- •Введение
- •Определение основных показателей двигателя;
- •1 Определение основных показателей двигателя
- •1.1 Индикаторные показатели
- •1.2 Эффективные показатели
- •2 Построение индикаторной диаграммы
- •3 Динамический расчет
- •3.1 Сила давления газов
- •3.2 Силы инерции
- •3.3 Силы и крутящий момент действующие, в кривошипно-шатунном механизме
- •3.4 Крутящий момент двигателя
- •3.5 Неравномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя
- •4 Анализ уравновешенности двигателя
- •Заключение
- •Литература
1.2 Эффективные показатели
Среднее эффективное давление Ре, МПа,
Ре = Рi - Рм, (1.15)
где Рм - среднее давление механических потерь, МПа, определяемое в зависимости от средней скорости поршня по выражению,
Рм = а + b Vп.ср, (1.16)
где а, b - постоянные для данного типа двигателя коэффициенты.
Выражение 11 имеет вид:
для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D>1 Рм = 0,049 + 0,0152 Vп.ср;
для бензиновых восьмицилиндровых двигателей с отношением
S/D<1 Рм = 0,039 + 0,0132 Vп.ср;
для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D£1 Рм = 0,034 + 0,0113 Vп.ср;
для четырехтактных дизелей с неразделенными камерами сгорания
Рм = 0,089 + 0,0118 Vп.ср;
для дизелей с вихревыми камерами
Рм = 0,089 + 0,0135 Vп.ср;
для предкамерных дизелей
Рм = 0,103 + 0,0153 Vп.ср.
Средняя скорость поршня Vп.ср, м/с,
Vп.ср= SnN/30, (1.17)
где S - ход поршня, м.
Эффективная мощность двигателя Nе, кВт,
Nе = . (1.18)
Литровая мощность двигателя Nл, кВт/л,
Nл = . (1.19)
Эффективный крутящий момент двигателя Ме, Нм,
Ме = . (1.20)
Эффективный кпд двигателя
hе = hi hм, (1.21)
где hм - механический кпд, определяемый по формуле
hм = Ре/Рi. (1.22)
Удельный эффективный расход топлива gе, г/кВтч
gе = gi/hм. (1.23)
Часовой расход топлива Gт, кг/ч
Gт = gе Nе/10 (1.24)
2 Построение индикаторной диаграммы
На основании данных задания производится построение индикаторной диаграммы действительного цикла двигателя.
При построении диаграммы ее масштабы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить высоту равной 1,2-1,7 ее основания. Отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, рекомендуется выбирать равным ходу поршня в масштабе 1:1; 1,5:1 или 2:1. Масштаб давлений рекомендуется выбирать 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07-0,1 МПа/мм.
Отрезок ОА, соответствующий объему камеры сгорания
ОА = АВ/(e - 1), (2.1)
отрезок Z’Z для дизелей Z’Z = ОА(r - 1). (2.2)
Затем на диаграмме наносятся давления в характерных точках Ра, Рс, Рz, Рb, Рr.
Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим или графическим методами.
При аналитическом методе необходимо определить ординаты промежуточных расчетных точек по уравнению политропы:
- сжатия РVn1 = const;
- расширения РV n2 = const.
Для политропы сжатия РxVxn1 = РаVаn1, откуда
Рx = Ра (Vа/Vx)n1, (2.3)
где Рx, Vx - давление и объем в искомой промежуточной точке.
Отношение Va/Vx изменяется в пределах I-e.
Аналогично для политропы расширения
Рx = Рb (Vb/Vx)n2. (2.4)
Отношение Vb/Vx изменяется для бензинового двигателя в интервале I-e , для дизелей – I-d.
Для получения действительной индикаторной диаграммы а/а//c/fzдb//b//ra (скругление индикаторной диаграммы) производится выбор:
- фаз газораспределения (точке a/ соответствует открытие впускного клапана jН.ВП. = 10-30 град. до в.м.т.; точке a// – закрытие его jК.ВП. = 35-85 град. после н.м.т.; точке b// – открытие выпускного клапана jН.ВЫП. = 40-70 град. до н.м.т.; точке r/ – закрытие выпускного клапана jК.ВЫП. = 10-50 град после в.м.т.);
- угла опережения (угол опережения зажигания в двигателе с искровым зажиганием jОП.З = 5-25 град. до в.м.т., большее значение при повышенной степени сжатия; угол опережения впрыска в дизеле jОП.В = 20-35 град. до в.м.т.) - точка c/;
- периода задержки воспламенения (задержка воспламенения в двигателе с искровым зажиганием составляет Dj1 = 5-18 град., а в дизеле Dj1 = 8-12 град.; отрезок c/f = (jОП.З - Dj1) для бензиновых или c/ f = (jОП.В - Dj1)) для дизелей;
- давления в верхней мертвой точке процесса сжатия PС// = (1,15-1,25) РС;
-действительного максимального давления сгорания (РZД=0,85РZ для бензиновых; РZД=РZ для дизелей).
Для определения местоположения указанных точек устанавливается связь между углом j поворота коленчатого вала и перемещением поршня
АХ = АВ/2[(1-cosj) + l/4 (1-cos2j)], (2.5)
где l - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна l=0,25-0,3.
Таблица 1 - Результаты расчета точек политроп
Политропа сжатия |
Политропа расширения |
||||||||
Va/Vx |
Vx,л |
Рx,МПа |
Vx,мм |
Рx,мм |
Vb/Vx |
Vx,л |
Рx,МПа |
Vx,мм |
Рx,мм |
1.e |
|
|
|
|
1.d |
|
|
|
|
Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма бензинового четырехтактного двигателя