2.9 Эффективные показатели двигателя

Предварительно приняв ход поршня S=92 мм, определяем среднее давление механических потерь для карбюраторного четырехцилиндрового двигателя:

p_M=0,034 + 0,0113v_ncp (2,59)

где v_ncp- средняя скорость, м/c;

v_ncp =S  n_N /(310⁴ ) (2,60)

v_ncp =92  4500 / (310⁴ ) =13,8 м/c

p_M=0,034 + 0,011313,8 = 0,19 МПа

Определяем среднее эффективное давление и механический к. п. д.:

р_е = р_i - р_М, (2,61)

р_е = 0,99 - 0,19 =0,8 МПа ;

h_М = р_е / р_i, (2,62)

h_М= 0,8 / 0,99 = 0,81

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

h_е = h_ih_М, (2,63)

h_е =0,81=  0,26;

g_е = 3600 / (H_u h_е), (2,64)

g_е = 3600 / (43,930,26) =277 г/кВтч.

Часовой расход топлива определяется:

G_т = g_e  N_e / 1000 , (2,65)

N_е-эффективная мощность двигателя, кВт.

G_т =27766,2/ 1000 =18,34 кг/ч.

2.10 Основные параметры цилиндра и двигателя

Определяем литраж двигателя:

V_л=30N_e/ (р_еn_N) , (2,66)

где = 4 -тактность двигателя

V_л=30466,2 / (0,84500 ) =2,21 л

Определяем рабочий объем одного цилиндра:

V_h = V_л /i, (2,67)

где I= 4 - число цилиндров

V_h = 2,21/4 = 0,55 л

Определяем диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S=92 мм то:

(2,68)

Окончательно принимаем D=90мм иS=92мм

Основные параметры и показатели двигателя определяем по окончательно принятым значениям DиS:

V_л =   D²  S  i /(4  10⁶) (2,69)

V_л = 3,14  90²  92 4 /(4  10⁶) =2,3 л

Определяем площадь поршня:

F_П =D ² / 4 (2,70)

F_П = 3,149²  / 4 = 64 см².

Определяем эффективную мощность:

N_е= р_еV_лn_N/ (30τ) (2,71)

N_е = 0,82,34500 / (304) = 69 кВт.

Определяем эффективный крутящий момент:

М_е = 310⁴N_е / (πn_N) (2,72)

М_е =310⁴69 / (3,144500) = 146,5 Нм.

Определяем часовой расход топлива:

G_Т= N_е g_е 10^-3(2,73)

G_Т = 6927710^-3 = 19,1 кг/ч .

Литровая мощность двигателя:

N_л=N_e /V_л (2,73)

N_л = 69/ 2,3 = 30 кВт/ л.

Скорость поршня:

V_nср= (S  n_N) / (3  10⁴) (2,74)

V_nср= (924500) / (310⁴) = 13,8 м/с

2.11 Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную диаграмму строим для номинального режима работы двигателя, т.е. при  N_e = 69 кВт иn_N= 4500 об/мин, аналитическим методом.

Масштабы диаграммы:

– масштаб хода поршня M_s= 1 мм в мм;

– масштаб давлений M_p= 0,05 МПа в мм.

Определяем приведенные величины, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:

АВ = S / М_S(2,75)

АВ = 92 / 1 = 92 мм.

ОА = АВ / (- 1) (2,76)

ОА=92 / (8,2-1) = 12,8 мм.

Определяем максимальную высоту диаграммы ( точка z ):

 МПа.

p_z/M_p = 5,85/0,05 = 117 мм

Определяем ординаты характерных точек:

р_а / М_Р = 0,089 / 0,05 = 1,78 мм ;

р_с / М_Р = 1,46 / 0,05 = 29,2мм ;

р_b / М_Р = 0,42/ 0,05 = 8,4 мм ;

р_r / М_Р = 0,084 / 0,05= 1,68 мм ;

р_o / М_Р = 0,1 / 0,05= 2 мм ;

Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:

а) политропа сжатия :

p_x=p_a(V_a /V_x)ⁿ¹(2,77)

где ОВ = ОА + АВ

ОВ = 12,8 + 92 = 104,8 мм.

Отсюда: М_Р = р_а/ М_Р(ОВ/ОХ), мм;

р_Х / М_Р =1,78(104,8 / ОХ )^1,358, мм.

б) политропа расширения :

p_x = p_b  (V_b /V_x)ⁿ²

Отсюда: р_Х / М_Р= (р_b / М_Р)×(ОВ/ОХ),мм;

р_Х / М_Р = 8,4 ×(104,8 / ОХ)^1,25, мм.

Результаты расчетов точек политроп сводим табл.2.2.

Таблица 2.2.- Результаты расчетов точек политроп.

№	ОХ, мм		Политропа сжатия				Политропа расширения
				, мм	,МПа				,МПа
1	12,8	8,2	17,442	31,047	1,55 (точка с)	13,876		116,558	6,76(точка z)
2	13,1	8	16,867	30,023	1,5	13,454		113,014	6,55
3	15,97	7	14,068	25,041	1,25	11,386		95,642	5,55
4	20,96	5	8,906	15,853	0,79	7,477		62,807	3,64
5	26,2	4	6,577	11,707	0,59	5,657		47,519	2,76
6	34,93	3	4,449	7,919	0,4	3,948		33,163	1,92
7	52,4	2	2,565	4,566	0,23	2,378		19,975	1,16
8	69,87	1,5	1,735	3,088	0,15	1,66		13,944	0,81
9	104,8	1	1	1,780	0,089 (точка а)	1		8,400	0,49(точка b)

Теоретическое среднее индикаторное давление:

, МПа (2,78)

где F`=1800 мм<sup>2</sup>- площадь диаграммы (aczba),p`_i=0,978,что очень близко к величинеp_i =0,99МПа , полученной в тепловом расчете.

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный n_N=4500 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 r` ) устанавливается за 12до

прихода поршня в в. м. т.;

· закрытие ( точка a``) – через 60º после прохода поршнем н. м. т.;

· начало открытия выпускного клапана ( точка b`) принимается за 54º до прихода поршня в н. м. т.;

· закрытие ( точка a`) – через 18º после прохода поршнем в. м. т.;

· учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания q=30° (c`);

· продолжительность периода задержки воспламенения Δ=7.

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

, (2,79)

где λ - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Ориентировочно устанавливаем λ=0,270.

Расчеты ординат точек r`,a`,a``,c`,f,b` приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3.

Точки	Положение точек			Расстояние точек от в. м. т. AX, мм
	54º до н. м. т.	126	1,676	77,1
	12до в. м. т.	12	0,028	1,1
	18º после в. м. т.	18	0,062	2,9
	60º после н. м. т.	120	1,601	73,6
	30° до в.м.т.	30	0,168	7,7
	23 до в.м.т.	23	0,1	4,6

Положение точки c`` определяется из выражения:

P_c``= (1,15/1,25)*p_c (2,80)

р_с`` = 1,251,46= 1,83 МПа;

р_с``/ М_р=1,83 / 0,05 = 36,5 мм.

Определяем действительное давление сгорания:

p_zд=0,85p_z (2,81)

p_zд=0,855,85=4,97 МПа;

p_zд/ М_р= 4,97 / 0,05 = 99,4 мм.

Нарастание давления от точки c`` доz_д составляет:

4,97 – 1,83 =3,14 МПа