3 Расчетно-физическое определение параметров внешней скоростной характеристики транспортного поршневого бензинового двигателя

Расчет выполняется по варианту №2.

В качестве базового принимаем четырёхтактный 4-цилиндровый безнаддувный бензиновый двигатель (плотность воздуха на всасывании Pо=1,21 кг/м3), в котором для стехиометрического сгорания 1 кг топлива требуется 14,95 кг воздуха (L0=14,95 кг/кг).

Таблица 1 – Исходные данные для расчета

Параметры	Варианты
	1	2	3	4	5	Резерв
Эффективная мощность двигателя Ne, кВт	55	58	60	62	65	68
Частота вращения коленчатого вала на режиме эффективной мощности nN, мин-1	5200	5250	5300	5400	5500	5550
Литраж двигателя Vдв., л	1,35	1,40	1,45	1,50	1,55	1,60
Ход поршня S, мм	70	70	75	75	80	80
Коэффициент избытка воздуха LN на режиме эффективной мощности	0,90	0,90	0,92	0,91	0,91	0,90
Удельный эффективный расход топлива на режиме эффективной мощности ge · N, г/кВт·ч	298	297	296	295	294	294

1Мощность в расчетных точках характеристики:

N_e·x = N_e n_x/n_N [1+ n_x/n_N – (n_x/n_N )² ] кВт.

N₅₀₀ = 58∙500/5250∙[1+500/5250–(500/5250)²] = 5,999 кВт;

N₁₀₀₀ = 58∙1000/5250∙[1+1000/5250–(1000/5250)²] = 12,751 кВт;

N₂₀₀₀ = 58∙2000/5250∙[1+2000/5250–(2000/5250)²] = 27,305 кВт;

N ₃₀₀₀ = 58∙3000/5250∙[1+3000/5250–(3000/5250)²] = 41,259 кВт;

N₄₀₀₀ = 58∙4000/5250∙[1+4000/5250–(4000/5250)²] = 52,206 кВт;

N₅₀₀₀ = 58∙5000/5250∙[1+5000/5250–(5000/5250)²] = 57,743 кВт;

N₆₀₀₀ = 52∙6000/5250∙[1+6000/5250–(6000/5250)²] = 55,463 кВт.

2 Эффективный крутящий момент:

M_e·x = 9550 N_е·х /n_х, Hм.

M₅₀₀ = 9550∙5,999/500 = 114,580 Нм;

M₁₀₀₀ = 9550∙12,751/1000 = 121,772 Нм;

M₂₀₀₀ = 9550∙27,305/2000 = 130,381 Нм;

M₃₀₀₀ = 9550∙41,259/3000 = 131,341 Нм;

M₄₀₀₀ = 9550∙52,206/4000 = 124,641 Нм;

M₅₀₀₀ = 9550∙57,743/5000 = 110,289 Нм;

M₆₀₀₀ = 9550∙55,463/6000 = 88,278 Нм.

3 Средняя скорость поршня

V_ср·х = 333 · 10‾⁷ · S · n_x м/сек.

V ₅₀₀ = 333 · 10‾⁷ · 70 · 500 = 1,165 м/сек;

V ₁₀₀₀ = 333 · 10‾⁷ · 70 · 1000 = 2,331 м/сек;

V ₂₀₀₀ = 333 · 10‾⁷ · 70 · 2000 = 4,662 м/сек;

V ₃₀₀₀ = 333 · 10‾⁷ · 70 · 3000 = 6,993 м/сек;

V ₄₀₀₀ = 333 · 10‾⁷ · 70 · 4000 = 9,324 м/сек;

V ₅₀₀₀ = 333 · 10‾⁷ · 70 · 5000 = 11,655 м/сек;

V ₆₀₀₀ =333 · 10‾⁷ · 70 · 6000 = 13,986 м/сек.

4 Среднее активное давление цикла

P_e·x = 120 · N_e·x/(V_дв. · n_x) _, МН/м².

