2. Тепловой баланс

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу. В термодинамическом цикле эффективность превращения тепла в работу оценивается термическим коэффициентом полезного действия , который всегда остается меньше единицы вследствие передачи части тепла холодному источнику. В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин. В связи с этим эффективный КПД цикла имеет меньшее значение по сравнению с величиной .

Общее количество теплоты

(58)

Дж/с.

Теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя за 1 с

(59)

Дж/с.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде

(60)

где с =0,45—0,53 — коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей. В расчетах принято с = 0,5; i- число цилиндров; D- диаметр цилиндра, см; n - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин ; m=0,5-0,7 – показатель степени для четырехтактных двигателей m=0,64.

Дж/с.

Теплота, потерянная с отработавшими газами

(61)

Дж/с,

где = 14,652 кДж/(кмоль град)- теплоемкость отработавших газов (определена [1, с.59 табл.3.8] методом интерполяция при =0,99 и ); =20,775 кДж/(кмоль град) - теплоемкость свежего заряда определена [1, с.58 табл.3.6] для воздуха методом интерполяции при ).

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива

(62)

Дж/с.

Неучтенные потери теплоты

(63)

Дж/с.

3. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя (рис.1) построена аналитическим методом.

Масштабы диаграммы:

масштаб хода поршня Мs= 1 мм в мм;

масштаб давлений Мр=0,05 МПа в мм.

Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания (рис.1):

мм;

мм.

Максимальная высота диаграммы (точка z)

мм.

Ординаты характерных точек:

Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:

а) политропа сжатия

. (64)

Отсюда

мм,

где мм.

б) политропа расширения

. (65)

Отсюда

мм.

Результаты расчета точек политроп приведены в табл. 1.

Таблица 1

№ точек	ОХ, мм	ОВ/ОХ	Политропа сжатия			Политропа расширения
1	10,3	9,3	20,74	38,16	1,9 (т. с)	16,06	168,63	8,4 (т. z)
2	12,0	8	16,86	31,02	1,55	13,32	139,86	6,99
3	13,8	7	13,94	25,64	1,28	11,28	118,44	5,92
4	19,26	5	8,87	16,32	0,82	7,42	77,91	3,9
5	24,08	4	6,56	12,07	0,6	5,62	59,01	2,95
6	32,1	3	4,44	8,17	0,4	3,93	41,27	2,06
7	48,15	2	2,56	4,71	0,24	2,37	24,89	1,24
8	64,2	1,5	1,73	3,18	1,16	1.66	17,43	0,87
9	96,3	1	1	1,84	0,09 (т. а)	1	10,5 (т. b)	0,53

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n=5200 мин ), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядка в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия впускного клапана (точка r’) устанавливается за 14° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка а") — через 46° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b') принимается за 46° до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка а') — через 14° после прохода поршнем в.м.т. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания в принимается равным 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения - = 5°.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек r', а', а", с',f и b' по формуле для перемещения поршня

(66)

где - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Выбор величины производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается =0,285.

Расчеты ординат точек r', а', а", с',f и b' сведены в табл.2.

Таблица 2

Обозначение точек	Положение точек			Расстояние точек от в.м.т.(АХ),мм
r'	14 до в.м.т.	14	0,1127	4,8
a'	14 после в.м.т.	14	0,1127	4,8
a''	46 после в.м.т.	134	1,7683	76
c'	35 до в.м.т.	35	0,2276	9,8
f	30 до в.м.т.	30	0,1697	7,3
b'	46 до в.м.т.	134	1,7683	76

Положение точки с" определяется из выражения

(67)

МПа;

мм.