книги из ГПНТБ / Теория поршневых двигателей внутреннего сгорания Метод. пособие

объем будет равен

-;V/ = V s(l— ав), так как

действительная сте-

пень сжатия ед

для 2 -тактных двигателей

равна гд = — —^

ду будет равно (рис. 64):

р ”=

или так, как для

2 -тактных двигателей

* ,9

Pi

V

W

Vs’

М 1 - я в) ’

получим

Pi

Pi (1 — а в ) ТЛ2-

(161)

В 2-тактных двигателях с

прямоточно-клапанной продувкой сжатие

начинается, когда закроются продувочные клапаны

(точка йг), поэ­

тому для

таких двигателей

р " =

р /( 1

йи

(162)

где а„ — доля потерянного хода поршня

на продувку.

Среднее индикаторное

давление pt

получается

путем попра­

ных ходов (площадь erba — на

рис. 63); таким

образом, соответ­

ственно получим:

для 4-тактных двигателей

с

, кг

(163)

Pi = ^ p

i ^

для 2 -тактных двигателей

Pi = W P i ' V - a B) ^

(164)

или

Pi = W P i ( l - a n) ^ .

(165)

потери на насосный ход поршня Арнас, т. е.

‘

Pi = С дР / — Лрн

СМ2

(166)

ре (см. дальше); в этом случае pt вычисляется по

формулам

(163—

165), что принято

и у нас.

карбюраторных

двига­

Значение Сд =

0,92—0,97 (большие— для

телей и тихоходных дизелей).

Значение Сд' = 0,94—0,98.

подсчитана

[ 1 ]

по

фор­

Величина насосных потерь может быть

муле

Арй.с =

( 1 6 7 >

где

= 1,0—0,75 — поправочный

Значение pt ^ — колеблется в пределах, соответственно

типу дви­

гателя:

четырехтактные карбюраторные.............................

6,5—11,0

четырехтактные газовые

5,0—

7,0

четырехтактные д и з е л и

6,0— 9,0

четырехтактные дизели с .....................наддувом

до 2 2

двухтактные дизели..................................................

3,5—

7,0

двухтактные дизели с наддувом .........................

до

18

'

( 168)

юрной работы A L t к работе

соответственного

термодинамическо­

го цикла A L (.

■.

::

. .

f]o- '. ALtAll

Lt

fit •

(169)

Для

современных

карбюраторных

двигателей

т(0 = 0,80—0,90;

для дизелей 7]о = 0,60—0,80.

к. п. д.,

выраженную че­

Выведем формулу для индикаторного

рез параметры,

исходя из формулы (168)

и

ведя

рассуждения д м

1 кг топлива с теплопроводностью Qn ккал/кг.

Из известных соотношений Рг = -^-

и

т]н =

напишем:

Lt ~PiV;,

Vo = i\«vs-

(а)

В характеристическом уравнении

P0V0 = 848L70

заменим

V0, подставив V0 = tj„ Vs и найдем из него

Vs

V ,=

848L7'0

(б)

P0r.H

Подставляя

теперь

в формулу (168)

значение

L;

из (а)

и Vs из

б), получим

_

А Ц

_

APjVs

427 Pi-848-LTo

1,986

PtLTo

^

Q*

~

Ян

РоЧн Ян

Ро-Пн Яв

или в общем виде:

PtLTx

^

= 1,986

(170)

Рк.% Яа '

Для

газовых двигателей,

при L в кг/молях,

в

формуле (170)

надо вместо QH (ккал/нм3)

подставлять

22,4-Q,,

(ккал/кг. моль) и

формула примет вид

PjLTк

fit = 0,0886

(171)

Р*% Ян '

Значение % колеблется в пределах:

карбюраторные двигатели

...................................

0,25—0,35

газовые двигатели ....................................................

0,28—0,33

д и з е л и .........................................................................

двигатели

0,38—0,50

калоризаторные

0,28—0,32

Индикаторный к. п. д.

как видно из формул

(170,

171), за­

висит от многих параметров,

в том числе

и от режима

работы,

г„ =

ALT

НО

L.

= 7 5

кгм • 3600;

AL,

/ЧЯС

1

/

1 /час

= 7^-75-3600

632,3

к

к а л

л .

с .

ч .

*

4

2 7

подставляя ^/чае= 632,3 и замечая,

что

Q = g iQH ккал/л. с. час,

получим

(172)

% =

6 3 2 , 3

giQ„*

откуда

(173)

6

3 2 , 3

к

г

Y);Qh

И.

Л.

С. Ч.

или, подставляя

значение тц из (170)

или

(171),

получим, после пре­

образований:

топлива

для

жидкого

Р

к

г

(174)

Si — 318,4 PlLTk

и .

л .

с . ч .

для газового

топлива

Рк^н

нм3

(175)

gi= y i = 7133 PiLTк

и .

л

. с .

ч .

