Материал: Расчёт двигателя КамАЗ-740

По результатам динамического расчета строятся диаграммы сил по углу поворота кривошипа φ в пределах от 0 до 720 град., действующих на поршень, шатун и кривошип, а также момента кривошипа.

По данным изменения индикаторного момента одного цилиндра определяют суммарный индикаторный момент многоцилиндрового двигателя. Для двигателя с равномерным чередованием процессов период изменения суммарного момента Ө, град

 [59]

Для двигателя с неравномерным чередованием процессов

 [60]

Для определения суммарного индикаторного момента проводится наложение индикаторных моментов одного цилиндра со смещением по углу поворота коленчатого вала и с учетом порядка работы цилиндров. Просуммировав индикаторные моменты от всех цилиндров, получают суммарный индикаторный момент двигателя в зависимости от угла поворота φ коленчатого вала в пределах одного периода Ө.

Порядок работы цилиндров: 1-5-4-2-6-3-7-8

Таблица 7. Индикаторные моменты многоцилиндрового двигателя

По данным таблицы строят зависимости моментов, формируемых на каждом кривошипе и суммарного момента по углу поворота коленчатого вала в пределах одного периода.

Средняя величина индикаторного момента многоцилиндрового двигателя определяется индикаторной работой периода, отнесенной к углу поворота

 [61]

Эффективный момент двигателя, Нм

Ме=Мi ήм [62]

Эффективная мощность, кВт

Ne=Meω10-3 [63]

Где ω - угловая скорость вала двигателя, рад/с (ω=πn/30)

Полученные результаты расчета индикаторного момента и индикаторной мощности не должны значительно отличаться от соответствующих параметров, полученных при расчете рабочего процесса двигателя.

5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

Автомобильные двигатели работают при различных скоростных и нагрузочных режимах. Режимы работы двигателя определяются условиями эксплуатации и сопротивлениями движению, которые изменяются в значительных пределах.

Для оценки мощностных и экономических показателей двигателя, при работе его на различных режимах пользуются характеристиками двигателя. Характеристикой называют зависимость основных показателей работы двигателя (мощности, момента, расхода топлива и др.) от параметров режима его работы (частоты вращения, нагрузки и др.).

Для автомобильного двигателя основными характеристиками являются скоростные, нагрузочные и многопараметровые (комбинированные).

Скоростными характеристиками двигателя называют зависимости основных параметров от частоты (скорости) вращения вала двигателя. Частным случаем скоростной характеристики является внешняя скоростная характеристика, используемая при рассмотрении динамических свойств автомобиля.

Нагрузочными характеристиками называют зависимости удельного и часового расхода топлива от эффективного момента (среднего эффективного давления), или эффективной мощности при постоянных значениях частоты вращения (угловой скорости) вала двигателя.

Многопараметровой (комбинированной) характеристикой называют зависимости двух изменяемых параметров с нанесением других на эту же характеристику.

.1 ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ

Внешняя скоростная характеристика представляет собой зависимость эффективного крутящего момента Ме, эффективной мощности Ne, удельного эффективного расхода топлива ge и часового расхода топлива GТ - при полном открытии дроссельной заслонки в карбюраторном двигателе, или при положении органа управления подачей топлива в дизеле, обеспечивающем получение номинальной мощности, в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя ω .

Для расчета зависимости эффективной мощности Ne от скорости вращения вала двигателя ω используют эмпирическое уравнение

, [64]

где a=0,510; b=1,110; c=0,620 - эмпирические коэффициенты[12],

NeN - эффективная мощность двигателя на номинальном режиме, полученная при выполнении расчета рабочего процесса двигателя.

ωN - угловая скорость вращения вала двигателя при номинальной (максимальной) мощности.

Построение внешней скоростной характеристики необходимо производить в диапазоне от ω = 60...80 рад/с до ω = ω макс

Если на автомобиле установлен карбюраторный двигатель без ограничителя скорости вращения вала, то принять ω макс = 1.1* ωN.

Эффективный момент двигателя определяют по формуле

 [65]

Удельный эффективный расход топлива рассчитывают по формуле

ge = gN ·kω [66]

где ge - удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности, г/кВт.ч;

kω - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива при изменении угловой скорости вращения вала двигателя.

Удельный эффективный расход топлива при номинальном режиме (максимальной мощности) принимают полученный по результатам расчета рабочем» процесса двигателя.

Коэффициент kω приближенно можно определить по эмпирическому выражению [11]

 [67]

где аа,bа, са - коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя.

При проведении расчетов можно принимать для карбюраторных двигателей и дизелей аω=1,26; bω= 0,85; сω = 0,59[1].

Часовой расход топлива GT, кг/час

Степень использования мощности двигателя представляет собой отношение используемой эффективной мощности двигателя Ne к эффективной мощности двигателя Ne.вн по внешней скоростной характеристике при соответствующей скорости вращения вала двигателя:

 [68]

Результаты расчетов внешней скоростной характеристики заносят в таблицу.

Таблица 8. Внешняя скоростная характеристика двигателя

5.2 НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Нагрузочную характеристику необходимо построить для 6...8 значений скорости вращения вала двигателя, начиная от минимальной до максимальной, включая номинальный режим.

При определении удельного расхода топлива пользуются зависимостью

 [69]

где ки - коэффициент, учитывающий степень использования мощности двигателя.

Коэффициент ки можно определить по формуле [11]:

 [70]

где И- степень использования мощности двигателя.

 [71]

где-au=1.65; bu=2.3; cu=1.65[1].

Для постоянной скорости вращения вала двигателя коэффициент кω является величиной постоянной.

Результаты расчетов для каждой скорости вращения вала двигателя сводят в табл. по данным которой строят нагрузочные характеристики.

Таблица 9. Нагрузочная характеристика двигателя

При

При

При

При

При