- •Автомобильные двигатели
- •Тепловой расчет двигателя
- •1.1. Параметры рабочего тела
- •1.2. Параметры отработавших газов
- •1.5. Расчет участка подвода тепла
- •1.8. Индикаторные параметры рабочего цикла
- •1.9. Эффективные параметры рабочего цикла
- •1.10. Построение индикаторных диаграмм в координатах (р-V)
- •1.11. Тепловой баланс
- •1.12. Скоростная характеристика двигателя
- •Список рекомендуемой литературы.
- •Содержание
1.8. Индикаторные параметры рабочего цикла
1.8.1. Для бензинового и газового двигателя, работающего по циклу V = const, теоретическое индикаторное давление (индикаторная работа, совершаемая в единице рабочего объема), равно:
МПа.
1.8.2. Для дизельного двигателя, работающего по смешанному циклу, теоретическое среднее индикаторное давление равно:
МПа.
Действительное среднее индикаторное давление всех типов ДВС
,
где 0,92 ≤≤ 0,97, здесь- коэффициент, учитывающий «скругление» индикаторной диаграммы.
1.8.3. Рассчитываем индикаторную мощность и индикаторный крутящий момент двигателя: кВт;
, л
, Нм
Значения D (м), S (м), i, n (об/мин), – заданы. Для четырехтактных двигателей коэффициент тактности τ=4.
1.8.4. Определяем индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива:
, г/кВтч
Здесь Pi в МПа, Hн в МДж, ην из п.1.3.5.
Для безнаддувной ДВС заменить на.
1.9. Эффективные параметры рабочего цикла
1.9.1. Рассчитываем среднее давление механических потерь (работа, затрачиваемая на трение и привод вспомогательных агрегатов, приходящая на единицу рабочего объема): МПа, гдеАм и Вм- коэффициенты (таблица 3), зависящие от числа цилиндров и от отношения хода поршня к диаметру цилиндра и типа камеры сгорания;
- средняя скорость поршня, м/с.
1.9.2. Рассчитываем среднее эффективное давление (эффективную работу, снимаемую с единицы рабочего объема): .
1.9.3. Рассчитываем механический кпд:
Его величина составляет: для бензиновых ДВС hм = 0,70…0,85, для дизельных ДВС с наддувом hм=0,80…0,90, без наддува hм=0,70…0,82.
Таблица 3 – Значения коэффициентов Ам и Вм
Тип двигателя |
Ам |
Вм |
Карбюраторный > 1, i ≤ 6 |
0,049 |
0,0152 |
Карбюраторный < 1, i = 8 |
0,039 |
0,0132 |
Карбюраторный ≤ 1, i ≤ 6 |
0,034 |
0,0113 |
Четырехтактный дизель с неразделенными камерами |
0,089 |
0,0118 |
Предкамерный дизель |
0,103 |
0,0153 |
Дизель с вихревыми камерами |
0,089 |
0,0135 |
1.9.4. Определяем эффективную мощность: кВт.
1.9.5. Определяем эффективный кпд: ; он составляет для дизелейhе .= 0,35…0,40, для двигателей с искровым зажиганием hе = 0,18…0,30.
1.9.6. Определяем эффективный удельный расход топлива:
, г/кВтч;
для бензиновых ДВС gе=300…370 г/кВтч,
для дизелей gе=190…240 г/кВтч.
1.9.7. Эффективный крутящий момент: , Нм.
Здесь пном подставляется в об/мин.
1.9.8. Расход топлива: , кг/час.
1.9.9. Литровая мощность: , кВт/дм3.
1.10. Построение индикаторных диаграмм в координатах (р-V)
После определения параметров рабочего тела в характерных точках цикла строится теоретическая индикаторная диаграмма в координатах р—V. На оси абсцисс (рисунки 1,2,3) откладывается произвольный отрезок, изображающий в каком-либо масштабе объем камеры сжатия Vc; этот отрезок принимается за единицу. Далее откладываются в принятом масштабе объемы:
и
Выбрав масштаб давления, на оси ординат откладывают величины рo, pa, pz, pв и рr. Обычно масштаб давлений выбирают так, чтобы высота диаграммы была больше длины в 1,2…1,5 раза. Можно рекомендовать масштаб объема из следующих соображений: абсолютное значение объема камеры сгорания принять за единицу: 10 мм – для индикаторной диаграммы дизеля, 20 мм - для индикаторной диаграммы бензинового и газового двигателя. Через точки z/ и z, r, a проводят прямые, параллельные оси абсцисс. Точки с и z/, в и а соединяют прямыми, параллельными оси ординат. Точка а и с соединяются линией процесса политропы сжатия, а точки z и в - линией процесса политропы расширения. Построение линий процессов политропного сжатия и расширения может быть выполнено аналитическим или графическим методом.
Рассмотрим аналитический метод (рисунок 2).
Для построения линий процессов политропного сжатия а – с и расширения z — в необходимо определить давление в нескольких промежуточных точках между а и с, z и в. Для этого необходимо задаться несколькими промежуточными значениями объема в интервале рабочего хода поршня, например, и т. д.
Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля |
Рисунок 2 – Аналитический метод построения индикаторной диаграммы четырехтактного дизеля. | |
Рисунок 3 - Индикаторная диаграмма бензинового двигателя |
Тогда давления для этих значений объемов составляют: для процесса политропного сжатия ; ; , |
а для процесса политропного расширения ; ; .
Через точки а, с и полученные промежуточные точки х1, х2, х3 и т.д. проводят (с помощью лекала) плавную кривую – политропу сжатия. Через точки в, z и полученные промежуточные точки и т.д. проводят другую плавную кривую — политропу расширения.