Индикаторный

расход топлива современных

двигателей при

ра­

боте их на номинальном режиме имеет следующие значения:

карбюраторные двигатели.....................180—250 г/л. с. ч.

газовые двигатели......................... 1900—2300 ккал/л. с. ч.

дизели ......................................................

120—165

г/л. с. ч.

калоризаторные двигатели..................... 190—220 г/л. с. ч.

г)

Индикаторная

мощность

Одно из наиболее простых выражений для индикаторной мощ--

ности

поршневых

двигателей

внутреннего

сгорания — N l может'

быть получено путем следующих рассуждений.

— D

Если

основные

размеры

рабочего цилиндра: диаметр

(см),

ход

поршня

S (м) а, его

число

оборотов

в минуту

п

(об/мин)

и среднее

индикаторное

давление

pt

(кг/см2)

то

в цилиндре за один ход будет произведена

работа pt

S, кгм, а

в секунду — рг

S

~

z,

где z — коэффициент

тактности,

т. е.

число рабочих ходов за 1 оборот коленчатого

вала; для 4 -тактного

двигателя

г = 0,5,

для

двухтактного г =

1,

для

двухтактного

двойного двигателя z =

2 .

при D(cm), S (м)

^Vt =

p

~

е ^ б iz

л ‘

с' ;

О76)

при D(m), S (м)

N t =

1,745 D^Snpi iz

л.

с. .

(176')

Из этой основной формулы можно получить целый ряд формул,

выразив D (м) или заменив

‘"-—j— 5

на V6,

выражая

его

в

кубиче­

ских

метрах

или литрах,

наконец можно

вместо ^

подставить

ст ~

Sn

м

.

цифровые

значения

(в

том

числе

-зо

,

при этом можно

и г) выразить одним числом.

Приведем разнообразные выражения для N р

Nt = 52,35 D»cmpi z л.

с.

при D (.м),

ст ( ^

) .

(177)

4- тактные двигатели:

N ‘ =

5 ^ 3

nPi и. л.

с.

при Vs (л3);

Nt

=

^‘

nPi и-

Л-

с-

ПРИ

V,

(л).

(178)

2 - тактные двигатели

простого действия:

N‘ = &л1пр‘ и-

л -

с-

при

Ni =

So

nPi и- л‘

с‘

при

V* М-

(178')

Для

двигателей

с

противоположно движущимися

поршнями

(двухтактные)

N i =Pi

боД5

1’(р''в5в + PiaS“ ) и-

л- с->

(179)

где5в,5 п

(м) — ход выхлопного и продувочного

поршней D (м)\

Pie',

Рш —среднее индикаторное

давление

для

выхлопного и

продувочного поршней, кг/см2.

Для 2-тактных двигателей двойного действия, следует учесть

диаметр

поршневого штока:

т

И. л. С .,

(180)

N t — —r~ S 6745

PiB +

Pin

1

пор

где D (м), S (ж);

PiB,- Pin

(кг/см2) — среднее индикаторное давление в

верхней и

ниж­

ней

полостях цилиндра;

Дт-;

Дпор— площадь поршневого

штока и площадь поршня.

Pi 0,508

Pk

Qn

П

аЦ ГЧ т(н

N{ = 1 ,П 7 ~ ^

Vsnizru г1н

и. л. с.

(181)

При

pk = p0\ Tk = T0 и замене

= ^

у0;

W = ;ав L0

кг/кгтопл.;

R =

29,27; ;хв = 28,95, получим

N t =

0 , 0 9 5

Vsnizru г,„ уо

и. л. с.

(181')

В формулах (181),

(181') — УДл3); у0

(^» )-

% Q h Т о

(170')

27% То

кг/и. Л.

с.

ч.

(174')

Si = “Т'о'Р/

тов

N а мощности, затрачиваемой на

наполнение и очистку

рабо­

чего

цилиндра — насосные потери N„

мощности, расходуемой на

продувочно-наддувочные насосы N n следовательно, можно

запи­

сать:

Рм = ртр+Рв + Ра + Рн + Рп кг!см2\ 1

Pi-= Ре + Рм

или ре = pt — р„ кг/см2 J'

/

Экспериментально

установлено, что только на

преодоление

трения между деталями затрачивается 60—75% N u .

Обычно для учета механических потерь в поршневых двига­

телях внутреннего сгорания пользуются термином

механический

к. п. д.

Ре

L ^ _ N ±

(185)

Т(МД — Pi

k

~ N t ■

Так как N e = N { — NM и ре = р,- — Рм,

ТО

Ъ д = 1 -

^

=

1 -

^ .

(186)*

Имеется

ряд формул

для

определения рм и

7 ,мд как экспери­

ментальных,

т а к 'и аналитически выведенных**;

однако наиболее

принято оценивать г) Мд

по опытным данным.

Проф. И. М. Ленин [5] приводит формулы для р м .

