- •Описание процессов, происходящих в одном цикле двс
- •Введение
- •Описание процессов, происходящих в одном цикле двс
- •2. Расчет параметров одного цикла
- •2.1. Процесс впуска и газообмена
- •2.2. Процесс сжатия
- •2.3. Процесс сгорания
- •2.4. Процесс расширения
- •2.5. Построение индикаторной диаграммы
- •3. Расчет индикаторных и эффективных показателей двс
- •3.1. Индикаторные показатели
- •3.2. Эффективные показатели
- •4. Расчет размеров цилиндра и средней скорости поршня
- •5. Тепловой баланс двигателя
- •6. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя
- •7. Расчет кинематики и динамики кшм
- •7.1. Кинематика кшм
- •7.2. Динамика кшм
- •7.3. Суммарные силы и моменты, действующие в кшм
- •8. Построение диаграммы фаз газораспределения
- •9. Определение основных размеров поршневой, шатунной групп и газораспределительного механизма
- •9.1. Поршневая группа
- •9.2. Шатунная группа
- •9.3. Механизм газораспределения
- •9.3.1. Построение профиля кулачка
3. Расчет индикаторных и эффективных показателей двс
3.1. Индикаторные показатели
Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания характеризуется средним индикаторным давлением, индикаторной мощностью, индикаторным КПД и удельным индикаторным расходом топлива.
Теоретическое среднее индикаторное давление – это отношение теоретической расчетной работы газов за один цикл к ходу поршня.
Для бензиновых двигателей, работающих по циклу с подводом теплоты при V = const, теоретическое среднее индикаторное давление
. (3.1)
Для дизеля, работающего по циклу со смешенным подводом теплоты при V = const и р = const
. (3.2)
Среднее индикаторное давление pi действительного цикла отличается от значения на величину, пропорциональную уменьшению расчетной диаграммы за счет скругления в точках с, z, b.
Уменьшение теоретического среднего индикаторного давления вследствие отклонения действительного процесса от расчетного цикла оценивается коэффициентом полноты диаграммы φи и величиной среднего давления насосных потерь Δpi.
Коэффициент полноты диаграммы φи принимается равным:
для карбюраторных двигателей …………………….…. 0,94÷0,97
для двигателей с электронным впрыском топлива…… 0,95÷0,98
для дизелей………………………………………………. 0,92÷0,95
Среднее давление насосных потерь (МПа) при процессах впуска и выпуска
Δpi = pr – pa. (3.3)
Для четырехтактных двигателей без наддува величина Δpi положительна. В двигателях с наддувом от приводного нагнетателя при pa > pr величина Δpi отрицательна. При газотурбинном наддуве значение pa может быть как больше, так и меньше pr, т.е. величина Δpi может быть как отрицательной, так и положительной.
При проведении расчетов потери на газообмен учитываются в работе, затрачиваемой на механические потери. В связи с этим принимают, что среднее индикаторное давление pi отличается от только на коэффициент полноты диаграммы
pi = φи . (3.4)
При работе на полной нагрузке величина pi (МПа) достигает:
для четырехтактных бензиновых двигателей…………………… 0,6÷1,4
для четырехтактных форсированных бензиновых двигателей… до 1,6
для четырехтактных дизелей без наддува………………………. 0,7÷1,1
для четырехтактных дизелей с наддувом……………………….. до 2,2
Индикаторная мощность Ni – работа, совершаемая газами внутри цилиндра в единицу времени.
Для многоцилиндрового двигателя индикаторная мощность (кВт) равна
Ni = piVhin/(30τ), (3.5)
где pi – среднее индикаторное давление, МПа;
Vh – рабочий объем одного цилиндра, л (дм3);
i – число цилиндров;
n – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;
τ – тактность двигателя. Для четырехтактного двигателя τ=4.
Индикаторная мощность одного цилиндра
Ni = piVhn/(30τ), (3.6)
Индикаторный КПД ηi характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе цикла, ко всему количеству теплоты, внесенной в цилиндр с топливом.
Для 1 кг топлива
ηi = Li/Ни, (3.7)
где Li – теплота, эквивалентная индикаторной работе, МДж/кг;
Ни – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.
Для автомобильных и тракторных двигателей, работающих на жидком топливе
ηi = pi·l0·α /(Ни·ρk·ηV), (3.8)
где pi выражено в МПа; l0 – в кг/кг топл.; Ни – в МДж/кг топл.; ρk – в кг/м3.
В автомобильных и тракторных двигателях, работающих на номинальном режиме, величина индикаторного КПД составляет:
для двигателей с электронным впрыском топлива……… 0,35÷0,45
для карбюраторных двигателей…………………………… 0,30÷0,40
для дизелей…………………………………………………. 0,40÷0,50
Удельный индикаторный расход топлива gi [/(кВт·ч)] характеризует экономичность действительного цикла
gi = 3600/(ηiНи) или gi = 3600 ρ0 ηV/(pi·l0·α). (3.10)
Удельный расход топлива на номинальном режиме:
для двигателей с электронным впрыском топлива …gi = 180÷230 г(кВт·ч)
для карбюраторных двигателей………………………gi = 210÷275 г(кВт·ч)
для дизелей……………………………………….……gi = 170÷210 г(кВт·ч)