Построение индикаторной диаграммы

Режим двигателя: N_e=44,89 кВт, n=4500 об/мин.

Масштабы диаграммы: хода поршня M_s=0,7 мм в мм, давлений M_p=0,035 МПа в мм.

Величины, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:

   АВ=S/M_s=70/0,7=100 мм;

   ОА=АВ / (e-1)=100/(7,5-1)=15,38 мм.

Масштабная высота диаграммы (т. Z):

    P_z/М_р=5,4665/0,035=156,2 мм.

Ординаты характерных точек:

   р_а / М_р=0,085/0,035=2,4 мм;

   р_с / М_р=1,31/0,035=37,4 мм;

   р_b / М_р=0,4395/0,035=12,6 мм;

   р_r / М_р=0,118/0,035 =3,4 мм;

   р_о / М_р=0,1/0,035=2,9 мм.

Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:

а. Политропа сжатия: р_х=р_а*(V_а / V_х )ⁿ¹. Отсюда р_х / М_р=(р_а/М_р)*(ОВ/ОХ)ⁿ¹ мм,

где ОВ= ОА+АВ=15,38+100=115,38 мм; n₁ 1,3575 .

б. Политропа расширения: р_х = р_b*(V_b / V_х)ⁿ². Отсюда р_х / М_р=(p_b/М_р)*(ОВ/ОХ)ⁿ² мм,

где ОВ=115,38; n₂=1,251.

Данные расчета точек политроп приведены в табл.1.1.

Теоретическое среднее индикаторное давление:

    р_i^’=F₁*M_p/AB=2950*0,035/100=1,0325 МПа,

где F₁=2950 мм² - площадь диаграммы aczba на рис.1.1.

Величина р_i^’ =1,0325 МПа полученная планиметрированием индикаторной диаграммы очень близка к величине р_i^’=1,0406 МПа полученной в тепловом расчете.

Таблица 1.1.

Фазы газораспределения двигателя:

открытие впускного клапана (точка r^’)           10° до в.м.т.

закрытие впускного клапана (точка a^’’)          46° после н.м.т.

открытие выпускного клапана (точка b^’)        46° до н.м.т.

закрытие выпускного клапана (точка a^’)        10° после в.м.т.

угол опережения зажигания (точка c’)           35° до в.м.т.

В соответствии с фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяем положение точек r’,a'',b',a',c' и f по формуле для перемещения поршня:

    AX= ,

где l ¾ отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (предварительно принимаем l=0,285).

Расчеты ординат точек сведены в табл. 1.2.

Таблица1.2.

Положение точки с’’ определяется из выражения:

    p_c’’ =(1,15...1,25)*p_c;

    p_c’’ =1,25*1,31=1,638 МПа; p_c’’/М_p=1,638/0,035=46,8 мм.

Действительное давление сгорания:

    p_zд=0,85*р_z;

    p_zд=0,85*5,4665=4,6465 МПа.

    p_zд/М_P=4,6465/0,035=132,8 мм.

Тепловой баланс

Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом:

Q_o=H_и*G_т/3,6;

Q_o=43930*11,492/3,6=140234 Дж/с.

Теплота, эквивалентная эффективной работе: 

Q_е=1000*N_е;

Q_е=1000*44,89=44890  Дж/с.

Теплота , передаваемая охлаждающей среде:

Q_в=c* i *D^1+2m *n^m*(H_и-DH_и)/(a*H_и),

где c=0,5 - коэффициент пропорциональности для четырехтактного двигателя; m=0,62-показатель степени для четырехтактного двигателя; i = 4 - число цилиндров; n=4500 об/мин - частота вращения коленвала.

Q_в=0,5*4*8^1+2*0,62 *4500^0,62*(43930-2480,54)/(0,96*43930)=38144 Дж/с.

Теплота, унесенная с отработавшими газами:

Q_г=(G_т/3,6)*{M₂[(mC ) +8,315]t_r-M₁*[(mC ) +8,315]t_o},

где (mC ) =25,176 кДж/(кмоль * град) - теплоемкость остаточных газов,

(mC ) =20,775 кДж/(кмоль * град) -  теплоемкость свежего заряда (для воздуха) определяем по табл.5,7[1,с.16,18].

Q_г=(11,492/3,6) *{0,5307*[25,176+8,315]*767-0,505*[20,775+8,315]*20}=43071,8 Дж/с.

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

Q_н.с.= DH_и*G_т/3,6;

Q_н.с.=2480,54*11,492/3,6=7918 Дж/с.

Неучтенные потери теплоты:

    Q_ост.= Q₀-( Q_е+ Q_в+ Q_г+ Q_н.с)_.=6210,2

Составляющие теплового баланса представлены в табл.1.3.

Таблица 1.3.