1.12. Основні розміри двигуна.

При заданій ефективній потужності і прийнятому співвідношенні S/D основні конструктивні параметри двигуна (діаметр циліндра і хід поршня) визначаються наступним чином.

Діаметр циліндра (мм):

, (76)

Хід поршня (мм):

, (77)

Отримані значення S і D округлюють до цілих чисел. Розміри циліндра – діаметр і хід поршня – є основними конструктивними параметрами двигуна. Діаметр циліндра D (мм) сучасних автомобільних двигунів залежить в основному від типу двигуна і його призначення і становить:

- для карбюраторних двигунів легкових автомобілів 60…100;

- для карбюраторних двигунів вантажних автомобілів 70…110;

- для дизелів 70…150.

Хід поршня характеризується величиною S/D, безпосередньо пов’язаної з швидкістю поршня. В залежності від S/D розрізняють короткоходові двигуни (S/D1) і довгоходові (S/D1). Короткоходові двигуни дозволяють знизити висоту двигуна і його масу, збільшують коефіцієнт наповнення, індикаторний ККД, зменшуючи швидкість поршня і зношення деталей двигуна. Для карбюраторних двигунів S/D=0,7…1,0, для дизелів S/D= 0,9…1,3.

Швидкість поршня впливає на довговічність його деталей, збільшення якої забезпечується застосуванням високоякісних мастил. В залежності від величини V_п.ср. двигуни підрозділяють на тихохідні (V_п.ср.6,5 м/с) і швидкохідні (V_п.ср.6,5 м/с). Автомобільні двигуни мають V_п.ср.6,5 м/с і цей параметр для різних типів двигунів знаходиться в межах:

- для карбюраторних легкових автомобілів 9…12;

- для карбюраторних вантажних автомобілів 12…15;

- для автомобільних дизелів 6,5…12;

- для автомобільних газових 7…11;

- для тракторних двигунів 5,5…10,5.

Отримані значення Д і S округлюють до цілих чисел. Після остаточного прийняття значень Д і S визначають основні параметри і показники двигуна:

Літраж двигуна (л):

; (78)

Ефективна потужність (кВт):

, (79)

Ефективний крутний момент (Нм):

, (80)

Погодинна витрата палива (кг/год):

, (81)

Середня швидкість поршня (м/с):

, (82)

1.13. Тепловий баланс двигуна

Тепловий баланс визначається для оцінки ефективності використання тепла, що вводиться в двигун, розробки заходів по покращенню його використання і можливостей утилізації теплових втрат, а також визначення даних для розрахунків системи охолодження.

Загальна кількість тепла, що вводиться в двигун з паливом, Дж/с:

Q= Q_е+Q_в +Q_г+Q_н.з+Q_зал, (83)

де Q_е – теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1 с, Дж/с;

Q_в – теплота, що передається охолоджуючому середовищу;

Q_г – теплота, що виноситься з відпрацьованими газами, Дж/с;

Q_н.з – теплота, що витрачається через неповноту згорання, Дж/с;

Q_зал – невраховані втрати теплоти, Дж/с.

Загальна кількість тепла (Дж/с), що вводиться в двигун, визначається по формулі:

, (84)

де - нижча теплотворна спроможність палива, Дж/кг;

G_T – витрата палива двигуном за годину, кг/г.

Теплота (Дж/с), еквівалентна ефективній роботі визначається за формулою:

. (86)

Для визначення теплоти, що витрачається при охолодженні карбюраторного двигуна використовується емпірична залежність:

, (86.1)

- для дизелів:

, (86.2)

де с – коефіцієнт пропорціональності, для чотиритактних двигунів с=0,45…0,53;

і – кількість циліндрів;

D – діаметр циліндра, см;

n – частота обертання колінчастого валу двигуна, об/хв;

m – показник ступеню, для чотиритактних двигунів m=0,6…0,7;

- неповнота згорання палива для двигунів , працюючих при 1, Дж.

, (87)

Теплота, що втрачається при газообміні карбюраторного двигуна:

, (88)

Для дизеля:

, (89)

де - теплоємкість залишкових газів (визначається по таблиці 4 методом інтерполяції);

, теплоємкість залишкових газів дизелів, визначається по таблиці 5.

- теплоємкість свіжого заряду (визначається по табл. 3)

Невраховані втрати тепла:

Q_зал=Q-(Q_е+Q_в+Q_г). (90)

Таблиця 5.