2.2.4. Процесс расширения

Давление и температура в конце такта расширения (т. b):

Осуществляем проверку ранее принятой температуры остаточных газов:

Погрешность расчета мала, поэтому принимаем рассчитанные ранее параметры ДВС как исходные данные в дальнейших расчетах.

2.3 Определение основных показателей, характеризующих работу карбюраторного двигателя

2.3.1 Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла

Индикаторные параметры рабочего тела характеризуют работу газов в цилиндре двигателя. К ним относятся среднее индикаторное давление , индикаторный удельный расход топлива , индикаторный КПД .

Среднее индикаторное давление по нескругленной диаграмме (МПа):

- для бензиновых двигателей

.

Среднее индикаторное давление по скругленной диаграмме , МПа:

.

где =0.92 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы, вызванный отклонением действительного процесса от теоретического.

Индикаторный КПД характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы:

Индикаторный удельный расход топлива , :

Среднее давление механических потерь , МПа:

где а,b – эмпирические коэффициенты, для различных типов двигателей

- средняя скорость поршня, м/с, определяется как:

где - ход поршня, м

На данном этапе проектирования ход поршня S выбирается приблизительно исходя из значений двигателя-прототипа из справочных данных.

Среднее эффективное давление , МПа:

.

Механический КПД :

Эффективный КПД :

Эффективный удельный расход топлива , :

.

Результаты расчетов индикаторных и эффективных показателей ДВС сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Индикаторные и эффективные показатели ДВС

, МПа	, МПа		, г/(кВт∙ч)	, г/(кВт∙ч)	Vп.ср. , м/с	, МПа	, МПа
1,134	1,044	0,348	235,27	301,5	17,28	0,229	0,8144	0,780	0,271

2.3.2 Основные параметры цилиндра и двигателя

Литраж двигателя , л:

Рабочий объем одного цилиндра , л:

Диаметр цилиндра , мм:

С целью унификации двигателей диаметр цилиндра округляется с учетом диаметра прототипа. Принимаем D=120мм.

Основные параметры и показатели двигателя определяем по окончательно принятым значениям и .

Площадь поршня , см²:

Средняя скорость движения поршня , м/с:

Литраж двигателя , л:

Рабочий объем одного цилиндра , л:

Мощность двигателя , кВт:

Литровая мощность двигателя , кВт/л:

Поршневая мощность двигателя , кВт/см²:

Крутящий момент , Н∙м:

Часовой расход топлива , кг/ч:

4. Тепловой баланс двигателя

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу. В термодинамическом цикле эффективность превращения тепла в работу оценивается термическим коэффици­ентом полезного действия η_t, который всегда остается меньше еди­ницы вследствие передачи части тепла холодному источнику. В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин. В связи с этим эффективный КПД цикла имеет меньшее значение по сравнению с вели­чиной η_t.

Распределение тепловой энергии топлива, сгорающего в двига­теле, наглядно иллюстрируется составляющими внешнего теплово­го баланса, которые определяются при установившемся тепловом состоянии двигателя в процессе его испытаний. Приближенно со­ставляющие теплового баланса можно найти аналитически по дан­ным теплового расчета двигателя.

Тепловой баланс позволяет определить тепло, превращенное в полезную эффективную работу, т. е. установить степень достиг­нутого совершенства теплоиспользования и наметить пути умень­шения имеющихся потерь. Знание отдельных составляющих тепло­вого баланса позволяет судить о теплонапряженности деталей дви­гателя, рассчитать схему охлаждения, выяснить возможность ис­пользования теплоты отработавших газов и т. д.

В общем виде тепловой баланс двигателя может быть представлен в виде следующих составляющих:

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом , Дж/с:

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1с , Дж/с:

Теплота, унесенная с отработавшими газами , Дж/с:

{ }=

где - теплоемкость отработавших газов при и [4];

- теплоемкость свежего заряда при ^оС [4].

Теплота, передаваемая охлаждающей среде , Дж/с:

где - коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей,

- показатель степени для четырехтактных двигателей.

Показатель степени m для четырехтактных двигателей зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Для меньших значений частот вращения следует принимать меньшие m из указанного диапазона.

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива (только для двигателей, работающих при α<1), Дж/с:

Неучтенные потери теплоты , Дж/с:

Выражаем все составляющие теплового баланса в процентах ( ):

;

;

;

.

Результаты расчета составляющих теплового баланса представлены в таблице 4.

Таблица 4. Тепловой баланс ДВС

Составляющие теплового баланса	Q, Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	159074,39	27,14
Теплота, унесенная с отработавшими газами	161875,84	28,23
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	165481,47	27,58
Теплота, потерянная из-за неполноты сгорания топлива	82591,48	14,09
Неучтенные потери теплоты	17372,5	2,96
Общее количество теплоты, введенной в двигатель	586195,56	100