Материал: Zapiska-1

= л (2.39)

Рабочий объем цилиндра V_h, л, равен:

V_h = =2,86/4 л (2.40)

Диаметр цилиндра D, мм, равен:

D = = (2.41)

Ход поршня , мм, равен:

мм (2.42)

Уточненная скорость поршня определяется по формуле (2.36) с учетом значения :

= ==20,79 м/с.

Поскольку =20,8-20,79=0,01 м/с < 0,5 м/с, то возвращаться к расчету механических потерь не нужно.

Вычисляем основные параметры и показатели двигателя:

- литраж двигателя , л, равен:

= = = л (2.43)

- эффективная мощность , кВт, равна:

= кВт (2.44)

- литровая мощность , кВт/л, равна:

= =114,65/2,8640,07 кВт/л. (2.45)

- эффективный крутящий момент , Нм, равен:

= = Нм. (2.46)

- эффективный коэффициент полезного действия:

= =0,860,250,21. (2.47)

- удельный эффективный расход топлива , г/(кВтч), равен:

г/(кВтч). (2.48)

- часовой расход топлива , кг/ч, равен:

= =387,49114,8610^-3 кг/ч. (2.49)

2.9 Построение индикаторной диаграммы

По методике, представленной в [2], построили графическим методом индикаторную диаграмму проектируемого 4-х цилиндрового двигателя.

Для построений вычислили значения следующих величин:

=85,8/(10,5-1)=9,03 мм, (2.50)

= =arctg, (2.51)

= =arctg (2.52)

=0,25/2=5,32 мм (2.53)

где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; λ = 0,25 [1].

Из начала координат под углом =16 к горизонтальной оси проводим луч ОК, угол обычно выбираем из интервала 15...20.

Под углами =21,3 и =18,78 к вертикальной оси проводим лучи ОМ и ОN.

Для построения политропы сжатия из точки C проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью. Из полученной точки под углом 45 проводим прямую линию до пересечения с лучом ОМ, а из полученной точки пересечения – горизонтальную линию. Затем из точки C опускаем перпендикуляр к горизонтальной оси до пересечения с лучом ОК. Из полученной точки проводим прямую линию под углом 45 к вертикали до пересечения с горизонтальной осью, а из этой точки восстанавливаем перпендикуляр к горизонтальной оси до пересечения с ранее проведенной горизонтальной линией. Полученная точка принадлежит политропе сжатия. Последующие точки политропы сжатия находим аналогичным построением, но за начальную берем точку, полученная перед этим.

Указанные построения повторяем до получения требуемого числа точек политропы сжатия. Точки соединяем плавной кривой, образующей политропу сжатия индикаторной диаграммы.

Построение политропы расширения производим аналогично построению политропы сжатия.

Из точки Z проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью, из точки их пересечения под углом 45 к вертикали проводим прямую линию до пересечения с лучом ОN, а из этой точки проводим горизонтальную линию до пересечения с продолжением вертикальной линии, полученной при нахождении аналогичной точки политропы сжатия. В месте пересечения этих линий получаем точку, принадлежащую политропе расширения.

Подобным образом строим следующие точки политропы расширения, выбирая каждый раз за начальную точку последнюю, полученную при предыдущем построении. Затем все точки соединяем плавной кривой, образующей политропу расширения.

После построения политроп сжатия и расширения производим скругление индикаторной диаграммы с учетом предварения открытия выпускного клапана, опережения зажигания и скорости нарастания давления, а также наносим линии впуска и выпуска.

Для этой цели под горизонтальной осью проводим на пути поршня S, как на диаметре, полуокружность радиусом S/2. Из центра полуокружности О' в сторону нижней мертвой точки (н.м.т.) откладываем отрезок О'О₁ мм, длиной 5,32 мм.

Из точки под углом (угол опережения открытия выпускного клапана), проводим луч . Полученную точку , соответствующую открытию выпускного клапана, сносим на политропу расширения (точка b').

Луч проводят под углом , соответствующем углу опережения зажигания ( = 20...30), а точку сносим на политропу сжатия, получая точку d'. Положение точки с'' (действительное давление в конце такта сжатия) определяем как , а положение точки z' (действительное максимальное давление цикла) определяется по . Точка b'' располагается между точками b и а. Затем проводим плавную линию d'c''z' изменения кривых сжатия и сгорания в связи с углом опережения зажигания и линию – в связи с предварением открытия выпускного клапана.

Далее проводим линии впуска и выпуска, соединяя их в точке r. В результате указанных построений получаем действительную индикаторную диаграмму.

Индикаторная диаграмма бензинового двигателя, полученная в результате построения, приведена на первом листе графической части.

3 Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость основных параметров двигателя (эффективная мощность N_е, эффективный крутящий момент М_е, часовой расход топлива G_T, удельный эффективный расход топлива g_e, коэффициент наполнения η_v) от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытой дроссельной заслонке.

По внешней скоростной характеристике определяются максимальные мощностные параметры двигателя и минимальные удельные параметры. Также по внешней скоростной характеристике определяется коэффициент приспособляемости двигателя, равный отношению максимального эффективного момента М_еmax к моменту при максимальной мощности М_еnom:

График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Citroen C5 1.6 THP 115 кВт представлены на рисунке 3.1 (взят с сайта www.Superchips.co.uk)

=282/240=1,175. (3.1)

Рисунок 3.1 — График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Citroen C5 1.6 THP 114 кВт

Для дальнейших расчетов принимается, что максимальный крутящий момент двигателя и частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой он достигается, по графикам прототипа.

Необходимо определить значения крутящего момента двигателя в пределах его рабочего диапазона частот вращения с шагом, обеспечивающим получение не менее 20-30 значений крутящего момента для чего произвести разбиение графиком с равным шагом через 100, 150 или 200 мин^-1.

Основные параметры двигателя в зависимости от угловой скорости вращения коленчатого вала определяются по эмпирическим формулам.

Текущее значение эффективной мощности N_еx, кВт, равно:

= , (3.2)

где а, в, с – коэффициенты корректирования; а = в = с = 1 [1].

Текущее значение эффективного крутящего момента М_еx, кНм, равно:

Текущее значение часового расхода топлива G_Tx, кг/ч, равно:

= . (3.3)

Текущее значение удельного эффективного расхода топлива g_ex, г/(кВтч), для дизельного двигателя с неразделенными камерами равно:

=. (3.4)

В качестве примера представим расчет по формулам (3.2) – (3.4) для

_167,5 мин^-1