Реферат: Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания

--PAGE_BREAK--1. Исходные данные


Исходные данные включают все необходимые для расчёта величины, а также важную информацию для обоснования выбора ряда констант и коэффициентов:

1 Тактность — четырёхтактный.

2 Вид топлива — бензин.

3 Мощность (эффективная) — Ne.

4 Частота вращения вала — n.

5 Степень сжатия — <img border=«0» width=«12» height=«23» src=«ref-1_1397102199-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">e.

6 Коэффициент избытка воздуха — a.

7 Давление наддува — Pk.

8Число цилиндров — i.

9 Отношение хода поршня к диаметру цилиндра — S/D.

Указанные величины в проектном расчёте предварительно оценивают, исходя из назначения двигателя, условий его работы, и пользуясь опытом отечественного и мирового автомобиле- и тракторостроения.

В средней климатической зоне, характерной для Украины, эти особенности можно не учитывать и расчёты вести при стандартных атмосферных условиях: Ро=0,101 МПа, То=293 К.

Для удобства исходные данные сводим в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 — Исходные данные.



Прототип — MAN (Германия).

2. Параметры рабочего тела


Рабочее тело в цилиндре представляет собой в общем случае смесь воздуха, продуктов сгорания и паров топлива. Необходимо знать конкретный состав рабочего тела в каждом процессе, так как от этого зависят теплофизические свойства рабочего тела (теплоёмкости и показатель адиабаты).
2.1 Расчет теоретически необходимого количества воздуха


Теоретически необходимое количество воздуха определяют в расчёте на <metricconverter productid=«1 кг» w:st=«on»>1 кг топлива (жидкого):

массовое количество:
<img border=«0» width=«208» height=«49» src=«ref-1_1397102272-518.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">; (4.1)
мольное количество:
<img border=«0» width=«224» height=«48» src=«ref-1_1397102790-573.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">; (4.2)
где g02 и r02 — соответственно массовая и объёмная доли кислорода в атмосферном воздухе (для стандартной атмосферы доли кислорода стабильны и равны g02 =0,23, r02 =0,21);

C, H, O — элементарный состав топлива (массовые доли входящих в топливо химических элементов: углерода, водорода и кислорода см. таблицу 4.1).

Элементарный состав топлива определяют в зависимости от вида топлива. Основные данные о жидком топливе (дизельном топливе) приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 — Данные о бензине



Проводим расчет по формулам 4.1, 4.2:
<img border=«0» width=«483» height=«49» src=«ref-1_1397103363-984.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
<img border=«0» width=«476» height=«48» src=«ref-1_1397104347-1075.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">


2.2 Расчет количества свежего заряда


Свежий заряд — это смесь, поступающая в цилиндр в процессе впуска. Количество свежего заряда определяют также в расчете на 1кг топлива.

В дизельном двигателе свежий заряд состоит только из воздуха:

массовое количество заряда
<img border=«0» width=«105» height=«44» src=«ref-1_1397105422-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"> (4.3)
мольное количество заряда
<img border=«0» width=«140» height=«44» src=«ref-1_1397105671-311.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> (4.4)
Проводим расчет по формулам 4.3, 4.4:
<img border=«0» width=«267» height=«44» src=«ref-1_1397105982-511.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">

<img border=«0» width=«297» height=«44» src=«ref-1_1397106493-559.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">


    продолжение
--PAGE_BREAK--2.3 Расчет количества продуктов сгорания


Массовое количество продуктов сгорания для всех типов двигателей определяется одинаково и по закону сохранения массы (в расчете на 1кг топлива) равно:
<img border=«0» width=«301» height=«44» src=«ref-1_1397107052-556.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"> (4.5)
Мольное количество продуктов сгорания не равно мольному количеству исходных веществ, т.к. в процессе сгорания углеводородных топлив в воздухе изменяется количеством молекул.

