Графики изменения параметров бензинового и дизельного двигателя
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет
сервиса и экономики
НОВГОРОДСКИЙ ФИЛИАЛ
Кафедра «Технических и естественнонаучных дисциплин»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Дисциплина «Технологические процессы в сервисе»
Тема «Расчётно-графическое определение параметров внешней скоростной характеристики транспортного поршневого двигателя»
Выполнил:
студент 3 курса 110У группы
специальности 100101 Автосервис
Артамонов Александр
Геннадьевич
Ф.И.О. студента
№ зачетной книжки:С.Г.О 4290
Проверила: Шараева Анна
Вадимовна
Ф.И.О. преподавателя
Великий Новгород
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. Расчётно-графическое определение параметров внешней скоростной характеристики транспортного поршневого двигателя .
1.1 Расчёт бензинового двигателя .
1.2 Расчёт дизельного двигателя .
1.3 Графики изменения параметров бензинового и дизельного двигателя.
1.4 Вывод.
ВВЕДЕНИЕ
Основой силового модуля современных транспортных средств является поршневой двигатель внутреннего сгорания – тепловая машина, преобразующая теплоту сгорания углеводородных топлив в механическую энергию.
В процессе эксплуатации параметры работы двигателя (развиваемые мощность и крутящий момент, массовый и удельный расходы топлива, выброс токсичных и канцерогенных веществ с отработавшими газами и др.) существенно ухудшаются и возникает необходимость в автосервисном воздействии на двигатель, то есть в различных регулировках или текущем ремонте его систем и узлов.
Правильность реализованных технологических процессов в сервисе и выбранного инструментария, достаточность квалификационного уровня исполнителей и наличие у них устойчивых навыков выполнения конкретных услуг, а также, в конечном итоге, соответствие автомобиля в целом и отремонтированного двигателя в частности правилам безопасности дорожного движения могут быть проверены, например, путём сравнения ряда замеренных на испытательном стенде и расчётно-теоретических параметров работы двигателя.
Целью работы является закрепление знаний, полученных на лекционных и практических по дисциплине.
Задачами работы являются приобретение навыков расчёта и построения скоростной зависимости бензинового или дизельного двигателя, анализ регулировочных кривых, а также оценка качества выполненных регулировочных и ремонтных воздействий на двигатель.
1. Расчётно-графическое определение параметров внешней скоростной характеристики транспортного поршневого двигателя
1.1 Расчёт бензинового двигателя
В качестве базового принимаем четырёхтактный 4-цилиндровый безнаддувный бензиновый двигатель (плотность воздуха на всасывании Pо=1,21 кг/м3), в котором для стехиометрического сгорания 1 кг топлива требуется 14,95 кг воздуха (L0=14,95 кг/кг).
Таблица 1: Варианты расчёта.
| Параметры | Варианты | |||||
| резерв | ||||||
| Эффективная мощность двигателя Ne, кВт | ||||||
| Частота вращения коленчатого вала в режиме эффективной мощности nN, мин-1 | ||||||
| Объём двигателя Vдв, л | 1,35 | 1,40 | 1,45 | 1,50 | 1,55 | 1,60 |
| Ход поршня S, мм | ||||||
| Коэффициент избытка воздуха LN на режиме эффективной мощности | 0,90 | 0,90 | 0,92 | 0,91 | 0,91 | 0,90 |
| Удельный эффективный расход топлива на режиме эффективной мощности qeN, г/кВтч |
Для расчёта принимаем вариант – резерв.
Расчёт.
1. Мощность в расчётных точках:
Nex=Ne·nx/nN·(1+nx/nN-(nx/nN)2); кВт
N500=68·500/5550·(1+500/5550-(500/5550)2)= 6,043 кВт
N1000=68·1000/5550·(1+1000/5550-(1000/5550)2)= 12,821 кВт
N2000=68·2000/5550·(1+2000/5550-(2000/5550)2)= 27,492 кВт
N3000=68·3000/5550·(1+3000/5550-(3000/5550)2)=41,837 кВт
N4000=68·4000/5550·(1+4000/5550-(4000/5550)2)=53,679 кВт
N5000=68·5000/5550·(1+5000/5550-(5000/5550)2)=60,843 кВт
N6000=68·6000/5550·(1+6000/5550-(6000/5550)2)=61,152 кВт
2. Эффективный крутящий момент:
Mex=9550· Nex/ nx; Нм
M500=9550· 6,043 / 500 =115,43 Нм
M1000=9550· 12,821/ 1000= 122,444 Нм
M2000=9550· 27,492/ 2000 =131,276 Нм
M3000=9550· 41,837/ 3000= 133,181 Нм
M4000=9550· 53,679/ 4000 =128,158 Нм
M5000=9550· 60,843/ 5000 =116,209 Нм
M6000=9550· 61,152/ 6000 =97,333 Нм
3. Средняя скорость поршня.
