3 Завдання для виконання теплового розрахунку

Вихідні дані для виконання теплового розрахунку наведені в табл. 3.1, 3.2. Варіант контрольної роботи визначається останніми двома цифрами шифру залікової книжки студента. Якщо сума останніх двох цифр - парне число, то слід користуватись даними табл 3.1, якщо непарне число - даними табл. 3.2. Ті параметри двигуна, які не вказані в табл. 3.1. і 3.2, необхідно приймати за даними двигуна-прототипу. Дані для двигунів-прототипів наведені в додатках А і Б.

Таблиця 3.1 - Двигуни із зовнішнім сумішоутворенням

Остан-ня цифра шифру	, МПа	, К	e	a	Передо-стання цифра шифру	n, об/хв	D, мм		Прототип двигуна
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,101 0,096 0,096 0,096 0,101 0,101 0,09 0,09 0,09 0,1	288 285 285 285 288 288 305 305 305 290	7,0 7,3 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0	0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89 0,88 0,87 0,86	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	5200 4300 5500 5700 5900 4600 5300 3300 3100 3200	72 76 76 76 82 92 92 92 100 108	0,93 0,868 1,053 0,934 0,854 1,0 0,815 0,868 0,95 0,879	МеМЗ-245 МеМЗ-968 ВАЗ-2103 ВАЗ-2108 АЗЛК-412 ЗМЗ-24 ГАЗ-410 ЗМЗ-53 ЗіЛ 130 ЗіЛ-375

Примітка. Останні дві цифри шифру - парне число.

Таблиця 3.2 - Двигуни із внутрішнім сумішоутворенням

Остання цифра шифру	, МПа	, К	e	a	Передо-стання цифра шифру	n, об/хв	D, мм		Прототип двигуна
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,100 0,100 0,101 0,101 0,101 0,096 0,096 0,096 0,09 0,09	288 288 288 285 285 285 290 290 305 305	15,5 16,0 17,0 16,5 15,8 16,6 14,0 15,0 15,5 16,2	1,35 1,4 1,6 1,5 1,7 1,45 1,65 1,75 1,45 1,55	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	3100 2900 1600 1700 1800 2700 2800 2100 2200 2000	82 105 105 110 120 120 110 130 130 130	1,073 1,143 1,140 1,180 1,170 1,00 1,045 0,88 1,077 1,077	СМД - 1800 ГАЗ - 542 Д - 37М Д - 65 СМД - 14 КАМАЗ-740 ЗіЛ - 645 СМД - 60 ЯМЗ - 236 ЯМЗ - 238

Примітка. Останні дві цифри шифру - непарне число.

4 Тепловий розрахунок двз

Проведення теплового розрахунку дозволяє визначити параметри стану робочого тіла в характерних точках робочого циклу (а, с, z, b, r), що визначають завершальні стадії окремих процесів, а також отримати дані для побудови індикаторної діаграми та визначення потужно-економічних показників двигуна.

4.1 Розрахунок процесу впускання

4.1.1 Тиск свіжого заряду в кінці процесу впускання, МПа,

, (1)

де - тиск навколишнього середовища, МПа, який наведений у завданні для теплового розрахунку табл. 4.1, 4.2. Якщо він не заданий, то для двигунів без наддування приймають = 0,1 МПа. Для двигунів із наддуванням у наведеній вище залежності необхідно замість підставити, що лежить у межах= 0,15...0,25 МПа [1, 2];

С - коефіцієнт опору впускної системи, який ураховує зниження швидкості свіжого заряду після того, як заряд потрапив до циліндра, та гідравлічний опір впускної системи двигуна; С = 2,5...4,0 [1, 2]. Для карбюраторних двигунів, які мають більший опір при впусканні через наявність карбюратора, значення коефіцієнта С вибирають ближче до верхньої межі;

- cередня швидкість свіжого заряду в прохідному перерізі впускного клапана; для автотракторних двигунів = 50...130 м/с [1, 2]. Швидкість залежить від площі прохідного перерізу (при її збільшенні швидкість заряду зменшується) і частоти обертання колінчастого вала n (при збільшенні n швидкістьзбільшується);

- густина повітря, кг/м, що визначається за формулою

, (2)

де - тиск навколишнього середовища (див. вище);

R - газова стала повітря; R = 287 Дж/(кг×К) [1];

- температура навколишнього середовища, яка наведена в завданні для теплового розрахунку (табл. 4.1, 4.2). Якщо вона не задана, то приймають для двигунів без наддування = 288 К. Для двигунів з наддуванням слід замість у залежність (2) підставити, яку визначають за формулою

,

де m - середній показник політропи стиску в компресорі; m =1,45 - 1,8 [1].

Для чотиритактних двигунів без наддування , МПа; з наддуванням, МПа [1, 2].

4.1.2 Температура свіжого заряду в кінці процесу впускання, К,

, (3)

де DТ - ступінь підігрівання свіжого заряду при впусканні; для чотиритактних карбюраторних двигунів DТ = 0...20 К [1]; для чотиритактних дизелів без наддування DТ=20...40 К [3]; для дизелів із наддуванням

DТ=5...20 К [1]. Слід ураховувати, що при збільшенні діаметра циліндра D, частоти обертання колінчастого вала n і ступеня стиску e величина DТ зменшується. Якщо впускний трубопровід обладнаний системою підігрівання свіжого заряду або розташований поряд із випускним трубопроводом, величину DТ треба приймати ближче до верхньої межі;

- температура залишкових газів; для карбюраторних двигунів приймають = 900...1100 К, для дизелів -= 700...900 К [1]. Збільшенняa і e призводить до зниження , а підвищення частоти обертання колінчастого вала n збільшує температуру залишкових газів.

- коефіцієнт залишкових газів,

, (4)

де - тиск залишкових газів, який визначається з урахуванням конструкції випускної системи і тиску середовища, куди здійснюється випуск відпрацьованих газів. Звичайно його вважають рівним , коли випуск відбувається в атмосферу, або, коли випускна система має глушник чи випуск відбувається в газозбірник при газотурбінному наддуванні. Тиск залишкових газів приймають для двигунів без наддування =(1,1...1,25), МПа; для двигунів з газотурбінним наддуванням=(0,76...0,98), МПа [3]. Рекомендується більш високі значення брати для швидкохідних двигунів.

e - ступінь стиску (наведений у завданні для теплового розрахунку).

Коефіцієнт залишкових газів для карбюраторних і газових двигунів знаходиться в межах = 0,06...0,10; для дизелів = 0,03...0,06 [1, 2].

Для двигунів без наддування = 310...350 К; з наддуванням =320...400 К [1, 2].