Тепловой и динамический расчет двигателя (стр. 3 из 6)

где i- число цилиндров двигателя.

Диаметр цилиндра:

. (44)

Ход поршня:

. (45)

Полученные значения D и S округляем до ближайших целых чисел:

.

По окончательно принятым значениям D и S определим основные параметры двигателя:

литраж двигателя:

; (46)

эффективная мощность:

; (47)

эффективный крутящий момент:

; (48)

часовой расход топлива:

; (49)

средняя скорость поршня:

. (50)

1.11 Построение индикаторной диаграммы

Построение индикаторной диаграммы ДВС производим в координатах р - V (давление - объем) или p-S (давление - ход поршня) на основании данных расчета рабочего процесса.

В начале построения на оси абсцисс откладывается отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе

, который в зависимости от величины хода поршня принимаем: .

Отрезок ОА, соответствующий объему камеры сгорания:

. (51)

Масштаб давлений принимаем:

.

По данным теплового расчета на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках:

.

Построение политроп сжатия и расширения осуществляем графическим методом.

При построении из начала координат проводим луч ОС под произвольным углом а к оси абсцисс (

), а также лучи OD и ОЕ под определенными углами и к оси ординат, равными:

; (52)

. (53)

Политропу расширения строим с помощью лучей ОС и ОЕ, начиная из точки z, а политропу сжатия строим с помощью лучей ОС и OD, начиная с точки с.

На заключительном этапе построения наносим линии впуска и выпуска, а также производим скругления с учетом фаз газораспределения, опережения зажигания (впрыска), скорости нарастания давления в процессе сгорания. Для этого на диаграмме отмечаем положение следующих характерных точек:

.

Давление в конце такта сжатия:

. (54)

Для нанесения этих точек характерных точек на диаграмму установим взаимосвязь между углом поворота коленчатого вала и перемещением поршня. Применим для этого метод Брикса. Под индикаторной диаграммой строим вспомогательную полуокружность радиусом

, равным половине хода поршня. Далее от центра полуокружности (точка ) в сторону н.м.т. откладываем поправку Брикса:

. (55)

где

- для автомобильных двигателей:

.

Ориентировочные значения углов поворота коленчатого вала, определяющих положение характерных точек действительной индикаторной диаграммы:

; ;

; ;

; ;

.

Нанесенные на диаграмму характерные точки соединяются плавными кривыми.

Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма бензинового двигателя

двигатель топливо скоростной

2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Построение кривых скоростной характеристики ведем в интервале частот вращения коленчатого вала: от

до .

Расчетные точки кривых эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива определим по следующим зависимостям:

; (56)

, (57)

где

- соответственно номинальная эффективная мощность (кВт), частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности ( ), удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности ( ) ;

- соответственно эффективная мощность (кВт), удельный эффективный расход топлива ( ), частота вращения коленчатого вала ( ) в искомой точке скоростной характеристики;

- коэффициенты, значения которых устанавливают экспериментально.

Для бензинового двигателя:

; ; ; ; .

Рассчитанные точки кривых эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива сведем в таблицу 1.

Точки кривых эффективного крутящего момента

и часового расхода топлива определим по формулам:

; (58)

(59)

Рассчитанные точки кривых эффективного крутящего момента

и часового расхода топлива сведем в таблицу 1.

Таблица 1 – Значения эффективной мощности

, эффективного удельного расхода топлива , эффективного крутящего момента и часового расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала .

Параметр	Размерность	Значения параметров
n	мин-1	800	1700	2600	3500	4400	5300	6200
Ne	кВт	17,785	40,799	64,039	84,439	98,929	104,441	97,906
ge	г/(кВт∙ч)	238,320	214,711	201,404	198,399	205,696	223,296	251,198
Ме	Н∙м	212,401	229,292	235,324	230,498	214,814	188,272	150,873
GT	кг/ч	4,239	8,760	12,898	16,753	20,349	23,321	24,594

По рассчитанным значениям параметров

, , , для ряда значений n производим построение внешней скоростной характеристики.