Рабочие процессы, конструкция и основы расчёта энергоустановок и транспортно-технологического оборудования. Основы теории рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания: Методические указания, тесты и задачи контрольных заданий

Одобрены на заседании кафедры «Технология обслуживания транспортных средств», протокол №3 от 30.10.2008 г.

Рекомендованы Учебно-методическим советом по специальности 230100.02, протокол №2 от 30.10.2008.

Дыбок В.В. Рабочие процессы, конструкция и основы расчёта энергоустановок и транспортно-технологического оборудования. Основы теории рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Методические указания, тесты и задачи контрольных заданий для студентов дневного и заочного обучения СПбГУСЭ и филиалов по специальности 190603.65 (230100.02) «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)» / В.В. Дыбок. – СПб.: Изд-во СПбГУСЭ, 2009. – 31с.

Предназначены для закрепления знаний по основам теории рабочих процессов тепловых двигателей путем решения задач и тестов. Все исходные данные задач соответствуют двигателям, применявшимся и применяемым в настоящее время на различных технических средствах. В целях сокращения времени на решение задач им предшествуют основные контрольные вопросы по теме.

В соответствии с данными методическими указаниями студенты в течение первого семестра обучения выполняют контрольную работу по дисциплине по темам, связанным с первым блоком информации, посвящённой основам теории рабочих процессов и конструкции двигателей. Номер задания соответствует номеру фамилии студента в зачётной ведомости, выдаваемой деканатом, и состоит из номера варианта (1, 2,…,10…) и номера группы вариантов (1-3).

Рецензент: д-р тех. наук, проф. В.Н. Ложкин

© Санкт-Петербургский государственный университет
сервиса и экономики

2009 г.

оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 4

ОСНОВНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.. 5

Тема 1. ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА И ДЕЙСТВИЯ ДВС.. 5

Тема 2. ПРОЦЕСС НАПОЛНЕНИЯ.. 6

Тема 3. ПРОЦЕСС СЖАТИЯ.. 8

Тема 4. Термохимия процесса сгорания.. 10

Тема 5. ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ И ВЫПУСКА ГАЗОВ.. 12

Тема 6. ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВС.. 14

Тема 7. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВС.. 16

Тема 8. ТОПЛИВА ДЛЯ ДВС.. 19

Тема 9. СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ДВС.. 20

Тема 10. ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ В ДВС.. 20

Тема 11, ПРОЦЕССЫ ГАЗООБМЕНА В ДВУХТАКТНЫХ ДВС.. 22

Тема 12. НАДДУВ ДВС.. 22

Тема 13 ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВС.. 25

Тема 14. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА В ДВС.. 29

Список рекомендуемой литературы... 31

ВВЕДЕНИЕ

Сборник предназначен для закрепления учебного материала, излагаемого на лекциях, а также для более глубокого изучения основных технических характеристик современных двигателей. В связи с этим исходные данные в задачах имеют реальные значения. В ряде задач предлагается выбирать некоторые исходные данные по справочной литературе или использовать средние значения требуемых параметров рассматриваемых двигателей, В этих случаях необходимо не только определить, но и произвести оценку значений параметров в условиях задачи.

Каждая задача имеет 10 вариантов исходных данных, которые разделены на три группы. Нумерация заданий (например, 1.1; 2.2; 10.3 и т.д.) состоит из номера варианта (1, 2,…) и номера группы вариантов (1-3). Номер индивидуального задания каждому студенту выбирается в соответствии с зачётной ведомостью, выдаваемой деканатом, следующим образом: первые три фамилии ведомости – вариант 1, группы 1,2,3; вторые три фамилии – вариант 2, группы 1,2,3 и т.д.

При решении задач студенту прививается умение анализировать результаты расчетов, оценивать их с точки зрения здравого смысла и имеющейся информации, полученной в процессе изучения материала по теме. При получении результатов, выходящих за указанные рамки, необходимо объяснить их причину. При выполнении задания необходимо обязательно указывать размерности используемых при расчётах исходных данных и получаемых результатов. Рекомендуется производить проверку результатов. Это можно сделать, прибегнув, например, к различным путям решения. Такой подход возможен только при хорошем знании сути анализируемых в задаче или упражнении процессов. Поэтому предварительно необходимо изучить учебный материал, проверив свои знания по ответам на контрольные вопросы, а затем приступать к решению задач.

ОСНОВНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ СВЕДЕНИЯ,
НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Универсальная газовая постоянная R = 8,32 кДж/кмоль К.

Газовая постоянная сухого воздуха R = 287 кДж/кг • К.

Нормальные условия: p = 750 мм рт ст = 0, 1 МПа; T=300 К.

Плотность воздуха при нормальных условиях ρ ₀ =1,16 кг/м³.

Теплоемкость воздуха при нормальных условиях С _p=1 кДж/кг К.

Средние составы:

- дизельного топлива: С = 0,87 кг/кг, Н ₂ = 0,126 кг/кг, O₂ = 0,004 кг/кг;

- бензина: С = 0,86 кг/кг, Н ₂ = 0,14 кг/кг;

- природного газа: С = 0,76 кг/кг; Н ₂ = 0,24 кг/кг;

- метана: С = 0,75 кг/кг; Н₂ = 0,25 кг/кг.

Низшие (чистые) теплоты сгорания Н_и:

- дизельного топлива среднего состава 42500 – 42700 кДж/кг;

- бензина: 42700 – 43500 кДж/кг;

- природного газа: 47700 кДж/кг;

- метана: 50000 кДж/кг;

- водорода: 120 000 кДж/кг.

Средняя теплота сгорания (теплотворность) топливовоздушной смеси
для сжиженных газообразных и жидких автомобильных топлив Н_{и см} = 3200 – 3700 кДж/ м³.

Теоретически необходимое количество воздуха L₀ для сгорания 1 кг:

- дизельного топлива среднего состава – 14,35 кг/кг;

- бензина: 14,7 – 14,8 кг/кг;

- водорода: 34,5 кг/кг;

- природного газа: 17,5 кг/кг;

- метана: 17,2 кг/кг.

Тема 1. ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА И ДЕЙСТВИЯ ДВС

1. Какое различие между понятиями "такт" и "ход поршня"?

2.Какое различие между условной (геометрической) и действительной степенью сжатия?

3.Почему степень сжатия в дизелях больше, чем в карбюраторных двигателях?

4.  Почему органы газообмена, как правило, открываются с опережением, а закрываются с запаздыванием относительно мертвых точек?

5.Объясните термин «перекрытие клапанов (органов газообмена)»?

Задача 1. Определить рабочий объем цилиндра двигателя V_{h ,} литраж двигателя ∑V_s, объем пространства сжатия V_c и полный объем цилиндра V_a по известным обозначению двигателя по ГОСТ и степени сжатия ε.

Таблица 1

Исходные данные к задаче 1