ПРОВЕРОЧНЫЙ Расчет поршневого Двигателя внутреннего сгорания

Федеральное агентство по образованию

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

 

Кафедра «Автомобили»

 

ПРОВЕРОЧНЫЙ Расчет поршневого

ДвигателЯ внутреннего сгорания

  Автор: Гергенов С.М.  

Содержание

№ п/п	Наименование раздела, подраздела	Стр.
	Введение
	Задания к курсовому проекту
2.	Тепловой расчет и тепловой баланс ДВС
2.1	Тепловой расчет исправного цилиндра ДВС
2.2	Тепловой расчет неисправного цилиндра ДВС
2.3	Тепловой баланс ДВС
	Кинематический расчет КШМ
	Динамический расчет ДВС
4.1	Динамический расчет исправного цилиндра ДВС
4.2	Динамический расчет неисправного цилиндра ДВС
4.3	Суммарный крутящий момент ДВС
4.4	Неравномерность крутящего момента и хода ДВС
4.5	Расчет маховика
	Расчет внешней скоростной характеристики ДВС
5.1	Расчет внешней скоростной характеристики исправного ДВС
5.2	Расчет внешней скоростной характеристики неисправного ДВС
	Требования к оформлению КП
	Список использованных источников
	Приложение

ВВЕДЕНИЕ

В учебном пособии приводится методика проверочного расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания (далее, ДВС) для двух его технических состояний: исправного и неисправного. Неисправное состояние ДВС рассматривается для случая, когда в одном из цилиндров отсутствует процесс сгорания топлива, обусловленный различными эксплуатационными факторами (отсутствие искрообразования, плохое распыливание топлива и т.д.).

Цель проверочного расчета ДВС заключается в:

§ сравнении рабочих процессов, протекающих в исправном и неисправном цилиндрах;

§ оценке показателей, и характеристик ДВС для его исправного и неисправного состояний;

§ сравнительном анализе показателей и характеристик рассчитываемого ДВС с другими ДВС такого же класса с формулировкой технических решений по его улучшению. Проверочный расчет ДВС состоит из:

1) теплового расчета исправного цилиндра ДВС с построением индикаторной диаграммы;

2) теплового расчета неисправного цилиндра ДВС с построением индикаторной диаграммы;

3) расчета теплового баланса исправного ДВС;

4) кинематического расчета кривошипно-шатунного механизма (КШМ) с построением графиков расчета;

5) динамического расчета исправного цилиндра ДВС с построением графиков расчета;

6) динамического расчета неисправного цилиндра ДВС с построением графиков расчета;

7) динамического расчета исправного и неисправного ДВС (при одном неисправном цилиндре) с построением графиков расчета;

8) расчета внешней скоростной характеристики исправного и неисправного ДВС с построением графиков расчета.

ЗАДАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Пояснения к сокращениям в таблице: i – число цилиндров в ДВС; Ne - эффективная мощность ДВС, кВт;

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

ДВС

 

Тепловой расчет ИСПРАВНОГО

ЦИЛИНДРА двс

Основные расчетные режимы

При проведении теплового расчета исправного цилиндра ДВС выбирают следующие основные расчетные режимы.

Для бензиновых (карбюраторных и со впрыскиванием легкого топлива) двигателей:

1) режим минимальной частоты вращения n_min=600…1000 мин^-1, обеспечивающий устойчивую работу двигателя (прим.: для упрощения расчетов принять n_min=1000);

2) режим максимального крутящего момента при n_м=(0,4…0,6)×n_N;

3) режим максимальной (номинальной) мощности при n_N;

4) режим максимальной скорости движения автомобиля при n_max=(1,05…1,20)×n_N.

Для дизелей (без наддува и с наддувом):

1) режим максимальной (номинальной) мощности при n_N.

 

Топливо

  Таблица 2.1 Вид топлива Массовые доли химических элементов…  

Параметры рабочего тела

- в объемных единицах, кмоль возд./кг. топл. (2.2) - в массовых единицах, кг возд./кг топл.

Параметры окружающей среды и остаточные газы.

- для двигателей без наддува: рк = р0 = 0,1 МПа; Тк = Т0 = 293 К. - для двигателей с наддувом:

Процесс впуска.

С целью получения хорошего наполнения двигателей на номинальных скоростных режимах принимается: - для карбюраторного двигателя - DTN=8 °С; - для двигателя со впрыском легкого топлива – DTN=6 °С;

Процесс сжатия

определяется по номограмме, приведенной на рис. 2.3, по следующей методике. Например, для степени сжатия e=8,5 и температуры Та=338 °С на оси… Из полученной точки проводится горизонтальная проекция (показано на рис. 2.3)… б) Средний показатель политропы сжатия

Процесс сгорания.

(2.29) б) Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси (2.30)

Процессы расширения и выпуска.

(2.40) б) Средний показатель адиабаты расширения определяется: - для бензиновых двигателей по номограмме (рис. 2.4).

Индикаторные параметры действительного цикла

- для бензиновых двигателей: (2.47) - для дизелей

Эффективные показатели двигателя.

- для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D< 1: (2.52) - для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D> 1:

Основные параметры цилиндра и двигателя.

(2.65) б) Рабочий объем одного цилиндра, л:  

Построение индикаторной диаграммы исправного цилиндра.

Масштабы диаграммы выбираются с таким расчетом, чтобы ее высота была в 1,2…1,7 раза больше ее основания. Рекомендуемые масштабы: - хода поршня: МS= 1; 1,5 или 2 мм в мм;

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ НЕИСПРАВНОГО

ЦИЛИНДРА ДВС

Методика расчета

С учетом изложенного, действительный цикл в неисправном (неработоспособном) цилиндре ДВС протекает в следующей последовательности: - впуск горючей смеси или свежего заряда; - сжатие рабочей смеси;

Построение индикаторной диаграммы неисправного цилиндра.

Общий вид индикаторной диаграммы неисправного цилиндра ДВС приведен на рис. 2.8. 2.3. Тепловой баланс двс  

КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

а) Перемещение поршня, м: (3.1) б) Скорость поршня, м/с:

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВС

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ИСПРАВНОГО

ЦИЛИНДРА

Сила давления газов

Методика перестроения (развертки) следующая: а) На 1-м листе ватмана формата А1 графической части КП (см. Приложение, рис… б) Под индикаторной диаграммой рисуется вспомогательная полуокружность радиусом, равным половине хода поршня r=S/2. …

Приведение масс частей КШМ

mп=m¢п×Fп (4.2) б) Масса шатуна, кг: mш=m¢ш×Fп (4.3)

Удельные суммарные силы

(4.13) б) Удельная нормальная сила, МПа: (4.14)

Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала

(4.20) где Рк=К+Кr.ш. – суммарная сила, действующая на шатунную шейку по радиусу… Для проведения расчета результирующей силы Rш.ш. составляют таблицу 4.7, в которую из таблицы 4.1 переносят значения…

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕИСПРАВНОГО ЦИЛИНДРА ДВС

Динамический расчет неисправного цилиндра ДВС ведется аналогично динамическому расчету исправного цилиндра (см. п.п. 4.1.1….4.1.5). При этом необходимо учесть следующие особенности расчета:

- на диаграмме износа шатунной шейки не надо определять местоположение оси масляного отверстия, а ограничиться нахождением ненагруженного участка шейки.

Результаты расчета и полученные графики и диаграммы представляются на втором листе ватмана формата А1 (см. Приложение, рис. II).

СУММАРНЫЙ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ДВС

Суммарный крутящий момент исправного ДВС

Мкр.ц.= Т×r (4.22) где Т –тангенциальная сила, Н; r – радиус кривошипа, м. Результаты расчетов заносятся в таблицу 4.9. во 2-й столбец.

Суммарный крутящий момент неисправного ДВС.

- по формуле (4.22) рассчитывается крутящий момент неисправного цилиндра, например третьего в четырехцилиндровом ДВС, результаты расчетов заносятся… - период изменения крутящего момента не рассчитывается; - суммарный крутящий момент неисправного ДВС находится как сумма крутящих моментов исправных цилиндров и неисправного…

НЕРАВНОМЕРНОСТЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

И ХОДА ДВС

Коэффициент неравномерности крутящего момента ДВС: (4.26) Избыточная работа крутящего момента, Дж:

РАСЧЕТ МАХОВИКА

(4.29) Подбор основных размеров маховика осуществляют по величине махового момента,… Маховый момент, кг·м2:

РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВС

Расчет внешней скоростной

Характеристики исправного ДВС

Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале: а) для бензиновых двигателей от nmin = 600…1000 мин-1 до nmax=… б) для дизелей от nmin=300…800 мин-1 до nN, где nN - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.

Расчет внешней скоростной

Характеристики неисправного ДВС

Расчет ВСХ для неисправного ДВС ведется аналогично предыдущему пункту 5.1 с учетом следующих рекомендаций:

- номинальное значение мощности N_e в формулах (5.1)…(5.4) берется меньшее в расчете на исправные цилиндры, т.е. необходимо пересчитать эффективную мощность ДВС по формуле (2.72) из теплового расчета, принимая i = числу исправных цилиндров, например 3.

- часовой расход топлива для неисправного ДВС принимается одинаковым как и для исправного ДВС (несгоревшее топливо выбрасывается в атмосферу через выпускную систему в процессе выпуска);

- удельный эффективный расход топлива для неисправного ДВС будет больше, чем у исправного.

Полученная ВСХ неисправного ДВС строится на 3-м листе ватмана (см. Приложение, рис. III), крупным планом показана на рис. 4.6, а. пунктиром.

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КП

Расчетная часть КП представляется в виде расчетно-пояснительной записки (РПЗ) на листах белой бумаги формата А4 в соответствии с требованиями,… Для компьютерного варианта РПЗ предъявляются следующие требования: текст… Все таблицы должны иметь возрастающую нумерацию с учетом номера раздела, быть выполнены на всю ширину страницы и при…

Д.450.03.201.И12.0000

- для заочной (ускоренной заочной) формы обучения:

З.450.03.201.И12.0000

где Д или З – дневная или заочная форма обучения;

4 – индекс машиностроительного факультета;

50 - индекс кафедры «Автомобили»;

03 – индекс дисциплин «Автомобильные двигатели» и «Рабочие процессы, конструкция и основы расчета энергетических установок транспортно-технологических машин и оборудования (автомобильные двигатели)»;

2 – индекс вида работы: курсовой проект;

01 – квалификационная характеристика работы: учебный курсовой проект;

И – направление курсового проектирования: исследовательское;

12 – две последние цифры в шифре зачетной книжки студента;

0000 – позиций агрегатов, узлов и деталей (ввиду отсутствия чертежей агрегатов, узлов и деталей ставятся нули).

 

Список источников информации

2. Автомобильные двигатели/Под ред. М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977, 591 с. 3. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и… 4. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей/Под ред. А.С. Орлина и М.Г.…

ПРИЛОЖЕНИЕ