Расчет карбюраторного V-образного четырехцилиндрового двигателя на шасси автомобиля ЗАЗ-968М

        p_м=0,034+0,0113*10,35=0,151 МПа.

   Среднее  эффективное давление и механический  к.п.д.:

        p_е=p_i - p_м ; 

        p_е  =1,0-0,151=0,849 МПа.

        h_м = р_е / р_i ; 

        h_м =0,849/1,0=0,849.

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

        h_е=h_i*h_м ;

        h_е=0,3766*0,849=0,3198.

        g_e=3600/(Н_и*h_е);

        g_e=3600/(43,93*0,3198)=256  г/(кВт* ч). 
 

1.8. Основные параметры  цилиндра и двигателя 

а. Литраж двигателя: V_л=30*t*N_е/(р_е* n)=30*4*44,1/(0,849*4500)=1,3852 л.

б. Рабочий  объем цилиндра: V_h=V_л / i =1,3852/4=0,3463 л.

в. Диаметр  цилиндра: D=2*10³√(V_h/(π*S))=2*10³*Ö(0,3463/(3,14*70))=96,8 мм.

   Окончательно  принимаем: S=70 мм и D=80 мм. Основные параметры и показатели двигателя определяются по окончательно принятым значениям S и D:

а. Литраж двигателя: V_л=p*D²*S*i / (4*10⁶) =3,14*80² *70*4/(4*10⁶)=1,41 л.

б. Площадь  поршня: F_п=pD² / 4=3,14*80²/4=5024 мм² =50,24 см².

в. Эффективная  мощность: N_е=р_е*V_л*n/(30*t)=0,849*1,41*4500/(30*4)=44,89 кВт.

 Расхождение  с заданной мощностью: D=100*(N_{е з}-N_е)/ N_{е з}=100*(44,1-44,89)/44,89=0,017 %.

г. Эффективный  крутящий момент: М_е=(3*10⁴/p)*(N_e/n)=(3*10⁴/3,14)*(44,89/4500)=95,3 Н* м.

д. Часовой  расход топлива: G_т=N_e *g_e *10^-3 =44,89*256*10^-3=11,492 кг/ч.

е. Литровая  мощность двигателя: N_л=N_e/V_л=44,89/1,41=31,84 кВт/л. 
 

1.9. Построение индикаторной  диаграммы 

   Режим  двигателя:   N_e=44,89 кВт, n=4500 об/мин.

   Масштабы  диаграммы: хода поршня M_s=0,7 мм в мм, давлений M_p=0,035 МПа в мм.

   Величины, соответствующие рабочему объему  цилиндра и объему камеры сгорания:

        АВ=S/M_s=70/0,7=100 мм;

        ОА=АВ / (e-1)=100/(7,5-1)=15,38 мм.

   Масштабная  высота диаграммы (т. Z):

         P_z/М_р=5,4665/0,035=156,2 мм.

   Ординаты  характерных точек:

        р_а / М_р=0,085/0,035=2,4 мм;

        р_с / М_р=1,31/0,035=37,4 мм;

        р_b / М_р=0,4395/0,035=12,6 мм;

        р_r / М_р=0,118/0,035 =3,4 мм;

        р_о / М_р=0,1/0,035=2,9 мм.

   Построение  политроп сжатия и расширения  аналитическим методом: 

а. Политропа  сжатия: р_х=р_а*(V_а / V_х )ⁿ¹. Отсюда р_х / М_р=(р_а/М_р)*(ОВ/ОХ)ⁿ¹ мм,

где  ОВ= ОА+АВ=15,38+100=115,38 мм; n₁ 1,3575 .

б. Политропа  расширения:  р_х = р_b*(V_b / V_х)ⁿ². Отсюда р_х / М_р=(p_b/М_р)*(ОВ/ОХ)ⁿ² мм,

где ОВ=115,38; n₂=1,251.

Данные расчета  точек политроп приведены в табл.1.1.

   Теоретическое  среднее индикаторное давление:

         р_i^’=F₁*M_p/AB=2950*0,035/100=1,0325 МПа,

где F₁=2950 мм² - площадь диаграммы aczba на рис.1.1.

Величина  р_i^’ =1,0325 МПа полученная планиметрированием  индикаторной диаграммы очень близка к величине  р_i^’=1,0406 МПа полученной в тепловом расчете.

Таблица 1.1.

    

 

     Фазы газораспределения двигателя:

открытие  впускного клапана (точка r^’)                10°   до в.м.т.

закрытие впускного  клапана (точка a^’’)               46°   после н.м.т.

открытие  выпускного клапана (точка b^’)             46°    до н.м.т.

закрытие  выпускного клапана (точка a^’)             10°    после в.м.т.

угол опережения зажигания (точка c’)                35°    до в.м.т. 

   В  соответствии с фазами газораспределения  и углом опережения зажигания  определяем положение точек r’,a'',b',a',c' и  f  по формуле для перемещения поршня:

        AX= ,

где l ¾ отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (предварительно принимаем l=0,285).

   Расчеты  ординат точек сведены в табл. 1.2.  

Таблица1.2. 

 
 

    Положение  точки с’’ определяется из  выражения:

         p_c’’ =(1,15...1,25)*p_c;

         p_c’’ =1,25*1,31=1,638 МПа;  p_c’’/М_p=1,638/0,035=46,8 мм.

    Действительное  давление сгорания:

         p_zд=0,85*р_z;

         p_zд=0,85*5,4665=4,6465 МПа.

         p_zд/М_P=4,6465/0,035=132,8 мм. 

1.10.Тепловой  баланс 

   Общее количество  теплоты, введенное в двигатель с топливом:

    Q_o=H_и*G_т/3,6;

    Q_o=43930*11,492/3,6=140234 Дж/с.

   Теплота, эквивалентная  эффективной работе: 

    Q_е=1000*N_е;

    Q_е=1000*44,89=44890 Дж/с.

   Теплота , передаваемая  охлаждающей среде: 

    Q_в=c* i *D^1+2m  *n^m*(H_и-DH_и)/(a*H_и),

где c=0,5 - коэффициент пропорциональности для четырехтактного двигателя; m=0,62-показатель степени для четырехтактного двигателя; i = 4 - число цилиндров; n=4500 об/мин - частота вращения коленвала.

    Q_в=0,5*4*8^1+2*0,62 *4500^0,62*(43930-2480,54)/(0,96*43930)=38144  Дж/с.

   Теплота, унесенная  с отработавшими газами:

    Q_г=(G_т/3,6)*{M₂[(mC ) +8,315]t_r-M₁*[(mC ) +8,315]t_o},