Скругление индикаторной диаграммы

Для учета влияния фаз газораспределения и угла опережения зажигания на характер изменения индикаторной диаграммы задаются фазами газораспределения двигателя. Значения фаз газораспределения современных автотракторных двигателей приведены в таблице 4.

Абсцисса каждой из точек определяется по формуле, мм

, (58)

где λ_ш – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (принимается по заданию).

Таблица 4 - Значения и углы фаз газораспределения

Наименование фазы	Угол поворота коленвала, град	Обозначение на индикаторной диаграмме	Абсцисса точки, мм	Приме-чание
Открытие впускного клапана до ВМТ	10–30
Закрытие впускного клапана после ВМТ	40–70
Открытие выпускного клапана до ВМТ	50–70
Закрытие выпускного клапана после ВМТ	10–30
Угол опережения зажигания до ВМТ	30–40

При подаче искры в точке с^' к моменту прихода поршня в ВМТ в цилиндре двигателя давление будет больше, чем Р_с, МПа:

. (59)

Ордината точки определяется как,мм:

. (60)

Ордината точки b^'' определяется как,МПа:

. (61)

Отсюда, мм:

. (62)

Для карбюраторного двигателя действительное давление в точке Р_z будет меньше рассчитанного:

. (63)

Для дизельного двигателя действительное давление в точке Р_z не уменьшается, так как в этих двигателях процесс сгорания происходит как при V=const, так и при P = const.

После округления диаграммы определяются ее площадь и значение среднего индикаторного давления , МПа:

. (64)

Разность между значением , полученным расчетным путем и определенным по индикаторной диаграмме, не должна превышать 10 %.

Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты , введенной в двигатель с топливом определяется по формуле, МДж/с:

, (65)

где -, МДж/кг;

-,кг/ч.

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с , Дж:

. (66)

Теплота, передаваемая охлаждающей среде , Дж/с:

, (67)

где с – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей с = 0,45–0,5;

i – число цилиндров;

D – диаметр цилиндра, см;

m – показатель степени; для четырехтактных двигателей m=0,6–0,7;

n_e – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1.

Теплота, унесенная отработавшими газами, Дж/с:

. (68)

Значения величин и определяются следующим способом.

По таблице 5 для полученной температуры t_r методом интерполяции определяем значение величины , тогда:

= + 8,315. (69)

Аналогично определяется и величина . Согласно ГОСТ 14846 температура окружающей среды при стандартных условиях равна 20 ^о С. При этой температуре = 20,775 кДж/(кмоль ^о С).

Отсюда

= + 8,315 = 29,09 кДж/(кмоль ^о С). (70)

Таблица 5

Температура, ° С	Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/кмоль·° С при равном
0,8	0,85	0,9	0,95	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
	23,56	23,74	23,90	24,05	24,19	24,02	23,84	23,60	23,56	23,45
	23,96	24,14	24,32	24,47	24,62	24,45	24,26	24,10	23,97	23,85
	24,35	24,55	24,73	24,90	25,06	24,87	24,68	24,51	24,37	24,25
	24,75	24,95	25,14	25,32	25,48	25,29	25,08	24,91	24,76	24,61
	25,12	25,34	25,53	25,72	25,89	25,69	25,48	25,30	25,15	25,01

 

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания для карбюраторных двигателей при :

. (71)

Неучтенные потери составляют, Дж/с:

(72)

Все составляющие теплового баланса сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 - Составляющие теплового баланса

Составляющие теплового баланса	Q, Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе, Qe
Теплота, передаваемая окружающей среде, Qохл
Теплота, унесенная с отработавшими газами, Qг
Неучтенные потери теплоты Qост
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом, Q0

Значения эффективного крутящего момента двигателя могут быть определены по формуле, Н∙м:

. (73)

Значение среднего эффективного давления может быть определено по формуле, МПа:

, (74)

где V_h - объем двигателя, л;

τ – тактность двигателя.

Точки кривой среднего индикаторного давления , МПа,

, (75)

где – среднее давление механических потерь двигателя, определяемое по уравнениям, приведенным в п.п. 4.4.3, в зависимости от типа и конструкции двигателя для данного скоростного режима работы.

Расчетные точки индикаторного крутящего момента могут быть определены по кривой или из выражения, Н∙м:

. (76)

Удельный эффективный расход топлива , г/кВт∙ч:

для карбюраторных двигателей

; (77)

для дизельных двигателей с неразделенными камерами

, (78)

где и – удельный эффективный расход топлива соответственно при номинальной мощности и в расчетной точке характеристики.

Часовой расход топлива , кг/ч:

. (79)