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内燃机课程设计指示书
目录：
第一章 基本参数 ..................................................................................................................... 2
1.1 给定参数： ................................................................................................................ 2 1.2选定参数： ................................................................................................................. 2 第二章 近似热计算 ................................................................................................................. 3
2.1 燃料燃烧热化学计算 ................................................................................................ 3 2.2换气过程计算 ............................................................................................................. 3 2.3压缩过程计算 ............................................................................................................. 4 2.4燃烧过程计算 ............................................................................................................. 4 2.5膨胀过程计算 ............................................................................................................. 5 2.6示功图绘制 ................................................................................................................. 6 2.7柴油机性能指标计算 ................................................................................................. 7 第三章 动力计算 ..................................................................................................................... 7
3.1活塞位移、速度、加速度计算 ................................................................................. 7 3.2活塞连杆作用力分析 ................................................................................................. 9 3.3 曲柄销载荷和连杆轴承载荷 .................................................................................. 11 3.4 发火次序 .................................................................................................................. 13 3.5主轴颈载荷和主轴承载荷计算 ............................................................................... 14 第四章 柴油机总体布置 ....................................................................................................... 15 第五章 柴油机零部件简介 ................................................................................................... 16
5.2曲轴 ........................................................................................................................... 17 5.3活塞 ........................................................................................................................... 17 5.4连杆 ........................................................................................................................... 17 5.5气缸盖 ....................................................................................................................... 17 5.6气缸套 ....................................................................................................................... 17 5.7凸轮轴 ....................................................................................................................... 17 5.8喷油泵与喷油器 ....................................................................................................... 17 5.9机油系统 ................................................................................................................... 18 5.10增压器和进排气管 ................................................................................................. 18 参考资料 ................................................................................................................................. 18
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第一章 基本参数 1.1 给定参数：
气缸直径d?280㎜ 活塞行程S?285㎜ 气缸数i?16
kW 功率Pe?3675 转速n?1000r/min 压缩比?c?12.5 冲程数??4
气缸工作容积VS?17.55L
kPa 平均有效压力Pme?1572kJ/kg 轻柴油低热值：Hu?41860 燃料采用轻柴油：gc?0.87 gH?0.126 go?0.004
1.2选定参数： 机械效率?m?0.91
有效燃油消耗率be V型夹角?=50o 进气管温度T0?325K 进气升温?T?5℃ 残余废气温度Tr?900K 过量空气系数?a?2.0
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残余废气系数?r?0.01 增压压力Pk?240kPa
第二章 近似热计算 2.1 燃料燃烧热化学计算
1) 理论空气量L0?1gcgHgomol/kg) (??)（kg·
0.2112432理论空气量L0?0.4946kg·mol/kg
2）新鲜空气量M1??aL0=0.9893（千克摩尔/千克）
说明：对柴油机来说，?a总是大于1以保证喷入气缸的柴油能完全燃烧，柴油机在吸入气缸的空气量一定时，?a小意味着可以向气缸内多喷油，吸入气缸的空气的利用率高，发出的功率大。
3）燃烧产物M2?M1?gHgo?=1.0209（千克摩尔/千克） 432M2=1.0319 M14）理论分子变更系数?0?5）实际分子变更系数?1??0??r=1.0316
1??r2.2换气过程计算
.2kPaPe?Pi??m?34591）进气管内气体压力P.28kW 0?0.98Pk?235排气压力P.68kPa r?(0.85~0.95)P0?2112）气缸内排气温度Tr?900K
3）进气终点压力P.2kPa a?P0?0.98Pk?2354）进气终点温度Ta?T0??T??rTr?335.6436K
1??r3
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5）充量系数?c?1?1.0421
?c?1P0Ta1??r?cPaT06）柴油机总空气流量
Ga??s?ci?n?P0?Vs16?1000?0.2352?17.55?1.1?1.0421??6.7638kg/s
30??Ra?T030?4?0.287?3252.3压缩过程计算
1) 平均多变压缩指数n1?1.380
2) 压缩过程中任意曲轴转角?cx时的压力Pcx?Pa(Vcan1) Vcx其中：进气终点气缸容积Vca?VS?c?4?c?0.0191㎡ ?c?1?c?1?d2S 对应于?cx时的气缸容积Vcx??4d2R(1?cos?cx??2sin2?cx)?VC
式中：曲柄半径：R=S/2=0.1425m 曲柄连杆比：??3）压缩终点充量的状态参数
1 压力PMPa cb?Pa?c?7.6767R0.1425??0.1781 L0.580n 温度Tcb?Ta?c1n?1?876.4036K
2.4燃烧过程计算
1) 热量利用系数?z?0.85
2) 最高燃烧压力Pz?13.239MPa 3) 压力升高比?P?4) 燃烧最高温度TZ
Pz13.239??1.7246 Pcb7.6767 4
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燃烧方程式
?ZHu?aL0(1??r)?[(?Cpcb)m?8.313(??1)]Tcb??1(?CPZ)mTZ
在Tcb温度下，空气的平均等容摩尔热容 ??Cv?m??Cp'????'m?8.313?22.100kJ/kg?mol?K
在Tcb温度下，残余废气的平均等容摩尔热容 ??Cv?m??Cp''''m?8.313?23.187kJ/kg?mol?K
由公式：
??C????C?pcbmvcbm?8.313?30.4238kJ/kg?mol?K
?22.1108kJ/kg?mol?K
??Cvcb?m?'??Cv?'m??r??Cv?'m1??rK 经试算TZ?1893其中：在TZ温度下燃烧产物的平均等容摩尔热容??CPZ?m?34.60kJ/kg?mol?K 5）初期膨胀比?0??1TZ?1.2920
?PTcb2.5膨胀过程计算
1) 平均多变膨胀指数n2?1.28
2) 膨胀过程中任意曲轴转角?bx时的压力Pbx?Pz(对应于?bx时的气缸容积Vbx?3）后期膨胀比??VZn2) Vbxsin2?bx)?VZ
?4d2R(1?cos?bx??2?c12.5??9.6749 ?01.29204）膨胀过程终点状态参数 压力Pb? 温度Tb?Pz?n2?0.7248MPa ?1002.6967K
Tz?n?12 5