Теплота, отданная охлаждающей среде

Теплота Q_охл , отданная окружающей среде, в Дж/с определяется по формулам: при жидкостном охлаждении:

Дизельных двигателей:

где D – диаметр цилиндра, см;

с – коэффициент пропорциональности, который принимается из интервала с = 0,45…0,53;

m – показатель степени, который принимается из интервала m = 0,6…0,7; принимаем m=0.63

Теплота Q_r , унесенная из двигателя с отработавшими газами, в Дж/с определяется по формуле:

где t_r – температура остаточных газов ⁰С

Теплота Q_{н. с.}= 0, так как ΔН_и= 0.

Неучтенные потери теплоты в Дж/с определяется по формуле:

Тепловой баланс определяется также в процентах от всего количества введён- ной теплоты по следующим формулам:

Должно выполняться условие:

q_e  q_охл  q_r  q_ост  100%

Рассчитанные значения составляющих теплового баланса необходимо срав- нить со значениями у современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице 2.10.

Таблица 2.10 – Значения составляющих теплового баланса в процентах

Тип двигателя	Составляющие теплового баланса в процентах
	qe	qохл	qr	qн.с	qост
Карбюраторный	21…28	12…27	30…55	0…45	3…10
Дизельный без наддува	29…42	15…35	25…45	0	2…5
Дизельный с наддувом	35…45	10…25	25…40	0	2…5

Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма – графическая зависимость давления газа в цилиндре от надпоршневого объема, либо перемещения поршня или угла поворота коленчатого вала. Индикаторная диаграмма строится с использованием результатов теплового ра- счета.

Определяется отрезок АВ в мм, соответствующий рабочему объёму двигателя V_h, по величине равный ходу поршня S в масштабе µ_s = S/AB в мм/мм Масштаб µ_s принимают равным 1,0; 1,5 или 2,0. При этом длина отрезка АВ = S/µ_s должна войти в рекомендуемый диапазон 70…100 мм.

Отрезок ОА в мм соответствует объёму камеры сгорания V_c, и определяется из выражения ОА = АВ/(ε - 1).

На оси абсцисс в соответствии с рисунком 1 откладываются отрезки ОА и АВ.

Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра ОВ в мм определяется по формуле: ОВ = ОА+АВ.

По оси ординат откладывается отрезок ОД, соответствующий максимальному давлению сгорания, в масштабе µ_р=р_z /ОД в МПа/мм так, чтобы отношение

ОД/АВ = 1,2…1,7, а масштаб давления принимал одно из рекомендуемых значений

µ_р=0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07; 0,10.

Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в масштабе µ_р величины давлений p_а, p_c, p_z, p_b, p_r, соответствующих характерным точкам: а; с; z; b; r. Между точками А и В проводятся прямые линии, параллельные оси абсцисс, ордина- ты которых соответствуют давлениям.

Построение политроп сжатия и расширения проводится аналитическим мето- дом. Для этого вычисляется ряд промежуточных точек (от 8 до 12) для интервала объемов (V_c….V_a) и (V_z….V_b) по уравнению политропы pVⁿ=const.

Для политропы сжатия p_xV_x ⁿ=p_aV_aⁿ откуда определяется давление в МПа по формулам:

где p_x и V_x – давление и объём в расчетной точке процесса сжатия; ОВ – отрезок, соответствующий полному объему цилиндра, мм; ОХ – абсцисса расчетной точки, мм.

Аналогично для политропы расширения определяется давление в МПа по формулам:

Абцисса расчетной точки ОХ в мм определяется по формуле:

OX  OA  AX

где АХ – перемещение поршня в мм. и определяется по формуле:

где λ – отношение радиуса кривошипа R к длинне шатуна L_ш, выбирается по таблице

Таблица 2.11 – Величина параметра  различных двигателей

Двигатель	
ВАЗ-2106	0,296
ЗМЗ-53-11	0,256
ЗИЛ-508.10	0,257
ЯМЗ-236М	0,264
КАМАЗ-740	0,270
Существующие	0,24…0,31

Политропы сжатия и расширения строят в диапазонах α=180…360° и α = 360…540 соответственно с шагом ∆α = 10°. Результаты расчета заносятся в таблицу 2.12.

Между точками А и В проводятся прямые линии, параллельные оси абсцисс, ординаты которых соответствуют давлениям p_а, p_r, p₀. Точка с соединяется отрезком с точкой z (для дизелей z´), точка b соединяется вертикальным отрезком с линией р_r в точке 1 , точка r соединяется вертикальным отрезком с линией p_a в точке m.

Для дизельного двигателя через точку Д параллельно оси абсцисс проводится

полупрямая. Она пересекакется в точке z´ с вертикальной линией, проходящей через точку А, а также с линией политропы расширения в точке z. Величина отрезка z´z должна совпасть со значением, полученым по формуле: z z′ = ОА(ρ-1).

Таким образом, получается теоретическая (расчетная) индикаторная диаграмма, а rmac(z´)zb1r

а, град	(1-cosa)+y/4(1-cos2a)	АХ, мм	ОХ, мм	ОВ/ОХ	сжатие		а, град	Расширение
					рх=ра(ОВ/ОХ)n1	рх/ур, мм		рх=рв(ОВ/ОХ)n2	рх/ур, мм
180	1,999999067	71,9999664	76,39997	1	0,082162049	1,1737436	540	0,32136317	4,5909024
190	1,989003027	71,604109	76,00411	1,005209	0,082744063	1,182058	530	0,323371404	4,6195915
200	1,955587629	70,4011546	74,80115	1,021375	0,084557407	1,207963	520	0,329617752	4,708825
210	1,899740776	68,3906679	72,79067	1,049585	0,087746498	1,2535214	510	0,340565181	4,8652169
220	1,82158049	65,5768976	69,9769	1,091789	0,092575024	1,3225003	500	0,357052247	5,1007464
230	1,721541361	61,975489	66,37549	1,151027	0,099465885	1,4209412	490	0,380408099	5,4344014
240	1,600594859	57,6214149	62,02141	1,231833	0,109071839	1,5581691	480	0,412653429	5,895049
250	1,460468676	52,5768724	56,97687	1,340895	0,122398189	1,7485456	470	0,456843721	6,5263389
260	1,303828463	46,9378247	51,33782	1,488181	0,141018417	2,0145488	460	0,517660257	7,3951465
270	1,134388225	40,8379761	45,23798	1,688847	0,167463651	2,3923379	450	0,602451418	8,6064488
280	0,956922976	34,4492271	38,84923	1,966577	0,205951745	2,9421678	440	0,723126162	10,330374
290	0,777168158	27,9780537	32,37805	2,359623	0,263808967	3,7686995	430	0,899722834	12,853183
300	0,601603531	21,6577271	26,05773	2,931952	0,354359189	5,0622741	420	1,167374869	16,676784
310	0,43713316	15,7367938	20,13679	3,79405	0,502986361	7,1855194	410	1,590216424	22,717377
320	0,29068607	10,4646985	14,8647	5,139694	0,759788195	10,854117	400	2,288504793	32,692926
330	0,168772564	6,07581232	10,47581	7,292991	1,222326419	17,461806	390	3,481707858	49,738684
340	0,077037777	2,77335997	7,17336	10,65052	2,044854234	29,212203	380	5,483007711	78,328682
350	0,019856014	0,7148165	5,114816	14,937	3,237874238	46,255346	370	8,225691623	117,50988
360	6,41238E-06	0,00023085	4,400231	17,36273	3,972499045	56,749986	360	9,852482125	140,74974