P₅₀₀ = 120 · 5,999/1,4/500 = 1,029 МН/м²;

P₁₀₀₀ = 120 · 12,751/1,4/1000 = 1,092 МН/м²;

P₂₀₀₀ = 120 · 27,305/1,4/2000 = 1,170 МН/м²;

P₃₀₀₀ = 120 · 41,259/1,4/3000 = 1,178 МН/м²;

P₄₀₀₀ = 120 · 52,206/1,4/4000 = 1,119 МН/м²;

P₅₀₀₀ = 120 · 57,743/1,4/5000 = 0,989 МН/м²;

P₆₀₀₀ = 120 · 55,463/1,4/6000 = 0,792 МН/м².

5 Среднее давление механических потерь

P_m·x = 0,034 + 0,0113 · V_{ср х} МН/м².

P₅₀₀ = 0,034 + 0,0113 · 1,165 = 0,047 МН/м²;

P₁₀₀₀ = 0,034 + 0,0113 · 0,0113 = 0,060 МН/м²;

P₂₀₀₀ = 0,034 + 0,0113 · 4,662 = 0,086 МН/м²;

P₃₀₀₀ = 0,034 + 0,0113 · 6,993 = 0,113 МН/м²;

Р₄₀₀₀ = 0,034 + 0,0113 · 9,342 = 0,139 МН/м²;

P₅₀₀₀ = 0,034 + 0,0113 · 11,655 = 0,165 МН/м²;

P₆₀₀₀ = 0,034 + 0,0113 · 13,986 = 0,192 МН/м².

6 Среднее индикаторное давление цикла

P_{i · x} = P_{e · x} + P_{m · x} МН/м².

P₅₀₀ = 1,029 + 0,047 = 1,076 МН/м²;

P₁₀₀₀ = 1,092 + 0,060 = 1,152 МН/м²;

P₂₀₀₀ = 1,170 + 0,086 = 1,256 МН/м²;

P₃₀₀₀ =1,178 + 0,113 = 1,291 МН/м²;

P₄₀₀₀ = 1,119 + 0,139 = 1,258 МН/м²;

P₅₀₀₀ =0,989 + 0,165 = 1,154 МН/м²;

P₆₀₀₀ = 0,792 + 0,192 = 0,984 МН/м².

7 Индикаторный крутящий момент

M_{i · x} = 79,59 · V_дв · P_{i · x} , Н·м.

M₅₀₀ = 79,59 · 1,4 · 1,076 = 119,894 Н·м;

M₁₀₀₀ = 79,59 · 1,4 · 1,152 = 128,362 Н·м;

M₂₀₀₀ = 79,59 · 1,4 · 1,256 = 139,951 Н·м;

M₃₀₀₀ = 79,59 · 1,4 · 1,291 = 143,850 Н·м;

M₄₀₀₀ = 79,59 · 1,4 · 1,258 = 140,173 Н·м;

M₅₀₀₀ = 79,59 · 1,4 · 1,154 = 128,585 Н·м;

M₆₀₀₀ = 79,59 · 1,4 · 0,984 = 109,643 Н·м.

8 Удельный эффективный расход топлива

g_e·x = g_{e · N} (1,55 – 1,55n_x/n_N + (n_x/n_N )² ) г/кВт · ч.

g₅₀₀ = 297·(1,55 – 1,55·500/5250+(500/5250)² ) = 419,201 г/кВт · ч;

g₁₀₀₀ = 297·(1,55 – 1,55·1000/5250+(1000/5250)² ) = 383,439 г/кВт · ч;

g₂₀₀₀ = 297·(1,55 – 1,55·2000/5250+(2000/5250)² ) = 328,080 г/кВт · ч;

g₃₀₀₀ = 297·(1,55 – 1,55·3000/5250+(3000/5250)² ) = 294,272 г/кВт · ч;

g₄₀₀₀ = 297·(1,55 – 1,55·4000/5250+(4000/5250)² ) = 282,015 г/кВт · ч;

g₅₀₀₀ = 297·(1,55 – 1,55·5000/5250+(5000/5250)² ) = 291,309 г/кВт · ч;

g₆₀₀₀ = 297·(1,55 – 1,55·6000/5250+(6000/5250)² ) = 322,154 г/кВт · ч.