Методические указания к решению задач по теме «Основы теории автомобильных двигателей»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ»

1.Мощность двигателя

Основные определения.

Индикаторная мощность двигателя Ni , кВт;

Ni=(pi*V_h*n*k*z)/60, (1.1)

где pi – среднее индикаторное давление, МПа;

V_h – рабочий объем цилиндра, л;

n – частота вращения вала, об/мин;

k – коэффициент, учитывающий тактность двигателя (k=0.5 – для четырехтактных и k=1.0 - для двухтактных);

z – число цилиндров.

Среднее инликаторное давление pi, МПа,

pi=Li/(10³V_h)=f/(l*m), (1.2)

где Li – индикаторная работа цилиндра за один цикл, Дж;

f – площадь индикаторной диаграммы, мм2;

l – длина основания (базы) индикаторной диаграммы, мм;

m – масштаб давлений диаграммы, мм/МПа.

Индикаторная мощность может быть определена по формуле

Ni=Q_T*h_i, (1.3)

где Q_T – расход теплоты, кДж/с;

h_i – индикаторный к.п.д. двигателя.

Эффективная мощность двигателя

Ne=Ni*h_м, (1.4)

где h_м – механический к.п.д. двигателя;

Nе=(pe*V_h*n*k*z)/60, (1.5)

где pe=pi*h_м – среднее эффективное давление.

Крутящий момент двигателя Мкр, Дж

Мкр=9550*N/n, (1.6)

где N – мощность двигателя, кВт;

n - частота вращения вала, об/мин.

Пример. Определить индикаторную мощность одноцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания при среднем индикаторном давлении 0.67 МПа. Диаметр цилиндра 105 мм и ход поршня 130 мм. Частота вращения вала в минуту 1500.

Решение. Индикаторная мощность двигателя

Ni=(pi*V_h*n*k*z)/60;

Рабочий объем цилиндра

V_h=((pd²)/4)*S=((3,14*1,05²)/4)*1,3=1,128 л..

Ni=(0,67*1,128*1500*0,5)/60=9,44 кВт.

Ответ: Ni=9,44 кВт.

1.Определить индикаторную мощность одноцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания при среднем индикаторном давлении 0.87 МПа. Диаметр цилиндра 115 мм и ход поршня 135 мм. Частота вращения вала в минуту 1300.

2.Каково среднее эффективное давление при работе 16-и цилиндрового двухтактного дизеля с эффективной мощностью 3000 кВт, если частота вращения вала 850 об/мин, диаметр цилиндра 230мм, ход поршня 300 мм.

3.Определить среднее индикаторное давление по условиям предыдущей задачи, если механический к.п.д. двигателя 0,83.

4.Определить эффективную мощность 16-и целиндрового четырехтактного карбюраторного автомобильного двигателя с размерами цилиндра: диаметр 82 мм и ход поршня 110 мм, частота вращения вала 2800 об/мин, среднее индикаторное давление 0,795 Мпа. Механический к.п.д. двигателя принять равным 0,85.

5.Определить крутящий момент дизеля мощностью 600кВт при частоте вращения вала 1400 об/мин.

6.Определить индикаторную мощность 16-и цилиндрового четырехтактного дизеля, имеющего диаметр цилиндра 150 мм и ход поршня 180 мм, работающего с частотой вращения вала 1500 об/мин. индицированием двигателя получена индикаторная диаграмма площадью 2000 мм2 при масштабе давлений 12 мм/Мпа. Длина индикаторной диаграммы 180 мм.

7.Определить степень загрузки 16-и цилиндрового четырехтактного дизеля с диаметром цилиндра 318 мм и ходом поршня 330 мм, если частота вращения вала 750 об/мин и двигатель работает со средним эффективным давлением 0,76 Мпа. Номинальная эффективная мощность двигателя 882 кВт

2. Расход топлива и к.п.д. двигателей внутреннего сгорания

Индикаторный к.п.д.

h_i=N_i/Q_T=N_i/(BQ^r_н)=1/(b_iQ^r_н), (2.1)

где B – расход топлива, кг/с;

Q^r_н – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

Ni – мощность, кВт;

bi=B/Ni – удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт*с).

Эффективный к.п.д.

h_е=N_е/Q_т=N_е/(BQ^р_н)=1/(b_eQ^р_н), (2.2)

где bе=B/Nе – удельный эффективный расход топлива.

Механический к.п.д.

h_м=N_е/N_i=(N_i-DN)/N_i=1-(DN/N_i), (2.3)

где DN – потери мощности на трение и привод вспомогательных механизмов.

bi=B/Ni, (2.4)

где B – расход топлива, кг/с.

bе=B/Nе, (2.5)

Задачи.

Пример. Определить расход топлива на один цикл шестицилиндрового четырехтактного дизеля с эффективной мощностью 736 кВт и частотой вращения вала 740 об/мин при удельном расходе топлива 224 г на 1 кВт*ч.

Решение. Часовой расход топлива двигателем

B=be*Ne=736*0,224=165 кг/ч.

Расход топлива на один цилиндр

Bц=B/(60*z)=165/(60*6)=0,458 кг/мин.

Расход топлива на цикл с учетом того, что у четырехтактного двигателя один рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала:

bц=(Bц*2)/n=(0,485*2)/740=0,00124 кг.

Ответ: bц=0,00124кг.

1. Найти механический к.п.д. дизельного двигателя, если расход топлива 23 кг/ч, теплота сгорания топлива 42500 кДж, эффективный к.п.д – 36%, а индикаторная мощность – 100 кВт.

2. Определить эффективный к.п.д. двигателя, потребляющего в 1ч 182 кг дизельного топлива с низшей теплотой сгорания топлива 42500 кДж/кг при мощности 880 кВт.

3. Найти удельный эффективный расход топлива двигателем,если его эффективный к.п.д. 40% и низшая теплота сгорания топлива 42000 КДж/кг.

4. Определить экономию топлива в кг/ч, которую дает замена карбюраторного двигателя дизелем при средней мощности 100 кВт, если к.п.д. карбюраторного двигателя 28%, а дизеля – 36%. Теплоту сгорания бензина принять равной 43500 кДж/кг и дизельного топлива 42500 кДж/кг.

5. Определить эффективную мощность двенадцатицилиндрового двухтактного двигателя, работающего с частотой вращения вала 750 об/мин, если на каждый рабочий цикл подается 0,615 г дизельного топлива с теплотой сгорания42500 кДж/кг. Эффективный к.п.д.двигателя37,5%.