Для стехиометрического состава смеси при полном сгорании:
<img border=«0» width=«493» height=«41» src=«ref-1_1397107608-943.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> (4.6)
В дизельном двигателе, который работает на бедных смесях, коэффициент избытка воздуха больше единицы; поэтому после сгорания остается избыточный воздух:
<img border=«0» width=«452» height=«41» src=«ref-1_1397108551-774.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037"> (4.7)
Важной характеристикой процесса сгорания является коэффициент молекулярного изменения, который равен отношению мольного количества продуктов сгорания к мольному количеству свежего заряда:
<img border=«0» width=«167» height=«45» src=«ref-1_1397109325-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> (4.8)
Для углеводородных топлив, сгорающих в воздухе характерна величина β > 1, что указывает на изменение количества молей в сторону увеличения.


2.4 Расчет объёмных долей компонентов продуктов сгорания


Для удобства расчётов продукты сгорания условно делят на две части:

1. продукты сгорания стехиометрической смеси (при α = 1);

2. избыточный воздух.

В дизельном двигателе объемная доля продуктов сгорания:
<img border=«0» width=«187» height=«45» src=«ref-1_1397109787-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039"> (4.9)
Объемная доля избыточного воздуха:
<img border=«0» width=«279» height=«48» src=«ref-1_1397110288-629.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> (4.10)
В расчетах целесообразно воспользоваться проверочным соотношением: r0+ rb= 10,6394+0,360 =1

3. Расчет параметров наддува


Многие современные бензиновые двигатели и большинство дизельных снабжены системами газотурбинного наддува, что позволяет значительно повысить мощность при практически тех же габаритах и одновременно снизить удельный расход топлива. Компрессор, установленный в системе газотурбинного наддува, должен создавать большее давление, чем давление наддува Рк, так как часть его тратится не сопротивление воздушного тракта между компрессором и двигателем.

Основным элементом, создающим сопротивление, является охладитель наддувочного воздуха. Последний конструируют так, чтобы он существенно снижал температуру воздуха, но мало влиял на давление. На основании статистических данных потери давления в охладителе составляют:
<img border=«0» width=«184» height=«25» src=«ref-1_1397110917-325.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
Следовательно, давление за компрессором:
<img border=«0» width=«256» height=«25» src=«ref-1_1397111242-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042"> (МПа) (5.1)
Степень повышения давления в компрессоре:
<img border=«0» width=«173» height=«48» src=«ref-1_1397111673-452.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043"> (5.2)
где Р0— атмосферное давление.

Пpи сжатии воздуха в компрессоре происходит повышение его температуры, которая определяется по формуле:
<img border=«0» width=«137» height=«59» src=«ref-1_1397112125-401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044"> (5.3)
гдеТ0 — температура атмосферного воздуха;

К = 1,40 — показатель адиабаты для воздуха;

ηкад = 0,68 — 0,76 — адиабатный к. п. д. компрессора.

Повышение температуры составит:
<img border=«0» width=«261» height=«57» src=«ref-1_1397112526-567.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> (К)
Температура воздуха на входе в двигатель:
<img border=«0» width=«136» height=«25» src=«ref-1_1397113093-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> (5.4)
где σ = 0,5 — 0,8 — степень тепловой эффективности охладителя.

Теоретически, если σ = 0, то <img border=«0» width=«51» height=«25» src=«ref-1_1397113354-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">, что означает отсутствие охлаждения.

Если σ = 1, то <img border=«0» width=«49» height=«24» src=«ref-1_1397113508-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">, что соответствует полному охлаждению воздуха до температуры окружающей среды. С термодинамической точки зрения величину σ целесообразно увеличивать, однако при этом растут габариты и масса охладителя. Практикой выработаны рекомендации для целесообразного выбора значения степени тепловой эффективности охладителя в диапазоне, указанном выше.

Температура воздуха на входе в двигатель составит:
<img border=«0» width=«453» height=«27» src=«ref-1_1397113651-700.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> (К)



4.Расчет процесса впуска


Процесс впуска представляет собой сложный термодинамический процесс в открытой термодинамической системе, который сопровождается изменением объёма цилиндра, проходного сечения впускных клапанов, сопротивления на впуске. Вэтом процессе протекают все диссипативные явления, вызванные трением, теплообменом и диффузией. Точный расчёт процесса впуска возможен лишь на основе численного решения системы дифференциальных уравнений, что выходит за рамки настоящей курсовой работы.

В курсовой работе ограничимся определением параметров рабочего тела в конце процесса впуска, используя многочисленные экспериментальные данные, полученные при исследовании двигателей подобных типов.

