1.6 Основні параметри двигуна

Експлуатаційна потужність двигуна становить:

де η_ТЯГ.Н  значення тягового ККД трактора при його роботі з номінальним тяговим зусиллям: η_ТЯГ.Н = 0,646;

кВт,

Длявизначення номінальної потужності двигуна одержане значеннянеобхідно збільшити на 4…8% за формулою:

кВт

2 Тепловий та динамічний розрахунок двигуна

2.1Тепловий розрахунок двигуна

2.2.1 Вибір типу двигуна, номінальної частоти обертання його колінчастого валу та основних вихідних параметрів для розрахунку дизеля.

Орієнтуючись на дані технічних характеристик тракторів та двигунів, за прототип вибираємо 4-ри тактний дизельний двигун типу Д-144. Частота обертання цих двигунів в середньому коливається від 1600 хв^-1 до 2000 хв^-1 Приймаємо частоту обертання n = 1800 хв^-1 ≈ 188рад/с.

Виберемо основні вихідні параметри для виконання теплового і динамічного розрахунок дизеля.

Для двигуна вибираємо нерозділену камеру згоряння;

Степінь стиску...................................................................  16;

Параметри навколишнього середовища: Р₀ = 0,1013МПа; Т₀ = 293;

Підвищення температури заряду в процесі впуску......Т = 20;

Коефіцієнт надлишку повітря.........................................  1,7;

Параметри робочого тіла в кінці процесу випуску: Р_r = 0,1115МПа; Т_r = 880;

Коефіцієнт використання теплоти в основній фазі згоряння:..   0,9;

Показник політропи: стиску....... n₁ = 1,37; розширення........ n₂ = 1,19;

Відношення ходу поршня до діаметра циліндра:S/D = 1,112;

Ступінь підвищення тиску при згорянні:........................λ = 1,4;

Коефіцієнт округлення індикаторної діаграми:............φ = 0,95;

2.2.2 Параметри робочого тіла в кінці процесу впуску

Тиск в кінці процесу впуску, МПа:

де (² + _вп) = 2,7 – сумарний коефіцієнт, який враховує опір впускної системи, віднесений до площі перерізу в клапані;

_кл  середня швидкість свіжого заряду в прохідному перерізі клапану: _кл = 80м/с;

₀  густина заряду при даних атмосферних умовах:

R_п – газова стала для повітря: R_п = 286 Дж/(кг  К);

Р_а = 0,1013 – 2,7  80² / 2  1,205·= 0,0909 МПа;

Коефіцієнт залишкових газів:

;

  [(293 + 20) / 880]  [0,1115 / (16  0,0965 – 0,1115)] = 0,0277;

Температура кінця впуску:

;

Т_а = (293 + 20 + 0,0277 880) / (1 + 0,0277) = 328

Коефіцієнт наповнення:

_v = 16 / (16  1)  0,0965 / 0,1013  293 / 328  (1 + 0,0277) = 0,9;

2.2.3 Параметри робочого тіла в кінці процесу стиснення

Тиск, МПа:

Р_c = Р_a  ⁿ¹ P_c = 0,0965  16^1,37 = 4,3075 МПа;

Температура, К:

T_c = T_a  ^n1-1 T_c = 328  16^1,37-1` = 916

Середня мольна теплоємність заряду в кінці процесу стиснення, кДж/(кмоль ∙К):

c_Vс = 20,16 + 1,74 ∙ 10^-3 ∙ Т_с ; c_Vс = 20,16 + 1,74 ∙ 10^-3 ∙ 916 = 21,75.

2.2.4 Параметри процесу згоряння

Визначаємо у вибраному паливі вміст вуглецю С, водню Н, кисню О₂, нижчу теплоту згоряння h_н та молекулярну масу палива _пал. Масові долі компонентів палива складають С + Н + О₂ = 1.

С = 0,870; Н = 0,126; О₂ = 0,004; _пал = 170 кг/кмоль ; h_н = 42500 кДж/кг

Розрахуємо кількість повітря, теоретично необхідного для згоряння 1 кг палива,

в кмоль/кг:

L₀ = 1 / 0,21 (С / 12 + Н / 4  О₂ / 32);

L₀ = 1 / 0,21 (0,870 / 12 + 0,126 / 4  0,004 / 32) = 0,4946 кмоль/кг;

в кг/кг:

l₀ = 1 / 0,23 (8C / 3 + 8H – O₂);

l₀ = 1 / 0,23 (8  0,870 / 3 + 8  0.126  0,004) = 14,328 кг/кг;

Перевірка:

L₀ = l₀ / _a;

де _а – молекулярна маса повітря: _а = 28,97 кг/кмоль;

L₀ = 14,328 / 28,97 = 0,4946 кмоль/кг;

Кількість свіжого заряду палива і повітря:

М₁ =   L₀; М₁ = 1,5 · 0,4946 = 0,7420 кг/кмоль;

Кількість продуктів згоряння палива при повному згорянні:

М₂ =   L₀  О / 32 + H / 4;

М₂ = 1,5 · 0,4946 + 0,004 / 32 + 0,126 / 4 = 0,7736 кмоль/кг;

Коефіцієнт молекулярної зміни:

теоретичний:

₀ = ₂  М₁; ₀ = 0,7736 / 0,7420 = 1,043;

дійсний:

; ;

Середня мольна теплоємність продуктів згоряння в дизелі, кДж/(кмоль·К):

,

,

Температура кінця процесу згоряння визначається на основі рівняння:

,

Отриманий результат зводиться до квадратного рівняння виду:

A ∙ T_z² + B ∙ T_z – C = 0,

0,00257 ∙ T_z² + 30,32 ∙ T_z – 76498 = 0,

Температура газів визначається як корені рівняння за формулою:

,

Фізичний зміст має тільки додатній корінь:

,

Приймаємо значення температури в кінці згоряння:

T_z = 2136

Тиск в кінці згоряння:

Р_z = λ  P_c  P_z = 1,6  4,0563 = 6,4901MПа;

Показники, що характеризують процес згоряння:

степінь попереднього розширення:

 =  ∙Т_z / λ ∙ T_c;  = 1,041  2136 / 1,6  916 = 1,517;

степінь подальшого розширення

 =  / ;  = 16 / 1,517 = 10,545;