Vсрх=333·10-7·S· nx; м/с
V500=333·10-7·80· 500 =1,332 м/с
V1000=333·10-7·80· 1000 =2,664 м/с
V2000=333·10-7·80· 2000=5,328 м/с
V3000=333·10-7·80· 3000=7,992 м/с
V4000=333·10-7·80· 4000=10,656 м/с
V5000=333·10-7·80· 5000 =13,32 м/с
V6000=333·10-7·80· 6000 =15,984 м/с
4. Среднее эффективное давление цикла.
Pex=120· Nex / Vдв ·nx; МН/м2
P500=120·6,043 /1,60·500=0,907 МН/м2
P1000=120·12,821 /1,60·1000=0,962 МН/м2
P2000=120·27,492 /1,60·2000=1,031 МН/м2
P3000=120·41,837 /1,60·3000=1,046 МН/м2
P4000=120·53,679 /1,60·4000=1,006 МН/м2
P5000=120·60,843 /1,60·5000=0,913 МН/м2
P6000=120·61,152 /1,60·6000=0,764 МН/м2
5. Среднее давление механических потерь.
Pmx=0.034+0.0113· Vсрх; МН/м2
P500=0.034+0.0113· 1,332=0.049 МН/м2
P1000=0.034+0.0113· 2,664=0.064 МН/м2
P2000=0.034+0.0113· 5,328=0.094 МН/м2
P3000=0.034+0.0113· 7,992=0.124 МН/м2
P4000=0.034+0.0113· 10,656=0.154 МН/м2
P5000=0.034+0.0113· 13,32=0.185 МН/м2
P6000=0.034+0.0113· 15,984=0.215 МН/м2
6. Среднее индикаторное давление цикла.
Pix= Pex+ Pmx; МН/м2
P500= 0,907 + 0.049=0.956 МН/м2
P1000= 0,962 + 0.064=1.026 МН/м2
P2000= 1,031 + 0.094=1.125 МН/м2
P3000= 1,046 + 0.124=1.170 МН/м2
P4000= 1,006 + 0.154=1.161 МН/м2
P5000= 0,913 + 0.185=1.097 МН/м2
P6000= 0,764 + 0.215=0.979 МН/м2
7. Индикаторный крутящий момент.
Mix=79.59· Vдв · Pix; Нм
M500=79.59·1,60· 0.956=121,686 Нм
M1000=79.59·1,60· 1.026=130,617 Нм
M2000=79.59·1,60· 1.125=143,283 Нм
M3000=79.59·1,60· 1.170=149,022 Нм
M4000=79.59·1,60· 1.161=147,833 Нм
M5000=79.59·1,60· 1.097=139,716 Нм
M6000=79.59·1,60· 0.979= 124,672Нм
8.Удельный эффективный расход топлива.
qex=qeN·(1.55-1.55· nx/nN+(nx/nN)2); г/кВтч
q500=294·(1.55-1.55· 500/5550+(500/5550)2)=417,032 г/кВтч
q1000=294·(1.55-1.55· 1000/5550+(1000/5550)2)=383,137 г/кВтч
q2000=294·(1.55-1.55· 2000/5550+(2000/5550)2)=329,663 г/кВтч
q3000=294·(1.55-1.55· 3000/5550+(3000/5550)2)=295,278 г/кВтч
q4000=294·(1.55-1.55· 4000/5550+(4000/5550)2)=279,982 г/кВтч
q5000=294·(1.55-1.55· 5000/5550+(5000/5550)2)=283,776 г/кВтч
q6000=294·(1.55-1.55· 6000/5550+(6000/5550)2)=306,66 г/кВтч
9. Часовой расход топлива.
GTx=0.001· qex· Nex; кг/ч
G500=0.001· 417,032 · 6,043=2,520 кг/ч
G1000=0.001· 383,137 · 12,821=4,912 кг/ч
G2000=0.001· 329,663 · 27,492=9,063 кг/ч
G3000=0.001· 295,278 · 41,837=12,353 кг/ч
G4000=0.001· 279,982 · 53,679=15,029 кг/ч
G5000=0.001· 283,776 · 60,843=17,266 кг/ч
G6000=0.001· 306,66 · 61,152=18,753 кг/ч
10. Коэффициент избытка воздуха.