За началоцикла примем, точку «r», которая соответствует концу процесса выпуска или началу впуска, а поршень находится в ВМТ. Количество рабочего тела в цилиндре в этом случае минимально, поэтому погрешности в оценке параметров рабочего тела сравнительно мало влияют на общий результат расчёта.

На основании статистических опытных данных принимаем параметры рабочего тела в точке «r» для бензиновых двигателей с наддувом:
<img border=«0» width=«275» height=«24» src=«ref-1_1397114351-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> (МПа) <img border=«0» width=«123» height=«23» src=«ref-1_1397114781-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">;
Давление в цилиндре в конце впуска отличается от давления наддува Рк в меньшую сторону за счёт потерь давления при впуске (главным образом в клапанных устройствах):
<img border=«0» width=«95» height=«24» src=«ref-1_1397115024-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> (6.1)
где <img border=«0» width=«32» height=«24» src=«ref-1_1397115225-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053"> = (0,05-0,15). Рк — потеря давления при впуске.

Давление в цилиндре в конце впуска составит:
<img border=«0» width=«288» height=«24» src=«ref-1_1397115353-437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054"> (МПа)
Температуру в цилиндре в конце впуска определяют по формуле, полученной на основе баланса энергии при впуске:
<img border=«0» width=«185» height=«44» src=«ref-1_1397115790-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055"> (5.2)
где <img border=«0» width=«25» height=«17» src=«ref-1_1397116185-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">  — повышение температуры свежего заряда при впуске за счёт подогрева от стенок (для дизельных двигателей <img border=«0» width=«25» height=«17» src=«ref-1_1397116185-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057"> = 20 — 40 К);

γ — коэффициент остаточных газов (для дизельных двигателей γ = 0-0,05);

Температуру в цилиндре в конце впуска определяем по формуле (5.2):
<img border=«0» width=«508» height=«44» src=«ref-1_1397116397-905.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"> (К)
Величины Тr и γ, принятые при расчете процесса впуска, в дальнейшем могут быть проверены и при необходимости уточнены.

Важнейшей характеристикой процесса впуска является коэффициент наполнения ηv, который равен отношению количества свежего заряда, действительно поступившего в цилиндр, к теоретическому количеству свежего заряда, который помещается в рабочем объеме цилиндра при параметрах на впуске (Pk,Tk).

Для расчета коэффициента наполнения служит формула:
<img border=«0» width=«438» height=«35» src=«ref-1_1397117302-961.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"> (5.3)
Коэффициент наполнения влияет на количество свежего заряда в цилиндре и, следовательно на мощность. Поэтому всемерно стремятся к увеличению коэффициента наполнения, снижая потери при впуске (<img border=«0» width=«32» height=«24» src=«ref-1_1397115225-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">) и осуществляя продувку камеры сгорания в период газообмена.

    продолжение
--PAGE_BREAK--5. Расчёт процесса сжатия


В процессе сжатия происходит уменьшение объема, поэтому давление и температура тела в цилиндре возрастают. На процесс сжатия сильное влияние оказывает теплообмен со стенками, а также трение и диффузия при движении и перемешивании рабочего тела. Теплообмен со стенками приводит к подводу теплоты к рабочему телу, когда его температура низка. В конце процесса сжатия температура рабочего тела превосходит температуру стенок и направление теплового потока меняется — он направлен от рабочего тела к стенкам, то есть происходит теплоотвод. Поэтому процесс сжатия является сложно-политропным с переменным показателем политропного процесса.

Для определения параметров рабочего тела в конце сжатия используют понятие условно политропного процесса с постоянным средним показателем n1. Величины n1определены для разных типов двигателей путем обработки многочисленных опытных индикаторных диаграмм (для дизельных двигателей n1= 1,32 — 1,39)

На основании уравнений политропного процесса давление в конце сжатия:
<img border=«0» width=«236» height=«25» src=«ref-1_1397118391-424.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> (МПа) (7.1)
Температура в конце сжатия:
<img border=«0» width=«285» height=«25» src=«ref-1_1397118815-485.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> (К) (7.2)
В конце процесса сжатия (условно в точке «с») начинается процесс сгорания, который протекает различно в бензиновых и дизельных двигателях.

