Курсовая работа: Двигатели внутреннего сгорания

Курсовая работа: Двигатели внутреннего сгорания

Содержание

1. Описание процессов, происходящих в одном цикле ДВС

2. Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы ДВС

3. Расчет и построение внешней характеристики ДВС

4. Построение диаграммы фаз газораспределения

5. Проектирование кривошипно-шатунного механизма

6. Определение основных параметров ДВС

7. Тепловой баланс двигателя

Список литературы

1. Описание процессов, происходящих в одном цикле ДВС

Рассмотрим действительный цикл работы четырехтактного дизельного двигателя по мере происходящих в нем процессов.

Процесс впуска

Первый такт – впуск горючей смеси.

Во время такта впуска (рис. 1, а), когда поршень 1 движется от В.М.Т. к Н.М.Т., а впускной клапан 3 открыт, в цилиндр 2 поступает атмосферный воздух, который, нагреваясь в процессе сжатия, воспламеняет топливо, впрыскиваемое в конце такта сжатия. Гидравлическое сопротивление впускного трубопровода повышает давление воздуха в конце такта впуска до 0,08 МПа. Температура воздуха в цилиндре составляет 50–80° С.

Процесс сжатия

Второй такт – сжатие смеси.

Во время такта сжатия (рисунок 1, б), когда впускной 3 и выпускной 5 клапаны закрыты, температура, и давление воздуха в цилиндре значительно возрастают. Вследствие высокой степени сжатия (е=7,8) давление и температура воздуха достигают значений 3,419МПа и 600 °С соответственно. В конце такта в цилиндр через форсунку 4 (рисунок, 1, в) впрыскивается топливо. В зависимости от формы камеры сгорания и типа форсунки давление впрыска находится в пределах 8…40 МПа.

Процесс сгорания и расширения

Третий такт – расширение, или рабочий ход.

Впрыснутое распыленное топливо, перемешиваясь со сжатым воздухом, самовоспламеняется и сгорает. При этом температура газов к концу сгорания повышается до 1600 °С, а давление до 7,864МПа. В конце такта расширения температура снижается до 700…10000С, а давление до 0,677МПа. Под давлением газов, образующихся в результате сгорания топливовоздушной смеси, поршень перемещается от В.М.Т. к Н.М.Т., совершая механическую работу (рисунок 1, в).

Процесс выпуска

Четвертый такт – выпуск отработавших газов.

Продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу (рисунок 1, г). Температура выпуска равна 600…700 °С, а давление газов – 0,125МПа.

2. Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы ДВС

Объем камеры сгорания:

Vc = 1 (в условных единицах). (1)

Полный объем:

Va = e × Vc, (2)

где e степень сжатия;

Va = 8×1 = 8.

Показатель политропы сжатия:

n1 =1,41 – 100/ne, (3)

где ne – номинальная частота вращения коленвала, об./мин;

n1= 1,41 – 100/4500 = 1,39

Давление в конце такта сжатия, МПа:

pc = pa × e n1, (4)

где pa – давление при впуске, МПа;

pc = 0,09×8 1,39 = 1,62 МПа

Промежуточные точки политропы сжатия (табл. 1):

px = (Va / Vx) n1 × pa, (5)

При  px = (8 / 1) 1,39 × 0,09=1,62 МПа

Таблица 1. Значения политропы сжатия

Vx	2	3	4	5	6	7	8
px, МПа	0,62	0,35	0,24	0,17	0,13	0,11	0,09

Давление в конце такта сгорания, МПа:

pz = l × pc, (6)

где l – степень повышения давления;

pz = 3,8 × 1,62 = 6,16 МПа

Показатель политропы расширения:

n2 =1,22 – 130/ne, (7)

n2 = 1,22 – 130/4500 = 1,19

Давление в конце такта расширения:

pb = pz / e n2, (8)

pb= 6,16/81,19= 0,52 МПа

Промежуточные точки политропы расширения (табл. 2):

px = (Vb / Vx) n2 × pb. (9)

При  px = (8 / 1) 1,19 × 0,52= 6,16 МПа

Таблица 2. Значения политропы расширения

Vx	2	3	4	5	6	7	8
px, МПа	2,71	1,67	1,19	0,91	0,73	0,61	0,52

Среднее теоретическое индикаторное давление, МПа:

, (10)

МПа.

Среднее давление механических потерь, МПа:

, (11)

где – средняя скорость поршня в цикле. Предварительно =.

МПа

Действительное индикаторное давление, МПа, с учетом коэффициента скругления диаграммы n=0,95:

, (12)

где  – давление выхлопных газов, МПа.

 МПа

Среднее эффективное давление цикла:

, (13)

 МПа

Полученные расчетом данные используем для построения индикаторной диаграммы (рисунок 2).

3. Расчет и построение внешней характеристики ДВС

Мощность Pe, кВт:

, (14)

nei – текущие (принимаемые) значения частоты вращения коленчатого вала;

np – номинальная частота вращения.

Вращающий момент, Н∙м:

, (15)

Удельный расход, гр/кВт∙ч:

 (16)

Массовый расход, кг∙ч:

 (17)

Полученные расчетом значения сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Зависимость мощности Pe, вращающего момента Те, удельного расхода ge и массового расхода Ge от частоты вращения коленвала ne.

Параметр	Отношение nei/ np
	0,16	0,22	0,44	0,66	0,88	1	1,11
ne (об/мин)	700	1000	2000	3000	4000	4500	5000
Pe, кВт	13,6	19,33	41,1	60,6	73	75	73,1
Te, H×м	185,5	186,6	196,2	192,9	174,3	159,2	139,6
ge, гр/кВт∙ч	284,4	248	222,8	216,3	228,8	243,5	261,9
Ge, гр∙ч	3868	4794	9157	13108	16702	18263	19145

Страницы: 1, 2, 3