Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

Потери теплоты из-за химического недогорания

DН_u = 119950 * (1-a) * L₀ =

= 119950 * (1-0,95) * 0,517 = 3100 кДж/(кг топлива)

Внутренняя энергия рабочей смеси при температуре t_с

где U_c = (20,6+2,638*10^-3*t_c)*t_c =

= (20,6+2,638*10^-3*436)*436 = 9483 кДж/кмоль

А_с, В_с – по табл. 3 [2].

Левая часть уравнения сгорания

Температура газов после сгорания

Из уравнения Д = U"_z = A_z*t_z+B_z получим

Т_z = t_z + 273 = 2532 + 273 = 2805K

Максимальное давление сгорания

Степень повышения давления

l_г = р_z/p_c = 8,02 / 1,9 = 4,23

1.6. Процессы расширения (360° £ j £ 540°)

Давление и температура в конце процесса расширения

Средние показатели адиабаты и политропы расширения k₂, n₂ определяются по номограмме рис.2 [2] при e = 9,1 и Т_z = 2721К:

k₂ =1,254; n₂ = 1,25.

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

£ 3% допустимо

 

1.7. Расчет четвертого такта (очистка цилиндра) (540° £ j £ 720°)

Давление остаточного газа р_r = 0,106 МПа по заданию.

Индикаторные параметры рабочего цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление р_i=φ_и* р_i^' = 0,95*1,32 = 1,26 МПа.

φ_и = 0,95 – коэффициент полноты диаграммы.

Индикаторный КПД

η_i=р_i*l₀*α/(H_u*ρ₀*η_v) = 1,26*14,98* 0,95/(44*1,21*0,919)= 0,36

Индикаторный удельный расход топлива

g_i=3600/(η_i*H_u) = 3600/(0,36*44)= 227 г/(кВт*ч)

Индикаторная мощность

где

Индикаторный крутящий момент

Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь

p_м= а + b*V_п.ср. = 0,034 + 0,0113*13,5 = 0,186 МПа

где a = 0,034; b = 0,0113 по [2]

V_п.ср. – средняя скорость поршня

м/с

Среднее эффективное давление и механический КПД

p_e= р_i- p_м = 1,26 – 0,186 =1,074 МПа

η_м = p_e/ р_i = 1,074/1,26 = 0,85

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива

η_е= η_i*η_м = 0,36*0,85=0,306

g_е=3600/(η_е*H_и) =3600/(0,306*44) = 267 г/(кВт*ч)

Эффективная мощность

кВт

Эффективный крутящий момент

Н*м

Расход топлива

G_т = N_e*g_e*10^-3 = 76,8*267*10^-3 = 20,5 кг /ч

Литровая мощность N_л = N_е/V_л = 76,8/1,48 = 51,9 кВт

Площадь поршня

Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя построена для номинального режима работы двигателя аналитическим методом, т.е. при N_е = 68,7 кВт и n_Н = 5800 об/мин.

1-й такт (0° £ j £ 180°) – впуск

р_j = р_а = 0,086 МПа

Линия впуска (0° £ j £ 180°) Таблица 1

j	Sj, мм	Sс + Sj, мм	рj, МПа	рj скругленное
		8,6	0,086	рj = 0,5*(ра+рr)=0,5*(0,086+0,106)=0,096
	5,8	14,4	0,086
	20,8	29,4	0,086
	39,4		0,086
	55,8	64,4	0,086
	66,4		0,086
	70,0	78,6	0,086

2-й такт (180° £ j £ 360°) - сжатие

Текущее значение давления определяем по формуле

где S_c – условная высота камеры сгорания

мм

S_a= S + S_c = 70 + 8,6 = 78,6 мм – условная длина цилиндра

S_j - текущее расстояние поршня от ВМТ.

l = 0,25 – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

j_доз = 1,1; n₁ = 1,359

Теоретическое давление в конце сгорания р_z = 8,02 МПа

Действительное давление в конце сгорания

р_zд=0,85*р_z=0,85*8,02=6,82 МПа

Линия сжатия (180° £ j £ 360°) Таблица 2

j	Sj, мм	Sс + Sj, мм	рj, МПа	рj скругленное
		78,6	0,09
	66,4		0,1
	55,8	64,4	0,12
	39,4		0,19
	20,8	29,4	0,36
	5,8	14,4	0,95
		8,6	1,9	1,2*рс=1,2*1,9=2,28

 

3-й такт (360° £ j £ 540°) - расширение

Текущее значение давления в период расширения определим по формуле

; n₂ = 1,25

 

 

Линия расширения (360° £ j £ 540°) Таблица 3

j	Sj, мм	Sс + Sj, мм	рj, МПа	рj скругленное
		8,6	8,02	1,2*рс=1,2*1,9=2,28
	5,8	14,4	4,22
	20,8	29,4	1,73
	39,4		0,94
	55,8	64,4	0,65
	66,4		0,54
		78,6	0,5	0,5*(рb+рr) = 0,5*(0,5+0,106) =0,3

 

4-й такт (540° £ j £ 720°) – очистка цилиндра

р_j = р_r = 0,106 МПа

Линия выпуска (540° £ j £ 720°) Таблица 4

j	Sj, мм	Sс + Sj, мм	рj, МПа	рj скругленное
		78,6	0,106	рj = 0,5*(рb+рr)=0,5*(0,5+0,106)=0,3
	66,4		0,106
	55,8	64,4	0,106
	39,4		0,106
	20,8	29,4	0,106
	5,8	14,4	0,106
		8,6	0,106	рj = 0,5*(ра+рr)=0,5*(0,086+0,106)=0,096

 

Определим координаты характерных точек индикаторной диаграммы

Координаты характерных точек Таблица 5

Наименование	Обозначение	Положение точки	j°	Sj	Sc+Sj
Начало открытия впускного клапана	a'	18° до ВМТ	18°	2,1	10,7
Закрытие впускного клапана	a"	60° после НМТ	120°	55,8	64,4
Начало открытия выпускного клапана	b'	55° до НМТ	125°		66,6
Закрытие выпускного клапана	b"	25° после ВМТ	25°	4,1	12,7
Подача искры	c'	35° до ВМТ	35°	7,8	16,4
Конец задержки воспламенения	f	30° до ВМТ	30°	5,8	14,4

 

 

Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты, введенной в двигатель:

Q₀ = Н_u*G_т/3,6= 44000*20,5/3,6 = 250555 Дж/с;

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с:

Q_е=1000*N_e=1000*76,8=76800 Дж/с

Теплота, передаваемая охлаждающей среде:

Q_в=c*i*D^1+2m*n^m*(Н_u-DH_u)/(a*H_u) =

= 0,48*4*8^1+2*0,65*5800^0,65*(44000-3100)/(0,95*44000) = 62687 Дж/с

где

с = (0,45¸0,53) – коэффициент пропорциональности;

i = 4 – число цилиндров;

D – диаметр цилиндра, см;

m = (0,6¸0,7) – показатель степени;

n = 5800 об/мин – частота вращения коленчатого вала.

Теплота, унесённая с отработавшими газами:

где табл.3.8. [1].

при a = 0,95 и t_r = T_r –273 = 1000 –273 = 727°C

где

табл. 3.6. [1] (воздух) при t_к = T₀ – 273 = 288 – 273 = 15°C

Неучтённые потери теплоты:

Q_ост=Q_о-(Q_е+ Q_r + Q_в) = 250555 - (76800 + 71814 + 62687) = 39254 Дж/с