Автомобили и тракторы

Температура в конце впуска:

       (2.9)

 

значения Т₀, ΔТ и Т_rследует принять по данным приложения Б [4, стр. 55].

Коэффициент наполнения:

            (2.10)

где - подогрев свежего заряда .

 

2.3.2. Процесс сжатия

 

Давление и температура в конце процесса сжатия

;                                              (2.11)

,                                             (2.12)

где - показатель политропы сжатия, который вычисляется по формуле В.А. Петрова

 

n₁ = 1,41 - 100/п_н=1,41 - 100/2200=1,36,    (2.13)

здесь п_н – номинальная частота вращения коленчатого вала, мин^-1.

       Следует обратить  внимание, что температура заряда  в конце сжатия у дизеля  должна превышать на 200…400⁰С температуру самовоспламенения дизельного топлива.

 

 

2.3.3. Процесс сгорания

 

Для дизельных двигателей с подводом теплоты при V = const и Р = const это давление главным образом зависит от степени наддува и способа смесеобразования. Задаваясь значением степени повышения давления при сгоранииl_р (см. приложение Б)определяем давление в конце сгорания

 

,           (2.14)

где

.

Температуру определяем из уравнения сгорания, которое для четырехтактного дизеля имеет вид:

,       (2.15)

где - средняя мольная теплоемкость воздуха при постоянном объеме, ;

- средняя мольная теплоемкость  продуктов сгорания при постоянном  давлении, ;

- коэффициент использования теплоты:

- низшая теплота сгорания  топлива (для дизельного топлива ).

Подставляя полученные значения в  уравнение сгорания топлива (2.15) получим:

Решая это  квадратное уравнение, находим

_{2.3.4. Процесс  расширения}

 

Степень предварительного расширения подсчитывается по формуле:

(2.16)

Степень последующего расширения                   (2.17)

Давление  газов в конце процесса расширения определяем по формуле:

      (2.18)

где - показатель политропы расширения,который можно вычислить по формуле В.И.Петрова.

.

 

Температура газов в конце расширения:

        (2.19)

Оценим правильность выбора значения температуры отработавших газов, сделанной в начале теплового  расчёта по формуле:

        (2.20)

Относительная ошибка составляет:

Достоверность расчёта рабочего цикла обеспечена, т. к. полученное значение принятого в начале расчёта , отличаются менее чем на .

 

2.4. Определение основных размеров двигателя, показателей топливной экономичности и КПД

 

Среднее теоретическое  индикаторное давление для нескругленной индикаторной диаграммы подсчитывается по формуле:

,   (2.21)

Действительное среднее индикаторное давление:

,

где - коэффициент скругления индикаторной диаграммы для дизелей

DР = Р_r – Р_а =0,721-0,97=-0,2 – потери индикаторного давления на проведение вспомогательных ходов (всасывание и выталкивание).

Среднее давление механических потерь приближенно можно определить по формуле:для дизельных двигателей:

Р_м = 0,105 + 0,012υ_П=0,105+0,012

7,66=0,19 МПа.

где υ_П – скорость поршня (м/с).

  Среднее  эффективное давление  ,

          (2.22)

Механический КПД двигателя:

_(2.23)

 

Индикаторный КПД двигателя:

_(2.24)

 

Эффективный КПД 

_(2.25)

 

Индикаторный  и эффективный - удельные расходы топлива при работе двигателя на номинальном режиме - определяются по формулам:

  (2.26)

                     (2.27)

Часовой расход топлива на номинальном режиме

,  кг/ч

где N_eн– номинальная эффективная мощность двигателя в кВт.

Определим рабочий объем цилиндров  проектируемого двигателя в литрах

,           (2.28)

- эффективная мощность двигателя  на номинальном режиме 

- коэффициент тактности .

Объем камеры сжатия:

 

.       (дм³)

 

Радиус кривошипа:

Длина шатуна:

 мм.

