Курсовая работа: Основы теории трактора и автомобиля
В задании на курсовую работу приводится часть необходимых для теплового расчета исходных данных, остальными задаемся, ориентируясь на прототип двигателя.
Тепловой расчет выполняем на ПЭВМ по программе, составленной на кафедре тракторов и автомобилей.
Среди исходных данных задаемся коэффициентом избытка воздуха a, подогревом заряда на впуске DT степенью повышения давления lp .
Для номинального режима эти значения принимаем в пределах:
a = 1,3...1,65 - для дизельных двигателей с неразделенной камерой сгорания;
DT = 10...30 К - для дизелей без наддува;
lp = 1,6...2,5 - для дизелей с неразделенной камерой сгорания.
На величину степени повышения давления влияет режим впрыска топлива, форма камеры сгорания и способ смесеобразования.
При выборе lp учитываем, что увеличение lp приводит к уменьшению степени предварительного расширения r. Для большинства дизелей r = 1,2...1,7 (большие значения характерны для раздельных камер сгорания).
Ниже приводятся обозначения величин с указанием их размерности, которые приняты в расчетных формулах. Эти обозначения приводятся, в основном, в том порядке, в каком они встречаются по алгоритму расчета.
Таблица 1.
| Обозначения | Параметры | Размерность |
| 1 | 2 | 3 |
| mO | теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива | кг/кг топлива |
| МО | теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива | кмоль/кг топлива |
| М1 | количество подаваемого свежего заряда на 1 кг топлива | кмоль/кг топлива |
| М2 | Количество продуктов сгорания на 1кг топлива | кмоль/кг топлива |
| С | массовая доля углерода в топливе | - |
| Н | массовая доля водорода в топливе | - |
| О | массовая доля кислорода в топливе | - |
| nН | номинальная частота вращения | об/с |
| рO | расчетное атмосферное давление | МПа |
| Тс | расчетная температура окружающего воздуха | К |
| рК | давление после компрессора (на впуске) | МПа |
| TK | температура после компрессора (на впуске) | К |
| nK | показатель политропы сжатия в компрессоре | - |
| Dра | потеря давления на впуске | МПа |
| TK ` | температура на впуске (с учетом подогрева) | К |
| DT | подогрев свежего заряда на впуске | К |
| ра | давление в цилиндре в конце впуска | МПа |
| ТА | температура в конце процесса впуска | К |
| e | степень сжатия | - |
| рr | давление в конце процесса впуска | МПа |
| Tr | температура в конце процесса впуска | К |
| hV | коэффициент наполнения цилиндров | - |
| gr | коэффициент остаточных газов | - |
| n1 | показатель политропа сжатия | - |
| pc | давление в конце процесса сжатия | МПа |
| Тс | температура в конце процесса сжатия | К |
| a | коэффициент избытка воздуха | - |
| mт | молекулярная масса паров топлива | кг/кмоль |
| m0 | химический коэффициент молеку- лярного изменения горючей смеси | - |
| m | Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси | |
| Hи | низшая теплота сгорания топлива | кДж/кг |
| Нрс | теплота сгорания рабочей смеси | кДж/кмоль |
| xz | коэффициент использования теплоты в процессе сгорания | - |
| Сvc | средняя мольная изохорная теплоемкость рабочей смеси | кДж/кмоль |
| Сvz | средняя мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания | кДж/кмоль |
| λp | степень повышения давления | - |
| рz | максимальное расчетное давление в цикле | МПа |
| Тz | температура в конце процесса сгорания | К |
| А | коэффициент в уравнении для расчета Тz | кДж/кмоль |
| B | коэффициент в уравнении для расчета Тz | кДж/кмоль |
| F | коэффициент в уравнении для расчета Тz | кДж/кмоль |
| r | степень предварительного расширения | - |
| n2 | показатель политропы расширения | - |
| d | степень последующего расширения | - |
| pB | давление в конце процесса расширения | МПа |
| TB | температура в конце процесса расширения | К |
| pi | теоретическое среднее индикаторное давление | МПа |
| pi | среднее индикаторное давление | МПа |
| pк | плотность заряда на впуске | кг/м |
| R | газовая постоянная для воздуха | Дж/кгК |
| hi | индикаторный КПД | - |
| n | коэффициент полноты индикаторной диаграммы | - |
| gi | удельный индикаторный расход топлива | г/кВтч |
2.2 РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Формулы приведены по каждому процессу, составляющему действительный цикл ДВС, а также для расчета индикаторных показателей. Обозначения величин, входящих в формулу, и их размерности приведены выше.
2.2.1 Процесс впуска
Процесс впуска является сложным газодинамическим процессом, на протекание которого оказывает влияние большое количество факторов. При расчете определяем давление и температура рабочего тела в конце процесса впуска, а также коэффициент остаточных газов и коэффициент наполнения цилиндров.
pa = pк - Dpa (17)
Величина потерь давления на впуске зависит от параметров впускаемого тракта и быстроходности двигателя и лежит в пределах:
Dpa = (0,04...0,18)p0 - для дизельных двигателей без наддува.
На ПВЭМ Dpк рассчитываем по эмпирической формуле: для дизельных двигателей без наддува
Dpa = (0,01 + 3 ×10 -3 nн ) p0 (18)
При этом для дизельных двигателей без наддува принимаем:
p0 = 0,1МПа, Тк = Т0 = 288К.
Ғк = Тк + DТ (19)
(20)
(21)
(22)
Значениями pr и Tr входящими в формулы (20)...(22) предварительно задаемся:
pr = (1,05...1,25) p0 - для двигателей без турбонаддува;
Тr = 700...950К - для дизельных ДВС.
При этом большие значения pr принимаем для высокооборотных двигателей. Задаваясь величиной Тr, учитываем, что при увеличении степени сжатия она снижается, а при увеличении оборотов - возрастает. Величина Тr корректируется после расчета процесса выпуска.
2.2.2 Процесс сжатия
При расчете процесса сжатия определяем давление и температуру в конце процесса сжатия, полагая, что сжатие представляет собой политропный процесс с показателем политропы n1 .