2. Расчет параметров впуска.

1. Определения давления и температуры окружающей среды при работе двигателя с наддувом.

При расчете рабочего цикла двигателя принимаем:

• давление окружающей среды р_о=0,1 МПа;

• температура окружающей среды Т_о=293 К

Для проектируемого двигателя принимаем турбокомпрессор, обеспечивающий низкую степень наддува. Такие компрессоры имеют большее применение по сравнению с компрессорами, имеющими среднюю и высокую степень наддува. Они достаточно эффективны в работе и не требуют конструктивных изменений двигателя (усиление КШМ и увеличение степени охлаждения двигателя).

При средней степени наддува принимаем давление надувочного воздуха р_к=1,5р_о=0,15 МПа

[4.9]

где n_к – показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре. Для осевых и центробежных нагнетателей n_к=1,4÷2,0. Принимаем n_к=1,6.

2. Определение давления и температуры остаточных газов, температуры подогрева свежего заряда.

Определим величину давления остаточных газов по формуле:

р_r=(0,75÷0,98)р_к [4.10]

р_r=0,86∙0,15=0,129 МПа

Определим температуру остаточных газов. Для дизельных двигателей T_r=600÷900 К. Температура остаточных газов зависит от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента избытка воздуха, причем следует учитывать, что увеличение степени сжатия и обогащение рабочей смеси температуру остаточных газов снижает, а при увеличении частоты вращения T_r возрастает. Для нашего двигателя в расчете принимаем T_r =750 К.

Определим температуру подогрева свежего заряда ΔТ. Температура подогрева свежего заряда зависит от конструкции и расположения впускного трубопровода, системы охлаждения, наличия устройства подогрева, быстроходности двигателя и наддува. Для дизельных двигателей с наддувом ΔТ=(-5)÷(+10). Для нашего двигателя в расчете принимаем ΔТ=5 К.

3. Определение давления в конце впуска.

Определим давление в конце впуска по формуле:

р_а=р_к-Δр_а [4.11]

где Δр_а – потери давления за счет впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре.

Определим потери давления на впуске по формуле:

[4.12]

где β – коэффициент затухания скорости движения заряда в сечении цилиндра.

ζ – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому её сечению.

ω_вп – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы, м/сек.

ρ_к – плотность заряда на впуске при наддуве, кг/м².

Потери (β, ζ) во впускной системе уменьшаются при увеличении проходных сечений, придании более обтекаемой формы клапанам, обработке (шлифование и полирование) внутренней поверхности каналов впускной системы и т. д.

На основании опытных данных в современных двигателях на номинальных режимах:

(β²+ζ_вп)=2,5÷4,0;

ω_вн=50÷130 м/сек.

Для рассчитываемого двигателя принимаем (β²+ζ_вп)=3,0; ω_вн=90 м/сек.

Определим плотность заряда на впуске по формуле:

[4.13]

где R_в – удельная газовая постоянная воздуха. R_в=287 Дж/кг∙град.

кг/м³

МПа

р_а=0,15-0,019=0,131 МПа

4. Определение коэффициента остаточных газов.

Определим коэффициент остаточных газов по формуле:

[4.14]

где ε – степень сжатия

5. Определение температуры в конце впуска.

Определим температуру в конце впуска по формуле:

[4.15]

6. Определение коэффициента наполнения.

Определим коэффициент наполнения по формуле:

[4.16]

3. Параметры процесса сжатия.

1. Определение величины среднего показателя сжатия.

Величину среднего показателя политропы сжатия n₁ устанавливают по опытным данным в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, степени сжатия, размера цилиндров, материала поршня и цилиндра, теплообмена и др. факторов.

Также величину n₁ можно оценить, учитывая все перечисленные выше факторы, с помощью значения среднего показателя адиабаты сжатия К₁.

Значение среднего показателя адиабаты сжатия К₁ определим по номограмме рис. 25 стр. 48 [ ]. Для нашего двигателя с параметрами ε=17,6 и Та=357 К значение К1=1,3655.

Для дизельного двигателя:

n₁=( К₁+0,02)÷( К₁-0,02) [4.17]

При определении значения n₁ учитываем следующие зависимости:

• величина n₁ увеличивается, если увеличивается частота вращения коленчатого вала или уменьшается отношение поверхности охлаждения к объему цилиндра;

• величина n₁ уменьшается, если повышается средняя температура сжатия или увеличивается интенсивность охлаждения двигателя.

Учитывая все вышеприведенные зависимости, определим значение среднего показателя политропы сжатия n₁. Для нашего двигателя:

n₁= К₁-0,01=1,3655-0,01=1,3645