Тепловой баланс двигателя

Количество теплоты, выделяемой при сгорании вводимого в двигатель топлива за определенное время:

где - низшая теплота сгорания, ;

- часовой расход топлива, .

Теплота, эквивалентная эффективной работе:

где - эффективная мощность двигателя, кВт.

Количество теплоты, передаваемой охлаждающей средой:

где – коэффициент пропорциональности (для четырехтактных двигателей );

- число цилиндров;

- диаметр цилиндра, см;

– показатель степени ( );

- частота вращения коленчатого вала, ;

- коэффициент избытка воздуха.

Количество теплоты, теряемое в связи с неполнотой сгорания при :

Количество теплоты, теряемой с отработавшими газами:

где - коэффициент избытка воздуха;

- температура отработавших газов ( );

и - средние молекулярные теплоемкости свежего заряда и продуктов сгорания;

Неучтенные потери теплоты включаются в остаточный член баланса:

Таблица 4.

Результаты расчета теплового баланса двигателя

Составляющие теплового баланса
Теплота при сгорании вводимого в двигатель топлива,	94,97	100
Теплота, эквивалентная эффективной работе,	29,44	31
Теплота, передаваемая охлаждающей средой,	8,12	8,55
Теплота, теряемая в связи с неполнотой сгорания,	13,36	14,07
Теплота, теряемая с отработавшими газами,	7,19	7,57
Неучтенные потери теплоты,	36,86	38,81

Анализ и построение диаграммы сил, приведенных к оси поршневого пальца

Сила давления газов определяется по формуле:

Где – текущее значение давления газов по индикаторной диаграмме, МПа;

– диаметр цилиндра, м.

Для последующих расчетов необходимо построить график изменения силы давления газов в функции от угла поворота коленчатого вала. Для этого необходимо индикаторную диаграмму, построенную в координатах , перестроить в координатах . В этой диаграмме изменение давления газов в цилиндре в течение рабочего цикла является функцией угла поворота кривошипа. Такую диаграмму называют развернутой диаграммой. На этой диаграмме показано избыточное давление на поршень:

где – давление окружающей среды, МПа.

Индикаторную диаграмму в координатах , перестраивают в развернутую индикаторную диаграмму по методу Брикса. Порядок построения развернутой диаграммы по этому методу следующий.

Ниже индикаторной диаграммы на диаметре, соответствующем ходу поршня, строится полу­окружность радиусом, равным половине отрезка . Вправо по горизонтали от центра отклады­вается отрезок, поправка Брикса, равный

где R - радиус кривошипа;

- отноше­ние радиуса кривошипа к длине шатуна.

Поправка Брикса:

Из этого нового центра 01 проводятся лучи через каждые 30° до пересечения с полуокруж­ностью. Точки пересечения этих лучей с полуокружностью проектируются на кривые политроп сжатия и расширения индикаторной диаграммы. Полученные точки пересечения сносят по диагонали вправо на вертикальные линии соответствующих углов развернутой диаграммы. Построение диаграммы начинают с такта впуска. Проведя через найденные точки кривую, получим развернутую индикаторную диаграмму за рабочий цикл. При развертке индикаторной диаграммы следует учесть, что давление на свернутой диаграмме отсчитывается от абсолютного нуля, а на развернутой диаграмме показывается избыточное давление над поршнем:

Следовательно, давления в цилиндре двигателя (менее атмосферных) на развернутой диаграм­ме будут отрицательными. Сила давления газов считается положительной, если она направлена к оси вала, отрицательной -от оси вала. Для определения газовых сил по развернутой диаграмме давлений необходимо пересчитать масштаб. Если кривая построена в масштабе , то масштаб для этой же кривой для будет:

где - площадь поршня

Определение сил инерции

Действующая на поршень сила инерции масс, совершающих возвратно-поступательное дви­жение, равна:

– сила инерции первого порядка;

- сила инерции второго порядка.

Следовательно,

Где

- масса поршневого комплекта, кг;

- масса шатуна, кг.

Значения масс деталей кривошипно-шатунного механизма принимают при расчете, ориентиру­ясь на данные по соответствующему прототипу двигателя. Угловая скорость вращения колен­чатого вала равна:

Силы инерции первого и второго порядка, а также их результирующую можно определить аналитически по формулам.