1.4 Расчет процесса расширения

Определим степень последующего расширения, δ:

(29)

Определим давление в конце процесса расширения, p_b, МПа:

(30)

,

где: п₂ – показатель политропы;

Определим значение температуры в конце процесса расширения, Т_b, К:

(31)

Осуществим проверку ранее принятой температуры остаточных газов, T_r:

(32)

Определим величину погрешности, ΔТ_r, %:

(33)

Расчетное значение температуры отличается от выбранного менее чем на 5%, следовательно значения Т_r и р_r выбраны верно.

1.5 Расчет показателей рабочего цикла двигателя

1.5.1 Индикаторные показатели цикла

Определим среднее индикаторное давление цикла, p_i, МПа:

(34)

,

где: μ_п – коэффициент полноты индикаторной диаграммы;

Определим индикаторный КПД, η_i:

(35)

Определим удельный индикаторный расход топлива, g_i, г/(кВт·ч):

(36)

1.5.2 Эффективные показатели цикла

Определим среднюю скорость поршня, υ_ср, м/с:

(37)

,

где: S – ход поршня, мм;

п – число оборотов вала двигателя;

Определим величину р_м, МПа:

(38)

Определим среднее эффективное давление, р_е, МПа:

(39)

Определим механический КПД, η_м:

(40)

Определим эффективный КПД, η_е:

(41)

Определим удельный эффективный расход топлива, g_e, г/(кВт·ч):

(42)

1.5.3 Основные размеры двигателя

Определим рабочий объем цилиндра, V_h, л:

(43)

,

где: τ – тактность;

i – число цилиндров;

N_e – эффективная мощность, кВт;

Определим диаметр цилиндра, D, мм:

(44)

,

где: ψ – отношение хода поршня к диаметру цилиндра;

Принимаем диаметр цилиндра равным D = 130 мм.

Определим ход поршня, S, мм:

(45)

Определим уточненное значение средней скорости, υ_сру, м/с:

(46)

Определим рабочий объем цилиндра, V_h, л:

(47)

Определим эффективную мощность двигателя, N_е, кВт:

(48)

Определим эффективный крутящий момент, М_е, Н·м:

(49)

Определим часовой расход топлива, G_Т, кг/ч:

(50)

1.6 Построение индикаторной диаграммы

1.6.1 Выбор масштабов

Индикаторная диаграмма строится для номинального режима работы двигателя на основании данных, полученных в тепловом расчете. При этом по оси ординат откладывается давление в абсолютных единицах (МПа), а по оси абсцисс – объем (л).

Определим масштаб по оси абсцисс для хода поршня, М_S, мм_х/мм_д:

Определим масштаб давления, М_р, МПа/мм:

1.6.2 Характерные линии и точки

Определим объем камеры сгорания, V_c, л:

(51)

Определим отрезок, характеризующий объем камеры сгорания, S_c, мм:

(52)

Определим отрезок, характеризующий объем камеры сгорания с учетом принятого масштаба, ОА, мм:

(53)

Определим ход поршня с учетом масштаба, АВ, мм:

(54)

Определим отрезок, эквивалентный объему цилиндра после предварительного расширения, zz^/, мм:

(55)

Определим отрезок А_r, мм:

(56)

Определим отрезок А_с, мм:

(57)

Определим отрезок А_z, мм:

(58)

Определим отрезок В_а, мм:

(59)

Определим отрезок В_b, мм:

(60)

1.6.3 Построение политроп сжатия и расширения

При построении политроп сжатия и расширения вычисляется ряд точек для промежуточных объемов (положений поршня), расположенных между V_c и V_a по уравнению политропы:

(61)

Для политропы сжатия:

(62)

(63)

,

где: р_х –давление в искомой точке процесса сжатия;

V_x – объем в искомой точке процесса сжатия;

Отношение изменяется в пределах от ε до 1.

С учетом масштаба, р_хс, мм:

(64)

Определим исходное давление, р_хс, МПа:

(65)

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 1.

Для политропы расширения:

(66)

,

где: р_х –давление в искомой точке процесса расширения;

V_x – объем в искомой точке процесса расширения;

Отношение изменяется в пределах от 1 до δ.

С учетом масштаба, р_хс, мм:

(67)

Определим исходное давление, р_хс, МПа:

(68)

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Построение политроп сжатия и расширения

№ точ.	Политропа сжатия				Политропа расширения
	ОХ, мм	ОВ/ОХ	рхс, мм	рхс, МПа	ОХ1, мм	ОВ/ОХ1	рхс, мм	рхс, МПа
0	7,8	21	117,9	5,895	11,8872	13,78	156	7,801
1	15,6	10,5	45,6	2,281	19,48284	8,41	86,2	4,312
2	23,4	7	26,2	1,309	27,07848	6,05	58,1	2,905
3	39	4,2	13	0,65	42,26976	3,88	34	1,702
4	54,6	3	8,2	0,41	57,46104	2,85	23,6	1,178
5	70,2	2,33	5,8	0,291	72,65232	2,25	17,8	0,889
6	85,8	1,91	4,4	0,221	87,8436	1,86	14,2	0,708
7	101,4	1,62	3,5	0,176	103,0349	1,59	11,7	0,584
8	117	1,4	2,9	0,144	118,2262	1,39	9,9	0,495
9	132,6	1,24	2,4	0,122	133,4174	1,23	8,6	0,429
10	148,2	1,11	2,1	0,104	148,6087	1,1	7,5	0,377
11	163,8	1	1,8	0,091	163,8	1	6,7	0,335

1.6.4 Скругления индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма действительного цикла отличается от теоретической более плавным характером изменения давления.

Скругляются следующие участки индикаторной диаграммы:

- участок в конце процесса сжатия с определением положения точки с^/, соответствующей началу фазы видимого сгорания, и точки с^//, соответствующей действительному значению давления в момент достижения поршнем ВМТ;

- участок в начале процесса расширения с определением положения точки z_д, соответствующей моменту достижения действительного максимального давления р_zд после прохождения поршнем ВМТ;

- участок в конце процесса расширения, вид которого зависит от фаз газораспределения.