Материал: Zapiska-1

Введение

Курсовая работа по дисциплине «Автомобильные двигатели» выполняется в соответствии с учебным планом специальности 1–37 01 06 «Техническая эксплуатация автомобилей».

Задачами курсовой работы являются:

– систематизация и закрепление знаний по курсу «Автомобильные двигатели»;

– развитие у студентов творческих способностей и навыков анализа сложных технических систем при решении инженерно-конструкторских задач в области двигателестроения;

– совершенствование навыков выполнения конструкторской документации с применением ЭВМ и использования систем автоматизированного проектирования и расчета изделий.

Особенности и тенденции развития конструкций автомобильных и тракторных двигателей полностью определяются требованиями, предъявляемыми к автомобилям и тракторам промышленностью и сельским хозяйством. Эти требования сводятся к обеспечению максимальной производительности автомобиля и трактора, минимальной стоимости перевозок и выполняемых трактором работ при надежной и безопасной их работе. Основные требования, предъявляемые к автомобильным и тракторным двигателям, следующие:

– развитие необходимой мощности при различных скоростях движения автомобиля (или трактора); обладание хорошей приемистостью при трогании автомобиля (или трактора) с места и при изменении его рабочих режимов;

– максимально возможная экономичность на всех режимах работы;

– простота конструкции, упрощающая условия выпуска и последующих ремонтов автомобильных и тракторных двигателей и облегчающая условия их обслуживания и эксплуатации;

– низкая производственная стоимость, достигаемая за счет обеспечения технологичности конструкции деталей автомобильных и тракторных двигателей, снижения их веса и применения новых материалов;

– возможно меньший удельный и литровый веса двигателя, достигаемые без снижения надежности и долговечности его работы;

– малые габариты двигателя;

– максимально целесообразное уравновешивание двигателя и необходимая равномерность хода.

– удобство в эксплуатации, а также простота и удобство ремонта и технического обслуживания в гаражных, дорожных и полевых условиях;

– высокая надежность и долговечность работы.

1 Расчет и выбор исходных параметров

В курсовой работе требуется спроектировать 4-ёх цилиндровый бензиновый двигатель с турбо надувом. В качестве прототипа используется двигатель 1.6 (156PS) [8], параметры которого указаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Исходные данные

На основании анализа значений степени сжатия и номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливаем, что разрабатываемый двигатель внутреннего сгорания – бензиновый.

2 Тепловой расчет проектируемого двигателя

Тепловой расчет производим на режиме номинальной мощности. Целью теплового расчета является определение аналитическим путем основных параметров, характеризующих двигатель в целом (среднее эффективное давление, удельный эффективный расход топлива, эффективный коэффициент полезного действия), основных размеров двигателей (литраж, рабочий объем цилиндра, ход поршня и диаметр цилиндра) и построение индикаторной диаграммы.

2.1 Топливо

Для бензинового двигателя в соответствии с заданным значением степени сжатия  = 10,5 определяется марка бензина по таблице 2.1 (по СТБ 1656-2011 или ГОСТ 31077-2002)

Таблица 2.1 – Выбор марки бензина

В соответствии с рекомендациями определяем бензин АИ-95-К5-Евро в качестве топлива для проектируемого двигателя. Средний элементарный состав бензина: С = 0,855; Н = 0,145; молярная масса = 115 кг/ кмоль[1].

Низшая теплота сгорания топлива Н_u , МДж/кг, определяется по формуле

Н_u = 33,91С+103,01Н–10,89О = 33,910,855+103,010,14543,93 МДж/кг. (2.1)

2.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива , кмоль возд./ кг топл., определяется по формуле

=. (2.2)

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива , кг возд./ кг топл., определяется по формуле

. (2.3)

Количество горючей смеси , кмоль гор. см./ кг топл., для бензинового двигателя определяется по формуле

= 0,96  0,51 + 1/1150,5 кмоль гор. см./ кг топл. (2.4)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания бензина определяется по формулам:

;

;

; (2.5)

;

Общее количество продуктов сгорания бензина определяется по формуле

; (2.6)

М₂ =0,0057 + 0,0656 + 0,0029 + 0,3868 + 0,0697 = 0,5307 .

2.3 Параметры окружающей среды и остаточных газов

Давление , МПа, и температура , К, окружающей среды при работе двигателя с наддувом находят по соответствующим формулам:

МПа

= (1,5...2,5)  (2,7)

=1,50,1=0,15 Мпа

=293(0,15/0,1)^0,4=344,59 К (2,8)

Давление остаточных газов , МПа, определяется по формуле

= (0,75...0,98)  . (2.9)

= 0,75  0,15= 0,1125 МПа

Температуру остаточных газов принимаем = 900 К [1].

2.4 Расчет параметров в конце процесса впуска

Давление газов в цилиндре , МПа, определяется по формуле

= = 0,15 – 0,02 = 0,13 МПа, (2.10)

где  потери давления на впуске, МПа. При этом:

= (0,05...0,20)  . (2.11)

= 0,2  0,1 = 0,02МПа

Коэффициент остаточных газов определяется по формуле:

= =. (2.12)

где – температура подогрева свежего заряда; = 10 К [1].

Значение для бензиновых двигателей изменяется в пределах 0,04...0,10, (при наддуве значение коэффициента остаточных газов снижается)

Температура в конце впуска , К, определяется по формуле:

=(344,59+10+0,0354900)/(1+0,0354) (2.13)

У современных четырехтактных бензиновых двигателей изменяется в пределах 320...370 К (при наддуве температура в конце впуска повышается)

Коэффициент наполнения определяется по формуле:

= (2.14)

=

Значение у современных двигателей с электронным впрыском бензина находится в пределах 0,80...0,96.

2.5 Процесс сжатия

Давление , МПа, и температура , К, в конце сжатия определяются по соответствующим формулам:

= ; (2.15)

= , (2.16)

где – показатель политропы сжатия.

Приблизительно значение можно определить по формуле

= 1,40  100/ n_e = 1,40  100 / 6000 1,383. (2.17)

По формулам (2.15,2.16) получаем:

= 3,36МПа;

= К.