Министерство образования и науки Украины
Национальный технический университет
"Харьковский политехнический институт"
Курсовая работа
по дисциплине "Проектирование
и расчет микропроцессорных систем
транспортных средств"
Выполнил Ковалев А.В.
студент гр. ТМ-18
Проверил Сивых Д.Г.
Харьков 2011
СОДЕРЖАНИЕ
Введение..................................................................................................................3
1 Характеристики показателей двигателя….………………………………….4
1.1 Расчет характеристик показателей двигателя………………………6
2 Расчет электрических характеристик электромагнитной форсунки........11
2.1 Оценочный расчёт электрических характеристик эм форсунки по геометрическим размерам её катушки...............................................................12
2.2 Индуктивность катушки электромагнита.........................................14
2.3 Электрический расчёт узлов управления исполнительными устройствами………………………………………………………………….14
2.4 Расчет выходного каскада управления электромагнитной
форсункой………………………..……………………………………………15
3 Расчет оребренного теплоотвода.....................................................................21
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа направлена на изучение строения, принципа действия и характеристик основных компонентов электронных систем управления агрегатами и узлами современных транспортных средств. Работа содержит задания: расчет электрических характеристик электромагнитной форсунки по геометрическим размерам ее катушки и расчет номиналов, выбор типов электронных компонентов схемы управления катушкой на основе транзисторного ключа.
1 Характеристики показателей двигателя
Характеристика показателей двигателя (рис. 1.1) при максимальном положении органа управления (дроссельная заслонка, воздушная заслонка, полная подача топлива) для каждой частоты вращения и соответствующая максимальной мощности называется внешняя скоростная характеристика.
Рисунок 1.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя
На рисунке 1.1 изображены следующие показатели:
– ne – частота вращения коленчатого вала, об/мин;
– nхх – частота холостого хода, об/мин;
– nн – частота вращения при номинальной мощности, об/мин;
– nм – частота вращения при максимальном крутящем моменте, об/мин;
– Nе – эффективная мощность двигателя, кВт;
– Ме – эффективное значение крутящего момента, Н∙м;
– Gт – часовой расход топлива, кг/ч;
– gе – удельный эффективный расход топлива, кг/кВт∙ч.
Параметры связаны между собой выражениями:
;
(1.1)
;
(1.2)
;
(1.3)
где Qн – наименьшая теплота сгорания 1кг топлива;
ηе – эффективный КПД двигателя.
Любая точка на внешней скоростной характеристике характеризует полную нагрузку двигателя. Для каждой модели двигателя на этапе его доводки в процессе изготовления снимается внешняя скоростная характеристика при установившемся тепловом режиме и оптимальном угле опережения зажигания или впрыскивания. Характеристики полученные в промежуточных положениях органа управления называются частичными скоростными характеристиками и любая точка характеризует не полные нагрузки. При частичных характеристиках давление на всех циклах уменьшается. Уменьшается количество выделяемого тепла сгорание протекает медленнее. В связи с этим при меньших нагрузках возрастают относительные величины потерь в двигателе и характер кривых изменяется. Диаграммы показателей двигателя, отложенные в зависимости от развиваемой мощности при фиксированной частоте вращения называют нагрузочными характеристиками. Характерными частотами для которых снимаются нагрузочные характеристики. Скоростные характеристики можно построить аналитическим методом по эмпирическим формулам Лейдермана.