Lx=0.7 – 0.8
L500=0.7
L1000=0.7
L2000 – 6000 =0.8
11. Коэффициент наполнения цилиндров.
Vx=L0· Pex·Lx· qex/3600·P0;
500=14,95 · 0,907 ·0,7· 417,032 /3600·1,21=0,9081
1000=14,95 · 0,962 ·0,7· 383,137 /3600·1,21=0,885
2000=14,95 · 1,031 ·0,7· 329,663 /3600·1,21=0,817
3000=14,95 · 1,046 ·0,7· 295,278 /3600·1,21=0,742
4000=14,95 · 1,006 ·0,7· 279,982 /3600·1,21=0,677
5000=14,95 · 0,913 ·0,7· 283,776 /3600·1,21=0,622
6000=14,95 · 0,764 ·0,7· 306,66 /3600·1,21=0,563
Полученные данные группируем в таблицу.
Таблица 2: Расчётные данные.
| Частота вращения коленчатого вала, мин-1 | Параметры внешней скоростной характеристики | |||||||||
| Ne, кВт | Me, Нм | Рех, МН/м2 | Vср,м/с | Рmх,МН/м2 | Mi, Нм | ge,г/кВтч | GТ, кг/ч | V | ||
| 6,043 | 115,43 | 0,907 | 1,332 | 0,049 | 121,686 | 417,032 | 2,52 | 0,091 | ||
| 12,821 | 122,444 | 0,962 | 2,664 | 0,064 | 130,617 | 383,137 | 4,912 | 0,885 | ||
| 27,492 | 131,276 | 1,031 | 5,328 | 0,094 | 143,283 | 329,663 | 9,063 | 0,817 | ||
| 41,837 | 133,181 | 1,046 | 7,992 | 0,124 | 149,022 | 295,278 | 12,353 | 0,742 | ||
| 53,679 | 128,158 | 1,006 | 10,656 | 0,154 | 147,833 | 279,982 | 15,029 | 0,677 | ||
| 60,842 | 116,209 | 0,913 | 13,32 | 0,185 | 139,716 | 283,776 | 17,266 | 0,622 | ||
| 61,152 | 97,333 | 0,764 | 15,984 | 0,215 | 124,672 | 306,66 | 18,753 | 0,563 |
По данным таблицы строим графики внешней скоростной характеристики ДВС.
1.2 Расчёт дизельного двигателя
В качестве базового принимаем четырёхтактный 8-цилиндровый дизельный двигатель с наддувом (плотность воздуха на всасывании Pо=1,73 кг/м3), в котором для стехиометрического сгорания 1 кг топлива требуется 14,45 кг воздуха (L0=14,45 кг/кг).
Таблица 3: Варианты расчёта.
| Параметры | Варианты | |||||
| резерв | ||||||
| Эффективная мощность двигателя Ne, кВт | ||||||
| Частота вращения коленчатого вала в режиме эффективной мощности nN, мин-1 | ||||||
| Объём двигателя Vдв, л | 14,0 | 14,2 | 14,5 | 14,8 | 15,0 | 15,0 |
| Ход поршня S, мм | ||||||
| Коэффициент избытка воздуха LN на режиме эффективной мощности | 1,56 | 1,57 | 1,58 | 1,59 | 1,60 | 1,61 |
| Удельный эффективный расход топлива на режиме эффективной мощности qeN, г/кВтч |
Для расчёта принимаем вариант – резерв.
Расчёт.
1. Мощность в расчётных точках:
Nex=Ne·nx/nN·(0,87+1,13·nx/nN-(nx/nN)2); кВт
N500=315·500/2450·(0,87+1,13·500/2450-(500/2450)2)= 68,07 кВт
N1000=315·1000/2450·(0,87+1,13·1000/2450-(1000/2450)2)= 149,73 кВт
N1500=315·1500/2450·(0,87+1,13·1500/2450-(1500/2450)2)= 228,92 кВт
N2000=315·2000/2450·(0,87+1,13·2000/2450-(2000/2450)2)= 289,55 кВт
2. Эффективный крутящий момент:
Mex=9550· Nex/ nx; Нм
M500=9550· 68,07 / 500 =1300,137 Нм
M1000=9550· 149,73 / 1000= 1422,435 Нм
M1500=9550· 228,92 / 1500 =1457,4573 Нм
M2000=9550· 289,55 / 2000= 1382,6012 Нм
3. Средняя скорость поршня.
