АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Задания и методические указания
По выполнению контрольной работы
Для студентов специальности
Автомобили и автомобильное хозяйство
ЧЕБОКСАРЫ 2007
Рецензенты:
к.т.н. доцент кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Волжского филиала МАДИ (ГТУ) Гуськов Ю.В.;
к.т.н., доцент кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Чебоксарского института (филиала) МГОУ Мазяров В.П.
Казаков Ю.Ф.
Автомобильные двигатели. Методические задания и указания по выполнению контрольной работы для студентов специальности 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство» - Чебоксары: 2007.- 32 с.
В пособии излагается методика теплового и динамического расчетов автомобильных двигателей внутреннего сгорания, определения индикаторных и эффективных показателей, построения скоростных характеристик.
Предназначается для студентов специальности 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»
Иллюстр. - 3, табл. - 6, библиогр. – 13.
Компьютерный набор Кирилловой Е.В.
Введение
|
|
Целью контрольной работы по дисциплине «Автомобильные двигатели» является закрепление знаний, полученных студентами при изучении всех разделов дисциплины.
Исходные данные для контрольной работы студент выбирает из таблицы 1 в соответствии с двумя последними цифрами номера зачетной книжки и заносит их в таблицу 2.
Требуется произвести тепловой расчет двигателя на режиме максимальной мощности, составить тепловой баланс, построить на миллиметровой бумаге индикаторную диаграмму, рассчитать и построить скоростную характеристику.
Контрольная работа является 1 частью курсового проекта по дисциплине «Автомобильные двигатели»
Таблица 1 - Задание на контрольную работу по дисциплине
«Автомобильные двигатели» для студентов специальности
190601 – Автомобили и автомобильное хозяйство
№ | Последняя цифра шифра | ||||||||||
1. | Тип двигателя и его назначение | Бензиновый двигатель для легкового автомобиля | Дизельный двигатель для грузового автомобиля | ||||||||
2. | Диаметр цилиндра D, м | 0,092 | 0,092 | 0,079 | 0,079 | 0,082 | 0,082 | 0,110 | 0,110 | 0,130 | 0,130 |
3. | Ход поршня S, м | 0,092 | 0,086 | 0,080 | 0,080 | 0,070 | 0,070 | 0,115 | 0,115 | 0,140 | 0,140 |
4. | Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна λ | 0,270 | 0,270 | 0,275 | 0,275 | 0,280 | 0,280 | 0,267 | 0,267 | 0,264 | 0,264 |
5. | Число цилиндров i | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | V-8 | V-8 | V-8 | V-8 |
6. | Частота вращения номинальная nном, об/мин | ||||||||||
7. | Число клапанов на цилиндр i кл | ||||||||||
8. | Средняя скорость заряда в клапане w кл, м/с | ||||||||||
9. | Коэффициент избытка воздуха α | 0,95 | 1,0 | 0,95 | 1,0 | 0,95 | 1,0 | 1,4 | 1,6 | 1,4 | 1,6 |
10. | Повышение давления в компрессоре πк | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,7 | 1,0 | 1,7 |
11. | Подогрев при впуске ∆ Т, град. | -3 | -5 | ||||||||
12. | Коэффициент сопротив- ления при впуске, β2+ξ | 2,3 | 2,4 | 2,3 | 2,4 | 2,3 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 2,4 |
13. | Давление остаточного газа Рr, МПа | 0,110 | 0,108 | 0,110 | 0,105 | 0,110 | 0,105 | 0,104 | 0,174 | 0,104 | 0,174 |
14. | Коэффициент очистки остаточных газов φ оч | 0,93 | 0,92 | 0,93 | 0,92 | 0,93 | 0,92 | 0,97 | 0,94 | 0,97 | 0,94 |
15. | Коэффициент дозарядки φ дз | 1,02 | 1,05 | 1,02 | 1,05 | 1,02 | 1,05 | 1,02 | 1,03 | 1,02 | 1,04 |
16. | Предпоследняя цифра шифра для вариантов 1-6 | ||||||||||
17. | Степень сжатия ε | 8,8 | 8,9 | 9,0 | 9,1 | 9,2 | 9,3 | 9,4 | 9,6 | 9,8 | 10,0 |
18. | Предпоследняя цифра шифра для вариантов 7-0 | ||||||||||
19. | Степень сжатия ε | 16,5 | 16,6 | 16,7 | 16,8 | 16,9 | 17,0 | 17,1 | 17,2 | 17,3 | 17,4 |
Состав бензина С = 0,855; Н = 0,145; m т = 120 кг/кмоль.
|
|
Низшая теплота сгорания бензина Нн = 44000 кДж/кг.
Состав дизельного топлива С = 0,870; Н = 0,126; О =0,004;
m т = 190 кг/кмоль.
Низшая теплота сгорания дизтоплива Нн = 42000 кДж/кг.
Параметры окружающей атмосферы Р0 = 0,1 МПа, Т0 = 293 К.
