352

Диаграмма aczba является расчетной индикаторной диаграммой, из которой Pi (МПа) находим:

Pi Faczba mp ,

AB

где Faczba – площадь диаграммы, мм2.

Значение Pi , полученное по этой формуле, должно быть равно значению Pi , полученному в результате теплового расчета.

Действительная индикаторная диаграммаac c z2b b a отличается от расчетной, так как в реальном двигателе за счет опережения зажигания рабочая смесь воспламеняется до прихода поршня в ВМТ, повышая давление в конце процесса сжатия; процесс видимого сгорания происходит при изменяющемся объеме.

Действительное давление конца видимого сгорания Pzд 0,85Pz ; открытие выпускного клапана до прихода поршня в НМТ снижает давление в конце расширения. Положение точки C зависит от угла опережения зажигания, а положение точки C ориентировочно определяется по выражению Pc 1,15 1,25 Pc . Расстояние точки Zд от оси ординат зависит от жесткости работы двигателя и находится в пределах 10…15° поворота кривошипа от ВМТ. Положение точки b определяет угол предварения выпуска, а точку b обычно располагают между точками b и a.

Для проверки теплового расчета и правильности построения индикаторной диаграммы находят значение Pi , МПа:

Pi Fac'c"zgb'b"a mp .

AB

Построение индикаторной диаграммы дизеля

Индикаторная диаграмма дизеля строится аналогично индикаторной диаграмме бензинового двигателя. Различие будет только при построении политропы расширения, которую строят из точки Z , а не из точки Z . Отрезок Z Z для дизелей, работающих по циклу со смешанным подводом теплоты: Z Z OA 1 .

21

Внешняя скоростная характеристика

Внешнюю скоростную характеристику вновь проектируемого двигаталя можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для нескольких режимов работы (при различной частоте вращения) двигателя. Однако с достаточной степенью точности эту характеристику можно построить и по результатам теплового расчета, проведенного для одного режима – режима максимальной мощности.

Расчет и построение кривых скоростной характеристики в этом случае ведется в интервале:

а) для бензиновых двигателей от nмин=400...1200 до nмах=(1,1…1,2)·n;

б) для дизелей от nмин=350...700 до n.

Расчетные точки выбираются через каждые 500…1000мин-1.

1. Расчетные точки кривой эффективной мощности (кВт) определяются по эмпирическим зависимостям:

– для бензиновых двигателей:

– для дизелей с неразделенными камерами:

где Nex и nx – эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала в рассчитываемых точках скоростной характеристики.

По рассчитываемым точкам в масштабе mN строится кривая эффективной мощности.

2. Точки кривой эффективного крутящего момента (Н·м) опреде-

По полученным точкам в масштабе mM (Н·м/мм) строится кривая эффективного крутящего момента.

Эта же кривая в масштабе: mp mM 103 Vл (МПа/мм) выражает изменение среднего эффективного давления Рех. Величина среднего

22

эффективного давления Рех (МПа) для рассчитываемых точек может быть определена также по кривой Mex или из выражения:

Pex Nex 30 .

Vл nx

3.Точки кривой среднего давления механических потерь определяются в соответствии с конструкцией двигателя по эмпирической формуле и данным табл. 4.

4.Точки кривой среднего индикаторного давления (МПа) опре-

деляются по формуле:Pix Pex PMX .

Кривая среднего индикаторного давления, построенная в масштабе mp, выражает также изменения индикаторного крутящего момента в расчетных точках, но в масштабе (Н·м/мм):

mM mp 103 Vл

Эта же кривая выражает в определенном масштабе изменение по оборотам коэффициента наполнения. Масштаб ηV определяется из уравнения:

C VN ,

Mi

где С – постоянная величина (1/Н·м), равная отношению значения коэффициента наполнения к индикаторному крутящему моменту при максимальной мощности.

Значения VX в остальных расчетных точках определяются из выражения:

VX Mix C.

Расчетные точки индикаторного крутящего момента (Н·м) могут быть определены из выражения:

ixPix Vл 103 .

5.Кривая удельного эффективного расхода топлива (г/кВтч)

где x – коэффициент избытка воздуха в расчетных точках.

