МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра    “Сервис  и  техническая   эксплуатация   автотранспортных средств”

 

 

 

 

Рабочие процессы, конструкция и основы расчета автомобильных двигателей

 

методические указания

к лабораторным работам

 

 

 

для студентов

специальности 230100.02 - “Эксплуатация и обслуживание транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)”

 

 

 

 

 download archive

 

Ростов-на-Дону 2002

Составитель: канд. техн. наук, доцент Сокол Н.А.

                 

 

Рабочие процессы, конструкция и основы расчета автомобильных двигателей: Метод. Указания к лабораторным работам. – Ростов- на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2002.- 7 с.

 

 

Методические указания к лабораторным работам №3 «Определение коэффициентов наполнения и остаточных газов двигателя внутреннего сгорания», №4 «Определение давления  в конце процесса сжатия, сгорания и расчет среднего индикаторного давления двигателя с искровым зажиганием», №5 «Определение эффективных показателей цикла ДВС», по дисциплине “Рабочие процессы, конструкция и основы расчета автомобильных двигателей” предназначены для студентов специальности 230100.02 - “Эксплуатация и обслуживание транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)”. Они содержат сведения о расчетных методах определения коэффициентов наполнения и остаточных газов, позволяющих оценить совершенство процесса впуска. Производится определение коэффициента наполнения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и коэффициента остаточных газов в зависимости от среднего давления впуска на основе опытных данных. Выполняются расчеты по определению давления в конце сжатия, сгорания и расширения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Приводятся расчеты эффективных показателей цикла для различных типов двигателя в зависимости от степени сжатия.

 

 

Печатается по решению методической комиссии конструкторского факультета

 

Научный редактор: д-р техн. наук, профессор Г.Н. Дьяченко

 

Рецензент – канд. техн. наук, профессор С.И. Ананьев

 

 

 

Ó Издательский центр ДГТУ, 2002

 

Лабораторная работа №3

Определение коэффициентов наполнения и остаточных газов двигателя внутреннего сгорания

 

1. Цель работы: экспериментально-расчетным путем определить коэффициент наполнения в зависимости от высоты подъема клапана и частоты вращения коленчатого вала, а также построить зависимость коэффициента остаточных газов от среднего давления впуска.

2. Содержание работы.

Весовое наполнение карбюраторного двигателя горючей смесью или дизеля воздухом за один цикл Gцикл определяется с помощью характеристического уравнения:

Gцикл=[paVh/(RTa)]sn,

где  pa – давление впуска;

Vh – рабочий объем цилиндра;

R – газовая постоянная воздуха;

Ta – температура газов в н.м.т. (Ta=353К);

s – доля приращения объема горючей смеси за счет остаточных газов ();

e - степень сжатия;

n - коэффициент полноты заряда (n=1,08).

Вес смеси или воздуха, который заполнил бы цилиндр в теоретических условиях найдем из выражения:

Gтеор=pоVh/RTо,

где  pо – атмосферное давление (pо=0,1013МПа);

Tо – температура окружающего воздуха (Tо=290 К);

Отношение Gцикл/Gтеор=hv – коэффициент наполнения двигателей.

                      (2.1)

Подставив в (2.1) выражение Ра=Ро-(sVhn/3if)2(r×10-5/j2×2g) [1], получим:

,(2.2)

где q - угол фаски клапана, q=450.

Коэффициент остаточных газов g представляет собой отношение веса остаточных газов Gr к весу смеси Go, поступившей в цилиндр.

,

так как Rr/R0=b – коэффициент молекулярного изменения и Vr/Vh=1/(e-1), то

                               (2.3)

где Pr – давление остаточных газов (Pr=1,25 P0);

Tr – температура остаточных газов (Tr=900 К).

Решая совместно уравнения (2.1) и (2.3), получаем выражение для

,                        (2.4)

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

Расчетным путем для заданных двигателей (вариант задания) определяются значения Ра для h1=7 мм, h2=8 мм, h3=9 мм, при n=3000 об/мин, предварительно определив f1, f2, f3 и строится график зависимости Ра=f(h) [1].

По формуле (2.2) подсчитываются значения hv для n1=2000 мин-1, n1=3000 мин-1, n1=4000 мин-1, приh1=9мм и вычерчиваем зависимость hv=f(n).

По формуле (2.4) рассчитываются g для разных значений Ра, а затем строится график g=f(Ра).

По результатам расчетов делаются выводы.

 

Литература

1. Рабочие процессы, конструкция и основы расчета автомобильных двигателей: Метод. указания к лабораторным работам. – Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2001-8 с.

 

 

Лабораторная работа №4

Расчет параметров процессов сжатия, сгорания и расширения двигателя с искровым зажиганием

 

1. Цель работы: экспериментально-расчетным путем определить давление в конце сжатия, сгорания и расширения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. А также температуру в конце сжатия.

2. Содержание работы

Давление сжимаемых газов в конце сжатия Рс определяется на основании начала и конца политропического процесса следующим уравнением:

Рс=Ра×en1,                                   (2.1)

а температура конца сжатия формулой

Тс=Та×en1-1,                                (2.2)

                                                                                        где n1 – показатель политроны (n1=1,41-100/n), (2.3)

 n – частота вращения коленчатого вала, мин1;

 Та – 355К.

