2.7Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь:

p_м = 0,089 + 0,0118 · Сп_.ср. = 0,089 + 0,0118 · 9,1 = 0,196 МПа, (2.35)

где: Cп_.ср. – средняя скорость поршня предварительно принята 9,1 м/с.

Среднее эффективное давление и механический к.п.д.:

p_е = p_i – p_м = 1,237 – 0,196 = 1,041 МПа; (2.36) _м = p_е / p_i = 1,041 / 1,237 = 0,842. (2.37)

Эффективный к.п.д. и эффективный расход топлива:

_е = _i · _м = 0,421 · 0,842 = 0,354; (2.38) b_е = 3600 / (Н_и · _е) =3600 / (42,44 · 0,354) = 239,62 г/(кВтч). (2.39)

2.8Основные параметры цилиндра и двигателя

Литраж двигателя:

V_л = 30 ·  · N_e / (р_е · n) = 30 · 4 · 191,1 / (1,041 · 2400) = 9,179 л. (2.40)

Рабочий объём цилиндра:

V_h = V_л / i = 9,179 / 8 = 1,147 л. (2.41)

Диаметр и ход поршня дизеля, как правило, выполняется с отношением хода поршня к диаметру цилиндра S/D  1, у прототипа 1,077. Однако уменьшение S/D снижает скорость поршня и повышает _м. В связи с этим целесообразно принять S/D = 1:

мм. (2.42)

Окончательно принимаем D = S = 114 мм.

По окончательно принятым значениям D и S определяются основные параметры и показатели двигателя:

V_л =  · D² · S · i / (4 · 10⁶) = 3,14 · 114² · 114 · 8 / (4 · 10⁶) = 9,3 л; (2.43) F_п =  · D² / 4 = 3,14 · 114² / 4 = 10201,86 мм² = 102,0186 см²; (2.44) Cп_.ср. = S · n / (3 · 10⁴) = 114 · 2400 / (3 · 10⁴) = 9,12 м/с, (2.45)

Ошибка:

 = 100 · (9,12 – 9,1) / 9,12 = - 0,22 % – что допустимо, ранее принятое значение Cп_.ср. = 9,1 м/с;

N_е = р_е · V_л · n / (30 · ) = 1,041 · 9,3 · 2400/(30 · 4) = 193,63 кВт; (2.46) M_е = 3 · 10⁴ · N_е / ( · n) = 3 · 10⁴ · 193,63 / (3,14 · 2400) = 770,82 Нм; (2.47) B_т = N_e · b_e = 193,63 · 239,62 / 1000 = 46,40 кг/ч; (2.48) N_л = N_e / V_л = 193,63 / 9,3 = 20,82 кВт/дм³. (2.49)

2.9Построение индикаторной диаграммы дизеля

Размеры рабочего объёма камеры сгорания:

АВ = S = 114 мм; ОА = АВ / ( – 1) = 114 / (16 – 1) = 7,6 мм. (2.50)

Максимальная высота диаграммы (точки z’ и z) и положение точки z по оси абсцисс

p_z = 10,5 МПа; z´z = OA · ( – 1) = 7,6 · (1,45 – 1) = 3,42 МПа. (2.51)

Ординаты характерных точек:

p₀= 0,1 МПа;

p_к = 0,17 МПа;

p_r = 0,162 МПа;

p_a = 0,16 МПа;

p_c = 7,0 МПа;

p_b = 0,504 МПа.

Построение политроп сжатия и расширения.

а) политропа сжатия:

р_х = р_а · (V_a / V_x)ⁿ¹, (2.52)

Отсюда р_х = р_а · (ОВ / ОХ)ⁿ¹ = р_а · ([ОА + АВ] / ОХ)^1,363. (2.53)

б) политропа расширения:

р_х = р_b · (V_b / V_x)ⁿ², (2.54)

Отсюда р_х = р_b · (ОВ / ОХ)ⁿ² = р_b · ([ОА + АВ] / ОХ)^1,265. (2.55)

Результаты расчета заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Расчетные точки политроп

Политропа сжатия		Политропа расширения
рx=рa · (Va / Vx)n1		рx=рв · (Vв / Vx)n2
OX	Px	OX	Px
7,60	7,004	11,0	10,448
7,80	6,760	11,2	10,213
8,00	6,531	11,4	9,987
8,20	6,315	11,6	9,769
8,40	6,111	11,8	9,560
8,60	5,918	12,0	9,359
8,80	5,735	12,5	8,888
9,00	5,562	13,0	8,458
9,20	5,398	13,5	8,064
9,40	5,242	14,0	7,701
9,60	5,094	14,2	7,564
9,80	4,953	14,4	7,432

Продолжение табл. 2.1

10,00	4,818	14,6	7,303
10,20	4,690	14,8	7,178
10,40	4,567	14,8	7,178
11,90	3,801	15,6	6,716
13,40	3,233	16,4	6,304
14,90	2,798	17,2	5,936
16,40	2,455	18,0	5,604
17,90	2,179	18,3	5,488
19,40	1,953	19,4	5,097
22,00	1,645	22,4	4,250
25,00	1,382	25,4	3,625
28,00	1,184	28,4	3,147
37,00	0,810	37,4	2,222
59,00	0,429	46,4	1,691
81,00	0,278	75,4	0,915
103,00	0,201	104,4	0,606
121,60	0,160	121,6	0,500

Скругление индикаторной диаграммы. Учитывая достаточную быстроходность рассчитываемого дизеля и величину наддува, ориентировочно устанавливаются следующие фазы газораспределения: впуск – начало (точка r´) за 25° до в.м.т. и окончание (точка а") – 60° после н.м.т.; выпуск – начало (точка b´) за 60° до н.м.т. и окончание (точка а´) – 25° после в.м.т.

С учётом быстроходности дизеля принимается угол опережения впрыска 20° (точка с´) и продолжительность периода задержки воспламенения Δφ₁ = 8° (точка f).

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения впрыска определяется положение точек b´, r´, а´, а", с´ и f по формуле для перемещения поршня:

АХ = (АВ / 2) · [(1 – соsφ) + (λ / 4)·(1 – cos2φ)], (2.56)

где: λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (при построении индикаторной диаграммы ориентировочно устанавливаем λ = 0,27).

Результаты расчёта ординат точек b´, r´, а´, а", с´ и f приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Точки скругления индикаторной диаграммы

Точки	Положение точек	Угол	АX
b'	60 до н.м.т.	120	98,83
r'	25 до в.м.т.	25	14,31
a'	25 после в.м.т.	25	14,31
a"	60 после н.м.т.	120	98,83
c'	20 до в.м.т.	20	11,93
f	20-8 до в.м.т.	12	9,18

Положение точки с" определяют из выражения:

р_с" = (1,15 ÷ 1,25) · р_с = 1,15 · 7,00 = 8,05 МПа; (2.57)

На основании полученных точек строим индикаторную диаграмму дизеля рис. 1.1.