 

2.5. Построение и анализ индикаторной  диаграммы

 

Индикаторная  диаграмма строится в координатах 

На оси  абсцисс откладываем  =2мм. В принятом масштабе откладываем объёмы

Выбрав на оси ординат масштаб давлений откладываем точки: , , , , , , давление . Соединяем точки и , и прямыми, параллельными оси ординат. Через точки и проводим прямую, параллельную оси абсцисс. Точки и соединяем политропой сжатия, а и - политропой расширения. Промежуточные значения этих кривых рассчитываем, используя следующие формулы:

- для политропы сжатия;

- для политропы расширения.

Данные для  построения индикаторной диаграммы  сводим в таблицу 2.1.

Пример расчёта: при :

 

Таблица 2.1.

20	1,8	6,3
40	0,7	2,5
60	0,4	1,5
80	0,3	1,1
100	0,2	0,7
120	0	0,4

 

Через точки а, с и полученные промежуточные значения X₁, X₂, X₃… проводим плавную кривую – политропу сжатия. Через точки z, b и промежуточные точки X¢₁, X¢₂, X¢₃… проводим другую плавную кривую – политропу расширения.

Скругление построенных индикаторных диаграмм выполняем следующим образом.Касание политропы сжатия линии ВМТ (точка с")должно быть выше точки с примерно на 1/3 отрезка cz'. Начало видимого повышения давления на линии сжатия (точка с¢)должно находиться до ВМТ за 0,04 V_h ( V_h= ).

Точка z_Д располагается примерно посредине между точками z' и z.

Точка b' соответствует моменту открытия выпускного клапана. Точка b", характеризующая конец расширения в действительном рабочем цикле, обычно находится на половине расстояния между точками а и b.

2.6. Анализ результатов  теплового расчета

Для контроля правильности определения в тепловом расчете параметров газов, индикаторных и эффективных показателей цикла  и экономичности их сравним со значениями, приведенными в приложении Б [4], и занесем в таблицу 2.2.

 

                                                               Таблица 2.2.

Показатели	Проектируемый	Прототип
Давление	3,78	3…4,5
Температура	887	700…900
Давление	6,05	5…7
Температура	2198	1800…2200
Давление	0,31	0,2…0,5
Температура	1156	1100…1200
Индикаторный КПД	0,45	0,4…0,52
Эффективный КПД	0,35	0,35…0,48
Среднее эффективное давление	0,78	0,55…0,85
Удельный эффективный расход топлива	275,1	200…280

Из таблицы  следует, что расчётные данные по всем показателям удовлетворяют  справочным данным.

Результаты  теплового расчёта двигателя, его  размеров и экономичности заносим  в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.3

Результаты  теплового расчета

Давление газов,				Температура газов,				Среднее давление,		КПД			Удельный расход топлива,		Литраж,
0,97	4,38	74,5	14,6	308,5	811,4	2030	1400	1	0,77	0,46	0,8	0,36	184,1	230	30,5

 

 

 

 

3. Построение теоретических характеристик  двигателя

 

3.1. Теоретическая регуляторная характеристика дизеля

Основная  регуляторная характеристика дизеля f(N_e) используется для анализа работы дизеля на регуляторе (регуляторные ветви здесь растянуты), для определения эксплуатационной топливной экономичности двигателя, эксплуатационного оценочного удельного расхода топлива и др.

Регуляторная  характеристика дизеля в функции  от крутящего момента f(М_к) для автомобильных дизелей не строится, она представляет особый интерес при построении тяговых характеристик тракторов.

Регуляторная характеристика в  функции от частоты вращения f(n) является важнейшей характеристикой для автомобильных дизелей, на основе которой строится динамическая характеристика автомобиля. 

 

3.1.1. Построение теоретической регуляторной  характеристики в функции от  частоты вращения

 

Строим регуляторную характеристику дизеля в функции  от частоты вращения – скоростную характеристику дизеля на регуляторе

где - степень неравномерности регулятора (у современных дизелей ).

.

Частота вращения при максимальном крутящем моменте:

,

где - коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам

.

Таблица 3.1.

Таблица расчетов регуляторной характеристики

	0	0
	Мкн	Nen	Gyt	gen
	2165	472	108,6	228,6
	2374	447,3	102,9	230
	2440	434,3	99,8	229
	2501	419	96,4	230,1