Основные параметры цилиндра и двигателя

 

Литраж двигателя:

 

 

Литраж одного цилиндра:

 

 

Примем соотношение хода поршня к диаметру  и определим диаметр цилиндра.

 

 

Округлим до 85мм.

Определим ход поршня.

 

 

Определим основные параметры двигателя для полученных значений S и D.

Литраж двигателя:

 

 

Номинальная эффективная мощность

 

 

Номинальный крутящий момент

 

 

Часовой расход топлива

 

Таблица 8

Параметры	Значения
D, мм	85
S,мм	77
Vл, л	1,7
Ne,кВт	86
Me, Н·м	141,6
Gт, кг/ч	19,8

 

Посторенние индикаторной диаграммы

 

Индикаторная диаграмма ДВС строится с использованием данных теплового расчета, в выбранных масштабах.. В начале построения на оси абсцисс откладываем отрезок AB, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе M_S.

Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня М_S=0,5мм в мм и масштаб давления М_Р=0,04 МПа в мм.

Величины в приведенном масштабе, соответствующему рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания.

 

 

Максимальная высота диаграммы (точка Z)

 

 

Ординаты характерных точек:

 

; ; ;

;

 

Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим или графическим методом. Построение политроп выполняем аналитическим методом, вычисляя 9 точек для промежуточных объемов, расположенных между V_c и V_a и между V_z и V_b по уравнению политропы . Для политропы сжатия , откуда

 

 

где P_x и V_x – давление и объем в искомой точке процесса сжатия.

Отношение V_a/V_x изменяется от 1 до . Для политропы расширения

 

 

а) политропа сжатия

 

 

Отсюда

где

 

б) политропа расширения

 

 

 

 

Отсюда

 

,

 

Результаты расчета точек представлены в таблице 1.

Таблица 9

№ точек	OX, мм	OB/OX	Политропа сжатия			Политропа расширения
				, мм	, МПа		, мм	, МПа
1 2 3 4 5 6 7 8 9	160 130 110 90 70 50 30 20 14,96	1,056 1,3 1,54 1,87 2,41 3,38 5,63 8,45 11,3	1,078 1,43 1,798 2,34 3,31 5,24 10,49 18,22 27,05	2,29 3,05 3,83 4,98 7,05 11,16 22,34 38,8 57,62	0,09 0,122 0,15 0,199 0,28 0,45 0,89 1,55 2,3	1,072 1,39 1,74 2,23 3,08 4,75 9,13 15,36 22,28	10,72 13,9 17,4 22,3 30,8 47,5 91,3 153,6 222,8	0,429 0,556 0,696 0,892 1,23 1,9 3,65 6,144 8,91

 

Действительная или скругленная индикаторная диаграмма отличатся от расчетной за счет опережения зажигания или впрыска (т. с´), повышение давления в конце сжатия (т. c˝). Кроме того на рабочий процесс оказывает влияние период открытия и закрытия клапанов газораспределения (т. a´ a˝ b´ и r´). Для определения местоположения точек c´, b´, r´, a´ и a˝ следует задаться фазами газораспределения и углом опережения зажигания (впрыска), а также соотношение радиуса кривошипа R к длине шатуна L_ш. значение данного соотношения. Примем .

В соответствии с принятыми фазами газораспределением и углом опережения зажигания (впрыска) определяют положение точек r´, a´, a˝, c´ и b´ по формуле:

 

 

Результаты расчетов приводим в таблице 2

 

Таблица10

Обозначение точек	Положение точек	φ°		Расстояние точек от ВМТ (AX) мм.
r´	18° до ВМТ	18	0,0625	4,8
a´	25° после ВМТ	25	0,119	9,2
a˝	60° после НМТ	120	1,607	123,74
c´	35° до ВМТ	35	0,227	17,48
b´	55° до НМТ	125	1,669	128,51

 

Положение точки с^" определяется из выражения

 

 

 

 

Тепловой баланс

 

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу. В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин. В связи с эти эффективный КПД цикла имеет меньшее значение по сравнению с термическим КПД, который всегда остается меньше единицы вследствие передачи части тепла холодному источнику.

Распределение тепловой энергии топлива, сгорающего в двигателе, наглядно иллюстрируется составляющими внешнего теплового баланса, которые определяются при установившемся тепловом состоянии двигателя в процессе его испытаний. Приближенно составляющие теплового баланса можно найти аналитически по данным теплового расчета двигателя.

Тепловой баланс позволяет определить тепло, превращенное в полезную эффективную работу, т.е. установить степень достигнутого совершенства теплоиспользования и наметить пути уменьшения имевшихся потерь. Знание отдельных составляющих теплового баланса позволяет судить о теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать схему охлаждения, выяснить возможность использования теплоты отработавших газов и т.д.

Тепловой баланс двигателя характеризует распределение тепловой энергии сгоревшего топлива. Приближенно, составляющие теплового баланса можно определить аналитически по данным теплового расчета двигателя.

Уравнение теплового баланса:

 

Q_o= Q_e + Q_г + Q_в + Q_н.с.+ Q_ост.

 

 

где Q_o – теплота, введенная в цилиндры двигателя с топливом при режиме номинальной нагрузки:

 

 

Q_e – теплота, превращенная в полезную (эффективную) работу

 

 

Q_г – теплота, потерянная с отработавшими газами,

 

 

 

где , – молярные теплоемкости продуктов сгорания и свежего заряда, кДж/(кмоль·град.),

t_г, t_o – температура отработавших газов и свежего заряда, для расчета примем:

 кДж/(кмоль·град),

 кДж/(кмоль·град);

 

 

Q_в – теплота, передаваемая охлаждающей среде:

 

, Дж/с,

 

где – коэффициент пропорциональности для 4-х тактных двигателей,

– эмпирический коэффициент, примем m = 0,6

– число цилиндров,

 

 

Q_ост – неучтенные потери теплоты:

 

 

Представим тепловой баланс в относительных единицах.

 

 

Знание абсолютных значений составляющих теплового баланса позволяет осуществить количественную оценку распределения теплоты в двигателе.

Величины отдельных составляющих теплового баланса двигателя не являются постоянными, а изменяются в процессе его работы в зависимости от нагрузки, быстроходности и других факторов.

Характер распределения теплоты, подводимой в цилиндр с топливом, в процессе превращения в полезную эффективную работу наглядно может быть представлен в виде кривых теплового баланса. Графические зависимости строятся на основании определения каждой составляющей в зависимости от частоты вращения, нагрузки, качества смеси и т.д.

Тепловой баланс