Для определения давления в конце сгорания воспользуемся соотношением

Рz=Pc×b Tz/Tc,                                 (2.4)

где b - коэффициент молекулярного изменения, (b=1,05);

Tz – температура в конце сгорания, (Tz =2845 К).

Давление в конце процесса расширения для двигателя с искровым зажиганием будет равно:

,                                  (2,5),

а температура      ,                (2,6),

где  n2 – средний показатель политропы расширения;

n2=1,26.

3. Порядок выполнения работы

По данным лабораторной работы №3 для определенных вариантов задания берем значения Ра для n=2000 мин-1, n=3000 мин-1,n=4000 мин-1, затем подсчитываем значения показателя политропы n1 по формуле (2.3) для различной частоты вращения коленчатого вала двигателя и вычисляем значения Рс по выражению (2.1). По формуле (2.2.) определяем значения Тс для указанных оборотов двигателя. Вычерчиваем зависимости Рс=f(n) и Тс=f(n).

По формуле (2.5) определяем Рв в зависимости от n и строим график  Pв=f(n) по формуле (2.6) находим значения Тв. По результатам расчетов делаем выводы.

 

Литература

1. Рабочие процессы, конструкция и основы расчета автомобильных двигателей: Метод. указания к лабораторным работам. – Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2001-8 с.

 

Лабораторная работа №5

Определение эффективности показателей цикла ДВС

 

1. Цель работы: экспериментально-расчетным путем определить среднее индикаторное давление Pi, среднее эффективное давление Ре, эффективную мощность Nе, часовой расход топлива Gт в зависимости от степени сжатия e.

2. Содержание работы

Среднее индикаторное давление является фиктивным постоянным давлением, условно действующим на поршень при его перемещении от в.м.т. до н.м.т.

         (2.1)

 

где l - степень повышения давления;

l=3,8 – карбюраторный двигатель;

l=2 – дизельный двигатель.

Действительное среднее индикаторное давление равно

Pi=P’i n,                                      (2.2)

где n - коэффициент полноты индикаторной диаграммы; n=0,95.

Среднее эффективное давление:

Pе=Pi hм,                                     (2.3)

где hм – механический КПД; hм=0,8.

Эффективная мощность равна

кВт,                                  (2.4)

где Vл – литраж двигателя; Vл=1,5 л – карбюраторный двигатель; Vл=3,0 – дизельный двигатель;

t - тактность двигателя; t=4.

Часовой расход топлива

кг/ч,                                                (2.5)

где ge – удельный расход топлива;

ge=312 г/кВтч – карбюраторный двигатель;

ge=250 г/кВтч – дизельный двигатель.

3. Порядок выполнения работы

Принимая для карбюраторного двигателя e1=8; e2=9; e3=10, находим значения РС1; РС2; РС3; (предварительно определив по формуле (2.1), значение n1 – формула (2.3) – лабораторная работа №4).

По формулам (2.3) и (2.4) вычисляем значения Рi для заданных e.

Для дизельного двигателя принимаем e1=17; e2=19; e3=21.

По формуле (2.3),(2.4), (2.5) находим Ре,Ne,Gт для всех значений e.

По результатам расчетов строим зависимость Ре=f(e), Ne=f(e) и Gт=f(e) и делаем выводы.

 

Литература

1. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1 Теория рабочих процессов: Учеб./Луканин В.Н., Морозов К.А., Хачаиян А.С. и др.; Под ред. В.Н. Луканина. – М. Высшая школа, 1995. – 368 с.

 

Исходные данные к лабораторным работам №2, №3, №4, №5.

 

 

№ вари-анта

Автомобиль

Двигатель

Степень сжатия,

e

Литраж, Л

Число цилиндров

Число впускных клапанов в одном цилиндре

Диаметр впускного клапана, мм

Диаметр поршня, мм

0

ГАЗ-53-12

ЗМЗ 53-11

7,0

4,25

8

1

47

92

1

АЗЛК-21412

331

9,5

1,48

4

1

38

82

2

ВАЗ-2110

2110

9,8

1,5

4

1

36

82

3

ВАЗ-21103

2112

10,5

1,5

4

2

29

82

4

ВАЗ-21213

21213

9,5

1,69

4

1

37,5

82

5

ЗИЛ-431410

ЗИЛ 508.10

7,1

5,97

8

1

50,5

100

6

ГАЗ-3110

ЗМ З4062

9,5

2,3

4

1

36

92

7

ГАЗ-31029

ЗМЗ 402

8,2

2,445

4

1

47

92

8

ВАЗ-21099

ВАЗ 21083

9,9

1,5

4

1

37

82

9

АЗЛК-214122

3317

8,5

1,7

4

1

42,5

85

 

 

 

 С о с т а в и т е л ь: Сокол Николай Александрович

 

 

 

 

 

Рабочие процессы, конструкция и основы расчета автомобильных двигателей: Метод. указания к лабораторным работам для студентов специальности 230100.02 “Эксплуатация и обслуживание транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Редактор А.А. Литвинова

ЛР № 020639 от 26.04.96 г. В набор             В печать   

Объем     усл.п.л.,      уч.-изд.л. Офсет. Формат  60х84/16

Бумага тип № 3. Заказ №       . Тираж      . Цена    р.

 

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,1.