В первой части рассматриваются основные законы термодинамики, термодинамические процессы, дифференциальные уравнения термодинамики, циклы двигателей внутреннего сгорания

Транспортная энергетика

Статья 174.

Статья 173.

Статья 172.

Статья 171.

Государственный гимн Союза Советских Социалистических Республик утверждается Президиумом Верховного Совета СССР.

Столицей Союза Советских Социалистических Республик является город Москва.

IX. Действие конституции СССР и порядок ее изменения

Конституция СССР обладает высшей юридической силой. Все законы и иные акты государственных органов издаются на Основе и в соответствии с Конституцией СССР.

Изменение Конституции СССР производится решением Верховного Совета СССР, принятым большинством не менее двух третей, от общего числа депутатов каждой из его палат.

Программа и методические указания для студентов

заочной формы обучения специальности 190702 (240400)

“Организация и безопасность движения

(автомобильный транспорт)”

Курган 2010

Введение

В дисциплине "Транспортная энергетика" рассматриваются теоретические основы работы автомобильных двигателей и их систем. Курс имеет целью дать студенту систему знаний о факторах, формирующих энергетические, экологические, эксплуатационные и другие показатели и характеристики двигателей.

Дисциплина состоит из двух основных частей:

1 Основы технической термодинамики.

2 Основы теории, показатели и характеристики автомобильных двигателей.

Во второй части изучаются процессы, проходящие в цилиндре двигателя и сопровождающие превращение химической энергии топлива в механическую работу; определяются показатели, оценивающие работоспособность, экономичность и экологичность двигателя, и выясняются пути повышения этих показателей; изучаются способы приготовления смеси в различных типах двигателей и вопросы, связанные со смесеобразованием и соответствующей аппаратурой; рассматриваются вопросы микропроцессорного управления работой двигателя.

Для изучения курса рекомендуется следующая литература:

1 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., испр. и доп. - М: Высш. школа, 1980. - 469 с.

2 Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. – М.: Колос, 1984. – 335 с., ил. – (Учебники и учеб. пособия длявысш. с.-х. заведений).

3 Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей.: Учеб. пособие для вузов/ А.И. Колчин, В.П. Демидов – 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 2002. – 496 с.

4 Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей.: Учеб. пособие для вузов/ 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1980. – 400 с.

5 Глазырин А.В., Грачев В.В. Снижение токсичности автомобильных двигателей.: Учебное пособие. - Курган: Изд-во КГУ, 2000. -98 с.

2 Контрольная работа

Для выполнения контрольной работы нужно выбрать вариант задания согласно таблице 2.1.

Расшифровка обозначений исходных данных:

D/S - диаметр цилиндра / ход поршня, мм;

i - число и расположение цилиндров (Р - рядное, V- образное);

n_N - частота вращения двигателя при максимальной мощнос­ти, мин ^-1;

e - степень сжатия;

r - степень предварительного расширения;

Р_а - давление конца впуска, МПа;

Р_с - давление конца сжатия, МПа;

Р_z - давление конца сгорания, МПа;

Р_в - давление конца расширения, МПа;

Р_r - давление остаточных газов, МПа;

Р_к - давление наддува, МПа.

Тип двигателя (бензиновый, дизель) определяется по степени сжатия и прототипу.

Контрольная работа выполняется в следующем объеме:

а) определение основных показателей двигателя;

б) построение индикаторной диаграммы.

2.1 Определение основных показателей двигателя

Расчет производится для режима максимальной мощности с целью определения основных показателей работы двигателя.

2.1.1 Индикаторные показатели

На основании данных задания определяются основные параметры двигателя.

Рабочий объем цилиндра V_h, л,

V_h = pD²S/4. (1)

Объем камеры сгорания V_c, л,

V_c = V_h/(e-1). (2)

Полный объем цилиндра V_a, л,

V_a = V_h + V_c. (3)

Рабочий объем (литраж) двигателя V_л, л,

V_л = V_h×i. (4)

Расчетное среднее индикаторное давление , МПа,

- бензиновый двигатель

(5)

- дизель

(6)

где d - степень последующего расширения d=e/r;

n₁, n₂ - показатели политроп сжатия и расширения.

Средние значения показателей политроп определяются как:

Среднее индикаторное давление P_i, МПа,

(7)

где j_п - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.

Коэффициент полноты принимается равным:

для бензинового двигателя 0,94-0,97;

для дизеля 0,92-0,95

Индикаторная мощность N_i, кВт,

(8)

где t - коэффициент тактности двигателя.

Плотность заряда на впуске r_к, кг/м³,

r_к = 10⁶ P_к /(287 T_к), (9)

где Р_к - давление наддува, МПа;

T_к - температура свежего заряда, К.

Для двигателей без наддува Р_к = Р_о, T_к = T_о.

Для двигателей с наддувом без охлаждения наддувочного воздуха

T_к = T_о(Р_к/Р_о)^0,394.

Для двигателей с наддувом и охлаждением наддувочного воздуха

T_к = T_о(Р_к/Р_о)^0,394 -DТ_к,

где DТ_к – уменьшение температуры наддувочного воздуха при установке охладителя.

Коэффициент остаточных газов g_r

g_r = (10)

где DТ - подогрев свежего заряда, К;

j_доз - коэффициент дозарядки.

Рекомендации по выбору DТ и j_доз даны в приложении А.

Коэффициент наполнения h_v определяется по выражению:

(11)

Индикаторный кпд цикла h_i

h_i = (12)

где l_o - теоретически необходимое количество воздуха

для сгорания I кг топлива, кг/кг;

H_u - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

a - коэффициент избытка воздуха.

