4. Розрахунок параметрів циліндра та тепловий баланс двигуна

4.1. Робочий об’єм циліндра

, л,

де і – кількість циліндрів (таблиця А-1).

4.2. Діаметр циліндра

, мм,

де S/D – відношення ходу поршня до діаметра циліндра, приймають за таблицею

А-1.

Значення D приймають для подальшого розрахунку округленим до цілих значень у мм.

4.3. Хід поршня , мм. Значення ходу поршня приймають для подальших розрахунків округленим до цілих міліметрів.

4.4. Уточнене значення літражу двигуна

, л.,

де D та S у мм.

4.5. Уточнене значення ефективної потужності

, кВт.

4.6. Номінальний ефективний крутний момент

, Нм.

4.7. Уточнене значення годинних витрат палива

, кг/год.

4.8. Уточнене значення середньої швидкості поршня

, м/с.

4.9. Загальна кількість тепла, що вводиться у двигун при згорянні палива

, Дж/с.

4.10. Тепло еквівалентне ефективній роботі

, Дж/с.

4.11. Тепло, що передається охолоджуючому середовищу

, Дж/с,

де С- коефіцієнт пропорційності (для чотирьохтактних двигунів С = 0,45…0,52);

і – число циліндрів; D – діаметр циліндра у см; m – показник степеня (для чотирьохтактних двигунів m = 0,6…0,7); n- число обертів колінчастого валу двигуна, об/хв.

4.12. Теплота, що винесена з відпрацьованими газами

, Дж/с,

де - середня мольна теплоємність відпрацьованих газів при сталому тискові у кінці випуску;

, кДж/кмольград. Значення визначається згідно пункту 2.19 за таблицею В-2 або В-3 додатку В для t_r; – табл. 7 [1].

- середня мольна теплоємність повітря при сталому тискові і температурі середовища, звідки надходить повітря;

, кДж/кмольград. Значення визначається за формулою лівого рядку таблиці С-1 додатку С для t_к; – табл. 5 для повітря [1].

4.13. Теплота, що втрачена із-за хімічної неповноти згоряння:

для дизеля ;

для бензинового двигуна , Дж/с.

4.14. Невраховані втрати тепла

, Дж/с.

4.15. Складові частини теплового балансу у процентах:

; ; ; ; ; .

5. Побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

5.1. Мінімальна частота обертання двигуна n_min= n / 5, об/хв.

5.2. Максимальна частота обертання двигуна:

для дизеля n_max = n;

для бензинового двигуна n_max = 1,1 n, об/хв.

5.3. Крок зміни частоти обертання n = n_min, об/хв.

Послідовність розрахункових частот:

n₁ = n_min; n₂ = n₁ + n; n₃ = n₂ + n; n₄ = n₃ + n; n₅ = n.

Для бензинового двигуна n₆ = n_max .

5.4. Для розрахункових частот обертання колінчастого валу визначають розрахункові точки кривої ефективної потужності:

для бензинових двигунів , кВт;

для дизелів з нероздільними камерами , кВт;

для дизелів з роздільними камерами , кВт,

де N_e – номінальна ефективна потужність; n – швидкість обертання колінчастого валу (об/хв); N_ex – біжуче значення ефективної потужності (кВт) для конкретних обертів швидкісної характеристики (n_x); n_x - біжуче значення швидкості обертання колінчастого валу (об/хв).

5.5. Біжучі значення ефективного крутного моменту

, Нм.

5.6. Біжучі значення середнього ефективного тиску для розрахункових частот обертання колінчастого валу

, МПа.

5.7. Біжучі значення середньої швидкості поршня

, м/с.

5.8. Біжучі значення середнього тиску механічних втрат для прийнятих частот обертання визначають за формулами пункту 3.6 для відповідної швидкості поршня V_п.срх.

5.9. Біжучі значення питомих ефективних витрат палива визначають за формулами:

для бензинового двигуна , г/кВтгод;

для дизеля , г/кВтгод,

де g_e – питомі витрати палива при номінальній потужності;

g_ex – біжуче значення питомих ефективних витрат палива.

5.10. Біжучі значення годинних витрат палива

, кг/год.

5.11. Залежність коефіцієнта надлишку повітря від частоти обертання визначають через _x, що відповідають розрахунковим частотам обертання.

Для бензинових двигунів значення коефіцієнту при мінімальній частоті обертання n_min дорівнює ₁ = (0,8…0,85). Подальші значення коефіцієнтів ₂, ₃, ₄, ₅ та ₆ дорівнюють .

Для дизелів: ₁ = 0,80; ₂ = 0,85; ₃ = 0,90; ₄= 0,95; ₅ = .

5.12. Біжучі значення коефіцієнта наповнення визначають за формулою

,

де Р_ех – у МПа; g_ex – у г/кВтгод.

5.13. Результати розрахунків зводяться в таблицю у наступній формі

Таблиця 5.1

№ п/п	Швидкість обертання nx, об/хв	Параметри зовнішньої швидкісної характеристики
		Nex, кВт	Мех , Нм	Pex , МПа	Vп.срх , м/с	Рмх , МПа	gex , г/кВтгод	Gтх , кг/год	x	vx
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

5.14. За результатами розрахунків будуються графіки зовнішньої швидкісної характеристики. Приклади зовнішньої швидкісної характеристики бензинового та дизельного двигунів приведено на рис. 1, 2.

Рис. 1. Приклад зовнішньої швидкісної характеристики бензинового двигуна

Рис. 2. Приклад зовнішньої швидкісної характеристики дизельного двигуна:

а) без наддуву; б) з наддувом