Расчет рабочего цикла и газообмена в двигателе внутреннего сгорания

Изучение особенностей процесса наполнения, сжатия, сгорания и расширения, которые непосредственно влияют на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания. Анализ индикаторных и эффективных показателей. Построение индикаторных диаграмм рабочего процесса.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

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

1. Исходные данные

2. Процесс наполнения

3. Процесс сжатия

4. Процесс сгорания

5. Процесс расширения

6. Индикаторные показатели

7. Эффективные показатели

8. Размеры цилиндра

9. 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

2.- частота вращения

3. - давление окружающей среды

4. - температура окружающей среды

5.- геометрическая степень сжатия

6.- коэффициент избытка воздуха

7.- коэффициенты использования теплоты

8. - давление остаточных газов

9. - температура остаточных газов

10. - коэффициент остаточных газов

11. - подогрев заряда от стенок цилиндра

12. - давление в начале сжатия

13. - механический КПД

14. - коэффициент дозарядки

15. - коэффициент очистки объема сжатия

16. - 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:

Доля топлива сгоревшего в точке (z):

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):



Рисунок 1. Индикаторная диаграмма рабочего процесса в P-Vкоординатах.

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

0	0	0	0,044	9,45	1,8754	8,0689
(-30)30	6,034	0,0311	0,0751	5,54	0,8989	4,2421
(-60)60	21,674	0,1374	0,1814	2,29	0,2663	1,4643
(-90)90	41,063	0,2115	0,2555	1,63	0,1668	0,9725
(-120)120	58,174	0,2996	0,3436	1,21	0,1106	0,6793
(-150)150	69,252	0,3567	0,4007	1,04	0,0898	0,5661
(-180)180	0,73	0,752	0,796	0,52	0,0346	0,2457

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-?координатах.



Литература

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

2. “Теория двигателей внутреннего сгоран...