Параметри процесу розширення

Визначаються:показник процесу політропічного розширення п₂; температура T_b та тиск р_b в кінці процесу розширення.

Показник політропи розширення п₂ визначається за допомогою показника адіабати розширення k₂.

При визначенні k₂ для бензинового двигуна і двигуна з розподіленим впорскуванням палива використовується номограма, яку наведено на рисунку 3.3.

Рисунок 3.3 – Номограма для визначення показника адіабати розширення к₂ бензинового двигуна

Через значення відомих T_z і ε проводять відповідно горизонталь і вертикаль і знаходять точку їх перетину. З останньої точки проводять горизонталь до перетину з вертикальною прямою α = 1 і паралельно, близько до розташованої від точки перетину кривій зліва від α = 1, проводять криву до перетину з вертикаллю, яка проходить через задане значення α.

З отриманої точки перетину проводять вліво горизонталь і на вертикальній шкалі знаходять значення k₂. За дослідними даними п₂ незначно відрізняється від k₂. Орієнтовно, для бензинових двигунів п₂ =1,23…1,3.

У дизеля в процесі розширення під впливом догоряння робочої суміші, яка не встигла згоріти на лінії згоряння, відбувається попереднє розширення, ступінь якого визначають за формулою:

(3.64)

Ступінь наступного розширення визначається за формулою:

(3.65)

Спочатку визначають показник адіабати розширення к₂ (рисунок 3.4).

Рисунок 3. 4 – Номограма для визначення показника адіабати розширення к₂ для дизеля

Тиск та температура в кінці процесу розширення для карбюраторних двигунів і двигунів з розподіленим впорскуванням визначаються відповідно за формулами:

МПа, (3.66)

К, (3.67)

а для дизелів – за наступними формулами:

МПа, (3.68)

К. (3.69)

Орієнтовно, для бензинових двигунів р_b =0,35…0,6 МПа; T_b = 1200…1700 К.

3.8. Параметри процесу випуску

Для попередніх розрахунків параметри р_г і Т_г задавались на початку теплового розрахунку. Точність розрахунку температури залишкових газів перевіряється для автотракторних двигунів за формулою

Є. К. Мазінга:

К. (3.70)

Розходження між прийнятими і отриманими значеннями Т_г не повинно перевершувати 5%:

(3.70)

3.9. Індикаторні показники робочого циклу

Середній розрахунковий індикаторний тиск за цикл визначається за формулою:

МПа. (3.71)

Для карбюраторних двигунів і двигунів з розподіленим впорскуванням , r=1. Отже,

МПа. (3.72)

Дійсний індикаторний тиск р_і визначається за формулою:

р _і = φ· ,МПа, (3.73)

де φ =0,9…0,97 – коефіцієнт повноти індикаторної діаграми.

Індикаторний коефіцієнт корисної дії (індикаторний ККД) визначається за формулою:

(3.74)

Визначаються індикаторні питомі витрати палива за формулою:

г/кВт·год. (3.75)

3.10. Ефективні показники двигуна

Механічні показники двигуна

Середній ефективний тиск автомобільних двигунів р _е визначається за формулою:

р _е = р_і – р _м, (3.76)

де р _м – середній тиск механічних втрат. Визначається за емпіричними формулами залежно від типу двигуна, кількості циліндрів, середньої швидкості поршня V _п..с.

Для високофорсованих бензинових двигунів з впорскуванням палива і електронним керуванням середній тиск механічних втрат визначається за формулою [1]:

р _M= 0,089+0,0118· V _п..с . (3.77)

Для бензинових двигунів і дизелів середній тиск механічних втрат визначається залежно від відношення S/D, середньої швидкості руху поршня V _п..с, кількості циліндрів і камери згоряння (для дизелів) за формулами, які наведено в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Тиск механічних втрат р_M

Бензинові двигуни
При S/D ≥ 1, i < 6 р M= 0,049+0,0152· V п..с	При S/D < 1, i < 6 р M= 0,034+0,0113· V п..с	При S/D < 1, i = 8 р M= 0,039+0,0132· Vп..с
Дизелі
З нерозділеними камерами р M= 0,089+0,0118· V п..с	Передкамерні р M= 0,103+0,0153· V п..с	З вихровими камерами р M= 0,089+0,0135· Vп..с

Для проведення розрахунку механічних показників двигунів потрібно вибрати відношення ходу поршня до діаметру циліндру S/D. При цьому використовуються також емпіричні значення, які наведено в таблиці 3.3.

Таблиця 3.3 – Вибір відношення ходу поршня до діаметру циліндра S/D

Однорядні двигуни	S/D
Бензинові легкових автомобілів	0,9…1,6
Бензинові вантажних автомобілів	1,0…1,5
Дизелі чотиритактні	1,10…1,45
Дизелі двотактні	1,14…1,45
V-образні двигуни
Бензинові легкових автомобілів	0,75…0,95
Бензинові легкових автомобілів	0,92…1,1
Дизелі чотиритактні	0,95…1,4

Орієнтовні значення середньої швидкості поршня наведено в таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 – Орієнтовні значення середньої швидкості поршня V _п.с.

Тип двигуна	ne ,хв.^-1.	V n.с,м/сек
Бензинові
Важкі вантажні	3000…3500	7…12
Вантажні середні	3500…4200	7…13
Легкові	4000…6000	8…15
Спортивні	5000…14000	16…25
Чотиритактні дизелі
Важкі вантажні	2000…3400	9…11
Вантажні середні	2200…3600	9…12
Легкові	3000…4400	9…11

Механічний коефіцієнт корисної дії (ККД) враховує механічні втрати двигуна і визначається за формулою:

(3.78)

Ефективний ККД враховує теплові і механічні втрати двигуна і визначається за формулою:

(3.79)

Питомі ефективні витрати палива визначаються за формулою:

г/кВт·год. (3.80)

Для сучасних автотракторних двигунів р_е = 0,5…1,1 МПа, , =270…350 г/кВт·год.; для дизелів – , = 0,217…0,238 г/кВт·год.

Погодинні витрати палива двигуном визначаються за формулою:

кг /год. (3.81)

3.11. Основні розміри і параметри циліндра і двигуна

На основі заданих: ефективної потужності, номінальної частоти обертання колінчастого вала, розрахунку середнього ефективного тиску, тактності двигуна і числа циліндрів визначають робочий об’єм двигуна за формулою:

л. (3.82)

Робочий об’єм одного циліндра

л. (3.83)

Прийнявши попередньо згідно з таблицею 3 відношення к= S/D,

визначають, округлюючи до цілого, діаметр циліндра і хід поршя за формулами:

мм (3.84)

S = D · k, мм. (3.85)

Остаточно уточнюють основні розміри і параметри двигуна за формулами:

–робочий об’єм двигуна:

л; (3.86)

–діаметр циліндра за формулою (3.84);

–хід поршня за формулою (3.85);

–площу дна поршня:

мм²; (3.87)

–середню швидкість поршня:

V _{п. с ..} = S · n_е / 30·10³ м/с. (3.88)

Якщо похибка між прийнятою і розрахунковою середньою швидкістю руху поршню V _{п. с.} перебільшує 5%, проводиться перерахунок ефективних параметрів і показників двигуна.

Визначають ефективну потужність двигуна:

кВт. (3.89)

Потужність двигуна, віднесена до 1л об’єму, визначається за формулою:

кВт / л. (3.90)

Для автотракторних двигунів літрова потужність знаходиться у межах 20…50 кВт/л.

Дата добавления: 2014-11-26