2.6 Тепловой баланс рабочего цикла двигателя.

Для оценки качества организации цикла в целом, определения эффективности использования и распределения тепловой энергии при анализе рабочего цикла проектируемого двигателя необходимо определить отдельные составляющие теплового баланса с учётом влияния различных факторов, характеризующих условия эксплуатации (скоростной режим, степень загрузки, состав смеси, условия окружающей среды).

К основным составляющим теплового баланса относятся

где - общее количество теплоты, введённое в двигатель с топливом;

- теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя;

- теплота, отданная в систему охлаждения;

- теплота, выводимая с отработавшими газами;

- не выделившаяся теплота в результате неполного сгорания топлива;

- теплота, передаваемая в систему смазки;

- остаточные потери, не учтенные составляющими теплового баланса.

Составляющие теплового баланса определяем в процентах от всей подведённой теплоты в рабочем цикле из следующих зависимостей:

1) Общее количество теплоты, подведённой за единицу времени -1с

(кДж)

2) Теплота, эквивалентная эффективной работе за единицу времени -1с

(кДж)

3) Теплота, передаваемая охлаждающей среде

где с–коэффициент пропорциональности для четырёхтактных двс=0,5;

D_ц – диаметр цилиндра, в см;

m – показатель степени = 0,65.

4) Теплота, унесённая с отработавшими газами

5) Теплота, не выделившаяся из-за химического не догорания топлива

6) Неучтённые потери теплоты

Q_ост=Q_o-(Q_e+Q_охл+Q_г+_Qнс)=

=151753,744-(50232+47193,134+44844,228+0)=9484,382(кДж)

Таблица 2, Результаты теплового баланса

Составляющие теплового баланса	Q, Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе		33,1
Теплота, передаваемая охлаждающей среде		31,1
Теплота, унесённая с отработавшими газами		29,6
Теплота, потерянная из-за химического не догорания топлива		0
Неучтённые потери теплоты	9484,382	6,2
Общее количество теплоты, введённой в объём цилиндра двигателя с топливом	151753,744	100

2.7 Расчет, построение и анализ внешней скоростной характеристики

Для анализа работы автомобильных двигателей используются различные характеристики, обычно получаемые экспериментальным путем при испытаниях.

При проектировании нового двигателя отдельные характеристики (например, скоростная) могут быть построены расчетным путем.

Скоростные характеристики подразделяются на внешние и частичные. Внешняя скоростная характеристика показывает зависимость основных показателей двигателя от скоростного режима при полном открытии дроссельной заслонки. Такая характеристика позволяет провести анализ и дать оценку мощностных, экономических и эксплуатационных показателей при работе двигателя с полной нагрузкой.

С достаточной степенью точности внешнюю скоростную характеристику можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для режима максимальной мощности двигателя, и использования эмпирических зависимостей.

Построение кривых скоростных характеристик проводим в интервале:

от n_min=900 об/мин до n_max=(l,05÷l,2)n_N, об/мин, через интервал n=900 об/мин.

Точки эффективной мощность:

;

где N_e и n_N - номинальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (об/мин) при номинальной мощности;

N_ex и n_х - эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала в искомой точке скоростной.

Точки эффективного крутящего момента, в Нм:

;

Точки среднего эффективного давления, в МПа:

;

где -литраж двигателя

-текущее значение мощности, в кВт.

Точки удельного топливного расхода(г/кВтч):

где g_eN - удельный расход топлива при номинальной мощности.

Часовой расход топлива, в кг/ч:

;

Для определения коэффициента наполнения необходимо задаться законом изменения α по частоте вращения.

Принимаем значения α постоянными на всех скоростных режимах, кроме минимального. При n_x= n_mj_n следует принять состав смеси несколько обогащенным:

;

Тогда текущее значение коэффициента наполнения определится из выражения:

;

Все расчетные значения точек сведены в

таблицу 3.

Таблица 3.Результат расчета скоростной характеристики

n, об/мин	Ne, кВт	Ме, Н⋅м	Ре, Мпа	ge, г/кВтч	Gт, кг/ч	α	ηv
1000	10,281	98,226	1,078	251,983	2,591	0,95	0,847
2000	22,066	105,411	1,151	222,571	4,911	1,05	0,952
3000	33,611	107,039	1,169	208,954	7,023	1,05	0,908
4000	43,199	103,182	1,126	211,232	9,125	1,05	0,884
5000	49,111	94,011	1,025	229,157	11,254	1,05	0,873