Транспортные двигатели

 

        После подстановки  в уравнение сгорания известных  параметров в виде числовых значений и последующих преобразований оно  превращается  в квадратное уравнение: 

        АТ_z² + ВТ_z + С = 0,                                            (4.10) 

где А, В, С –  числовые коэффициенты. 

        2,740 · 10^–3 Т_z² + 30,549 Т_z – 75781,564 = 0. 

        Тогда решение уравнения  имеет вид 

                                                   (4.11) 

        

 

                 

        Максимальная  температура сгорания равна Т_z = 2089 К.

        Теоретическое максимальное давление цикла определяется по формуле: 

        Р_z¢ = Р_z.                                                       (4.12) 

                                                      Р_z¢ = 6,7  МПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 

        5 Расчет процесса  расширения 
 
 

        Степень предварительного расширения для дизельных двигателей определяется по формуле:

         

        r = (m / l_z ) × (Т_z / Т_с) ;                                           (5.1) 

        r = (1,049 / 2,060) · (2089 / 821) = 1,296. 

        Объем  цилиндра в  точке  Z определяется по формуле: 

        V_z = V_c  r;                                                    (5.2) 

        V_z = 0,054 · 10^{– 3} × 1,296 = 0,070 · 10^{– 3} м³.

         

        Степень  последующего  расширения определяется по формуле: 

        d = e / r;                                                      (5.3) 

        d = 14,5 / 1,296 = 11,188. 

        Давление и температура  в цилиндре в конце процесса расширения определяются по формулам: 

                                                           (5.4)

                                                        (5.5) 

где  n₂ – показатель политропы расширения, n₂ = 1,26 [2]. 

        Р_в = 6,7 / 11,188^1,26 = 0,320 МПа; 

        Т_в = 2089 / 11,188^{1,26 – 1}   = 1117 К. 
 
 
 
 
 
 
 

        6 Индикаторные показатели  работы двигателя 
 
 

        После определения  параметров характерных точек индикаторной диаграммы вычисляются показатели рабочего процесса.

        Средним индикаторным давлением  Р_i  называют отношение работы газов за цикл L_i  к рабочему объему  V_h четырехтактного двигателя. Среднее индикаторное давление теоретического цикла для  дизелей определяется по формуле: 

                    (6.1) 

       

        Среднее индикаторное давление  действительного цикла  для  четырехтактного двигателя определяется по формуле: 

        Р_i = j_п Р_i¢ ,                                                      (6.2)

         

где  j_п – коэффициент полноты индикаторной диаграммы, j_п = 0,94 [2]. 

        Р_i = 0,94 · 0,882 = 0,829 МПа. 

        Индикаторный коэффициент  полезного  действия  h_i характеризует степень совершенства рабочего процесса в двигателе и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе  цикла, к теплоте сгорания топлива: 

                                                     (6.3) 

        

 

        Удельный индикаторный  расход  топлива определяется по формуле:

                                                 (6.4) 

        

 г/кВт.ч. 

        Индикаторная мощность двигателя определяется по формуле: 

                                              (6.5) 

где  i – число цилиндров двигателя, i = 6;

       n – частота вращения коленчатого вала двигателя, n = 3800 об/мин;

       t – коэффициент тактности двигателя, для 4-х тактных ДВС t = 4,  

        

 кВт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        7 Эффективные показатели  работы двигателя 
 
 

        Эффективные показатели характеризуют  двигатели в целом, так как учитывают не только потери теплоты, но и механические потери в двигателе. Для их определения вначале находят среднее давление  механических потерь:  

        Р_м = 0,103 + 0,012 C_m ,                                         (7.1) 

где С_m – средняя скорость поршня, м/с: 

                                                            (7.2) 

        

 

        Среднее давление механических потерь равно: 

        Р_м = 0,103 + 0,012 · 12,92 = 0,258 МПа. 

        Среднее эффективное  давление определяется по формуле: 

        Р_е = Р_i – Р_м;                                                   (7.3) 

        Р_е = 0,829 – 0,258 = 0,571 МПа. 

        Механический КПД  двигателя определяется по формуле: 

                                                           (7.4) 

        

 

        Эффективный КПД  двигателя определяется по формуле: 

        h_е = h_i h_м ;                                              (7.5) 

        h_е = 0,374 × 0,689 = 0,258. 

        Удельный эффективный  расход  топлива определяется по формуле: 

                                                           (7.6) 

        

 
 

        Эффективная мощность двигателя, определяется по формуле: 

        N_е = N_i  h_м.                                                (7.7) 

        N_е = 113,88 × 0,689 = 78,46 кВт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        8 Построение индикаторной  диаграммы 
 
 

        Индикаторная диаграмма  строится в координатах давление Р – V. По оси абсцисс откладываются вычисленные ранее объемы V_a, V_c, V_z, V_в, соответствующие положению характерных точек индикаторной диаграммы. По оси ординат откладываются вычисленные ранее давления P_a, P_c, P_z, P_в. По значениям объемов и давлений находим положение характерных точек индикаторной диаграммы ("а", "с", "z", "в").

        Далее необходимо определить координаты промежуточных точек  политроп сжатия "а" – "с" и расширения "z" – "b". Для этого выразим значение давлений Р этих политроп при заданном текущем объеме V.

        Расчет политропы сжатия 

                                                        (8.1) 

        Расчет политропы расширения 

                                                      (8.2) 

        Объем цилиндра определяется по формуле: 

        V = V_c + F_п  S.                                               (8.3) 

        Ход поршня определяется по формуле: 

        S = R (1 – cos j + l (1 – cos 2j) / 4),                              (8.4) 

где  R – радиус кривошипа коленчатого вала (берется по заданию как половина

              хода поршня), R  = 0,051 м;

     j – угол  поворота коленчатого вала, град.

       l – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна: 

                                                      (8.5) 

где l_ш – длина шатуна, l_ш = 0,26 м. 

 

        Пример расчета  при   j = 180º. 

        S  = 0,051 · (1 – cos 180º + 0,196 · (1 – cos (2 · 180º)) / 4) = 0,102 м;

              

             

              
 

        Результаты  расчетов политропных процессов расширения и сжатия приведены в таблице 2. 

             Таблица 2 – Результаты расчета политропных процессов сжатия и расширения