- •Тепловий розрахунок двигуна внутрішнього згоряння
- •1 Призначення та зміст роботи
- •2 Вимоги до оформлення розрахунково-пояснювальної записки
- •3 Завдання для виконання теплового розрахунку
- •4 Тепловий розрахунок двз
- •4.1 Розрахунок процесу впускання
- •4.1.3 Коефіцієнт наповнення циліндрів
- •4.2 Розрахунок процесу стиску
- •4.3 Розрахунок матеріального балансу
- •4.3.1 Теоретично необхідна кількість повітря для повного згоряння 1 кг палива:
- •4.4 Розрахунок процесу згоряння
- •4.4.1 Карбюраторні і газові двигуни
- •4.4.2 Дизелі
- •4.5 Розрахунок процесу розширення
- •4.5.3 Об'єм циліндра в кінці розширення, л,
- •4.6 Індикаторні показники циклу
- •4.6.4 Індикаторний ккд двигуна
- •4.6.5 Питомі індикаторні витрати палива
- •4.7 Ефективні показники двигуна
- •4.7.4 Ефективний ккд
- •4.7.5 Питомі ефективні витрати палива
- •4.7.6 Годинні витрати палива
- •5 Побудова індикаторної діаграми
- •Література
4.7.5 Питомі ефективні витрати палива
Для рідинних палив, г/(кВт×год),
. (68)
Для газових палив, м/(кВт×год),
. (69)
Для карбюраторних двигунів = 275...325 г/(кВт×год); для дизелів =215...245 г/(кВт×год) [1, 2].
4.7.6 Годинні витрати палива
Для рідинних палив, кг/год,
. (70)
Для газового палива, м/год,
. (71)
4.7.7 Літрова потужність двигуна, кВт/л,
. (72)
Для карбюраторних двигунів = 15...42 кВт/л; для дизелів=11...27 кВт/л; для газових двигунів= 7...15 кВт/л [1, 3].
Результати теплового розрахунку з метою подальшого аналізу та контролю отриманих результатів, а також порівняння потужно-економічних показників розрахованого двигуна з прототипом зводять у таблицю, форма якої наведена в додатку В.
За контрольні параметри необхідно приймати параметри стану робочого тіла в характерних точках окремих процесів робочого циклу (а, с, z, b, r), індикаторні та ефективні показники для ДВЗ. Якщо значення будь-якого параметра виходять за межі зміни даної величини, то необхідно перевірити розрахунки, а при відсутності помилок пояснити таку розбіжність.
5 Побудова індикаторної діаграми
Індикаторну діаграму в координатах V - р будують із метою перевірки вірогідності одержаних аналітичним способом значень параметрів робочого тіла, а також наочного представлення протікання робочого циклу ДВЗ.
Діаграму (рис. 1, 2) необхідно будувати на аркуші міліметрового паперу формату А4 або А3 у такому порядку:
1. Вибрати масштаби об'єму і тиску такими, щоб індикаторна діаграма займала всю площу аркуша, а її висота була в 1,2...1,7 разу більше від довжини;
2. Нанести на осях діаграми рівномірні шкали об'єму V (0,1;0,2;0,3... л) і тиску Р (1; 2; 3... МПа);
3. Позначити на осі абсцис об'єм камери стиску , л, та повний об'єм циліндра , л, а на індикаторній діаграмі характерні точки циклу - r, a, c, z¢, z, b.
Дані для побудови політропних процесів стиску і розширення отримують аналітичним способом [1]. Для цього робочий об'єм циліндра поділяється на частки (не менше ніж 5), для яких визначаються значення об'ємів Vi. Відповідні їм значення тиску визначаються із залежностей:
на лінії стиску , (73)
на лінії розширення , (74)
де - для карбюраторних двигунів;
- для дизелів;
r - ступінь попереднього розширення.
Розрахунок проміжних значень тиску виконують у таблиці (табл. 5.1.)
Таблиця 5.1 - Значення тиску в проміжних точках діаграми
, л |
, МПа |
, МПа | ||||
|
|
|
|
|
|
|
Нанесені на діаграму проміжні точки стиску і точки розширення з'єднують плавними кривими. Після цього добудовують процеси газообміну й одержують розрахункову індикаторну діаграму.
З метою максимального наближення розрахункової діаграми до індикаторної діаграми реального ДВЗ її слід округлити, як показано на рис. 1 і 2. При скругленні враховується, що в реальному двигуні внаслідок
випередження запалювання або впорскування пального робоча суміш займається ще до приходу поршня у в.м.т., і тому тиск значно підвищується
в кінці процесу стискання; процес згоряння відбувається при змінному об'ємі; дійсний максимальний тиск кінця згоряння для карбюраторних і газових двигунів менший від розрахункового на 15%, тобто (точка z¢); відкриття випускного клапана до приходу поршня в н.м.т. зменшує тиск у кінці розширення.
Процеси газообміну - впуск та випуск (відповідно і) зображуються умовними лініями постійного тиску, які на індикаторній діаграмі проводяться приблизно на відстані в 1 мм нижче й вище від лінії атмосферного тиску .
Положення точки С¢, яка відповідає початку відхилення кривої згоряння від кривої стиску, залежить від кута випередження запалювання суміші (точка С) у карбюраторному або газовому двигуні чи початку впорскування пального (точка f) у дизелі, і може бути визначене за формулою
, (75)
де - об'єм циліндра в точці С¢, л;
j - кут випередження запалювання або початку впорскування пального, град. п.к.в;
l - геометричний конструктивний параметр, що являє собою відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна;
, (76)
де - відповідно радіус кривошипа та довжина шатуна, які приймаються за даними двигуна-прототипу. Якщо такі дані відсутні, то для автотракторних двигунів слід приймати l = 0,2...0,3 [1, 2].
Положення точки С¢¢ орієнтовно визначається із залежності, МПа,
. (77)
Положення точки b¢ визначається кутом випередження випуску за прототипом, а точку b¢¢ розташовують між точками а і b.
За індикаторною діаграмою для контролю її достовірності визначають середній індикаторний тиск, МПа,
, (78)
де - площа індикаторної діаграми, мм;
L - відстань від в.м.т. до н.м.т., мм;
- масштаб тиску, МПа/мм.
Розбіжність у значеннях , установлених за формулою (78) і , визначених аналітичним способом (п.п. 4.6.1) не повинна перевищувати 3%.