Расчет параметров процесса расширения

Показатель политропы расширения

     Методом подбора определяем n₂=1,28.

Температура конца расширения

T_b=  = =1257,0 К.

Давление в цилиндре в конце расширения

P_b= = =0,37 МПа.

Индикаторные и эффективные показатели работы

Среднее индикаторное давление   

= = 0,90 МПа.

 = 0,882 МПа,

где  = 0,98 – коэффициент полноты диаграммы.

Среднее эффективное давление  

= 0,882·0,92 = 0,81 МПа.

Плотность заряда на впуске

ρ₀ = = 1,189 ,

где R = 287  – универсальная – газовая постоянная для воздуха; 

Теоретически необходимое количество воздуха

l₀ =  = 14,957 .

Индикаторный КПД           

= 0,29.

Эффективный КПД           

= 0,92·0,29 = 0,27.

Удельный индикаторный расход топлива                 

g_i = = 0,282 .

 Эффективный удельный расход топлива                 

= 0,291 .

Индикаторная и эффективная цилиндровая мощность двигателя определяется после вычисления объема цилиндра:

V_S = = 0,402 л.

= 17,7 .

Эффективная цилиндровая мощность

= 16,3 .

Эффективная мощность двигателя            

N_e = N_eci = 16,3·4 = 65,2 кВт

 

Построение индикаторной диаграммы

     Объёмы рабочего тела в характерных точках цикла

V_s = 0,402 л = 0,402·10^-3 м³;

= 0,054·10^{-3 м3};

V_a=V_b= V_s + V_с = 0,402·10^-3 + 0,054·10^-3 = 0,456·10^-3 м³.                   Давление рабочего тела в характерных точках цикла

P_a=0,085 МПа; P_b=0,37 МПа; P_z=5,67 МПа; P_c=1,63 МПа.

     Показатели политроп сжатия и расширения

n₁ = 1,36; n₂ = 1,28.

     Степень сжатия

ε = 8,5.

     Текущие показатели давления рабочего тела в процессе сжатия и расширения определяются по зависимостям:

     а) в процессе сжатия

.

V·10^-3 м^3;	0,054	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,456
Р, МПа	1,63	0,69	0,39	0,27	0,19	0,15	0,085

     б) в процессе расширения

.

V·10^-3 м^3;	0,054	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,456
Р, МПа	6,3	2,58	1,53	1,06	0,79	0,63	0,37

     По полученным данным строится индикаторная диаграмма.

     При построении индикаторной диаграммы линию, соединяющую точки «с» и «z», проводят под углом 3…5° к вертикали, а величину Р_z принимают с учетом коэффициента уменьшения давления φ_р.

         

Вывод

     В соответствии с заданием спроектирован четырехтактный бензиновый двигатель легкового автомобиля мощностью N_е = 65 кВт при n = 6000 мин^-1. Двигатель четырехцилиндровый, имеет удельный эффективный расход топлива 303 г/кВт·ч, максимальное давление сгорания Р_z = 5,67 МПа, работает на бензине АИ = 93 при степени сжатия ε = 8,5. Среднее эффективное давление Р_е = 0,81 МПа, индикаторный КПД η_i = 0,29, что соответствует заданию и современному уровню двигателестроения. Индикаторная диаграмма двигателя представлена на рис. 1.

	Р,МПа
			V,м^3·10^-3

         

4. тепловоЙ расчет дизельного двигателя

 

     Задание. Выполнить тепловой расчет четырехтактного дизельного двигателя, предназначенного для установки на тепловоз. Мощность двигателя N _е = 1470 кВт при n = 1050 мин^-1.

     В качестве прототипа принимается тепловозный четырехтактный дизель 8ЧН 27/27. Для обеспечения заданной мощности и уменьшения удельного эффективного расхода топлива разрабатывается комплекс конструктивных мероприятий, включающий изменение частоты вращения коленчатого вала, диаметра цилиндра, степени сжатия, адиабатного КПД компрессора, максимального давления сгорания, давления наддувочного воздуха и механического КПД двигателя. Увеличение P_z, P_к, ε, η_м приводят к росту индикаторного КПД, т.е. к улучшению топливной экономичности, табл. 2.

 

Таблица 2

Таблица соответствия параметров проектируемого двигателя

и двигателя-прототипа

 

Параметры рабочего процесса	8ЧН27/27	Проектируемый
Тактность	4	4
Число цилиндров	8	8
Диаметр цилиндра, см	27,0	29,0
Ход поршня, см	27,0	27,0
Механический КПД hм	0,9	0,92
Степень сжатия ε	13	14
Адиабатный КПД компрессора hак	0,73	0,75
Максимальное давление сгорания Рz, МПа	11,0	12,0
Частота вращения коленвала n, мин^-1	1000	1050
Давление наддува Рк, МПа	0,18	0,20

 

Исходные данные

Тактность                                                     4 - тактный

Число цилиндров                                             I = 8

Диаметр цилиндра                                           D = 0,29 м

Ход поршня                                                      S = 0,27 м

Механический К П Д                                       η_м = 0,92

Давление наддува                                                 P_к= 0,2 МПа

Степень сжатия                                       ε = 14

Температура окружающего воздуха                 Т₀ = 293,0 K

Коэффициент остаточных газов                      γ_r = 0,030

Коэффициент избытка воздуха                       α = 2,0

Давление окружающего воздуха                    P₀= 0,100 МПа

     Частота вращения коленвала                           n = 1050 об/мин