Проверку ранее принятой температуры выпускных газов Tr можно произвести по формуле

  (43)

 (44)

Температура и давление выпускных газов ориентировочно колеблется:

для дизелей Tr=700÷900 K; Pr=0,105-0,120 мПА

2.6 Показатели, характеризующие работу ДВС

Теоретическое среднее индикаторное давление, Па, отнесенное к полезному ходу поршня (не скругленной индикаторной диаграммы) определяем по формулам для дизелей

где Pс - давление в конце сжатия, Па.

λ- степень повышения давления при сгорании,

ρ¸ δ-соответственно, коэффициенты предварительного и последующего расширения,

ε- степень сжатия,

n1, n2- показатели политропы соответственно сжатия и расширения.

Действительное среднее индикаторное давление, Па, за цикл равняется

 , (45)

где ν=0,92-095 - коэффициент полноты диаграммы, учитывающий отклонении действительного процесса (цикла) от расчетного.

Значение среднего индикаторного давления при работе ДВС с полной нагрузкой для дизелей без наддува составляет до 1,2 МПа,

Индикаторный КПД

, (46)

где Pi - среднее индикаторное давление, Па,

 г/кВт ч (47)

средняя скорость поршня Wср =6 м/с

литраж ДВС

л, (48)

где i – число цилиндров. 4

При расчете механических потерь на преодоление различных сопротивлений при работе двигателя используют величину среднего давления PМ, Па механических потерь. Величина PМ зависит от конструкционных особенностей ДВС и средней скорости поршня.

Для дизелей с неразделенной камерой сгорания

Pm=0,089+0,012Wn=0,089+0,0125,94=0.23 мПа, (49)

где Wn- средняя скорость поршня при номинальной мощности, м/с.

 , (50)

где S =1,143- ход поршня, м,

nн - номинальное число оборотов коленчатого вала, об/мин.

Среднее эффективное давление Ре, для дизелей Ре=0,5-1,0 МПа,

Pe=Pi-PM=0,8879-0,273=0,93 МПа (51)

Механические потери в ДВС оцениваются условным механическим КПД (ηм)

 (52)

Эффективный КПД (ηe) по аналогии с ηi равен

 (53)

Эффективный удельный расход топлива ge = Gi / nvg,=187/0.83=271 г/кВтч

Крутящий момент двигателя

 нМ (54)

Литровая мощность

 кВт/л (55)

2.7 Определение размеров ДВС

Объем цилиндра Vh,

 л, (56)

где D - диаметр цилиндра, м;

S - ход поршня, м;

Для определения диаметра цилиндра D и хода поршня S следует задаться величиной

S / D = B. Для тракторных дизелей это соотношение берется в пределах 0,9 - 1,2.Чем выше nн, тем меньше следует выбирать S / D.

Величина S / D - важный показатель ДВС, определяющий его габариты и массу, а так же протекание рабочего процесса. Увеличение отношения S / D ведет к увеличению средней скорости поршня Vn, а, следовательно, к возрастанию динамических нагрузок, сил трения и уменьшению механического КПД. В целом это ведет к увеличению габаритов и массы двигателя и ухудшению индикаторных показателей. Уменьшение S / D влечет за собой увеличение диаметра цилиндра и давлению на него.

Подставив в уравнение (30) значение S = BD, получим откуда диаметр цилиндра D, м.

  (57)

ход поршня

S = (S/D) D=1.136110,3=90, мм (58)

Принимаем S =90 мм;

Объем цилиндра Vh, исходя из геометрических соображений

  (59)

Далее определяем размеры кривошипно-шатунного механизма (КШМ) радиус кривошипа коленчатого вала

r = S/2=125/2=62,5 мм, (60)

где S – ход поршня

Определяем длину шатуна l

l = r/λ=54/0,279=189,96, (61)

где r – радиус кривошипа;

Определяем объем камеры сгорания (Vс)

  (62)

Определяем полный объем

  (63)

2.8 Построение индикаторной диаграммы

Построение индикаторной диаграммы производится по результатам теплового расчета в координатах р-V. Существует несколько рекомендаций построения индикаторной диаграммы. Воспользуемся способом, который позволяет не только построить индикаторную диаграмму в координатах р-V, но и в дальнейшем легко развернуть ее в координаты р-φ.

Сначала строим оси координат и наносим на них шкалы. Соотношение масштабов по осям принимаем так, чтобы высота диаграммы превышала ее основание примерно в 1,5 раза. По оси ординат через равные промежутки промежутки наносим шкалу давления газов от 0 до величины, несколько большей рz (масштаб μрz=0,05 МПа/мм).

По оси абсцисс рекомендуется используем две шкалы. Одна шкала объема V занимаемого газом в цилиндре двигателя с нулем в точке О, точке пересечения осей р и V. Другая шкала Sх/S, облегчающая построение, с нулем в ВМТ и единицей в НМТ. Отрезок соответствующий рабочему объему цилиндра или ходу поршня на оси абсцисс принимается за условную единицу равную отношения перемещения поршня Sх от ВМТ к ходу поршня S. Нанесение шкал начинаем с построение отрезка АВ (для удобства построения его величину берём равной 200 мм), затем отложить отрезок ОА соответствующий объему камеры сгорания равный

; (64)

и для дизельных двигателей отрезок  равный

. (65)

После построения шкал по данным теплового расчета на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках a, c, z’, z, b и r.

Построение политроп сжатия и расширения мы производим аналитическим методом. При построении координаты промежуточных точек рассчитываются по уравнению политропы .

Для политропы сжатия

; (66)

Для политропы расширения

. (67)

В курсовой работе значения  берём через =20о поворота коленчатого вала от точки r. Причем достаточно произвести расчет для  =(0...180), что соответствует ходу поршня .

Учитывая, что  и  имеем .

Полученные результаты заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты расчетов для построения индикаторной диаграммы

Используя шкалу Sх/S, наносим промежуточные точки политроп сжатия и расширения, соединяя их плавными кривыми, являющиеся соответственно политропой сжатия ac и политропой расширения zb. Соединив, тонкими линиями все расчетные точки, получаем расчетную индикаторную диаграмму. При расчете и построении индикаторной диаграммы используем лицензированный программный продукт «EXCEL».

Для получения действительной индикаторной диаграммы "скругляем" расчетную диаграмму на участках, изображающих процессы сгорания и впуска-выпуска, так как показано на рисунке, с учетом углов впрыска и воспламенения топлива, открытия и закрытия клапанов.

3. Расчет развёрнутой индикаторной диаграммы

Исходные данные

число цилиндров 4

n1=1.35

Pz=10,38 МПа

Pb=0.44 МПа n=1840

Pr=0.13 МПа D=0.10S=0.9

Pa=0.12МПа

n2=1.25

Pc=5,87 МПа

Степень сжатия 17, степень предварительного расширения 1,34

Страницы: 1, 2, 3