Для определения gex в расчетных точках необходимо задаться законом изменения α по частоте вращения. С достаточной степенью точности для бензиновых двигателей можно принять значения α постоянными на всех скоростных режимах, кроме минимальной частоты

23

вращения. При nx=nmin следует принимать смесь несколько более обогащенную, чем при nx nN .

В дизелях при работе по скоростной характеристике с увеличением частоты вращения значение α несколько увеличивается. Для четырехтактного дизеля с непосредственным впрыском можно принять линейное изменение α.

Для бензиновых двигателей: при nmin α= 0,75…0,85; а при nN α=0,85...0,95. Значение α при nN принято в начале теплового расчета.

Для быстроходных дизелей без наддува при nmin α=1,1…1,3, а при nN α=1,2…1,7.

6. Часовой расход топлива (кг/ч) определяется по уравнению:

GTX gex Nex 10 3.

7. Результаты расчетов рекомендуется занести в табл.5 и построить внешнюю скоростную характеристику (зависимость Ne, Me, Pe, Pi, Mi, ηV, α, ge Gt от n).

Таблица 5

8. По скоростной характеристике необходимо определить коэф-

фициент приспособляемости: k Memax .

MeN

Тепловой расчет двигателя при изменении условий его работы

В соответствие с заданием на вариантный тепловой расчет последний выполняется с использованием имеющегося пакета программ [5]. Для сравнительной оценки влияния изменения условий работы двигателя на его показатели результаты вариантного расчета рабочего процесса отображаются в новой индикаторной диаграммы к новой скоростной характеристике (возможно отображение их на уже имеющемся графическом материале штриховыми линиями).

24

Выводы по курсовому проектированию

В выводах анализируются мощностные и экономические показатели проектируемого двигателя в соответствии с двигателемпрототипом, указываются внесенные конструктивные изменения в существующей конструктивные изменения в существующей конструкции или приводятся данные технических характеристик оригинальных узлов, агрегатов и систем, подтверждающих преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом.

По итогам вариантного теплового расчета двигателя необходимо на основе изучения теории рабочих процессов и литературных источников дать исчерпывающие объяснения влияния на показатели двигателя новых условий его работы.

ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Пояснительная записка оформляется на основе черновых записей, сделанных в процессе курсового проектирования. Записку выполняют на бумаге формата А4.

На всех страницах текста записки необходимо оставить слева и справа поля шириной 20 мм, слева – для брошюровки, справа – для вынесения результатов расчета и замечаний проверяющего.

Пояснительная записка должна быть написана аккуратно, технически грамотно, с поясняющими текст расчетными схемами, эскизами и рисунками, с необходимыми ссылками на литературу.

Запись вычислений производить по схеме: формула – численное значение величин – результат – размерность.

Окончательно пояснительная записка оформляется в обложке с титульной надписью согласно прил. 4.

Чертежи проекта вычерчиваются в карандаше на листах ватмана с обязательным соблюдением всех требований действующих стандартов на выполнение чертежей.

В правом нижнем углу чертежей обязательно выполняется в соответствии с ГОСТом основная надпись.

Оформленные пояснительная записка и чертежи проекта представляются на проверку и подпись консультанту проекта.

25

ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Защита курсового проекта производится на кафедре «Теплотехника и тепловые двигатели».

При защите курсового проекта необходимо кратко доложить основные параметры и особенности конструкции спроектированного двигателя и сделать четкое обоснование принятых в процессе проектирования технических решений.

Защищающийся должен знать тенденции развития двигателестроения, достаточно глубоко разбираться в расчетах и оценке надежности отдельных деталей двигателя.

26

Библиографический список

1.Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М. «Высшая школа», 2002. – 495с.

2.Двигатели внутреннего сгорания /Под ред. В.Н. Луканина, М.Г. Шатро-

ва. Т.1. М. «Высшая школа», 2007. – 490с.

3.Автомобильные двигатели /Под. ред. М.С. Ховаха. М. «Машинострое-

ние», 1977. – 591с.

4.Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. /Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М. «Машиностроение», 1983. – 375с.

5.Двигатели внутреннего сгорания /Под ред. В.Н. Луканина, М.Г. Шатрова. Т.З. Компьютерный практикум. Моделирование процессов в ДВС. М. «Выс-

шая школа», 2005. -413с.

27

28