Эффективный удельный расход жидкого топлива

Для современных автомобильных и тракторных двигателей эффективный удельный расход топлива при номинальной нагрузке имеет следующие значения (для сравнения):

 

Часовой расход топлива

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦИЛИНДРА И ДВИГАТЕЛЯ

Если задана эффективная мощность двигателя и выбрана величина S/D, то основные конструктивные параметры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) определяют следующим образом.

1. Литраж двигателя

где Ne выражена в кВт, ре — в Мн/м2; n — в об/мин.

Рабочий объем одного цилиндра

Диаметр цилиндра

Ход поршня

Пример

Для бензинового 3. Диаметр и ход поршня. В целях уменьшения скорости поршня и сокращения габаритов двигателя принимают S/D = 0,85, тогда

Принимается D = 80 мм; S = 70 мм. Для дизеля 3. Диаметр и ход поршня. Дизели, как правило, выполняются с отношением хода поршня к диаметру цилиндра S/D>1. Однако уменьшение S/D для дизеля, так же как и для карбюраторного двигателя, снижает скорость поршня и повышает ηм. В связи с этим целесообразно принять S/D= 1,05: Окончательно принимается D = 130 мм; S = 138 мм. Полученные значения D и S округляют до четных чисел, нуля или пяти. По окончательно принятым значениям D и S определяют основные параметры и показатели двигателя:

Конец примера

По окончательно принятым значениям D и S определяют основные параметры и показатели двигателя

Литраж двигателя Площадь поршня

Эффективную мощность Эффективный крутящий момент

Часовой расход топлива

Среднюю скорость поршня

(4)

При расхождении между ранее принятой величиной υп,ср и полученной по формуле (4)

более 3÷4% необходимо пересчитать эффективные параметры двигателя.

ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

Рис. 20. Построение индикаторной диаграммы дизеля

Построение индикаторной диаграммы (рис. 20).

1. Масштабы диаграммы:

масштаб хода поршня Ms = 1,5 мм в мм; масштаб давлений Мр = 0,08 Мн/м2 в мм.

2. Приведенная величина рабочего объема цилиндра и величина, соответствующая объему камеры сгорания:

3. Максимальная высота диаграммы (точки z' и z) и положение точки z по оси абсцисс

4. Ординаты характерных точек.

5. Построение политроп сжатия и расширения производится:

графическим методом (см. рис. 20):

а) для луча ОС принимаем угол α, равным 15°;

б) tg β1 = (1 + tgα)n1 - 1 =(l + tg 15°)1,36 - 1=0,380; β1 = 20°48';

в) используя лучи OD и ОС, строим политропу сжатия, начиная с точки с;

г) tg β2 = (1 + tgα)n2 - 1 = (1 + tg 15°)1,27 - 1 = 0,352; β2 = 19°23';

д) используя лучи ОЕ и ОС, строим политропу расширения, начиная с точки z.

Аналитическим методом

5. Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим методом: а) политропа сжатия

 

Отсюда

где

б) политропа расширения

Отсюда

Результаты расчетов точек политроп приведены в табл. 10. Расчетные точки политроп показаны на рис. 19 только для наглядности. При выполнении практических расчетов эти точки на диаграмме не показывают.

Таблица 10

 

Графическим методом

6. Теоретическое среднее индикаторное давление

что очень близко к величине р'i = 1,37 Мн/м2, полученной в тепловом расчете (F'- площадь диаграммы acz'zba - для дизеля ) и (F'- площадь диаграммы aczba - для бензинового).

7. Скругление индикаторной диаграммы.

Для дизеля

Учитывая достаточную быстроходность рассчитываемого дизеля и величину наддува, ори- ентировочно устанавливаются следующие фазы газораспределения: впуск — начало (точка r') за 25° до в. м. т. и окончание (точка а") — 60º после н. м. т.; выпуск — начало (точка b') за 60° до н. м. т. и окончание (точка, а') — 25° после в. м. т. С учетом быстроходности дизеля принимается угол опережения впрыска θ = 22° (точка с') и продолжительность периода задержки воспламенения Δφ1=10° (точка f),

Для бензинового

Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n = 5800 об/мин), то фазы газораспределения устанавливают с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и возможности дозарядки в конце впуска. В связи с этим начало открытия впускного клапана (точка r') принимают за 18° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка а") - через 70° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b') принимают за 55° до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка а') - через 25° после прохода поршнем в.м.т. С учетом быстроходности двигателя принимают и угол опережения зажигания θ

= 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения Δβ1 = 5°.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения, углом опережения впрыска (зажигания) и периодом задержки воспламенения определяется положение точек (b', r', а', а", с' и f – для дизеля) и для точек (r',a',a'',c',f, и b' – для бензинового) по формуле для перемещения поршня.

где λ — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Выбор величины λ производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы ориенти- ровочно установим λ =0,260…0,265.

Для дизеля

Расчеты ординат точек b', r', а', а", с' и f – дизеля сведены в табл. 13.

Таблица 13.