В бензиновых двигателях практически вся смесь приготовлена для сгорания, средняя скорость сгорания велика, а продолжительность сгорания сравнительно небольшая.

6. Расчет процесса сгорания


Уравнение сгорания выражает баланс энергии в процессе сгорания, составленный на основе 1-го закона термодинамики, в данном случае с учётом того факта, что часть теплоты подводится к рабочему телу при V= const, а другая часть — при p= const.

Уравнение имеет вид:
<img border=«0» width=«421» height=«51» src=«ref-1_1397119300-887.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063"> (8.1)
где R= 8,314 <img border=«0» width=«68» height=«41» src=«ref-1_1397120187-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">  — универсальная газовая постоянная;

<img border=«0» width=«215» height=«48» src=«ref-1_1397120437-482.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">  — степень повышения давления при сгорании;

Для определения величины В сначала задают максимальное давление при сгорании в пределах:

для двигателей средней напряжённости:
Рz= 10 — 12 МПа;
для высокофорсированных двигателей:
рz= 12 — 14 МПа;
x= 0,65 — 0,85 — для дизельных двигателей;

Hu— теплота сгорания дизельного топлива (см. табл.3);

Cvz — теплоёмкость продуктов сгорания.

Величины Pz и xzобеспечиваются за счёт регулировок и конструирования топливной аппаратуры (профиля кулачка топливного насоса, конструкции нагнетательного клапана, силы затяжки пружины форсунки, числа и размеров отверстий распылителя).

Продукты сгорания в дизельном двигателе, всегда содержат избыточный воздух, так как двигатель работает при a>1. Поэтому теплоёмкость продуктов сгорания рассчитывает как для смеси:
<img border=«0» width=«149» height=«24» src=«ref-1_1397120919-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066"> (8.2)
где <img border=«0» width=«31» height=«24» src=«ref-1_1397121180-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> и Cvcbтеплоёмкости соответственно «чистых» продуктов сгорания и воздуха, определяемые по таблицепри температуре Tz (tc) методом интерполяции.

Уравнение сгорания содержит две переменные величины Tz и <img border=«0» width=«24» height=«24» src=«ref-1_1397121298-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">  — поэтому оно решается относительно Tz приближёнными методами. В данном случае используется графический способ решения.

Вычисляем правую часть уравнения:
<img border=«0» width=«361» height=«51» src=«ref-1_1397121408-792.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069"> (8.3)

<img border=«0» width=«538» height=«40» src=«ref-1_1397122200-1036.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">
Для левой части уравнения составляем таблицу 8.1 в диапазоне ожидаемых температур Tz.
Таблица 8.1-Расчет уравнения сгорания.



<img border=«0» width=«423» height=«260» src=«ref-1_1397123236-4832.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">

Рисунок 8.1 — Графическое решение уравнения сгорания
Найденная температура Tz=1985 К является максимальной температурой цикла, она используется в дальнейших расчётах.

Степень предварительного расширения:
<img border=«0» width=«12» height=«23» src=«ref-1_1397102199-73.coolpic» alt="*" v:shapes="_x0000_i1072"><img border=«0» width=«376» height=«47» src=«ref-1_1397128141-918.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">

    продолжение
--PAGE_BREAK--7. Расчёт процесса расширения


В процессе расширения важную роль играют явления, связанные с участием теплоты:

в начале расширения имеет место подвод теплоты за счёт догорания топлива (точка “Z” обозначает конец условного сгорания, когда достигается максимальная температура);

в конце расширения происходит интенсивный теплоотвод в стенки за счёт большой разницы температур рабочего тела и стенок.

Поэтому процесс расширения является сложно — политропным с переменным показателем политропы. В расчётах он заменяется условно — политропным процессом с постоянным средним показателем политропы, который на основании многочисленных опытных результатов, выбирается в диапазоне n2=1,18 — 1,28 для дизельных двигателей

В дизельных двигателях степень расширения равна:
<img border=«0» width=«195» height=«49» src=«ref-1_1397129059-444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> (9.2)
На основании уравнений для политропного процесса определяем давление в конце расширения:
<img border=«0» width=«201» height=«43» src=«ref-1_1397129503-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075"> (МПа) (9.3)
Температура в конце расширения:
<img border=«0» width=«248» height=«44» src=«ref-1_1397129990-573.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076"> (К) (9.4)



8. Проверка расчета процесса впуска


В процессе выпуска происходит дальнейшее расширение рабочего тела, то есть уменьшении давления и увеличение. удельного, объёма, и его вытеснение из цилиндра. В п.6 параметры начала впуска (или конца выпуска) принимались на основе статистических рекомендаций Рr и Тr.

