内燃机课程设计指导书.docVIP

1 柴油机基本参数选定 1.1 内燃机设计的基本要求 功率Pe 有效功率是柴油机基本性能指标。任务书已指定有效功率Pe=88kw。 2、转速n 一般车用柴油机转速为2000r/min～4000r/min，任务书已指定所需转速n=2800r/min。 3、冲程数τ 本设计中的车用柴油机都采用四冲程，即τ=4 4、平均有效压力Pem 平均有效压力Pem表示每一工作循环中单位气缸工作容积所做的有效功，一般车用柴油机的平均有效压力为0.55Mpa～1.0 Mpa，任务书已经指定平均有效压力Pem=0.71Mpa。 5、有效燃油消耗率be 这是柴油机最重要的经济性指标。四冲程非增压柴油机215[g/(kw·h)]～285[g/(kw·h)]。 6、可靠性和寿命 可靠性和寿命是车用柴油机的基本要求之一，设计时必须提出具体指标，但本课程设计从略。 1.2 柴油机基本参数选用 由有效功率计算公式： 可知由于Pe、Pem、n、τ已选定，则柴油机的总排量也已选定，下一步设计应选定柴油机的基本结构参数：气缸直径d、活塞行程S、缸数i及其它一些参数。 1、气缸直径d 气缸直径d的选取影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的机械负荷和热负荷。因为设计的是120系列柴油机，所以气缸直径d=120mm。 2、活塞行程S 车用柴油机的S/d=1.0～1.3，任务书规定了活塞行程S=118mm，S/d=0.9833在允许范围内。 气缸数i及气缸排列方式 由有效功率计算公式： 得出 。 排列方式为直列式。 4、连杆长度L与曲柄连杆比λ=R/L 连杆长度加大，会使柴油机总高度增加；虽然连杆摆角减小，侧压力减小，但效果不明显；而且连杆重量加大，往复运动质量惯性力加大。因而尽量采用短连杆，一般λ值在1/3～1/5之间。因为所设计柴油机为120系列，所以连杆长l=263mm,连杆比λ=R/l=0.224,在允许范围内。 5、气缸中心距l0及其与气缸直径之比l0/d 因为所设计柴油机为120系列，所以所选气缸中心距=166mm,,在1.2～1.6的允许范围内。6、压缩比εc 选用压缩比εc也就是选用燃烧室容积。任务书给定车用柴油机的εc在18～23。取 2 柴油机的近似热计算 柴油机工作过程热计算是对柴油机各工作过程中工质的状态参数、主要性能指标进行计算，并绘出示功图。通过热计算可以分析各工作过程的影响因素，找出提高动力性和经济性的途径，又为动力计算、结构设计提供数据。柴油机实际循环热力计算有近似热计算（简单计算法）和模拟热计算（电算法）二种。本设计要求进行近似热计算。 2.1 燃料燃烧热化学计算 1、理论空气量L0 (千摩尔/千克柴油) 燃料采用轻柴油，， 计算得 0.495 （千摩尔/千克柴油） 2、新鲜空气量M1 (千摩尔/千克) ——过量空气系数，，取 计算得 0.742（千摩尔/千克） 3、燃烧产物M2 (千摩尔/千克) 轻柴油低热值 千焦/千克 计算得 0.774（千摩尔/千克） 理论分子变更系数 实际分子变更系数 其中，γr——残余废气系数，γr=0.03～0.06，取。 二、换气过程计算 1、排气压力（气缸内废气压力）Pr 取 2、气缸内排气温度（残余废气温度）Tr Tr = 970～1170（K） 取 3、进气终点压力Pa （M）（） 其中: 之间，取。 。（MPa） 3、压缩终点充量的状态参数 压力 Mpa 温度 K 2.4 燃烧过程计算 1、热量利用系数ζZ 热量利用系数ζZ表示燃烧热量被工质吸收多少的程度。燃烧终点的热量利用系数ζZ在此范围内选取：ζZ=0.85~0.95，取. 2、燃烧最高压力PZ 按结构强度及寿命要求选取，本设计中5～9Mpa，取。 3、压力升高比 位于内。 4、燃烧最高温度 1）工质的平均等容摩尔热容和平均等压摩尔热容间有如下关系： [kJ/(kmol·K)] 工质的平均等压摩尔热容按下列方法计算： T（K） 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.2 2.6 3.0 ∞ 673 32.100 31.736 31.472 31.284 31.112 30.886 30.723 30.601 29.797 873 32.963 32.565 32.272 32.050 31.862 31.577 31.401 31.275 30.413 1073 3