Для бензинового

Расчеты ординат точек r', а', а", с', f и b' сведены в табл. 11. Таблица 11

Положение точки с" определяется из выражения

Точка zД лежит на линии z'z ориентировочно вблизи точки z.

Для дизеля

Нарастание давления от точки с" до z Д составляет где 10° — положение точки zД по оси абсцисс. Соединяя плавными кривыми точки: r с а', с' с с" и далее с zд и кривой расширения, b' с b" и далее с r ' и r, получаем скругленную индикаторную диаграмму ra'afc"z д b'b"r.

Для бензинового

Нарастание давления от точки с" до zд составляет где 12° — положение точки z д по горизонтали (для упрощения дальнейших расчетов можно принять, что действительное максимальное давление сгорания р zд достигается через 10° после в. м. т., т. е. при повороте коленчатого вала на 370°). Действительное давление сгорания

Соединяя плавными кривыми точки r с а', с' с с" (см. рис. 19 и 20) и далее с zд и кривой расширения, b с b" и далее с r' и r, получаем скругленную действительную индикаторную диаграмму ra'afc''z д b'b''r – дизель, ra'ac'fc''z д b'b''r - бензиновый.

Рис. 19. Построение индикаторной диаграммы двигателя аналитическим методом

Конец построения

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Таблица 6.

 

t,Cº	Средняя мольная теплоемкость отдельных газов при постоянном объеме, кдж/кмоль- град
Воздух	О2	N2	Н2	СО	СО2	Н2О
	20,800	20,930	20,666	20,390	20,808	27,394	25,188
	20,838	21,202	20,746	20,641	20,863	30,091	25,431
	20,993	21,629	20,838	20,767	20,993	31,954	25,807
	21,215	22, 085	20,988	20,850	21,206	33,624	26,264
	21,482	22,571	21,206	20,892	21,478	35,115	26,779
	21,788	23,019	21,466	20,934	21,792	36,438	27,319
	22,098	23,454	21,746	21,018	22,119	37,623	27,884
	22,416	23,840	22,044	21,101	22,404	38,682	28,479
	22,722	24,200	22,341	21,227	22,726	39,636	29,082
	23,040	24,564	22,625	21,353	23,036	40,528	29,697
	23,291	24,811	22,898	21,478	23,320	41,307	30,308
	23,559	25,079	23,161	21,604	23,555	42,015	30,915
	23,806	25,330	23,413	21,813	23,802	42,668	31,514
	24,049	25,552	23,655	21,981	24,120	43,262	32,096
	24,271	25,766	23,877	22,148	24,346	43,798	32,665
	24,480	25,971	24,091	22,316	24,556	44,301	33,214
	24,673	26,163	24,288	22,483	24,748	44,761	33,746
	24,857	26,352	24,468	22,651	24,928	45,192	34,265
	25,029	26,523	24,639	22,860	25,100	45,598	34,759
	25,192	26,691	24,803	23,027	25,259	45,963	35,228
	25,343	26,854	24,953	23,195	25,410	46,310	35,684
	25,489	27,013	25,096	23,362	25,548	46,637	36,124
	25,627	27,172	25,230	23,572	25,682	46,947	36,542
	25,761	27,310	25,359	23,739	25,807	47,235	36,944
	25,887	27,449	25,481	23,507	25,929	47,495	37,334
	26,008	27,591	25,594	24,074	26,038	47,755	37,705

Значения средней мольной теплоемкости mcv" продуктов сгорания бензина (состав: С = 0,855; Н = 0,145) в зависимости от α даны в табл. 8.

 

Таблица 8

Температура t, С°	Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, кдж/кмоль-град, бензина при α
0,75	0,80	0,85	0,50	0,95	1,00	1,05	1,10	1,15	1,20
	21,751	21,842	21,925	22,002	22,073	22,138	22,075	22,017	21,964	21,915
	22,063	22,184	22,296	22,398	22,493	22,581	22,503	22,432	22,366	22,305
	22,335	22,477	22,607	22,727	22,837	22,940	22,853	22,774	22,702	22,635
	22,645	22,805	22,952	23,087	23,212	23,328	23,234	23,148	23,068	22,996
	22,997	23,174	23,336	23,485	23,623	23,751	23,650	23,558	23,473	23,298
	23,371	23,562	23,738	23,899	24,048	24,186	24,079	23,981	23,892	23,809
	23,753	23,957	24,144	24,316	24,474	24,621	24,509	24,403	23,312	24,225
	24,138	24,354	24,552	24,734	24,902	25,059	24,941	24,832	24,733	24,642
	24,520	24,745	24,952	25,142	25,317	25,480	25,358	25,245	25,141	25,048
	24,888	25,122	25,337	25,535	25,718	25,887	25,760	25,643	25,536	25,438
	25,237	25,480	25,702	25,907	26,095	26,270	26,138	26,017	25,905	25,803
	25,570	25,820	26,050	26,261	26,456	26,637	26,500	26,374	26,259	26,153
	25,894	26,150	26,385	26,602	26,802	26,987	26,845	26,716	26,597	26,495
	26,208	26,469	26,708	26,928	27,131	27,319	27,174	27,040	26,918	26,805
	26,496	26,762	27,005	27,235	27,436	27,628	27,479	27,342	27,216	27,100
	26,771	27,042	27,290	27,518	27,729	27,924	27,771	27,630	27,502	27,383
	27,029	27,303	27,555	27,787	28,001	28,200	28,043	27,899	27,767	27,646
	27,269	27,548	27,803	28,039	28,256	28,457	28,297	28,150	28,011	27,891
	27,500	27,782	28,040	28,278	28,498	28,701	28,538	28,388	28,251	28,124
	27,717	28,002	28,263	28,504	28,726	28,932	28,765	28,613	28,473	28,344
	27,921	28,208	28,473	28,716	28,940	29,148	28,978	28,824	28,681	28,573
	28,115	28,406	28,672	28,918	29,144	29,354	29,182	29,025	28,880	28,747
	28,301	28,593	28,862	29,109	29,337	29,548	29,374	29,214	29,068	28,933
	28,477	28,772	29,049	29,298	29,528	29,734	29,557	29,395	29,247	29,110
	28,644	28,941	29,213	29,464	29,695	29,910	29,730	29,567	29,373	29,278
	28,802	29,101	29,396	29,627	29,879	30,076	29,895	29,729	29,577	29,436