Теперь правильность выбора этих величин можно, проверить.

Считаем процесс выпуска условно — политропным со средним показателем <img border=«0» width=«90» height=«25» src=«ref-1_1397130563-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">.

Тогда по уравнению политропы имеем:
<img border=«0» width=«357» height=«60» src=«ref-1_1397130748-977.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078"> (К) (10.1)
Допускается отличие величины Тr, рассчитанной по уравнение, от ранее принятой величины на 50-60 К. Если указанное условие выполнено, то это означает, что расчет правильный. В нашем случае отличие не выходит за допустимые границы.

Коэффициент остаточных газов проверяют по формуле:
<img border=«0» width=«500» height=«45» src=«ref-1_1397131725-1313.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079"> (10.2)
гдe Упр — коэффициент продувки камеры в процессе газообмена (величина меняется от Упр =0 (отсутствие продувки) до Упр =1 (полная продувка)).

Значение <img border=«0» width=«13» height=«17» src=«ref-1_1397133038-86.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">, найденное по формуле сравнивают с ранее принятым междуними должно быть соответствие.

В целом можно отметить, что значительные ошибки в оценке величин Тr и <img border=«0» width=«13» height=«17» src=«ref-1_1397133038-86.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081"> сравнительно мало влияют на конечный результат, так как при положении поршня в ВМТ (в конце выпуска или начале впуска) а рабочей полости находится минимальное количество рабочего тела. Именно по этой причине указанное состояние принимается за начало цикла (начало расчёта).

9. Расчет показателей рабочего цикла


Показатели рабочего цикла подразделяют на энергетические (работу, мощность, среднее давление) и экономические (к. п. д., удельный расход топлива). Сначала определяем индикаторные показатели, которые характеризуют энергетику и экономику в цилиндре.

Расчётное среднее индикаторное давление определяют по формуле, полученной на основе термодинамических соотношений, характеризующих работу при движения поршня в различных процессах цикла:
<img border=«0» width=«418» height=«51» src=«ref-1_1397133210-1094.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082"> (11.1)

<img border=«0» width=«545» height=«50» src=«ref-1_1397134304-1451.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">
Действительное среднее индикаторное давление:
<img border=«0» width=«231» height=«25» src=«ref-1_1397135755-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084"> (МПа) (11.2)
где <img border=«0» width=«21» height=«24» src=«ref-1_1397136151-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">  — коэффициент полноты индикаторной диаграммы, учитывающий отличие действительной индикаторной диаграммы от расчётной (в характерных точках a
, с, z1, z, bна расчётной диаграмме, имеется изломы, в действительности все процессы протекают плавно, переходя один в другой) для дизельных двигателей
Упр= 0,92 — 0,95.
Индикаторный к. п. д. рабочего цикла:
<img border=«0» width=«420» height=«45» src=«ref-1_1397136257-1021.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086"> (11.3)
Удельный индикаторный расход топлива:
<img border=«0» width=«341» height=«48» src=«ref-1_1397137278-800.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087"> (11.4)
Эффективные показатели двигателя, характеризующие энергетику и экономику на валу, отличаются от индикаторных показателей (в цилиндре) за счёт механических потерь, к которым относят:

а) потери на трение во всех движущихся элементах;

б) затраты энергии на привод всех вспомогательных механизмов (насосов, вентилятора, генератора и т.п.);

в) затраты энергии на газообмен (насосные потери).

Влияние механических потерь учитывают с помощью механического к. п. д., который лежит в пределах для дизельных двигателей: <img border=«0» width=«21» height=«24» src=«ref-1_1397138078-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">= 0,7 — 0,8.

