1.6.Процесс сжатия.

Средние показатели адиабаты и политропы сжатия. При работе дизеля на номинальном режиме можно с достаточной степенью точности принять показатель политропы сжатия приблизительно равным показателю адиабаты, который определяется по номограмме ( рис.4.4)

При ε=15,6 и Т_а=384k₁=1.360,аn₁=1.362

Давление и температура в конце сжатия:

=0,159·15,6^1,362=6,706 МПа, (1/стр.133)

=384·15,6^1,362-1=1038 К. (1/стр.133)

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха).

=20,6+2,638 · 10^-3· 765=22,618 ,

где =1038-273˚С=765˚С.

б) остаточных газов.

-определяется методом интерполяции по таблице 3.8 (1/стр.59)

кДж/(кмоль град)

Теплоемкость продуктов сгорания при t_c=765⁰С и α=1,6

в) рабочей смеси

=1/(1+0,032)·(22,618+0,032·24,250) =22,669 кДж/(кмоль · град).

1.7.Процесс сгорания.

Коэффициент молекулярного изменения свежей и рабочей смеси(1/стр.134)

μ₀=0,8315/0,80=1,039 и

μ=(1,039+0,032)/(1+0,032)=1,038

Теплота сгорания рабочей смеси:

(1/стр.134)

H_раб.см=42440/(0,80(1+0,032))=51355 Дж/кмоль раб.см

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

Коэффициент использования теплоты:для современных дизелей с нераздельными камерами сгорания и хорошо организованным струйным смесеобразованием можно принять для двигателя с наддувом в связи с повышением теплонапряженности двигателя и созданием более благоприятных условий для протекания процесса сгорания – ξ_z=0,86

Степень повышения давленияв дизеле в основном зависит от величины подачи топлива. С целью снижения газовых нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма целесообразно иметь максимальное давление сгорания не выше 11-12 МРа. В связи с этим целесообразно принять для дизеля с наддувом λ=1,5

Температура в конце видимого процесса сгорания:

(1/стр.135)

0,86 · 51355+(22,669+8,315·1,5) ·765+2270(1,5-1,038)=1,038 · (33,596+0,00194t_z)t_zили

0,002014t_z²+34,87t_z-72097,29=0,

откуда

t_z=[-34,87+(34,87²+4·0,002014·72097,29)^½]/(2·0,002014)=1866 К;

T_z=t_z+273=1866+273=2139K.

Максимальное давление сгорания:

МПа. (1/стр.135)

Степень предварительного расширения:

(1/стр.115)

1.8.Процессы расширения и выпуска.

Степень последующего расширения для дизелей с наддувомδ=ε/ρ=15,6/1,43=10,91

Средние показатели адиабаты и политропы расширения определяем по номограмме(рис4.9) при δ=10,91;T_z=2139 и α=1,6

k₂=1.2792 и n₂=1.267

Давление и температура в конце процесса расширения

и (1/стр.135)

p_b=10,059/10,91^1,267=0,49 МПа,

Т_b=2139/10,91^1,267-1=1130K.

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

(1/стр.115)

Т_r=1130/(0,49/0,162)^1/3=781,4K;Δ Т_r=100·(781,4-800)/800=2,3%.

1.9.Индикаторные параметры рабочего цикла

а) теоретическое индикаторное среднее давление:

(1/стр.136)

МПа

б) среднее индикаторное давление:

МПа, (1/стр.137)

где φ_u=0.95 - коэффициент полноты диаграммы;

в) индикаторный К.П.Д. и индикаторный удельный расход топлива:

и (1/стр.137)

η_i=1.175 · 14,452 · 1.6/(42,44 · 1,641 · 0,909)=0,429

g_i=3600/(42.44 · 0,429)=197,73 г/(кВт ч).

1.10.Эффективные показатели двигателя

а) среднее давление механических потерь:

(1/стр.137)

где средняя предварительная скорость поршня предварительно принята υ_п.ср.=10,2 м/с

p_м=0,089+0,0118 · 10,2=0,212 МПа.

б) среднее эффективное давление и механический К.П.Д

р_е=р_i-p_м=1,175-0,212=0,963 МПа (1/стр.137)

η_м=ρ_е/ρ_i= 0,963/1,175=0,82

в) эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива:

г/(кВт∙ч) (1/стр.137)

1.11.Основные параметры цилиндра и двигателя

Литраж:

V_л=30 · τ ·N_e/(p_e · n)=30 · 4 · 82/(0,963 · 2500)=4,09 л. (1/стр.137)

Рабочий объем одного цилиндра:

V_h=V_л/i=4,09/4=1,0225 л, (1/стр.137)

где – число цилиндров,=4.

