемкостей остаточных газов и свежего заряда

2. Процесс наполнения

двигатель сгорание индикаторный рабочий

Температуру воздуха перед впускными органами для четырехтактных двигателей без надува считаем равной температуре окружающей среды:

Коэффициент наполнения:

Коэффициент остаточных газов:

Температура рабочего тела в начале сжатия:

3. Процесс сжатия

Средняя мольная теплоемкость смеси на ходе сжатия:

Средний показатель политропы сжатия:

Пусть, тогда температура в конце сжатия:

Уточним показатель политропы сжатия:

Температура в конце сжатия:

Давление в конце сжатия:

4. Процесс сгорания

Кол-во воздуха, теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива:

Количество свежего заряда:

Количество продуктов сгорания:

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

Коэффициент молекулярного изменения в точке (z):

Теплотворная способность топлива:

где - потеря от неполноты сгорания топлива.

Средняя мольная теплоемкость рабочего тела в точке (z):

Максимальная температура сгорания:

Теоретическое максимальное давление:

5. Процесс расширения

Степень предварительного расширения для бензинового двигателя:.

Степень последующего расширения для бензинового двигателя: .

Средняя мольная теплоемкость рабочего тела в точке (b):

для бензинового двигателя: и

Показатель политропы расширения:

Пусть , тогда температура в конце расширения:

Уточним показатель политропы расширения

Температура в конце расширения:

Давление в конце расширения:

6. Индикаторные показатели

Среднее индикаторное давление теоретического цикла:

Среднее индикаторное давление цикла:

Индикаторный КПД:

Удельный индикаторный расход топлива:

7. Эффективные показатели

Среднее эффективное давление:

Эффективный КПД:

Удельный эффективный расход топлива:

8. Размеры цилиндра

Число цилиндров примем равным .

Рабочий объем одного цилиндра:

где - коэффициент тактности для четырехтактного бензинового двигателя.

Примем .

Диаметр цилиндра:

Ход поршня:

Скорость поршня:

9. Построение индикаторных диаграмм

Определение объема в характерных точках.

Объем в точке:

Объем в точке(a):

Объем в точке (z):

Объем в точке (b):

Таблица 1. Некоторые параметры рабочего процесса в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Пример расчета для =90^o:

Текущее значение перемещение поршня:

где- радиус кривошипа,- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, - угол поворота кривошипа, отсчитанный от ВМТ.

Текущее значение объема:

Текущее значение объем сжатия и расширения:

Текущее значение степени сжатия:

Текущие значения давлений на политропах сжатия и расширения:

Рисунок 2. Индикаторная диаграмма рабочего процесса в P-ϕкоординатах.

Литература

1. “Расчет рабочего цикла и газообмена в ДВС” пособие по курсовому проектированию, А.И. Костин, 2009г.

. “Теория двигателей внутреннего сгорания”, Н.Х. Дьяченко, 1974г.