Тепловой расчет двигателя ВАЗ 21083

    

 МПа 
 

    Механический  коэффициент полезного действия

    

    

    Эффективный коэффициент полезного действия

,

    Удельный  эффективный расход топлива

    

, г/кВт ч

    

 г/кВт ч 

1.1.4 Тепловой баланс  двигателя

    Распределение тепла, выделяемого при сгорании, происходит на следующие составляющие:

    

    

    

    

    где - тепло, выделенное при сгорании топлива;

        - тепло, превращенное в эффективную работу;

            - тепло, теряемое с отработавшими газами, в котором средние молекулярные теплоемкости продуктов сгорания и свежего заряда при постоянном давлении определяются следующим образом:

• при

где температура  газов (К) в выхлопной трубе  , и средняя молекулярная теплоемкость свежего заряда при постоянном давлении:

-тепло,потерянное в результате неполноты сгорания топлива

           - тепло неучтенных потерь

           - тепло, отведенное в систему охлаждения двигателя:

Составляющие  теплового баланса выражаются в  процентах:

 

1.2 Основные параметры цилиндра и двигателя

     Литраж двигателя:

где тактность двигателя;

 л

     Рабочий  объем одного цилиндра

где z – число цилиндров

 л

     Диаметр цилиндра:

      

 мм 

1.3 Уточненные параметры  и показатели двигателя

     Основные параметры и показатели двигателя уточняются окончательно принятым значениям D и S:

     Площадь поршня:

 см² 
 

    Уточненный литраж цилиндра:

 л

    Мощность

 кВт

   Литровая  мощность

 кВт/л

   Крутящий  момент

   Часовой  расход топлива

 кг/ч

  Радиус кривошипа (r) и длина шатуна (l): 

,

где - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, принимается по прототипу двигателя, =0,29

          
 
 
 

2. Расчет показателей  для построения  диаграмм (индикаторной, тангенциальной и суммарной сил перемещения, скорости и ускорения поршня)

2.1 Построение индикаторной  диаграммы

          Индикаторная диаграмма проектируемого двигателя строится следующим образом.

          Проводят координатные оси P - V и отмечают их пересечение буквой О. Давление газов откладывается по линии ординат, масштаб которого выбирается в пределах 0,2…0,4 МПа в 1 см. Условно принимают для бензиновых двигателей объем камеры сгорания V_c=2 см. Тогда полный объем цилиндра  будет равен .

          Откладывают по оси абсцисс отрезки: .

          Проводят атмосферную линию с ординатой

          Через точки d и m проводят вертикали, на которых откладывают оси абсцисс, в принятом масштабе, значения давлений в характерных точках цикла: P_r=dg, P_c=dc, P_z=dz, P_a=ma, P_в=mb.

          Соединяют прямыми линиями точки: с и z, с и z^/, а и b. Из точек g и а проводим прямые аh и ge, параллельные оси абсцисс.

          Для построения линии давления сжатия ас и расширения zb воспользуемся уравнениями политропы сжатия и политропы расширения , где - параметры (текущие координаты) произвольных точек определяют:

• для линии сжатия:

     

     

Аналогично найдем следующие значения. 

 

     для линии расширения используют следующие соотношения:

Аналогично найдем следующие значения.

 

     Придавая отношению последовательно числовые значения 2, 3, 4, … ε, получают соответствующие значения давлений для объемов . Откладывают по оси абсцисс (O – V) объемы, кратные и восстанавливают перпендикуляры в полученных точках, на которых в принятом масштабе откладывают давления, принадлежащих искомым кривым сжатия и расширения, соединяются плавными линиями.

     При построении следует руководствоваться  следующими соотношениями:

      .

     Начало скругления диаграммы  вблизи верхней мертвой точки  производить с учетом начала  подачи топлива, вблизи нижней  мертвой точки – с учетом  опережения открытия выпускного  клапана двигателя – прототипа.

      
 
 
 

2.2 Кинематика поршневого  двигателя

Ход поршня

     Ход (перемещение) поршня (S) в зависимости от угла поворота коленчатого вала (φ) может быть определен по формуле:

    или  

где

;      λ=0,29

     r – радиус кривошипа, м.

     Значения «А», в зависимости от «λ» и «φ», берутся из таблицы 8.1. Построение выполняется внизу под индикаторной диаграммой. При этом за ход поршня (S) в определенном масштабе принимается длина индикаторной диаграммы, соответствующая рабочему объему цилиндра .

     Для центрального КШМ перемещение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала (п.к.в.) можно построить графически. Для этого на отрезке, равном длине индикаторной диаграммы, из центра , проводят полуокружность. Вправо от токи О откладывают величину (м), равную отрезку . Из точки произвольным радиусом вписываем полуокружность в ранее выполненную.

     Полуокружность с центром  разбивают на 12 равных частей, через которые проводят лучи из центра до пересечения с первой полуокружностью, получая соответственно точки , которые будут соответствовать перемещению поршня при повороте кривошипа коленчатого вала на каждые 15˚.

     На вертикальной оси через  каждые 15˚ откладывают градусы  п.к.в от 0 до 360˚, через которые  проводят тонкими линиями горизонтали до пересечения их с вертикальными линиями, проведенными соответственно из точек ,

получают  график перемещения поршня в зависимости  от угла п.к.в. . 

Скорость  поршня

     Скорость поршня (υ_п) определяется по приближенной формуле:

,

где ω  – средняя угловая скорость вращения коленчатого вала, с^-1, равная ;  n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1.

     Значения  берется из таблицы 8.3[1].