Конструирование и расчёт ДВС. Выбор основных параметров и размеров двигателя

Санкт-Петербургский государственный технический университет

Кафедра двигателей внутреннего сгорания

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Конструирование и расчёт ДВС

Выполнил:  студент группы 4031/2             Полоротов Ю.В. _________________/_________

Руководитель:                                                Куколев М.И.__________________/_________

Санкт-Петербург

2009

1. Выбор основных параметров и размеров двигателя.

1.1  Исходные данные

Заданием курсового проекта является расчет авиационного дизельного двигателя мощностью .

Основные параметры проектируемого  двигателя:

·  Тактность двигателя: четырехтактный.

·  Вид охлаждения двигателя: жидкостное.

·  Число цилиндров в двигателе: .

·  Расположение цилиндров: Рядное.

·  Частота вращения коленчатого вала 

·  Проектируемый двигатель предполагается использовать на легком самолете, летающем на небольших высотах (до 100 м), поэтому давление и температуру принимаем:  Р₀=0.1013 МПа  и   T₀=293 K;

·  Степень сжатия: ; 

·  Максимальное давление сгорания p_z=10,4 МПа;

·  Коэффициент избытка воздуха: a=1,5; 

·  Коэффициенты полезного тепловыделения: ;

·  Температура остаточных газов: T_r = 750 К;

·  Подогрев заряда от стенок: DТ=10 K;

·  Механический КПД:  ;

·  Коэффициент c= 1 МПа  неодинаковость теплоёмкостей свежего заряда

·  Коэффициент полноты диаграммы: j = 0.95;

1.2  Тепловой расчёт

Расчет процесса наполнения:

Определим температуру в начале сжатия:

Определим давление  в начале сжатия:

Определим коэффициент наполнения :

Определение давления остаточных газов:

Уточнение коэффициента остаточных газов:

Расчет процесса сжатия:

В действительном рабочем цикле сжатие представляет процесс с переменным показателем политропы. Практически переменный показатель заменяется средним показателем , величина которого обычно лежит в пределах 1,32-1,39. Сжатие в большинстве случаев сопровождается в среднем некоторым теплоотводом от рабочего тела. Однако общая отдача теплоты незначительна и поэтому процесс сжатия в двигателях мало отличается от адиабатного.

Средняя теплоемкость при сжатии:

, где

Для определения используем график для приближенного решения уравнения сжатия;

Температура в конце сжатия:

Давление конца «чистого» сжатия:

Средняя теплоемкость при сжатии:

Термохимический расчет и термодинамический расчет сгорания:

С = 0,87; H = 0,126; О = 0,004; S = 0; С + Н + O + S = 1;

Количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания, (в кмоль/кг топлива):

Количество свежего заряда для дизеля (в кмоль/кг топлива):

Количество продуктов полного сгорания (в кмоль/кг топлива):

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

Коэффициент молекулярного изменения в точке z:

Максимальная температура сгорания (термодинамическое уравнение сгорания для дизелей):

Степень повышения давления:

Решая относительно  получаем:

= 2107K

Т.к. для дизелей лежит в пределах 1800 - 2200К, то найденное = 2107 К  является допускаемым.

Расширение с учетом догорания:

Степень предварительного расширения определяется равенством:

;

Степень последующего расширения :

;

Средний показатель политропы расширения принимаем в первом приближении =1,25:

;

Во втором приближении принимаем =1,27:

Получим =1,27;

Давление в конце расширения:

;

Индикаторные показатели:

Среднее индикаторное давление теоретического цикла:

Среднее индикаторное давление действительного цикла:

Индикаторный к.п.д.:

Удельный индикаторный расход топлива:

Эффективные показатели:

Среднее эффективное давление:

Эффективный к.п.д.:

Удельный эффективный расход топлива:

Размеры цилиндра:

Число цилиндров:

i=4 

Рабочий объем одного цилиндра:

Принимаем отношение S/D=1,1 

Ход поршня :

S=D∙1,1∙9,7=10,7 см

Средняя скорость поршня:

2.  Динамический расчёт.

Для расчета динамики кривошипно-шатунного механизма (КШМ) необходимо учитывать силы давления газов, силы инерции движущихся масс и порождаемые ими моменты.

Построение индикаторной диаграммы.

Построение индикаторной диаграммы производится расчетным методом.

Определение объёмов в характерных точках:

Для четырёхтактного двигателя объём камеры сжатия:

Объём в начале сжатия:

Объём цилиндра в точке z:

Таблица1. Значения для построения индикаторной диаграммы.