1. Тепловой расчет

1.1. Выбор топлива

В соответствии с ГОСТ 305-82 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное топ­ливо (для работы в летних условиях – марки Л и для работы в зимних условиях – марки З). Цетановое число топлива – не менее 45.

Средний элементарный состав дизельного топлива C = 0,87; H = 0,126; O = 0,004.

Низшая теплота сгорания топлива

H_и = 33,91C+125,6H-10,89(O-S)-2,51(9H+W)=33,91∙0,87+125,6∙0,126-10,89∙0,004-2,51∙9∙0,126=

=42,44 МДж/кг =42440 кДж/кг.

1.2. Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

;

Коэффициент избытка воздуха: С наддувом α = 1,7.

Количество свежего заряда

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания

;

При α = 1,7

;

Общее количество продуктов сгорания:

1.3. Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температура окружающей среды и .

Давление окружающей среды для дизелей:

С наддувом p_k = 0,17МПа

Температура окружающей среды для дизелей:

С наддувом T_k = T₀ (p_k / p₀)^{(nk – 1)/nk} = 293 (0,17/0,1)^{(1,65-1)/1,65} = 361 K

Температура остаточных газов T_r = 800 К.

Давление остаточных газов p_r = 0,95 0,17 = 0,162 МПа

1.4. Процесс впуска

Принимается температура подогрева свежего заряда ΔT=10 ˚C.

Плотность заряда на впуске ,

где R_В – 287 Дж/(кг∙град) – удельная газовая постоянная для воздуха.

Потеря давления на впуске ,

Давление в конце впуска .

Коэффициент остаточных газов .

Температура в конце впуска .

Коэффициент наполнения .

1.5. Процесс сжатия

Для дизелей с турбонаддувом при = 16 ; Т_а = 384 К ; k₁ = 1,3615 ; n₁ = 1,362

Давление в конце сжатия .

Температура в конце сжатия .

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

воздуха

где

.

рабочей смеси

.

1.6. Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси и рабочей смеси .

Теплота сгорания рабочей смеси

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

определяется по эмпирическим формулам из табл. 3.7 [1] для интервала температур от 1501 до 2800 ˚С:

;

Принимаем коэффициент использования теплоты ξ_z=0,82.

Принимаем степень повышения давления λ=2.

Температура в конце видимого процесса сгорания :

,

или , откуда

; .

Максимальное давление сгорания .

Степень предварительного расширения .

1.7. Процессы расширения и выпуска

Степень последующего расширения .

Средний показатель адиабаты расширения k₂ определяем по номограмме рис. 4.9 [1] k₂=1,2725, а средний показатель политропы расширения n₂ принимаем n₂=1,26.

Давление и температура в конце процесса расширения , .

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов , погрешность расчета , что допустимо.

1.8. Индикаторные параметры рабочего цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление , где φ_и=0,95 – коэффи­ци­ент полноты диаграммы.

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива

.

1.9. Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь ,

где средняя скорость поршня предварительно принята .

Среднее эффективное давление и механический КПД .

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива .

1.10. Основные параметры цилиндра и двигателя

Литраж ,

где τ – тактность двигателя.

Рабочий объем одного цилиндра .

Принимаем .

Диаметр цилиндра .

Окончательно принимаем D=S=128 мм.

Основные параметры и показатели двигателя:

площадь поршня ;

литраж двигателя ;

, что достаточно (ошибка < 2%) близко к ранее принятому значению .

мощность двигателя ;

литровая мощность двигателя ;

крутящий момент ;

часовой расход топлива .