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания дизельного топлива (состав: С = 0,870; Н = 0,126; 0 = 0,004) - в табл. 9.

Таблица 9

Температ ура t, °С	Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания кдж/кмолъ-град, дизельного топлива при α
1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,8	2,0
	22,133	22,019	21,922	21,840	21,769	21,707	21,653	21,561	21,487
	22,593	22,442	22,315	22,207	22,114	22,032	21,960	21,840	21,743
	22,963	22,794	22,651	22,530	22,425	22,333	22,253	22,117	22,008
	23,359	23,175	23,020	22,887	22,773	22,674	22,586	22,439	22,320
	23,788	23,590	23,423	23,281	23,158	23,051	22,956	22,798	22,671
	24,228	24,018	23,842	23,691	23,561	23,448	23,348	23,181	23,046
	24,666	24,446	24,260	24,101	23,965	23,845	23,740	23,564	23,422
	25,105	24,874	24,679	24,513	24,370	24,245	24,135	23,951	23,802
	25,529	25,288	25,085	24,911	24,762	24,631	24,517	24,324	24,169
	25,936	25,687	25,478	25,299	25,145	25,010	24,892	24,693	24,533
	26,319	26,059	25,840	25,653	25,492	25,351	25,227	25,019	24,852
	26,685	26,416	26,190	25,997	25,831	25,685	25,557	25,343	25,170
	27,033	26,756	26,523	26,323	26,151	26,001	25,870	25,648	25,470
	27,365	27,080	26,840	26,635	26,459	26,304	26,169	25,941	25,758
	27,672	27,379	27,133	26,924	26,742	26,584	26,445	26,212	26,024
	27,965	27,666	27,414	27,199	27,013	26,851	26,708	26,469	26,276
	28,239	27,932	27,674	27,454	27,264	27,098	26,953	26,708	26,511
	28,494	28,181	27,918	27,694	27,500	27,331	27,182	26,933	26,731
	28,736	28,417	28,149	27,920	27,723	27,550	27,399	27,145	26,940
	28,964	28,640	28,367	28,134	27,933	27,758	27,604	27,345	27,136
	29,178	28,848	28,571	28,334	28,130	27,951	27,795	27,532	27,319
	29,381	29,047	28,765	28,525	28,318	28,137	27,978	27,711	27,495
	29,574	29,234	28,949	28,705	28,495	28,312	28,150	27,880	27,661
	29,757	29,414	29,125	28,878	28,665	28,479	28,316	28,042	27,821
	29,930	29,583	29,290	29,041	28,825	28,637	28,472	28,195	27,971
	30,094	29,743	29,448	29,196	28,978	28,788	28,621	28,340	28,114

Исходные данные к курсовой работе

№	Эффективная мощность, Ne, кВт	Число оборотов коленчатого вала, n, об/мин	Число цилиндров, i	Степень сжатие, ε	Расположение цилиндров, r – рядное v – образное	Топливо	Давление наддува, рк, МПа
					r	бензин	б/н
					v	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					r	дизель	0,17
					r	бензин	б/н
					v	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					v	дизель	0,19
					r	бензин	б/н
					r	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					r	дизель	б/н
					v	бензин	б/н
					v	дизель	0,2
					v	бензин	б/н
					v	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					r	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					r	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					v	дизель	0,165
					r	бензин	б/н
					v	дизель	б/н
					v	бензин	0,175
					r	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					r	дизель	0,185
					r	бензин	б/н
					v	дизель	0,16
					v	бензин	б/н
					v	дизель	0,182
					v	бензин	0,17
					r	дизель	б/н
					r	бензин	0,187
					v	дизель	б/н
					r	бензин	б/н
					v	дизель	0,192
					r	бензин	б/н
					v	дизель	б/н
					v	бензин	б/н
					r	дизель	б/н
					v	бензин	0,177
					v	дизель	0,183
					r	бензин	б/н
					r	дизель	0,195