1. Тепловой расчёт и определение основных размеров двигателя

Таблица 1 – Исходные данные для расчёта рабочего цикла двигателя.

Наименование	Обозначение	Величина
Эффективная мощность, кВт		140
Частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин		2400
Тактность		4
Число и расположение цилиндров двигателя		4R
Отношение		1,136
Коэффициент избытка воздуха		1,9
Степень сжатия		16
Давление наддува, МПа	pk	0,23
Прототип двигателя		Д-249
Тип двигателя		дизель

Принимаем температуру и давление окружающей среды. Температура и давление приняты из условия, что двигатель будет эксплуатироваться в нормальных условиях. Учтено, что температура окружающего воздухаи то, что двигатель будет находиться в моторном отсеке, где температура воздуха несколько выше. Подогрев смеси принимаем, что связано с применением наддува. Температура остаточных газов, такая температура остаточных газов характерна для дизельных двигателей при больший частотах вращения коленчатого вала.

Принимаем показатель политропы сжатия и политропы расширения. Такие величины политроп сжатия и расширения обусловлены применением наддува, а также высокой степени сжатия рабочего заряда в камере сгорания.

Коэффициент полноты диаграммы принимаем , что характерно для дизельных двигателей, использующих энергию отработавших газов.

Применяемое дизельное топливо обладает низшей температурой сгорания и ,,– элементарный состав топлива в долях 1 кг соответственно углерода, водорода, кислорода,, ,.

1.1 Процесс впуска

В результате данного процесса цилиндр двигателя наполняется свежим зарядом.

Температура заряда после нагнетателя определяем по формуле [, 71, стр. 24]:

(1)

где показатель политропы сжатия воздуха в нагнетателе,[, стр. 25].

Принимаем температуру окружающей среды [, стр. 24].

Принимаем температуру подогрева свежего заряда [, стр. 9].

Принимаем температуру отработавших газов [, стр. 9].

Принимаем величину коэффициента остаточных газов [, стр. 25].

.

Давление остаточных газов определяем по формуле [, стр. 9]:

(2)

МПа.

Давление в конце впуска определяем по формуле [, 72, стр. 25]:

(3)

Температуру в конце впуска определяем по формуле [, 73, стр. 25]:

(4)

Величина температуры в конце впуска для двигателей с наддувом находится в пределах

Коэффициент наполнения определяем по формуле [, 74, стр. 26]:

(5)

Коэффициент наполнения находится в пределах: .

1.2 Процесс сжатия

Давление в конце сжатияопределяем по формуле [, 5, стр. 10]:

(6)

где – показатель политропы сжатия,[, стр. 10];

Температуру в конце сжатия определяем по формуле [, 6, стр. 10]:

(7)

Температура и давление в конце сжатия находятся в пределах:

,

.

1.3 Процесс сгорания

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг жидкого топлива определяем по формуле [, 7, стр. 10]:

(8)

где , ,- элементарный состав топлива в долях 1 кг соответственно углерода, водорода, кислорода,,,[, стр. 11];

Количество свежего заряда для дизельного двигателя определяем по формуле:

(9)

где – коэффициент избытка воздуха,

Количество продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при ,определяем по формуле [, 12, стр. 11]:

(10)

Теоретический коэффициент молекулярного изменения определяем по формуле [, 16, стр. 12]:

(11)

Действительный коэффициент молекулярного изменения определяем по формуле [, 17, стр. 12]:

(12)

Величина изменяется в пределах:.

Низшую теплоту сгорания дизельного топлива принимаем [, стр. 12].

Средняя мольная теплоёмкость свежего заряда для дизельного двигателя определяется по формуле [, 19, стр. 13]:

(13)

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания определяется по формуле [, 21, стр. 13]:

(14)

Принимаем значение коэффициента использования теплоты [, стр. 13].

Максимальная температура сгорания подсчитывается по формуле [, 23, стр. 13]:

(15)

где степень повышения давления, величину степени повышения давления для дизелей выбирают в следующих пределах

Принимаем .

Решая систему из двух уравнений:

При использовании для определения приближенных формул уравнения сгорания, после подстановки в них числовых значений известных параметров и последующих преобразований, принимают вид квадратного уравнения [, 25, стр. 13]:

(16)

где ;

;

;

Величина теоретического максимального давление цикла и степень повышения давления определяются по формулам:

(17)