;
(1.4)
;
(1.5
Коэффициенты для двигателя представлены в таблице 1.2
1.1 Расчет характеристик показателей двигателя
Исходные данные. Для расчета представлены в виде таблицы 1.1
Таблица 1.1 – Основные параметры и размеры двигателя
Автомобиль |
"Ford Mondeo" |
Тип двигателя |
бензиновый с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием |
Характеристика исполнения |
силовой агрегат оборудован системой распределенного впрыска топлива с электронным управлением |
Число тактов |
4 |
Число цилиндров |
4 |
Расположение цилиндров |
рядное |
Диаметр цилиндра, мм |
83 |
Ход поршня, мм |
83,1 |
Рабочий объем двигателя, л |
1,798 |
Степень сжатия |
10,8 |
Номинальная мощность, кВт |
80 |
Передаточное число главной передачи |
3,82 |
Максимальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 |
5500 |
Максимальный крутящий момент, Н·м |
165 |
Частота вращения, соответствующая максимальному крутящему моменту, мин-1 |
3800-3950 |
Минимальная частота вращения холостого хода, мин-1 |
900 ± 70 |
Номинальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 |
5300-5400 |
Таблица 1.2 – Коэффициенты формулы Лейдермана для бензинового двигателя
А |
В |
С |
А1 |
В1 |
С1 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
По выражениям (1.4) и (1.5) найдем значение Ne и ge при n=3900 об/мин., что соответствует максимальному крутящему моменту.
кВт
кг/кВт∙ч
Максимальный крутящий момент по формуле (1.1):
Н∙м
Часовой расход топлива по формуле (1.2):
кг/ч
Удельный эффективный расход топлива по формуле (1.3)
кг/кВт∙ч
Расход топлива при условии α=1 (полное сгорание топлива без избытка воздуха)
кг/кВт∙ч
L0 – теоретически необходимое количество воздуха требующееся для сгорания топлива
L0=14,7 – для бензина
– цикловая
подача топлива
– цикловая
подача воздуха
i – коэффициент учитывающий тактность двигателя
i=1 – для двухтактных, i=2 – для четырех тактных
z – количество цилиндров
Результаты расчета остальных режимов представлены в виде таблицы 1.3. Показатели ВСХ показаны на рис. 1.2, рис. 1.3, рис. 1.4.
Таблица 1.3 – Показатели двигателя при различной нагрузке и частоте вращения коленчатого вала
n |
Ne |
Mкр |
ge |
Gт |
Gв |
|
Gтц |
Gвц |
900 |
14,88252 |
157,9886 |
0,298435 |
4,441461 |
65,28948 |
0,274158 |
0,041124642 |
0,604532 |
1400 |
24,22768 |
165,339 |
0,281367 |
6,816866 |
100,2079 |
0,290788 |
0,040576584 |
0,596476 |
1900 |
33,88538 |
170,3925 |
0,26803 |
9,082289 |
133,5097 |
0,305258 |
0,039834603 |
0,585569 |
2400 |
43,495 |
173,1489 |
0,258423 |
11,24012 |
165,2298 |
0,316605 |
0,039028192 |
0,573714 |
2900 |
52,6959 |
173,6083 |
0,252547 |
13,30822 |
195,6308 |
0,323971 |
0,038242 |
0,562157 |
3400 |
61,12745 |
171,7707 |
0,250402 |
15,30646 |
225,0049 |
0,326747 |
0,037515827 |
0,551483 |
3900 |
68,42903 |
167,636 |
0,251988 |
17,24329 |
253,4763 |
0,324691 |
0,036844628 |
0,541616 |
4400 |
74,24 |
161,2044 |
0,257304 |
19,10225 |
280,8031 |
0,317982 |
0,036178512 |
0,531824 |
4900 |
78,19973 |
152,4757 |
0,266351 |
20,82857 |
306,18 |
0,307182 |
0,035422741 |
0,520714 |
5400 |
79,94759 |
141,4501 |
0,279128 |
22,31565 |
328,04 |
0,29312 |
0,034437729 |
0,506235 |
5500 |
80 |
138,9693 |
0,282132 |
22,57053 |
331,7868 |
0,29 |
0,034197777 |
0,502707 |
Рисунок 1.2 – Внешняя скоростная характеристика
Рисунок 1.3 – Внешняя скоростная характеристика
Рисунок 1.4 – Нагрузочная характеристика