Курсовая работа по ремонту автомобилей и двигателей на тему Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания по заданным параметрам. Вариант 10

Введение
Особенности и тенденции развития конструкций автомобильных двигателей полностью определяются требованиями, предъявляемыми к автомобилям промышленностью и сельским хозяйством. Эти требования сводятся к обеспечению максимальной производительности автомобиля, минимальной стоимости перевозок при надёжной и безопасной их работе.
Основные требования, предъявляемые к автомобильным двигателям, следующие:
1. Развитие необходимой мощности двигателей при различных скоростях движения автомобиля.
2. Максимально возможная экономичность на всех режимах работы.
3. Простота конструкции, упрощающая условия выпуска и последующих ремонтов автомобильных двигателей и облегчающая условия их обслуживания и эксплуатации.
4. Низкая производственная стоимость, достигаемая за счёт обеспечения технологичности конструкции деталей автомобильных двигателей, снижения их веса и применения полноценных заменителей металлов.
5. Возможно меньший удельный и литровый веса двигателя, достигаемые без снижения надёжности и долговечности его работы.
6. Максимально целесообразное уравновешивание двигателя и необходимая равномерность хода.
7. Удобство в эксплуатации, а также простота и удобство ремонта и технического обслуживания в гаражных и дорожных условиях.
8. Высокая надёжность и долговечность работы.
В соответствии с перечисленными требованиями конструкции современных автомобильных двигателей развиваются и совершенствуются в направлениях максимального их соответствия условиям эксплуатации, повышения экономичности и снижения себестоимости.

1. Тепловой расчет проектируемого двигателя
Тепловой расчет будем производить 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.

1.1 Топливо
Для бензинового двигателя в соответствии с заданной степенью сжатия а = 10,8 определяем марку бензина (ГОСТ 51105 - 97) по таблице 1.
Таблица 1 – Выбор марки бензина
Степень сжатия
7,6-8,5
8,5-9,5
9,5-12,0
Марка бензина
Нормаль-80
АИ-93
АИ-98

Для проектируемого двигателя оптимальным является бензин марки АИ-98 со средним элементарным составом бензина
С = 0,855; Н = 0,145
где С, Н - массовые доли углерода и водорода в 1кг топлива соответственно, молярная масса тт = 115 кг/ моль
Определяем низшую теплоту сгорания топлива Ни


1.2. Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг.топлива:
кг.
или кмоля.

Количество свежего заряда:
кмоля.

Общее количество продуктов сгорания:
кмоля.
Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:


1.3. Параметры окружающей среды и остаточных газов
Атмосферные условия: р0 = 0,1 МПа; Т0 = 304 К; давление окружающей
среды : = = 0,1 МПа, температура окружающей среды = = 304 К.
Давление остаточных газов:
= 1.15 0.1 = 0,115 МПа
Принимаем температуру остаточных газов= 1000 К.

1.4. Расчет параметров в конце процесса впуска
Принимаем температуру подогрева свежего заряда на номинальном
скоростном режиме∆t = 10° C.
Плотность заряда на впуске:
кг/м3,
где: Rв – удельная газовая постоянная воздуха.
В соответствии со скоростным режимом двигателя – 5900 об/мин
и качеством обработки внутренней поверхности впускной системы принимаем
принимаем и м/с,
где: - коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
- коэффициент затухания скорости движения заряда в сечении цилиндра.
- средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной
системы.
Потери давления на впуске в двигатель:
МПа.

Давление в конце впуска:
МПа.

Коэффициент остаточных газов:
.
Температура в конце впуска:
К.
Коэффициент наполнения:



1.5. Процесс сжатия
С учетом характерных значений показателя политропы сжатия для заданных параметров двигателя принимаем n1 = 1,38.
Давление в конце сжатия:
МПа.
Температура в конце сжатия:
К.
Средняя молярная теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия:
кДж/(кмоль · град)
Число молей остаточных газов:
кмоль.
Число молей газов в конце сжатия до сгорания:
кмоль.



1.6. Процесс сгорания
Средняя молярная теплоемкость при постоянном объеме для продуктов
сгорания жидкого топлива в карбюраторном двигателе (при α:


Число молей газов после сгорания:
кмоль.
Расчетный коэффициент молекулярного изменения:

Принимаем коэффициент использования теплоты ξ = 0,82. Тогда количество теплоты, передаваемое газом на участке cz׳z при сгорании 1 кг.топлива:
кДж/кг.
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты
сгорания:
= 119 950 ( 1 – α ) = 119 950 (1 – 0.96) 0.516 = 2476 кДж/кг
Температуру в конце сгорания определяем из уравнения сгорания для
карбюраторного двигателя (при α :
или

Решаем уравнение относительнои находим = 2740К.
Максимальное давление в конце сгорания (теоретическое) :
= β/ = 2.181.072740/852 = 7,5 МПа
Максимальное давление в конце сгорания (действительное):
МПа.

Степень повышения давления:
λ = / = 7,5/2,18 = 3,44
Степень предварительного расширения:
ρ = (βТz)/(λТс) = (1,07 * 2740)/(3,44 * 852) = 1,0003

Степень последующего расширения:
δ = ε/ρ = 10,8/1,0003 = 10,79

1.7. Процесс расширения
С учетом характерных значений показателя политропы расширения