Расчёт показателей рабочего цикла двигателя

Оценку рабочего цикла проводят по индикаторным показателям, среди которых важны прежде всего среднее индикаторное давление p_i, индикаторная мощность N_i, индикаторный КПД h_i, удельный индикаторный расход топлива g_i. Работу двигателя в целом оценивают по эффективным показателям – среднему эффективному давлению р_е, эффективной мощности N_е, эффективному КПД h_е, удельному расходу топлива g_е и др.

 

Расчет индикаторных показателей цикла.

Среднее индикаторное давление цикла p_i, МПа:

для дизельных двигателей

 

; (4.29)

 

 

где m_п – коэффициент полноты индикаторной диаграммы.

Коэффициент полноты индикаторной диаграммы на номинальном режиме работы находятся в следующих пределах:

для дизельных двигателей……………………………………………0,92 – 0,95.

Принимаем m_п =0,93

Индикаторный КПД характеризует степень использования теплоты топлива в действительном цикле для получения индикаторной работы и определяется по выражению:

 

; (4.30)

 

 

Совершенство цикла, его топливная экономичность оценивается величиной удельного индикаторного расхода топлива, г/(кВт×ч):

 

; (4.31)

 

.

 

Расчет эффективных показателей двигателя требует оценки внутренних (механических) потерь в двигателе.

Потери на преодоление внутренних сопротивлений оценивают величиной мощности механических потерь N_м или средним давлением механических потерь р_м. Механические потери можно определить приближенно по эмпирическим формулам в зависимости от средней скорости поршня, м/с:

 

; (4.32)

 

м/с,

 

где S – ход поршня, мм.

Эмпирическое выражение для определения величины р_м (МПа) имеет следующий вид:

 

р_м = а_м + b_мu_п.ср,; (4.33)

 

р_м=0,089+0,0118·8,75=0,182 МПа,

где а_м, b_м – постоянные коэффициенты, значения которых для дизелей с неразделенной камерой приведены в таблице 4.5.

 

Таблица 4.5- Значения коэффициентов а_м и b_м для дизельных двигателей

Двигатели	Число цилиндров	Отношение S/D	aм	bм
Дизель с неразделенной камерой	-	-	0,089	0,0118

 

Среднее эффективное давление, МПа

 

р_е = р_i – р_м.; (4.34)

 

р_е=1,168-0,192=0,975МПа.

Относительный уровень механических потерь характеризует механический КПД:

 

; (4.35)

 

 

В целом топливная экономичность двигателя с учетом всех потерь теплоты, в том числе и механических, может характеризоваться величиной эффективного КПД h_е или удельного эффективного расхода топлива g_e, г/(кВт×ч):

 

h_е = h_i × h_м,; (4.36)

 

h_е=0,45·0,834=0,375;

 

; (4.37)

 

г/(кВт×ч).

 

Примерные значения индикаторных и эффективных показателей некоторых двигателей на номинальном режиме работы приведены в таблице 4.6.

 

Таблица 4.6- Индикаторные и эффективные показатели двигателей

Двигатели	рi, МПа	hi	ре, МПа	hм	hе	gе,
Дизельные с наддувом	до 2,2		до 2,0	0,8–0,9		218-260

Основные размеры двигателя.

Рабочий объем цилиндра, л (дм³):

 

; (4.38)

 

л (дм³),

 

где t – тактность, для четырехтактных двигателей t = 4, i – число цилиндров; N_eн, p_eн, n_н – соответственно эффективная мощность (кВт), среднее эффективное давление (МПа), частота вращения коленчатого вала (мин^-1) на номинальном режиме работы двигателя.

Диаметр цилиндра, мм

 

; (4.39)

 

мм

 

При этом отношение хода поршня к диаметру цилиндра ψ=S/D должно находится в следующих пределах:

для дизелей...0,9 – 1,2.

Принимаем ψ=1,1

 

S=D·ψ=110·1,1=122 мм

Окончательно принимаем S=125 мм и D=110 мм

Основные параметры и показатели двигателя определяются по окончательно принятым значениям D и S.

Рабочий объем цилиндра, л:

 

; (4.40)

 

л.

 

Эффективная мощность двигателя, кВт:

 

; (4.41)

 

кВт

 

Эффективный крутящий момент, Н×м:

 

; (4.42)

 

Н×м

 

Часовой расход топлива, кг/ч:

 

G_т = N_e × g_e.; (4.43)

 

G_т=118,55·0,225=26,778кг/ч.

Результаты расчёта индикаторных, эффективных параметров двигателя представлены в таблицу 4.7.