Файл: PR_Avtomobilnye_dvigateli_kursovoy_--_2017-1.docx

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

2.1 Техническое задание на тепловой расчет

В задании указывается марка автомобиля и тип двигателя внутреннего сгорания устанавливаемый, на данное транспортное средство.

По заданному автомобильному двигателю и транспортному средству, принимаются исходные данные и численные значения таких величин, как:

1) m – полная масса автотранспортного средства (АТС), кг;

2) – максимальная линейная скорость, которую может развивать автотранспортное средство, км/ч;

3) n_e – номинальная частота вращения коленчатого вала ДВС, мин^-1;

4) тип проектируемого двигателя – бензиновый (карбюратор или впрыск) или дизельный;

5) i – число цилиндров;

6)  – степень сжатия;

7)  – число тактов двигателя,  = 4;

8)  – коэффициент избытка воздуха [2];

9) k – коэффициент короткоходности (отношение хода поршня S к его диаметру D), k = S/D.

10) Номинальная мощность двигателя, кВт и соответствующая ей частота вращения коленчатого вала двигателя;

11) Максимальный крутящий момент двигателя и соответствующая ему частота вращения коленчатого вала двигателя.

Все данные принятые по автомобильному двигателю представляются в виде таблицы. В таблице обязательно указывается хода поршня S и его диаметру D.

В списке литературы дается ссылка на источник информации.

2.2 Топливо

Для бензинового двигателя в соответствии с заданным значением степени сжатия  определяется марка бензина по таблице 2.1 (по СТБ 1656-2011 или ГОСТ 32511-2013).

Таблица 2.1 – Выбор марки бензина

Степень сжатия 	8,5…9,5	9,5…12,0	12,0…15,0
Марка бензина	АИ-92-К5-Евро	АИ-95-К5-Евро	АИ-98-К5-Евро

Для дизельного двигателя выбирается дизельное топливо экологического класса К4 или К5 (по СТБ 1658-2012): для работы в летних условиях – марка Л (сорт C или B), в зимних – марка З (сорт F). Обозначение: ДТ-З-К5, сорт F.

Средний элементарный состав топлива (С, Н, О – массовые доли углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива соответственно):

– бензина: С = 0,855; Н = 0,145; молярная масса = 115 кг/ кмоль;

– дизельного топлива: С = 0,870; Н = 0,126; О = 0,004.

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

Н_u = (33,91  С + 103,01  Н – 10,89  О). (2.1)

2.3 Параметры рабочего тела

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

. (2.2)

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

. (2.3)

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

. (2.4)

Количество свежего заряда , кмоль гор. см./ кг топл., для дизельного двигателя находят по формуле

. (2.5)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания бензина находят по формулам:

;

; (2.6)

;

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания дизельного топлива находят по формулам:

;

; (2.7)

Общее количество продуктов сгорания бензина находят по формуле

. (2.8)

Общее количество продуктов сгорания дизельного топлива:

. (2.9)

2.4 Параметры окружающей среды и остаточных газов

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува принимаются равными МПа и = 293 К соответственно.

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

= (1,5...2,5)  ; . (2.10)

Давление остаточных газов , МПа, находят по формулам:

– для двигателя без наддува

= (1,05...1,25)  ; (2.11)

– для двигателя с наддувом

= (0,75...0,98) . (2.12)

Температура остаточных газов для бензинового двигателя принимается равной = 900...1100 К, для дизельного двигателя – = 600...900 К. Большие значения соответствуют высоким частотам вращения, меньшие – низким.

2.5 Расчет параметров в конце процесса впуска

Давление газов в цилиндре , МПа, находят по формулам:

– для двигателя без наддува

= ; (2.13)

– для двигателя с наддувом

= , (2.14)

где  потери давления на впуске, МПа. При этом

– для бензинового двигателя

= (0,05...0,20)  ; (2.15)

– для дизеля без наддува

= (0,03...0,18)  ; (2.16)

– для дизеля с наддувом

= (0,03...0,1) . (2.17)

Коэффициент остаточных газов находят по формулам:

– для двигателя без наддува

= ; (2.18)

– для двигателя с наддувом

=, (2.19)

где – температура подогрева свежего заряда, К.

Принимают для бензинового двигателя = 0...20 К, для дизельного двигателя без наддува – = 10...40 К, для дизельного двигателя с наддувом – = –5...+10 К.

Значение для бензиновых двигателей изменяется в пределах 0,04...0,10, для дизельных двигателей без наддува  0,02...0,05 (при наддуве значение коэффициента остаточных газов снижается).

Температура в конце впуска , К, находят по формулам:

– для двигателя без наддува

; (2.20)

– для двигателя с наддувом

. (2.21)

У современных четырехтактных бензиновых двигателей изменяется в пределах 320...370 К, у дизельных двигателей без наддува – 310...350 К, у дизельных двигателей с наддувом – 320...400 К.