Построение индикаторной диаграммы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И СРЕДНЕГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ

Мощность двигателя:

, кВт (1.1)

где Р_кр - сила тяги, кН;

V_д - скорость трактора, м/с;

h_тяг - тяговый к.п.д. трактора.

Номинальная мощность двигателя с учетом отбора мощности на ВОМ:

, кВт (1.2)

где a - величина отбора мощности на ВОМ, %.

Крутящий момент двигателя:

(1.3)

Среднее за цикл индикаторное давление газов на поршень:

, МПа (1.4)

где - среднее эффективное давление, МПа;

- условное среднее давление механических потерь, МПа.

Среднее эффективное давление:

, МПа (1.5)

где N_е – номинальная мощность двигателя, кВт;

t - тактность двигателя;

i - число цилиндров;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин;

V_h - рабочий объем одного цилиндра, л.

Среднее давление механических потерь при номинальном тепловом состоянии двигателя:

МПа (1.6)

где С_п - средняя скорость поршня, м/с, определяется по формуле:

, м/с (1.7)

где S - ход поршня, м;

a, b - эмпирические коэффициенты.

Механический кпд:

. (1.8)

 

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ЦИКЛА И

ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

 

Процесс впуска

 

Давление в конце впуска для двигателей с наддувом:

р_а = р_к - Dр_ак=0,15 – 0,0075=0,1425, МПа (2.1)

где р_к - давление наддува, МПа:

р_к = (1,4...2,0) р_о=1,5∙0,1=0,15, МПа. (2.2)

Потери давления на впуске после компрессора равны:

Dр_ак = (0,04...0,1)р_к=0,05∙0,15=0,0075, МПа. (2.3)

Конечную температуру впуска Т_а для 4-тактного двигателя с наддувом:

, К, (2.4)

где Dt - подогрев свежего заряда во впускном трубопроводе.

Т_к - температура газов после компрессора.

, К, (2.5)

где n_к - показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре.

Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения h_v для двигателей с наддувом:

(2.6)

 

Процесс сжатия

 

Используя уравнение политропического процесса, нетрудно определить давление р_с и температуру Т_с газа в конце такта сжатия:

, МПа; (2.7)

, К, (2.8)

где ε –степень сжатия;

n₁ - показатель политропы сжатия.

Ориентировочно показатель политропы сжатия можно определить по эмпирическим зависимостям:

n₁ = 1,41-110/n - 0,02= 1,41 – 110 / 2100 – 0,02 = 1,34

Процесс сгорания

 

Уравнение сгорания (баланс тепла) для дизельного двигателя:

(2.9)

где - количество тепла, затраченного на работу расширения газов при движении поршня от ВМТ до расчетного конца сгорания, кДж.

Температура газов в конце сгорания Т_z определяется по уравнениям сгорания, выраженным через параметры состояния газов [2]:

Для дизельного двигателя

(2.10)

Давление газов в конце сгорания p_z ориентировочно определяется по эмпирическим выражениям:

, МПа (2.11)

где l_р - степень повышения давления, показывающая увеличение давления газов в цилиндре ДВС в процессе сгорания.

 

Процесс расширения

Давление и температура газов в конце расширения:

МПа (2.12)

К, (2.13)

где n₂ - показатель политропны расширения:

n₂ = 1,21 + 130/n - 0,02=1,21+130/2100-0,02=1,25;

d - степень последующего расширения (изменение объема газов в цилиндре от начала до конца расширения или от конца расчетного сгорания до НМТ):

(2.14)

где r - степень предварительного расширения рассчитывается по формуле

(2.15)

 

Процесс выпуска

 

Давление остаточных газов в цилиндре в конце выпуска:

, МПа (2.16)

где р_о - давление окружающей среды;

Dр_г - избыточное давление в цилиндре за счет гидравлического сопротивления выпускных трубопроводов, глушителя, газовой.

При расчете давления остаточных газов принимают для двигателей с турбонадувом:

р_г = (0,75…0,95)р_к=0,85∙0,15=0,128, (2.17)

где р_к - давление наддува после компрессора.

Температура газов Т_г в конце выпуска для дизелей 700...900 К.

Качество очистки цилиндров от остаточных газов в конце выпуска характеризуется коэффициентом остаточных газов g:

, (2.18)

 

где Т_о - температура окружающей среды, К;

Т_к - температура воздуха после компрессора, К;

e - степень сжатия;

DТ - температура подогрева во впускном трубопроводе.

 

Таблица 2.7 Результаты расчета параметров рабочего цикла

ра, МПа

Та, К

рс, МПа

Тс, К

рz, МПа

Тz, К

рв, МПа

Тв., К

рr, МПа

Тr, К

Sс, м

Sа, м

Sz, м

0,143

0,65

0,128

0,0083

0,1333

0,011

Построение индикаторной диаграммы

 

В начале построения на оси абсцисс (основание диаграммы) в масштабе откладывается отрезок S_а = S_с + S = 8,3 + 125 = 133,3,

где S – рабочий ход поршня (от ВМТ до НМТ).

Отрезок S_с, соответствующий объему камеры сжатия (V_с), определяется по выражению S_с = S / e- 1 = 125 / 16-1 = 8,3.

Отрезок S соответствует рабочему объему V_h цилиндра, а по величине равен ходу поршня. Отметить точки, соответствующие положению поршня в ВМТ, точки А, В, НМТ.

Для дизельного двигателя необходимо еще нанести координаты точки, соответствующей концу расчетного процесса сгорания. Ордината этой точки будет равна р_z, а абсцисса определяется по выражению

S_z = S_с× r = 8,3 ∙ 1,3 = 10,79, мм. (2.28)

Построение линии сжатия и расширения газов можно проводить в такой последовательности. Произвольно между ВМТ и НМТ выбирается не менее 3 объемов или отрезков хода поршня S_х1, S_х2, S_х3.

И подсчитывается давление газов

На линии сжатия

(2.29)

На линии расширения

(2.30)

Все построенные точки плавно соединяются между собой.

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: