Бензиновый двигатель для легкового автомобиля мощностью N

     и  .

    ,

     

   Средняя мольная теплоемкость продуктов  сгорания.

   

     
 

   Коэффициент использования теплоты  .

   Зависит от совершенства организации процессов  смесеобразования и сгорания топлива. Он повышается за счет снижения потерь теплоты газов в стенки цилиндра и неплотности между поршнем и цилиндром. При увеличении скоростного режима снижается. При проведении расчетов двигателя выбирается по опытным данным в зависимости от конструктивных особенностей двигателя. Коэффициент использования теплоты для карбюраторного двигателя принимается = 0,91 при n = 5600 об/мин. 

   Температура в конце видимого процесса сгорания.

    .

   При n = 5600 об/мин.

    ,

   или ,

   откуда 

    ;

    . 

   Максимальное  давление сгорания теоретическое.

    . 

   Максимальное  давление сгорания действительное.

    . 

   Степень повышения давления.

    . 

   1.7. Процессы расширения  и выпуска.

   Средний показатель адиабаты расширения k определяется по номограмме при заданном ε для соответствующих значений α и , а средний показатель политропы расширения n оценивается по величине среднего показателя адиабаты.

   При ε= 8,5, α= 0,96 и  = 2848 К k = 1,2518, что позволяет принять n = 1,251.  

   Давление  и температура в конце процесса расширения.

     и  ,

    и . 

   Проверка  ранее принятой температуры остаточных газов.

    , ,

   где - погрешность расчета. 

   На  выбранном скоростном режиме температура  остаточных газов принята в начале расчета достаточно удачно, т.к. ошибка не превышает 1%. 

   1.8. Индикаторные параметры  рабочего цикла.

   Теоретическое среднее индикаторное давление.

     

   Среднее индикаторное давление.

     

   Индикаторный  КПД и индикаторный удельный расход топлива.

     и  ,

    ,

    . 

   1.9. Эффективные показатели  двигателя.

   Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D ≤ 1.

   

   Для карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм, получим значение средней скорости поршня при n = 5600 об/мин.

   

   Тогда  

   Среднее эффективное давление и механический КПД.

    ;  

   Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива.

    ; . 

   1.10. Основные параметры цилиндра и двигателя.

   Литраж.

    . 

   Рабочий объем одного цилиндра.

    . 

   Диаметр цилиндра.

    .

   Окончательно  принимаются D= 82 мм и S= 71 мм.

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

   - площадь  поршня ;

   - литраж  двигателя  ;

   - мощность  двигателя  ;

   - литровая  мощность двигателя  ;

   - крутящий момент ;

   - часовой  расход топлива   

   1.11. Построение индикаторных  диаграмм.

   Индикаторную  диаграмму двигателя строят с  использованием данного расчета  рабочего процесса для номинального режима работы, т.е. при  и

n = 5600 об/мин.

   Масштабы  диаграммы: масштаб хода поршня ; масштаб давлений .

   Величины  в приведенном масштабе, соответствующие  рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания.

    ; . 

   Максимальная высота диаграммы (точка z).

    . 

   Ординаты  характерных точек.

    ;

    ;

    ;

    ;

    . 

   Построение  политропы сжатия и расширения аналитическим методом: 

   а) политропа  сжатия .

   Отсюда ,

   где ОВ= ОА + АВ= 10,4 + 78= 88,4 мм. 

   б) политропа  расширения .

   Отсюда  . 

   Результаты  расчета точек политроп приведены в табл. 1.

                                                                   Таблица 1

 

   Теоретическое среднее индикаторное давление.

    ,

   где - площадь диаграммы aczba. 

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

   Скругление  индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений  и расчетов. Т.к. рассчитываемый двигатель  достаточно быстроходный (n = 5600 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 ) устанавливается за 18° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка ) – через 60° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка ) принимается за 55° до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка ) – через 25° после прохода поршнем в.м.т. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания θ принимается равным 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения – Δ . 

   В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек , , , , f и .

    ,

   где λ  – отношение радиуса кривошипа  к длине шатуна. 

   Выбор величины λ производится при проведении динамического расчета, а при  построении индикаторной диаграммы предварительно принимается λ= 0,285. 
 

   Расчеты ординат точек  , , , , f и сведены в табл. 2.

   Таблица 2

 

   Положение точки  .

    ;

    . 

   Действительное давление сгорания.

    ;

    . 

   Нарастание  давление от точки до составляет 5,5021 – 2,023= 3,479 МПа или 3,479/12= 0,29 МПа/град п.к.в., где 12° - положение точки по горизонтали (для упрощения дальнейших расчетов можно принять, что действительное максимальное давление сгорания достигается через 10° после в.м.т., т.е. при повороте коленчатого вала на 370°). 

   Соединяя  плавными кривыми точки с , с и далее с и кривой расширения с (точка располагается обычно между точками b и a) и линией выпуска , получим скругленную действительную индикаторную диаграмму f . 

   1.12. Тепловой баланс.

   Общее количество теплоты.

    . 

   Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с.

    . 

   Теплота, передаваемая охлаждающей среде.

   

   Теплота, унесенная с отработавшими газами.

     

   Теплота, потерянная из-за химической неполноты  сгорания топлива.

      

   Неучтенные  потери теплоты.

    . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Глава 2. Кинематический и динамический расчеты.

   Все исходные данные для расчетов берутся  из ранее рассчитанного теплового  расчета. 

   2.1. Кинематика КШМ.

   Радиус  кривошипа R= S/2= 78/2= 39 мм.

   Длина шатуна .

   Угловая скорость поршня . 

   Перемещение поршня.

    . 

   Скорость  поршня.