Vсрх=333·10-7·S· nx; м/с
V500=333·10-7·148· 500 =2,4642 м/с
V1000=333·10-7·148· 1000 =4,928 м/с
V1500=333·10-7·148· 1500=7,393 м/с
V2000=333·10-7·148· 2000=9,857 м/с
4. Среднее эффективное давление цикла.
Pex=120· Nex / Vдв ·nx; МН/м2
P500=120·68,07 /15·500=1,089 МН/м2
P1000=120·149,73 /15·1000=1,197 МН/м2
P2000=120·228,92 /15·1500=1,220 МН/м2
P3000=120·289,55 /15·2000=1,158 МН/м2
5. Среднее давление механических потерь.
Pmx=0.09+0.0112· Vсрх; МН/м2
P500=0.09+0.0112· 2,4642 =0,1176 МН/м2
P1000=0.09+0.0112· 4,928 =0,1452 МН/м2
P1500=0.09+0.0112· 7,393 =0,1728 МН/м2
P2000=0.09+0.0112· 9,857 =0,2003 МН/м2
6. Среднее индикаторное давление цикла.
Pix= Pex+ Pmx; МН/м2
P500= 1,089 + 0,1176 =1,2066 МН/м2
P1000= 1,197 + 0,1452 =1,3422 МН/м2
P1500= 1,220 + 0,1728=1,3928 МН/м2
P2000= 1,158 + 0,2003 =1,3583 МН/м2
7. Индикаторный крутящий момент.
Mix=79.59· Vдв · Pix; Нм
M500=79.59·15· 1,2066=1440,4994 Нм
M1000=79.59·15· 1,3422=1602,3854 Нм
M1500=79.59·15· 1,3928=1662,7942 Нм
M2000=79.59·15· 1,3583=1621,6064 Нм
8. Удельный эффективный расход топлива.
qex=qeN·(1.2- nx/nN+0,8·(nx/nN)2); г/кВтч
q500=235·(1.2-500/2350+0,8·(500/2350)2)= 242,9001 г/кВтч
q1000=235·(1.2-1000/2350+0,8·(1000/2350)2)= 218,327 г/кВтч
q1500=235·(1.2-1500/2350+0,8·(1500/2350)2)= 209,4807 г/кВтч
q2000=235·(1.2-2000/2350+0,8·(2000/2350)2)= 216,3612 г/кВтч
9. Часовой расход топлива.
GTx=0.001· qex· Nex; кг/ч
G500=0.001· 242,9001 · 68,07 =16,534 кг/ч
G1000=0.001· 218,327 · 149,73 =32,690 кг/ч
G1500=0.001· 209,4807 · 228,92 =47,954 кг/ч
G2000=0.001· 216,3612 · 289,55 =62,647 кг/ч
10. Коэффициент избытка воздуха.
L500=0.7·LN
L1000 – 2000 =0.8·LN
L500=0.7·1.6=1.12
L1000 – 2000 =0.8·1.6=1.28
11. Коэффициент наполнения цилиндров.
Vx=L0· Pex·Lx· qex/3600·P0;
500=15 · 1,089·1.12· 242,9001/3600·1,73=0,713
1000=15 · 1,197·1.28· 218,327/3600·1,73=0,806
1500=15 · 1,220·1.28· 209,4807/3600·1,73=0,788
2000=15 · 1,158·1.28· 216,3612/3600·1,73=0,772
Таблица 4: Расчётные данные.
| Частота вращения колен-чатого вала, мин-1 | Параметры внешней скоростной характеристики | |||||||||
| Nex, кВт | Mex, Нм | Реx, МН/м2 | Vсрx, м/с | Рmx, МН/м2 | Mix, Нм | gex,г/кВтч | GТx, кг/ч | Vx | ||
| 68,07 | 1300,137 | 1,089 | 2,4642 | 0,1176 | 1440,4994 | 242,9001 | 16,534 | 0,713 | ||
| 149,73 | 1422,435 | 1,197 | 4,928 | 0,1452 | 1602,3854 | 218,327 | 32,690 | 0,806 | ||
| 228,92 | 1457,4573 | 1,220 | 7,393 | 0,1728 | 1622,7942 | 209,4807 | 47,954 | 0,788 | ||
| 289,55 | 1382,6012 | 1,158 | 9,857 | 0,2003 | 1621,6064 | 216,3612 | 62,647 | 0,772 |
Графики изменения параметров бензинового и дизельного двигателя