Тепловой расчет двигателя

 

Давление и температура в конце процесса расширения

 и 

При n=1000 об/мин

 МПа и

 

При n=3300 об/мин

 МПа и

 

При n=5800 об/мин

 МПа и

 

При n=6400 об/мин

 МПа и

 

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

 

 

 

При n = 1000 об/мин

; △ = 100(821-900)/900= -4,7%

 

При n = 3300 об/мин

; △ = 100(1060-1000)/1000= +6 %

При n = 5800 об/мин

; △ = 100(1132-1060)/1060= +5,8%

При n = 6400 об/мин

; △ = 100(1047-1070)/1070= -2,1%

Где △ – погрешность расчета.

 

Индикаторные  параметры рабочего цикла. Теоретическо  среднее индикаторное давление

 

При n = 1000 об/мин

 

 

При n = 3300 об/мин

 

 

При n = 5800 об/мин

 

 

При n = 6400 об/мин

 

 

Среднее индикаторное давление

 

Где коэффициент полноты  диаграмма принят ;

n	1000	3300	5800	6400
, МПа	1,308	1,2432	1,0752	0,9091

 

Индикаторный к.п.д. и индикаторный удельный расход топлива

 и 

При n = 1000 об/мин

  г/(кВт*ч)

 

 

При n = 3300 об/мин

  г/(кВт*ч)

 

При n = 5800 об/мин

  г/(кВт*ч)

 

При n = 6400 об/мин

  г/(кВт*ч)

 

Эфективные показатели двигателя. Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до шести и отношением S/D1

 

Предварительно приняв ход  поршня S равным 78 мм, получим

  м/с, тогда

МПа, а на различных скоростных режимах:

n	1000	3300	5800	6400
м/с	2,6	8,58	15,08	16,64
, МПа	0,0634	0,131	0,204	0,222

 

Среднее эффективное давление и механический к.п.д.

 и 

n	1000	3300	5800	6400
, МПа	1,308	1,2432	1,0752	0,9091
, МПа	1,2446	1,1122	0,8712	0,6871
	0,95	0,8946	0,81	0,7558

 

Эффективный к.п.д. и эффективный  удельный расход топлива

 и 

 

n	1000	3300	5800	6400
	0,37	0,352	0,337	0,296
	0,3515	0,3149	0,273	0,224
, г/(кВт*ч)	233	260	300	366

 

Основные параметры  цилиндра и двигателя. Литраж двигателя

л.

Рабочий объем одного цилиндра

л.

Диаметр цилиндра. Так как  ход поршня предварительно был принят S= 92мм, то

D=2*2*

Окончательный диаметр D=92 мм и S=92 мм.

Основные параметры и  показатели двигателя определяются по окончательно принятым значениям  D и S:

 

 

; ;

n, об/мин	1000	3300	5800	6400
, МПа	1,2446	1,1122	0,8712	0,6871
, кВт	15,45	45,57	62,74	54,60
, Н*м	147,6	131,8	103,3	81,5
кг/ч	3,6	11,848	18,822	19,983

 

Литровая мощность двигателя

 кВт/л.

 

Построение индикаторной диаграммы. Индикаторную диаграмму строят для номинального режима работы двигателя, т.е. при N_e=62.74 кВт и n = 4200 об/мин. Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня M_s=1 мм в мм; масштаб давлений M_p=0.05 МПа в мм. Приведенные величины, соответствующие рабочемуобъему цилиндра и объему камеры сгорания:

AB=S/M_s=92/1.0=92 мм;

ОА=АВ/(ε-1)=92/(6,7-1)=16,14 мм.

Максимальная высота диаграммы (точка z)

 

Ординаты характерных  точек:

;

;

;

;

.

Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:

а) политропа сжатия . Отсюда

 мм,

Где ОВ=ОА+АВ=10,4+78=88,4 мм;

б) политропа расширения . Отсюда

 мм,

 

 

 

 

 

 

 

Результаты расчета точек  политроп приведены в таблице:

 

№ точек	ОХ, мм	ОВ/ОХ	Политропа сжатия			Политропа расширения
				, мм	, МПа		, мм	, МПа
1	10,4	8,5	18,66	31,72	1,586 (точка с)	14,82	124,5	6.225 (точка z)
2	11,0	8	17,18	29,206	1,4603	13,74	115,4	5,77
3	12,6	7	14,3	24,31	1,2155	11,6	97,44	4,87
4	17,7	5	9,03	15,35	0,7675	7,6	63,84	3,19
5	22,1	4	6,66	11,32	0,566	5,74	48,22	2,41
6	29,5	3	4,49	7,633	0,382	3,99	33,52	1,68
7	44,2	2	2,58	4,386	0,219	2,39	20,08	1,00
8	58,9	1,5	1,74	2,958	0,148	1,67	14,03	0,70
9	88,4	1	1	1,7	0,085 (точка а)	1	8,4 (точка b)	0,42

 

Теоретическое среднее индикаторное давление

 

Где F=1744 мм² – площадь диаграммы aczba.

Величина , полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, очень близа к величине , полученной в тепловом расчете.

Так как рассчитываемый двигатель  достаточно быстроходный (5800 об/мин), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия впускного клапана (точка r^’) устанавливается за 18⁰ до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка a^’’) – через 60⁰ после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b^’) принимается за 55⁰ до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка a^’) – через 25⁰ после прохода поршнем в.м.т.. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания θ принимается равный 35⁰, а продолжительность периода задержки воспламенения △φ₁=5⁰.

В соответствии с принятыми  фазами газораспределения и углом  опережения зажигания определяют положение  точек  по формуле для перемещения поршня.

,

Где λ – отношение радиуса  кривошипа к длине шатуна. Предварительно примем λ=0,285.

 

 

 

Расчет ординат точек 

Обозначение точек	Положение точек	φ0		Расстояние точек от в.м.т. (АХ), мм
	180 до в.м.т.	18	0,0655	2,6
	250 после в.м.т.	25	0,1223	4,8
	600 после в.м.т	60	1,6069	62,5
	350 до в.м.т.	35	0,2313	9,0
f	300 до в.м.т.	30	0,1697	6,6
	550 до н.м.т.	55	1,6667	65,0

 

Положение точки  определяется из выражения

 МПа

 

Действительное давление сгорания

= 5.2989 МПа;

 

Нарастание давления от точки  до составляет 5,2989-1,983=3,3159 или 3,3159/12=28⁰ МПа/град п.к.в., где 12⁰ – положение точки по горизонтали.

 

 

 

Внешняя скоростная характеристика

Частота вращения коленчатого  вала, nx		Мощность, Ne		Удельный расход топлива, ge
%	Об/мин	%	кВт	%	г/кВт*ч
20	1160	20	12,5	115	345
40	2320	50	31,37	100	300
60	3480	73	45,8	97	291
80	4640	92	57,72	95	270
100	5800	100	62,74	100	300
120	6960	92	57,72	115	345

 

n, об/мин	Параметры внешней скоростной хар-ки
	Ne	ge				α
1000	15.45	233	147.6	3.6	0.87	0.86
3300	45.57	260	131.8	11.848	0.961	0.96
5800	62.74	300	103.3	18.822	0.876	0.96
6400	54.60	366	81.5	19.983	0.845	0.96