1.10 Эффективные показатели двигателя
Преход от индикаторных показателей к эффективным осуществляется посредством учета механических потерь, которыми сопровождается процесс передачи энергии от поршняк фланцу отбора мощности двигателя. Механические потери учитываются механическим КПД. По опытным данным механический КПД для дизелей, работающим на номинальном режиме, изменяются в пределах ηм = 0,75 - 0,85
ηм=0,85
|
После оценки численного значения ηм определение эффективных показателей производится по следующим формулам: |
|||
|
Среднее эффективное значение |
Pe |
0,6930 |
Мпа |
|
Эффективный КПД |
ηе |
0,4438 |
|
|
Удельный эффективный расход топлива |
ge |
191 |
г/кВт·ч. |
1.11 Определение размеров цилиндра
|
Рабочий объем цилиндра |
Vh |
2,1266 |
л |
|
||||||||||||
|
Задается отношение S/D, которое для дизелей изменяется в пределах: S/D = 0,9 - 1,2 |
||||||||||||||||
|
S/D |
1,05 |
|
|
|||||||||||||
|
Диаметр цилиндра |
D |
137,2 |
мм |
|
||||||||||||
|
Ход поршня |
S |
144,0 |
мм |
|
||||||||||||
|
Диаметр цилиндра (уточненный) |
D уточн |
137 |
мм |
|
||||||||||||
|
Ход поршня (уточненный) |
S уточн |
144 |
мм |
|
||||||||||||
|
Полученные значения S и D округляется до ближайшего целого числа. |
|
|||||||||||||||
|
По уточненным значениям S и D определяется: |
|
|||||||||||||||
|
Рабочий объем цилиндра |
Vh |
2,12 |
л |
|
||||||||||||
|
Эффективная мощность двигателя |
Ne |
140 |
кВт |
|
||||||||||||
В последующих расчетах используются уточненные значения эффективной мощности, а не заданные в исходных данных.
1.12. Расчет и построение индикаторной диаграммы бензинового двигателя Исходные данные
|
Диаметр цилиндра |
D |
0,137 |
м |
||||
|
Ход поршня |
S |
0,144 |
м |
|
|||
|
Степень сжатия |
ε |
17,3 |
|
||||
|
Рабочий объем цилиндра |
Vs |
0,0021 |
м3 |
||||
|
Объем камеры сгорания |
Vc |
0,0001 |
|
||||
|
Полный объем цилиндра |
Vа |
0,0023 |
м3 |
||||
|
Степень предварительного расширения |
ρ |
1,1854 |
|
||||
|
Объем цилиндра в точке Z индикаторной диаграммы |
Vz |
0,000154 |
м3 |
||||
Последующие расчеты текущих давлений на линии сжатия и расширения выполняются в табличной форме. Заполнение таблицы производится по следующему алгоритму.
1. В первый столбец заносятся значения угла поворота коленчатого вала φ в градусах а интервале от 0° до 90° с шагом Δφ = 5°, а в интервале от 100° до 180° с шагом Δφ = 10°.
2. Во второй столбец таблицы заносятся значения угла поворота коленчатого вала φ в радианах. Переход от градусной меры к радианам осуществляется по формуле
3. В третий столбец таблицы заносятся значения перемещения поршня в диапазоне изменения угла поворота коленчатого вала от 0° до 180° . Вычисления производятся по формуле
где значения угла φ выражены в радианах.
4. В четвертом столбце таблицы производятся вычисления текущего объема надпоршневого пространства Vx при повороте коленчатого вала на угол от 0° до 180° Вычисления производятся по формуле
где S - текущее перемещение поршня от ВМТ до НМТ.
5.
В пятом столбце таблицы производятся
вычисления текущих значений степени
сжатия ɛx
в
интервале изменения угла φ от 0° до 180°.
т.е. при перемещении поршня от ВМТ и НМТ.
Вычи
сления
выполняются по формуле
где Va - полный объем цилиндра. (подставляется в формулу фиксированное значение Va, из четвёртого столбца при φ =180°).
6. В шестой столбец заносится фиксированное значение давления в конце процесса наполнения Ра, которое заимствуется из расчета рабочего цикла двигателя.
7.В седьмой столбец заносится фиксированное значение давления в конце процесса расширения Рв, которое заимствуется из расчета цикла двигателя.
8.В восьмом столбце производятся вычисления текущего давления в процессе сжатия Рхс. Расчет выполняется по формуле
где n1 - средний показатель политропы сжатия, численное значение которого заимствуется из расчета рабочего цикла двигателя.
9. В девятом столбце производятся вычисления текущего давления в процессе расширения Рхр. Расчет выполняется по формуле
где nr- средний показатель политропы расширения, численное значение которого заимствуется из расчета рабочего цикла двигателя.
10. В десятом столбце производятся вычисления разности давлений на линии расширения и линии сжатия. Расчет выполняется по формуле
В дополнительной ячейке десятого столбца необходимо вычислить сумму разностей
а
в ячейке правее этой суммы частное от
деления
т.е. теоретическое среднее индикаторное давление.
