3.Методические указания по выполнению курсовой работы. Введение.

Во введении показать важность понимания энергетических показателей ДВС автомобильной техники в оценке эффективности использования автомобиля. Рассмотреть важность рассматриваемых вопросов для специалиста автосервиса

Раздел I. Моделирование и прогнозирование энергетических показателей поршневых двигателей внутреннего сгорания

1.1. Методика моделирования и прогнозирования энергетических показателей двигателя

Итоговыми показателями энергетических свойств поршневых двигателей, которые в значительном числе случаев приходится прогнозировать, являются:

номинальная мощность двигателя – N_{e ном} кВт при номинальной частоте вращения коленчатого вала (к.в.) двигателя - n_ном;

эффективная мощность при определенных режимах и условиях N_e – кВт;

максимальный и номинальный крутящие моменты М_кmax, M_kном при n_м и n_ном;

часовой С_г, кг удельный расходы топлива q_е, г/(кВт ч). Для определения этих показателей используются формулы 1

,(1)

где N_e – Эффективная мощность ДВС, кВт;

Р_е - среднее эффективное давление (удельная цикловая работа)

V_h- рабочий объем ДВС, л;

z – коэффициент тактности ДВС (для 4-х тактных ДВС z=2);

n – частота вращения к.в. ДВС, мин^-1;

Q_n –теплотворность топлива, кДж;

η_i η_м – индикаторный, механический КПД.

При этом по первой и второй формулам могут определяться как номинальные, так и другие значения мощности в зависимости от того, при каком скоростном режиме определялось среднее эффективное давление Р_е, и какую частоту вращения n_ном, n_м и др. подставлять в формулы.

Как видно из приведенных формул, определяющим показателем энергетических свойств поршневого двигателя является удельная цикловая работа – т. е. среднее эффективное давление Р_е. Зная его значение можно рассчитать все остальные показатели.

В классическом варианте математического моделирования рабочего процесса эту величину получают путем формирования и интегрирования площади индикаторной диаграммы, эквивалентной индикаторной работе,

Однако существует другой приближенный, но менее трудоемкий путь оценки Р_е, который может с успехом применяться для решения задач прогнозирования показателей и характеристик двигателей (формула 2).

, (2)

где Q_n – теплотворность топлива;

_в - плотность воздуха;

η_v – коэффициент наполнения;

α – коэффициент избытка воздуха;

l_o – стехиометрический коэффициент (теоритически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива).

Физическая сущность приведенной формулы состоит в том, что удельная цикловая работа (при единичном рабочем объеме) зависит от:

воздушного циклового заряда – _в·η_v;

степени его насыщения топливом – 1/α

Произведение этих величин с учетом дает удельную цикловую теплоту

, (3)

т.е. тот энергетический потенциал, которым располагает вводимый в двигатель энергоноситель.

Эффективность преобразования этого потенциала в цикловую работу учитывается индикаторным КПД, а эффективную работу можно определить, умножив полученный результат на механический КПД.

С учетом приведенной зависимости задача интегрального моделирования заключается в расчете или оценочном определении всех входящих в формулу Р_е величин.

Исходными данными для такого моделирования служат:

размерность двигателя – D, D, i или V_h , т. е. диаметр цилиндра (D) и ход поршня (S) (или рабочий объем - V_h ), число цилиндров (i);

ε – степень сжатия;

n – частота вращения коленчатого вала;

Р_о – внешние условия: давление окружающей среды, мм.рт.ст.,

Т_о - температура окружающей среды, ⁰С

Остальные параметры выбираются на основании опытных данных для аналогичных двигателей или оцениваются приближенно на основе теоретических соображений.