Охлаждение воздуха после компрессора ∆Тохл = 0 К.
Молекулярная масса воздуха μ В = 28,97 кг/кмоль.
Удельная газовая постоянная воздуха R в= 287 кДж/(кгК)
Принятые обозначения:
1. D - диаметр цилиндра, м; 2. S = 2R - ход поршня, м;
3. R - радиус кривошипа, м;4. ВМТ - верхняя мертвая точка;
5. НМТ - нижняя мертвая точка; 6. t - число тактов в цикле;
7. - угол поворота кривошипа (отсчет - от ВМТ такта впуска);
8. - рабочий объем цилиндра, м3;
9. V a= V h+ V c - полный объем цилиндра, м3;
10. - объем камеры сгорания, м3;
11. - степень сжатия;
12. - степень предварительного расширения для дизеля;
13. Р 0, Т 0, r 0 - давление,температура, плотность атмосферы;
14. P k, T k, r k - давление, температура, плотность при наддуве;
15. p k - степень повышения давления при наддуве;
16. DТ - подогрев воздуха во впускном тракте, К;
17. DТ охл - охлаждение воздуха за компрессором, К;
18. Р а, Т а, r а - давление, температура, плотность в начале сжатия;
19. Р с, Т с, r с - давление, температура и плотность в конце сжатия;
20. Р z, T z, r z - давление, температура, плотность в конце сгорания;
21. Р b, Т b, r b – те же величины в конце расширения;
22. Р r, Т r, r r- давление, температура и плотность остаточного газа;
23. М 0 - количество свежего воздуха в цилиндре, кмоль/кг;
24. M 1- количество свежей смеси в цилиндре на кг топлива;
25. М 2- количество продуктов сгорания на кг топлива;
26. M r - количество остаточного газа в цилиндре на кг топлива;
27. l0 - теоретически необходимое количество воздуха (кг) для сгорания 1 кг топлива;
28. L 0 - теоретически необходимое количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива;
29. a - коэффициент избытка воздуха;
30. D Р а - аэродинамические потери во впускном тракте, МПа;
31. h V - коэффициент наполнения;
32. - коэффициент остаточного газа;
33. j дз - коэффициент дозарядки, учитывающий поступление свежего заряда за счет инерционного наддува;
34. j оч - коэффициент очистки цилиндра, учитывающий уменьшение массы остаточного газа за счет продувки цилиндра;
35. n 1, n 2, - показатели политроп сжатия и расширения в цилиндре;
36. n k - показатель политропы сжатия в турбокомпрессоре;
37. U - внутренняя энергия продуктов сгорания, кДж/кмоль;
38. I - энтальпия продуктов сгорания, кДж/кмоль;
39. l г- степень повышения давления при cгopании;
40. L - длина шатуна, м;
41. - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;
42. m п - масса поршня, кг; 43. F п - площадь поршня, м2;
44. - удельная масса поршня, кг/м2;
45. m ш - масса шатуна, кг;
46. - удельная масса шатуна, кг/м2;
47. - удельные массы КШМ, совершающие возвратно -поступательное движение, кг/м2;
48. -удельные массы, совершающие вращательное движение, кг/м2;
49. - удельная масса шатунной шейки, кг/м2;
|
|
50. - удельная масса щеки коленвала, приведенная к радиусу кривошипа, кг/м2;
51. r щ- расстояние центра масс щеки от оси вращения, м;
52. w = pn /30 - угловая скорость, рад/с;
53. n ном= п Ne – номинальная частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя, мин-1.
Примечание. Единицы измерения давления - МПа, температуры - К, плотности - кг/м3.
Таблица 2 - Исходные данные для теплового расчета двигателя
№ | Исходные параметры | |
Тип двигателя и его назначение | ||
Диаметр цилиндра D, м | ||
Ход поршня S, м | ||
Число цилиндров i | ||
Частота вращения номинальная n, об/мин | ||
Число клапанов на цилиндр iкл | ||
Тип охлаждения | ||
Давление окружающей атмосферы Р(), МПа | ||
Температура окружающей атмосферы Т0, К | ||
Средняя скорость заряда в клапане wкл, м/сек | ||
Коэффициент сопротивления при впуске x+b2 | ||
Коэффициент избытка воздуха a | ||
Коэффициент дозарядки jдоз | ||
Коэффициент очистки jоч | ||
Повышение давления в компрессоре при наддувеpк | ||
Охлаждение воздуха после компрессора DТохл, К | ||
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна l | ||
Состав топлива | ||
Низшая теплота сгорания Нн, кДж/кг | ||
Степень сжатия e | ||
Давление остаточного газа Рг, МПа | ||
Температура остаточного газа Тг, К | ||
Подогрев при впуске DТ, К | ||
Угол начала открытия впускного клапана | ||
Угол конца закрытия впускного клапана | ||
Угол начала открытия выпускного клапана | ||
Угол конца закрытия выпускного клапана | ||
Угол, при котором подается искра (топливо) |