Посредством активизации значений столбцов четвертого, восьмого и девятого строятся свернутая теоретическая индикаторная диаграмма.
Существо обработки теоретической индикаторной диаграммы сводится к ее скруглению, посредством которого теоретическая индикаторная диаграмма приближается к действительной.
Расчеты необходимые для построения индикаторной диаграммы представлены в табл. 1, индикаторная диаграмма для бензинового двигателя на рис.1.
Тепловой расчет двигателя Таблица 1
|
φ° |
φ, рад |
S,м |
Vx,м3 |
εx |
Pa,Мпа |
Pb,Мпа |
Pxc,Мпа |
Pxp,Мпа |
Pxp-Pxc |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
0 |
0,000 |
0,000 |
0,0001302 |
17,300 |
0,092 |
0,319 |
7,000 |
7,000 |
0,000 |
|
5 |
0,087 |
0,000 |
0,0001353 |
16,645 |
0,092 |
0,319 |
6,500 |
7,500 |
1,000 |
|
10 |
0,174 |
0,001 |
0,0001506 |
14,955 |
0,092 |
0,319 |
5,600 |
8,500 |
2,900 |
|
15 |
0,262 |
0,003 |
0,0001759 |
12,805 |
0,092 |
0,319 |
4,800 |
8,630 |
3,830 |
|
20 |
0,349 |
0,005 |
0,0002108 |
10,682 |
0,092 |
0,319 |
3,700 |
5,880 |
2,180 |
|
25 |
0,436 |
0,008 |
0,0002550 |
8,830 |
0,092 |
0,319 |
2,700 |
4,653 |
1,953 |
|
30 |
0,523 |
0,012 |
0,0003079 |
7,313 |
0,092 |
0,319 |
2,100 |
3,690 |
1,590 |
|
35 |
0,611 |
0,016 |
0,0003689 |
6,104 |
0,092 |
0,319 |
1,500 |
2,955 |
1,455 |
|
40 |
0,698 |
0,021 |
0,0004372 |
5,150 |
0,092 |
0,319 |
1,100 |
2,397 |
1,297 |
|
45 |
0,785 |
0,026 |
0,0005121 |
4,397 |
0,092 |
0,319 |
0,750 |
1,974 |
1,224 |
|
50 |
0,872 |
0,031 |
0,0005927 |
3,799 |
0,092 |
0,319 |
0,558 |
1,649 |
1,091 |
|
55 |
0,959 |
0,037 |
0,0006781 |
3,321 |
0,092 |
0,319 |
0,465 |
1,397 |
0,932 |
|
60 |
1,047 |
0,043 |
0,0007674 |
2,934 |
0,092 |
0,319 |
0,393 |
1,200 |
0,807 |
|
65 |
1,134 |
0,050 |
0,0008597 |
2,619 |
0,092 |
0,319 |
0,338 |
1,044 |
0,706 |
|
70 |
1,221 |
0,056 |
0,0009539 |
2,361 |
0,092 |
0,319 |
0,293 |
0,918 |
0,625 |
|
75 |
1,308 |
0,062 |
0,0010493 |
2,146 |
0,092 |
0,319 |
0,258 |
0,817 |
0,559 |
|
80 |
1,396 |
0,069 |
0,0011449 |
1,967 |
0,092 |
0,319 |
0,229 |
0,734 |
0,504 |
|
85 |
1,483 |
0,075 |
0,0012398 |
1,816 |
0,092 |
0,319 |
0,206 |
0,665 |
0,459 |
|
90 |
1,570 |
0,082 |
0,0013334 |
1,689 |
0,092 |
0,319 |
0,187 |
0,608 |
0,422 |
|
100 |
1,744 |
0,094 |
0,0015132 |
1,488 |
0,092 |
0,319 |
0,157 |
0,521 |
0,363 |
|
110 |
1,919 |
0,105 |
0,0016794 |
1,341 |
0,092 |
0,319 |
0,137 |
0,458 |
0,321 |
|
120 |
2,093 |
0,115 |
0,0018280 |
1,232 |
0,092 |
0,319 |
0,122 |
0,413 |
0,291 |
|
130 |
2,268 |
0,124 |
0,0019561 |
1,151 |
0,092 |
0,319 |
0,111 |
0,380 |
0,268 |
|
140 |
2,442 |
0,131 |
0,0020621 |
1,092 |
0,092 |
0,319 |
0,104 |
0,356 |
0,252 |
|
150 |
2,617 |
0,137 |
0,0021449 |
1,050 |
0,092 |
0,319 |
0,098 |
0,339 |
0,241 |
|
160 |
2,791 |
0,141 |
0,0022042 |
1,022 |
0,092 |
0,319 |
0,095 |
0,328 |
0,233 |
|
170 |
2,966 |
0,143 |
0,0022398 |
1,005 |
0,092 |
0,319 |
0,150 |
0,321 |
0,171 |
|
180 |
3,140 |
0,144 |
0,0022518 |
1,000 |
0,092 |
0,319 |
0,200 |
0,319 |
0,119 |
Рис. 1 Индикаторная диаграмма бензинового двигателя