2.2.Выбор и обоснование исходных величин для теплового расчета температура и давление окружающей среды
При отсутствии в задании специальных указаний об условиях эксплуатации проектируемого двигателя давление и температура среды принимаются равными:
pк = p0 = 0,1 МПа и Тк = Т0 = 293К
При работе автомобильных и тракторных двигателей с наддувом воздух поступает в цилиндр из компрессора (нагнетателя), где он предварительно сжимается. В соответствии с этим давление и температура окружающей среды при расчете рабочего цикла двигателя с наддувом принимаются равными давлению pк и температуре Tк воздуха на выходе из компрессора.
В зависимости от степени наддува принимаются следующие значения давления pк наддувочного воздуха:
при низком наддуве 1,5p0 ,
при среднем наддуве (1,5…2,2)p0
при высоком наддуве (2,2…2,5)p0
Температура воздуха за компрессором
Тк = Т0(рк/р0)(nк-1)/nк,
где nк - показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре (нагнетателе).
Из приведенного выражения следует, что температура наддувочного воздуха зависит от степени повышения давления в нагнетателе и показателя политропы сжатия.
По опытным данным в зависимости от типа наддувочного агрегата и степени охлаждения величину nк принимают:
для поршневых нагнетателей 1,4 ... 1,6
для объемных нагнетателей 1,55 ... 1,75
для осевых и центробежных нагнетателей 1,4 ... 2,0
Фазы газораспределения
Фазы газораспределения выбираются на основании данных по существующим двигателям, близким к проектируемому по быстроходности.
Данные о фазах газораспределения отечественных двигателей, в градусах угла поворота коленчатого вала приведены в табл. 7.
В тепловом расчете последовательно определяются следующие величины:
Коэффициент избытка воздуха
Отношение действительного количества воздуха l (или L), участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха l0 (или L0 ) называются коэффициентом избытка воздуха:
= l/l0 = L/L0.
Коэффициент избытка воздуха выбирается в зависимости от типа двигателя( расчет ведется на режимах, соответствующих полному открытию дроссельной заслонки, либо полной подаче топлива):
Таблица 7
Фазы газораспределения
Двигатель |
Номинальная частота вращения |
Впускной клапан |
Выпускной клапан |
||||
открытие до ВМТ |
закрытие после НМТ |
продолжительность открытия |
открытие до НМТ |
закрытие после ВМТ |
продолжительность открытия |
||
МеМЗ-966 |
4200 |
10 |
46 |
236 |
46 |
10 |
236 |
"Чайка" |
4400 |
24 |
64 |
268 |
50 |
22 |
252 |
А3JIK-412 |
5800 |
30 |
70 |
280 |
70 |
30 |
280 |
ВАЗ-2101 |
5600 |
12 |
40 |
232 |
42 |
10 |
232 |
"Волга" |
4000 |
24 |
64 |
268 |
50 |
22 |
252 |
ЗИЛ-130 |
3200 |
21 |
75 |
276 |
57 |
39 |
276 |
КАМАЗ |
2600 |
10 |
46 |
236 |
66 |
10 |
256 |
Д-37 |
1600 |
16 |
40 |
236 |
40 |
16 |
236 |
ЯМЗ-236-238 |
2100 |
20 |
56 |
256 |
56 |
20 |
256 |
Д-120 |
2000 |
16 |
40 |
236 |
40 |
16 |
236 |
Д-144 |
2000 |
16 |
40 |
236 |
40 |
16 |
236 |
Д-240 |
2200 |
16 |
46 |
242 |
56 |
18 |
254 |
СМД-16 |
1900 |
10 |
46 |
236 |
56 |
10 |
246 |
СМД-62 |
2100 |
3 |
46 |
229 |
65 |
8 |
253 |
А-41Т |
1750 |
20 |
50 |
250 |
50 |
20 |
250 |
Карбюраторные двигатели:
при максимальной мощности 0,85…0,95
при максимальной экономичности 1,05…1,15
Двигатель с форкамерно-факельным
зажиганием 0,85….0,98
и выше
Дизельные двигатели (на режиме максимального момента):
с нераздельными камерами и
объемным смесеобразованием 1,5…1,7
с нераздельными камерами с завихрением 1,2…1,5
с пленочным смесеобразованием 1,1…1,15
с вихревой камерой 1,2…1,4
с предкамерой 1,4…1,5
с наддувом 1,3…2,2
В двигателях с наддувом, когда осуществляется продувка цилиндров воздухом, используют суммарный коэффициент избытка воздуха с = n , где n = 1,0...1,25 - коэффициент продувки четырехтактных двигателей.
При выборе коэффициента избытка воздуха на различных режимах работы дизеля руководствуются следующими соображениями:
При выборе коэффициента избытка воздуха на режиме максимальной мощности необходимо исходить из коэффициента запаса крутящего момента kм.
Значение коэффициента kм для различных вариантов применения двигателя можно найти в таблице 8.
Таблица 8.
Значения коэффициента запаса крутящего момента
Применение дизеля |
Значение kм,% |
Грузовые автомобили |
15 |
Сельхоз. тракторы |
17 |
Дорожные машины |
25 |
Коэффициент избытка воздуха для режима номинальной мощности определяем:
н = [(kM/100)+1]Mmax,
где н – коэффициент избытка воздуха при номинальной мощности,
Mmax - коэффициент избытка воздуха при максимальном моменте (минимальное значение).
В случае, когда в дизельном двигателе присутствует обратная коррекция подачи топлива, то коэффициент избытка воздуха на режиме минимальных оборотов принимается несколько ниже, чем н.