Для бензинового двигателя l_o=14,957 кг/кг,

H_u=44 МДж/кг;

для дизеля l_o=14,452 кг/кг,

H_u=42,5 МДж/кг.

Рекомендации по выбору a даны в приложении А.

Удельный индикаторный расход топлива g_i, г/(кВт×ч),

g_i = (13)

3.1.2 Эффективные показатели

Среднее эффективное давление Р_е, МПа,

Р_е = Р_i-Р_м, (14)

где Р_м - среднее давление механических потерь, МПа, определяемое по выражению

Р_м = (а+bV_п.ср)×(Р_к/Р_о)^0,1,

где а, b - постоянные для данного типа двигателя коэффициенты;

V_п.ср – средняя скорость поршня, м/с,

V_п.ср= Sn_N/30.

Рекомендации по выбору коэффициентов даны в приложении А.

Эффективная мощность двигателя N_е, кВт,

N_е = . (15)

Литровая мощность двигателя N_л, кВт/л,

N_л = . (16)

Эффективный крутящий момент двигателя М_е, Н×м,

М_е = . (17)

Эффективный кпд двигателя

h_е = h_i h_м, (18)

где h_м - механический кпд, оп­ределяемый по формуле

h_м = Р_е/Р_i.

Удельный эффективный расход топлива g_е, г/(кВт×ч),

g_е = g_i/h_м. (19)

Часовой расход топлива G_т, кг/ч,

G_т = g_еN_е/1000. (20)

2.2 Построение индикаторной диаграммы

На основании данных задания производится построение инди­каторной диаграммы действительного цикла двигателя (рисунок 1а, 1б).

При построении диаграммы ее масштабы рекомендуется выби­рать с таким расчетом, чтобы получить высоту равной 1,2-1,7 ее основания. Отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра V_h, рекомендуется выбирать равным ходу поршня в масштабе 1:1; 1,5:1 или 2:1. Масштаб давлений рекомендуется выбирать 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07-0,1 МПа/им.

Отрезок ОА, соответствующий объему камеры сгорания V_с, рассчитывается по формуле

ОА = АВ/(e - 1) мм, (21)

отрезок z’z для дизелей z’z = ОА(r - 1).

Затем на диаграмме наносятся давления в характерных точках Р_а, Р_с, Р_z, Р_b, Р_r. Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим или графичес­ким методами.

При этом необходимо определить ординаты промежуточ­ных расчетных точек по уравнению политропы:

- сжатия РVⁿ¹ = const;

- расширения РVⁿ² = const.

Для политропы сжатия Р_xV_xⁿ¹ = Р_аV_аⁿ¹, откуда

Р_x = Р_а (V_а/V_x)ⁿ¹, (22)

где Р_x, V_x - давление и объем в искомой промежуточной точке.

Отношение V_a/V_x изменяется в пределах I-e.

Аналогично для политропы расширения

Р_x = Р_b (V_b/V_x)ⁿ², (23)

Отношение V_b/V_x изменяется для карбюраторного дви­гателя в интервале I-e, для дизелей – I-d.

Результаты расчета политроп сжатия и расширения аналитическим методом сводятся в таблицу (таблица 3).

Таблица 3 - Результаты расчета точек политроп

Политропа сжатия	Политропа расширения
Va/Vx	Vx, л	Рx, МПа	Vx, мм	Рx, мм	Vb/Vx	Vx, л	Рx, МПа	Vx, мм	Рx, мм
1.e					1.d

Для получения действительной индикаторной диаграммы rr’aа”c’fc”z_дb’b”a’r (скругление индикаторной диаграммы) производится выбор:

- фаз газораспределения (открытие a’ и закрытие a” впускного клапана, открытие b’ и закрытие r’ выпускного кла­пана);

- угла опережения зажигания (впрыска) - точка c’;

- периода задержки воспламенения - отрезок c’f;

- угла, соответствующего максимальному давлению сгорания (точка z_д).

Также производится расчет:

- значения давления в верхней мертвой точке процесса сгорания P_c", МПа, P_c"=(1,15-1,25)P_c;

- значения максимального давления процесса сго­рания Р_zд, МПа, (бензиновый двигатель Р_zд=0,85Р_z, дизель Р_zд=Р_z).

Для определения местоположения указанных точек устанавли­вается связь между углом j поворота коленчатого вала и перемещением поршня

АХ = АВ[(1-cosj) + l(1-cos2j)/4]/2, (24)

где l - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (l=0,25-0,3).

Расчеты положения точек сводятся в таблицу (таблица 4).

Таблица 4 - Положения точек диаграммы

Обозначение точки

Положение точки

j, град

Расстояние АХ, мм

Соединяя плавными кривыми точки, получим скругленную действительную индикаторную диаграмму.

2.3 Указания по выполнению контрольных работ

Контрольную работу можно выполнять в ученической тетради.

Математические формулы, входящие в текст, пишутся в отдельной строке, после формулы дается обозначение символов, входящих в нее.

Таблицы должны иметь порядковую нумерацию и название. Располагать в тексте таблицы, а также рисунки необходимо вблизи от первой ссылки на них.

Все слова в записке необходимо писать полностью, за исключением общепринятых и допускаемых сокращений, а также стандартных сокращений размерностей физических и других величин.

Рисунок 1а – Индикаторная диаграмма бензинового двигателя

Рисунок 1б – Индикаторная диаграмма дизеля

Приложение А

Дата добавления: 2015-05-08