Тепловой расчет бензинового двигателя

для политропы сжатия

для политропы расширения

где и - давление и объем в искомой точке сжатия и расширения.

 

         Результаты расчетов промежуточных точек политроп сжатия и расширения

сведены в  таблицу 1.

 

 

 

 

  Таблица 1 – Значения расчетных точек политроп сжатия и расширения

                      

 

№ точки	ОХ, мм	ОВ/ОХ	Политропа сжатия			Политропа расширения
			(ОВ/ОХ)n1		Рx, МПа	(ОВ/ОХ)n2		Рx, МПа
1	20	7,29	15,39		1,28	12,22		5,07
2	30	4,86	8,81		0,73	7,33		3,04
3	40	3,65	5,94		0,49	5,11		2,12
4	50	2,92	4,37		0,36	3,86		1,60
5	60	2,43	3,39		0,28	3,06		1,27
6	70	2,08	2,74		0,23	2,52		1,05
7	80	1,82	2,28		0,19	2,13		0,88
8	90	1,62	1,94		0,16	1,84		0,76
9	100	1,46	1,68		0,14	1,61		0,67
10	110	1,33	1,48		0,12	1,43		0,59
11	120	1,22	1,31		0,11	1,28		0,53
12	130	1,12	1,17		0,10	1,15		0,48
13	140	1,04	1,06		0,09	1,05		0,44

 

Для определения  действительного среднего индикаторного  давления рабочего цикла через площадь , построеной диаграммы, производят ее скругление

. Это объясняется  следующим. В реальном двигателе за счет опережения зажигания или впрыска топлива (точка ) рабочая смесь воспламеняется раньше и давление в конце процесса сжатия повышается (до точки ), а за счет опережения открытия выпускного клапана (точка ) давление в конце процесса расширения снижается (до точки ). Процесс сгорания протекает по линии , так как смесь в цилиндре догорает после прохождения поршнем ВМТ в точке

Для определения местоположения точек ниже оси абсцисс проводим прямую, на которой строим полуокружность радиусом 

 

.

 

       Из центра полуокружности вправо откладывают  отрезок (поправка Брикса)

 

( , примем ) ,

        Из нового центра проводим лучи под углом (угол опережения зажигания) и под углом (угол опережения открытия выпускного клапана).Точки С и D сносим на кривую сжатия (точка ) и кривую расширения (точка ). Для современных быстроходных двигателей угол опережения открытия выпускного клапана находится в пределах , а угол опережения зажигания .

Действительное  среднее индикаторное давление, МПа,

,

где - площадь диаграммы ( , , , , , ), мм².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Построение внешней скоростной  характеристики

 

Внешняя скоростная характеристика представляет собой зависимость основных показателей  двигателя от частоты вращения вала двигателя: при полной подаче топлива, является основной характеристикой двигателя. Эту характеристику можно построить по результатам теплового расчета, произведенного для режима полной мощности.

Характеристику  строим для 8 значений частот вращения коленчатого вала двигателя в интервале от

 до  ,

где - частота вращения, соответствующая , .

    Промежуточные точки для построения кривых и определяем по следующим эмпирическим формулам:

Эффективная мощность для бензиновых двигателей, кВт,

 

,

 

где и - максимальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) при максимальной мощности;

            и - эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала    (мин^-1) в искомой точке скоростной характеристики двигателя.

Удельный  эффективный расход тплива для бензиновых двигателей, ,

 

,

 

где - удельный расход топлива в рассчитываемых точках скоростной характеристики, ;

   - удельный расход топлива, соответствующий максимальной мощности, .

                  Эффективный крутящий момент, ,

 

.

 

             Часовой расход топлива, кг/ч,

 

.

 

Значение  величин  ,  , принимаем на основании теплового расчета двигателя.

Результаты  расчетов заносим в таблицу 2, после чего строим кривые внешней скоростной характеристики двигателя (рисунок 2).

 

 

      Таблица 2 – Расчетные точки внешней скорстной характеристики

 

1200	10,16	80,86	287,00	2,92
1800	15,88	84,25	269,60	4,28
2400	21,60	85,95	257,75	5,57
3000	27,00	85,95	251,48	6,79
3600	31,75	84,22	250,78	7,96
4200	35,55	80,83	255,66	9,09
4800	38,06	75,72	266,11	10,13
5400	38,97	68,92	282,13	10,99

                                                                                                                                                 По результатам теплового расчета и данным внешней скоростной характеристики заполняем таблицу основных показателей проектируемого двигателя и двигателя прототипа.

 

Таблица 3 – Значения основных показателей  двигателя-прототипа и рассчитываемого

двигателя

Показатель	Обозначение	Размерность	Двигатель прототип	Рассчитываемый двигатель
Максимальная мощность		кВт	39,0	38,97
Частота вращения коленчатого вала при		мин-1	5400	5400
Рабочий объем цилиндров		л	1,09	1,0
Степень сжатия			9,5	9,2
Диаметр поршня		мм	72	70
Ход поршня		мм	67	65
Крутящий момент при		Н·м	80,4	85,9
Среднее эффективное давление		МПа	0,79	0,84
Удельный расход топлива		г/(кВтч)	300	282,13
Средняя скорость поршня		м/с	13,06	11,7
Литровая мощность		кВт/л	24,6	37,76

 

 

 

 

 

Рисунок 2- Внешняя скоростная характеристика проектируемого двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. 3-е изд. -М: Высш. школа, 2003.- 493с.
2. Пустошный П.А. Автомобильные двигатели. Методические указания к выполнению контрольной работы и курсового проекта для студентов-заочников спец. 190601.65- Архангельск: изд. АГТУ. 2005.- 46с.