Диаметр цилиндра.

D=100[4V_h/(π·S/D)]^⅓=100[4·1.0225/(3,14 1.14)] ^⅓=104,5 мм. (1/стр.138)

S=D·1.14=104,5·1.14=119,13 окончательно принимаюS=119,13,D=104,5 мм.

Основные параметры и показатели двигателей определяются по окончательно принятым значениям D иS:

площадь поршня:

=3,14·104,5²/(4·100)=85,72. (1/стр.138)

литраж двигателя:

V_л=π ·D² ·S ·i/(4 ·10⁶)=3,14 ·104,5² ·119,13 ·4/(4 ·10⁶)=4,09 л. (1/стр.138)

мощность двигателя:

=0,963·4,09·2500/(30·4)=82 кВт. (1/стр.138)

крутящий момент:

=3·10⁴·82/(3,14·2500)=313,4 Н·м. (1/стр.138)

часовой расход топлива:

=82·240,98·10^-3=19,8 кг/ч. (1/стр.138)

литровая мощность:

N_л=N_e/V_л=82/4,09=20,05 кВт/л (1/стр.138)

1.12.Построение индикаторной диаграммы.

Индикаторную диаграм­му строим для номи­нального режима работы двигателя, т. е. при N_е= 82 кВт и иn=2500 об/мин, графическим методом.

Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня M_s=1,5 мм в мм; масштаб давленийМ_р=0,08 МПа в мм.

Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:

АВ=S/М_S=119,13/1,5=80 мм; (1/стр.139)

ОА = АВ/(ε-1)= 80/(15,6-1)=5,5 мм. (1/стр.139)

Максимальная высота диаграммы(точка z):

р_z/М_р=10,059/0,08=125,73 мм.

z^/z=OA(ρ-1)=5,5(1,43-1)=2,4 мм

Ординаты характерных точек:

p_a/M_p= 0,1/0,08=1,3 мм;

р_с/М_р= 6,706/0,08=83,8 мм;

р_в/М_р= 0,49/0,08=6,1мм;

р_r/М_р= 0,162/0,08=2,025 мм;

р_о/М_р=0,1/0,08=1,3 мм.

Построение политроп сжатия и расширения проводим графическим ме­тодом (рис.4,15):

а) для луча ОС принимаем угол α—15°;

б)tgβ₁ = (l + tgα)ⁿ¹-1 =(1 +tgl5⁰)¹³⁶²-1 =0,381; β₁ =20°49';

в) используя лучи OD и ОС, строим политропу сжатия, начиная

с точки с;

г) tgβ₂=(l +.tgα) ⁿ² -l =(1 +tgl5°)^1.267-1 =0,350; β₂=19⁰14';

д)используя лучи ОЕ и ОС, строим политропу расширения,

начиная с точки z.

Теоретическое среднее индикаторное давление

p_i =F'M_p/AB= 1184 • 0,08/80 = 1.184 МПа,

что очень близко к величине p_i = 1,175 МПа, полученной в тепловом расчете (F' — площадь диаграммы acz'zba).

Скругление индикаторной диаграммы. Учитывая достаточную быстроходность рассчитываемого дизеля и величину наддува, ори­ентировочно устанавливаются следующие фазы газораспределения: впуск — начало (точка f) за 25° до в.м.т. и окончание (точка а") — 60° после н.м.т.; впуск — начало (точка b') за 60° до н.м.т, и окон­чание (точка a) — 25° после в.м.т.

С учетом быстроходности дизеля принимается угол опережения впрыска 20° (точка с') и продолжительность периода задержки воспламенения Δφ₁- 8° (точка f).

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения впрыска определяется положение точек: б^/ r¹, а', a", c^/ и f по формуле для перемещения поршня (гл. VI):

,

где - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Расчеты ординат точек ,,,,,сведены втаблицу 1.

Таблица1.

Обозначе-ния точек	Положения точек			Расстояние точек от в.м.т.(AX), мм
	250до в.м.т.	25	0.122	4,9
	250после в.м.т.	25	0.122	4,9
	600после н.м.т.	120	1.601	64,0
	200до в.м.т.	20	0.076	3,0
	(20-8)0до в.м.т.	20	0.038	1,5
	600до н.м.т.	120	1.601	64,0

Положение точки определяется из выражения:

p=(1.15…1.25)p_c=1.15·6,706=8,669 МПа

p/М_р=8,669/0.08=108,34 мм

Соединяя плавными кривыми точки с,сидалее си кривой расширенияси далее сиполучим скругленную действительную индикаторную диаграмму.