Название: Конструкция, расчет и потребительские свойства изделий - Методические указания (В.П. Гилета)

Жанр: Технические

Просмотров: 1143


Задание 2

 

Расчет индикаторных параметров рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы

 

Цель: на основании данных, полученных при выполнении

задания 1, рассчитать индикаторные параметры рабочего цикла и построить индикаторную диаграмму.

 

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

.        (2.1)

Для дизеля, работающего по циклу со смешенным подводом теплоты при V = const и р = const:

.  (2.2)

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.                                                  (2.3)

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.                                               (2.4)

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),                                    (2.5)

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 четырехтактных двигателей

Ni = piVhin/120.                                             (2.6)

Индикаторная мощность одного цилиндра

Ni = piVhn/(30τ).                                            (2.7)

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,                                                (2.8)

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 = pil0α / (Ни·ρкηV),                                         (2.9)

где pi выражено в МПа; l0 – в кг/кг топл.; Ни – в МДж/кг топл.;

ρк – 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 ρк ηV/(pi·l0·α).            (2.10)

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)