для карбюраторных двигателей рм =

0,5 +

0,12 ст кг/см2; (187)

для дизелей.................................рм =

0 ,8 +

0 , 1 2

ст кг/см2,

карбюраторные двигатели.......................................

0,70—0,87

газовые двигатели ....................................................

0,75—0,85

Д и з е л и ........................................................................

0,75—0,90

калоризаторные 2 -тактные двигатели

. . . . 0 ,6 8 —0 , 7 3

дающей среды, вязкости масла,

материала поршня

и др.

(более

подробно см. [1, 2, 5, 10]).

механический

к. п.

д. т]Мд

может

Для двигателей

с наддувом

быть определен [1 0 ] по формулам

__

Р еп__ ^ ен

^ е п

~

Pin~ Nin ~ ~ ^ + ^ N ^ + N

~

ля с

наддувом) N т

мощность, развиваемая газовыпускной тур­

биной.

Обозначая чеоез:

Nn

(188)

§ к -------д,-------относительную мощность нагнетателя;

8 Т = -jj-— относительную мощность

газовыпускной турбины 1

получим, что общий механический к.

п. д. установки г1м, равен: ]

для

двигателей с механическим

наддувом т;м=

у1мд— ок;

для

двигателей с

газотурбинным наддувом т;м =

т;мд;

для

двигателей с газотурбинным

нагне­

(189)

тателем, кинематически связанным с

коленчатым валом двигателя

•

• ■Т|М= т;мд —8 К + от

Из

определений

терминов

среднего

эффективного давления

ре —

Le

среднего индикаторного давления

pt — L,

и

механическо-

* s

l

*s

го к. п.

д, 7]мд =

получим еще одну формулу

для

вычисления

ре (кроме формулы

184).

Ре

_ L e

_

откуда

Pi

~

Lt

~ Г|мд’

Pe = P / W

(190)

^

ALp

ALf

AL;

t.i

La

Q> T“ =

~Q~’ rH -----^ 7 ;

Y‘m ~ 7 7 ’

находим

= Vt V

1

Vi

(191)

rls “ rll

^МД =

/

632,3

,

. . . . .

=

КГ/Э' л ' с ' ч'

(192)

Сопоставляя формулы (173), (191) и (192), имеем:

JL

_

ч

_

1

g>

rie

Г1МД

•откуда

Si

кг/и.

Л.

С.

(193)

Т'МД

Из формулы (192) следует,

что

т1в =

632,3

(194)

geQ„

Тип двигателей

Ре

f\e

ge

4-тактные карбюраторные..........................

5—9

0,21—0,28

300 -220

4-тактные га зо в ы е ........................................

4 ,9 —5,5

0,23—0,28

—-

4-тактные дизели

без н аддува .................

5 ,3 - 7 ,0

0,28—0,37

220— 170

4-тактные дизели

с н аддув ом ................

7,5

—20

0,37—0,45

170-140

2-тактные дизели

без н аддув а .................

3

- 6 ,3

0,26—0,34

230— 180

2-тактные дизели

с н аддув ом .................

6 ,5 - 1 6

0,34—0,40

180-150

2-тактные калстизаторные .........................

2 ,1 - 3 ,0

0 ,2 0 -0 ,2 5

330 -250

при

D (см), S (м)

Ne = pe^ ~

э. л. с.

(195)

при

D (м), S (м)

Ne— IJAbD^SnpJz

э. л. с.

(196)

при D (м), cm ( ~ ^

Ne = 52,35D2cmpeiz э. л. с.

(197)

Определение основных

размеров рабочего

цилиндра — диамет­

ра D цилиндра и хода поршня S, производится, исходя из формул

(195— 197) или из им подобных

(см. формулы

(176— 177).

Из формулы

(195)

при известном S

(м) и

прочих

параметрах,

имеем:

60-75IV,

75,7

NP

(198)

D

/Ч peSniz

peSniz

CM.

При

неизвестных D (см),

S (м)

и данных — прочих

параметрах,

задаемся

,

S

приемлемым — для данного типа дви­

отношением k —

гателя,

и тогда

Np

D =

у ~ 4-60-75-•Nt e - 100

: 83

см.

(199)

V

T7\pen. iizk

peSnizk

Из формулы (196) получим:

при S (м)

D

~ 0 - 7 6 /

(2 0 0 )

Из формулы (197) имеем

при ст (м/сек)

D « 0 , 1 3 8 2 ] / я.

(2 0 1 )

D = o - 5 5 1 / w * -

'< 202>

D — 0,76

| /

Np

-

м;

или

(SB+ S„) peni

(203)

D= °-831

3 Г ~Ж Г

V

Р .Ш

M.

При

этом предварительно

задаются (SB+ Sn) или

k = - p , а за­

тем после определения D выбирают значения SB и S a ,

как

слагае­

мые принятой суммы их и в соответствии

с

желаемым

отношением

К

При

определении D и S, когда задаются

значением ст=

или