Розділ 3 Розрахунок показників робочого циклу, розмірів та параметрів двигуна

Побудована індикаторна діаграма дає підстави для визначення роботи, виконаної робочим тілом (газами по переміщенню поршня в циліндрі), та витрат палива на здійснення цієї роботи – індикаторних показників робочого циклу. Частина роботи газів буде передана колінчастому валу і далі споживачу енергії у вигляді ефективної (корисної) роботи, а частина – витрачена на приведення в дію механізмів двигуна. Доцільно розглядати індикаторні та, окремо, ефективні показники робочого циклу.

Індикаторні показники

3.1. Середній індикаторний тиск

Середній індикаторний тиск Р_i визначається як робота, виконана газами за один цикл і віднесена до одиниці робочого об'єму циліндра. Значення середнього індикаторного тиску визначає інші показники двигуна. Визначення Р_i може бути здійснено шляхом обчислення площі F індикаторної діаграми в координатах P-V (рис. 2.1), обмеженої лініями стиску, згоряння та розширення, з урахуванням масштабів по осям абсцис і ординат:

Р_i = (F/L)∙μ_p, МПа (3.1)

де F – вказана площа в мм²;

L – довжина індикаторної діаграми в мм (від V_с до V_а);

μ_p – масштаб тиску по осі ординат індикаторної діаграми в МПа/мм.

Такий спосіб визначення середнього індикаторного тиску є наближеним і досить трудомістким, може бути рекомендований для перевірки вірності побудови індикаторної діаграми. На практиці користуються аналітичним способом визначення Р_і, основаним на обчисленні площі F методом інтегрування політроп. Одержаний по цьому способу результат не враховує скруглення діаграми і через те дає значення , завищене на 3...8% у порівнянні з фактичним Р_і. Розрахункова формула має вигляд:

, МПа (3.2)

де – розрахункове значення середнього індикаторного тиску, МПа;

Р_с – тиск у кінці процесу стискування, МПа;

λ – ступінь підвищення тиску у процесі згоряння;

ρ – ступінь попереднього розширення (у карбюраторних двигунів ρ = 1);

n₁ та n₂ – показники політроп стиску та розширення, відповідно;

ε – ступінь стиску;

δ – ступінь остаточного розширення (для карбюраторних двигунів δ = ε).

Скруглення враховують коефіцієнтом повноти індикаторної діаграми ν, який знаходиться у межах:

ν = 0,94...0,97 – для карбюраторних двигунів;

ν = 0,92...0,96 – для дизелів.

Тоді величина дійсного середнього індикаторного тиску знаходиться як:

P_i = ∙ν, (МПа), (3.3)

а його значення можуть мати величину:

Р_і = 0,8...1,1 – для карбюраторних двигунів,

Р_і = 0,7...1,0 – для дизелів без наддуву,

Р_і = 0,9...1,5 – для автотракторних дизелів з наддувом.

3.2. Індикаторний ккд

Індикаторний ККД являє собою відношення корисної роботи, виконаної робочим тілом, до кількості тепла, яке повинне виділитися при умові повного згоряння палива, поданого в циліндр за один цикл. Індикаторний ККД η_і визначають за формулою:

, (3.4)

де ρ_к – густина заряду на впуску, кг/м³;

Q_н– нижча теплота згоряння палива у МДж/кг.

Підрахований ККД повинен знаходитися у межах:

η_і = 0,27...0,35 – для карбюраторних двигунів,

η_i = 0,37...0,50 – для дизелів.