2.4.4. Определение параметров конца расширения

Давление газов в цилиндре в конце расширения:

– для двигателей с искровым зажиганием:

, МПа;

– для дизелей:

, МПа.

Температура газов в цилиндре в конце расширения:

– для двигателей с искровым зажиганием:

, К;

– для дизелей:

, К.

2.4.5. Определение индикаторных показателей

Среднее индикаторное давление:

– для двигателей с искровым зажиганием:

, МПа;

– для дизелей:

, МПа.

Индикаторный КПД двигателя:

,

где = 1,2 – плотность воздуха при условиях окружающей среды.

Удельный индикаторный расход топлива:

, .

2.4.6. Определение эффективных показателей двигателя

Среднее давление механических потерь можно приближенно подсчитать по эмпирическим формулам:

– для двигателей с искровым зажиганием с числом цилиндров не более 6 и отношением :

, МПа;

– для двигателей с искровым зажиганием с числом цилиндров более 6 и отношением :

, МПа;

– для двигателей с искровым зажиганием с числом цилиндров не более 6 и отношением :

, МПа;

– для автомобильных дизелей:

, МПа.

Здесь – средняя скорость поршня, предварительно принимаемая в соответствии с конструкцией и типом двигателя ( ).

Среднее эффективное давление:

, МПа.

Механический КПД двигателя:

.

Удельный эффективный расход топлива:

, .

Эффективный КПД двигателя:

.

2.4.7. Определение рабочего объема двигателя и размеров его цилиндров

Рабочий объем двигателя, л:

,

здесь – заданная мощность двигателя, кВт;

– тактность двигателя ( =4 для 4-тактных двигателей, =2 для 2-тактных двигателей);

– среднее эффективное давление, МПа;

– частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

Рабочий объем одного цилиндра двигателя, л:

,

где – число цилиндров проектируемого двигателя (задается предварительно).

Диаметр цилиндра, мм:

.

Ход поршня, мм:

.

Величины и округляются до ближайшего целого числа.

2.5. Расчет и построение индикаторной диаграммы

На основе полученных результатов теплового расчета необходимо построить индикаторную диаграмму двигателя.

В координатах по оси абсцисс (ось ) откладывается объем , который графически рекомендуется принимать для двигателей с искровым зажиганием = 20 мм, для дизелей = 10 мм.

Полный объем откладывается по оси абсцисс от начала координат. Через концы отрезков и проводим вертикальные линии, характеризующие верхнее и нижнее положение поршня (ВМТ и НМТ).

Только для дизеля необходимо найти объем, при котором заканчивается сгорание . Здесь – степень предварительного расширения (берется из теплового расчета).

Масштаб давлений рекомендуется принимать в следующих пределах:

– для двигателей с искровым зажиганием = 0,02…0,03 ;

– для дизелей = 0,03…0,04 .

В соответствии с принятым масштабом размечается ось ординат, и проводится линия атмосферного давления , и наносятся точки , , , , . Так как в принятом масштабе величины , , близки друг к другу, допускается условно откладывать и на 1 – 1,5 мм соответственно ниже и выше линии атмосферного давления .

Для построения линии политропы сжатия определяются давления в нескольких промежуточных точках , , и т.д., расположенных между крайними точками и :

; ; , и т.д.

Масштабные значения этих объемов откладываются по оси абсцисс от начала координат, и через концы отрезков проводятся тонкие вертикальные линии, на которых откладываются соответствующие значения давлений:

; ; и т.д.

Найденные точки, а также точки и соединяем лекальной кривой, получая политропу сжатия.

Для построения политропы расширения нужно определить давления в промежуточных точках, расположенных между крайними точками и для тех же объемов , , и т.д.

Эти давления определяются из уравнения политропы расширения:

; ; и т.д.

Найденные точки , , и т.д., а так же крайние точки и соединяем лекальной кривой, получая политропу расширения (рис. 1).

Полученную теоретическую индикаторную диаграмму следует скруглить в точках , , .

Положение точки в двигателях с искровым зажиганием зависит от угла опережения зажигания, а в дизелях – от угла опережения впрыска. Положение точки ориентировочно определяется по выражению . Расстояние точки от оси ординат определяется жесткостью работы двигателя и находится в пределах 10⁰…15⁰ поворота кривошипа от ВМТ. Положение точки определяет угол предварительного выпуска, а точку обычно располагают между точками и .

а) б)

Рис.1. Индикаторные диаграммы цикла карбюраторного двигателя (а) и цикла дизеля (б)