Материал: Zapiska_3

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 дизельный двигатель с турбо надувом. В качестве прототипа используется двигатель 1.5 dCi FAP (90PS) EU5 [8], параметры которого указаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные параметры двигателя 1.5 dCi FAP (90PS) EU5.

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

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 дизельного двигателя в соответствии с заданным значением степени сжатия  = 17,6 выбираем дизельное топливо экологического класса К5 (по СТБ 1658-2012): для работы в летних условиях – марка Л, сорт C. Обозначение: ДТ-Л-К5, сорт С.

Средний элементарный состав дизеля: С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004. Низшая теплота сгорания топлива Н_u , МДж/кг, определяется по формуле

Н_u = 33,91С+103,01Н–10,89О = 33,910,87+103,010,126- -10.890,00442,44 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 дизельного двигателя определяется по формуле:

= 2  0,495 0,989 кмоль гор. см./ кг топл. (2.4)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания дизеля определяется по формулам:

;

; (2.5)

;

.

Общее количество продуктов сгорания дизеля определяется по формуле:

. (2.6)

2.3 Параметры окружающей среды и остаточных газов

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя с наддувом определяются по формулам:

= 1,6=1,60,1=0,16МПа, (2.7)

, (2.8)

где = 293 К и =0,1 МПа, давление и температура окружающей среды.

Давление остаточных газов , МПа, определяется по формуле:

=(0,75…0,98) =0,98  0,16= 0,157. (2.9)

Температуру остаточных газов принимаем = 750 К [1].

2.4 Расчет параметров в конце процесса впуска

Давление газов в цилиндре , МПа, для дизельного двигателя с наддувом определяется по формуле:

= = 0,16 – 0,0048 = 0,155 МПа, (2.10)

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

= (0,03...0,1) =0,030,16=0,0048. (2.11)

Коэффициент остаточных газов определяется по формуле:

= = . (2.12)

где – температура подогрева свежего заряда; для дизельного двигателя с наддувом - ΔТ = -5…+10 К. Принимаем = 0 К [2].

Температура в конце впуска , К, определяется по формуле:

(2.13)

Коэффициент наполнения определяется по формуле:

=

. (2.14)

2.5 Процесс сжатия

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

= ; (2.15)

= , (2.16)

где – показатель политропы сжатия:

= 1,40  100/ n_e=1,4-100/4000=1,375. (2.17)

По формулам (2.15) получаем:

= МПа;

= К.

2.6 Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси равен:

. (2.18)

Теплота сгорания рабочей смеси , кДж/ (кмоль раб. см.), равна:

. (2.19)

Средняя мольная теплоемкость , кДж/(кмольград), свежего заряда: