ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение профессионального высшего образования

Северо-Западный государственный заочный технический университет

В.А. Алексеев

РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Санкт-Петербург

2006

В.А. АЛЕКСЕЕВ

РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Санкт-Петербург

2006

УДК 621.43

Алексеев В.А. Расчет автомобильных двигателей: Учеб. пособие. - СПб: СЗТУ, 2006, - 23с.

Пособие содержит весь необходимый теоретический и справочный материал для выполнения теплового и динамического расчетов автомобильных двигателей. Предназначено для студентов специальностей 190601.65 - автомобили и автомобильное хозяйство и 190701.65 - организация перевозок и управление на транспорте.

Рецензенты: кафедра автомобильного транспорта СЗТУ

(зав. каф. А.Б. Егоров, канд. техн. наук, доц.),

О.В. Гладков, канд. техн. наук, доц. кафедры

технической эксплуатации и ремонта автомобилей

Ади и сПб гасу

 Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2006

Введение

Развитие автомобильного транспорта в нашей стране требует создания более совершенных, экономичных и экологически безопасных двигателей внутреннего сгорания.

Выполнение этих задач требует от специалистов, связанных с производством и эксплуатацией автомобилей, глубоких знаний теории, конструкции и расчета двигателей.

Настоящее учебное пособие ориентировано на представление студенту необходимых и достаточных для выполнения курсового проекта сведений и содержит теоретический, справочный и графический материал, поясняющий методику теплового и динамического расчетов автомобильных двигателей.

1. Тепловой расчет

Тепловой расчет производится для одного скоростного режима (номинального). Исходными данными для расчета являются:

• номинальная эффективная мощность N_e , кВт;

• частота вращения коленчатого вала n , об./мин;

• степень сжатия ;

• число цилиндров i;

• коэффициент избытка воздуха .

1. Параметры топлива

Средний элементарный состав топлива:

- карбюраторный двигатель

C = 0.855; H = 0.145; O = 0;

- дизельный двигатель

C = 0.87; H = 0.126; O = 0.004;

где C, H и O - массовые доли соответствующих элементов.

Молекулярная масса топлива

m_T = 110...120 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле Менделеева

H_u=(33.91C+103.01H10.89O)10³, кДж/кг.

2. Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива

L₀ = , кмоль/кг;

, кг/кг.

Количество свежего заряда:

- карбюраторный двигатель

, кмоль/кг;

- дизельный двигатель

M₁ = L₀ , кмоль/кг.

Общее количество продуктов сгорания:

- карбюраторный двигатель

;

- дизельный двигатель

.

3. Параметры окружающей среды и остаточных газов

Давление окружающей среды

P₀ = 0.1 МПа.

Температура окружающей среды

T₀ = 293 К.

Температура остаточных газов:

- карбюраторный двигатель

T_r = 9001100 K;

- дизельный двигатель

T_r = 600800 K.

Давление остаточных газов

P_r = (1.05...1.25)P₀ , MПа.

Большие значения P_rпринимаются для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала.

4. Процесс впуска

Температура подогрева свежего заряда:

- карбюраторный двигатель

Т=0...20 К;

- дизельный двигатель

Т=10...40 К.

Плотность заряда на впуске

, кг/м^3.

Потери давления на впуске в двигатель

, МПа,

где (^) = 2.5...3 - коэффициент гидравлических потерь;

_a = 50...90 м/с - скорость движения заряда во впускной системе.

Давление в конце впуска

P_a=P₀P_a , МПа.

Коэффициент остаточных газов

.

Tемпература в конце впуска

, K.

Kоэффициент наполнения

.

5. Процесс сжатия

Показатель политропы сжатия:

- карбюраторный двигатель

n₁ = 1.34...1.39;

- дизельный двигатель

n₁ = 1.38...1.42.

Давление и температура в конце сжатия

, МПа;

, K.

6. Процесс сгорания

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

₀ = .

Действительный коэффициент молекулярного изменения

 = .

Теплота сгорания рабочей смеси:

- карбюраторный двигатель

H_р.с.=кДж/кмоль,

где H_u=119950(1)L₀, кДж/кг - количество теплоты, потерянной вследствие неполноты сгорания топлива;

- дизельный двигатель

H_р.с. = кДж/кмоль.

Мольная теплоемкость свежего заряда

= 20.16+1.7410^-3T_c , кДж/кмольград.

Уравнение сгорания:

- карбюраторный двигатель

H_р.с.+ T_c=T_z ,

где  = 0.85...0.95 - коэффициент использования теплоты

= (18.42+2.6)+(15.5+13.8)10^-4T_z, кДж/кмольград - мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания [3];

- дизельный двигатель

H_р.с.+ (+8.314)T_c = T_z ,

где  = 0.8...0.9;

 = 1.6...2.0 - степень повышения давления;

= (28.51+)+(15.5+)10^-4T_z , кДж/кмольград - мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания [3].

Для определения температуры конца сгорания T_z приводим уравнение сгорания путем подстановки в него зависимостей для теплоемкости к виду

A, откуда

, K.

Для карбюраторного двигателя степень повышения давления

= .

Максимальное давление сгорания для обоих вариантов

P_z=P_c , МПа.

Для дизеля степень предварительного расширения

.