Среднее эффективное давление составляет:
<img border=«0» width=«220» height=«24» src=«ref-1_1397138179-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> (МПа) (11.5)
Эффективный к. п. д. двигателя:
<img border=«0» width=«224» height=«24» src=«ref-1_1397138547-376.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090"> (11.6)
Удельный эффективный расход топлива:
<img border=«0» width=«279» height=«45» src=«ref-1_1397138923-625.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091"> (11.7)

    продолжение
--PAGE_BREAK--10. Определение основных размеров цилиндра


Рабочий объём цилиндра:
<img border=«0» width=«275» height=«43» src=«ref-1_1397139548-660.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092"> (дм3) (12.1)
Литраж двигателя:
<img border=«0» width=«211» height=«24» src=«ref-1_1397140208-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093"> (<img border=«0» width=«28» height=«21» src=«ref-1_1397140559-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">) (12.2)
Диаметр цилиндра:
<img border=«0» width=«231» height=«49» src=«ref-1_1397140678-649.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095"> (дм) =113 (мм) (12.3)
Ход поршня:
<img border=«0» width=«196» height=«41» src=«ref-1_1397141327-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096"> (дм) =124.3 (мм) (12.4)
Объём камеры сжатия:
<img border=«0» width=«257» height=«41» src=«ref-1_1397141722-480.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> (<img border=«0» width=«28» height=«21» src=«ref-1_1397140559-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">) (12.5)
Объёмв конце сгорания:
<img border=«0» width=«233» height=«24» src=«ref-1_1397142321-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> (<img border=«0» width=«28» height=«21» src=«ref-1_1397140559-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">) (12.6)
Полный объём цилиндра:
<img border=«0» width=«269» height=«24» src=«ref-1_1397142826-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> (<img border=«0» width=«28» height=«21» src=«ref-1_1397140559-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">) (12.7)
Проверочное соотношение:
<img border=«0» width=«45» height=«42» src=«ref-1_1397143383-171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103"> (<img border=«0» width=«79» height=«38» src=«ref-1_1397143554-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">).



11. Расчёт и проектирование системы наддува


Для выбора типа охладителя, для его расчёта и проектирования необходимы следующие данные:

снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе:
<img border=«0» width=«311» height=«25» src=«ref-1_1397143815-509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105"> (К) (13.1)
расход наддувочного воздуха:
<img border=«0» width=«525» height=«45» src=«ref-1_1397144324-1057.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106"><img border=«0» width=«52» height=«45» src=«ref-1_1397145381-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> 13.2)
Для расчёта турбокомпрессора определяют мощность, потребляемую компрессором:
<img border=«0» width=«93» height=«45» src=«ref-1_1397145621-275.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108"> (13.3)
где <img border=«0» width=«193» height=«53» src=«ref-1_1397145896-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">  — удельная адиабатная работа сжатия в компрессоре; R — газовая постоянная воздуха (<img border=«0» width=«101» height=«41» src=«ref-1_1397146388-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">).

Удельная адиабатная работа сжатия в компрессоре составит:
<img border=«0» width=«523» height=«56» src=«ref-1_1397146677-1124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">
Мощность, потребляемую компрессором определяем по формуле 13.3:
<img border=«0» width=«341» height=«45» src=«ref-1_1397147801-724.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> (кВт)

12. Построение индикаторной диаграммы


Индикаторную диаграмму строят на отдельном стандартном листе, в системе координат <img border=«0» width=«37» height=«17» src=«ref-1_1397148525-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113"> в соответствии с расчётными величинами выбирается масштабы по осям давлений и объёмов и наносятся равномерные шкалы. На диаграмме обозначают характерные точки цикла: "t " — конец выпуска и начало впуска; «а» — конец впуска и начало сжатия; «с» — конец сжатия и начало сгорания; «z» — конец условного сгорания, «b » — конец расширения и начало выпуска.

Изображают горизонтальные линии, соответствующие Р0= 0,101 кПа и <img border=«0» width=«80» height=«27» src=«ref-1_1397148638-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">.

Для точного построения процессов сжатия и расширения, которые являются политропными, выполняют дополнительные расчёты.

При расчёте и построении процесса сжатия:

1. Выбираем несколько значений объёмов в диапазоне между <img border=«0» width=«45» height=«24» src=«ref-1_1397148827-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">.

2. По уравнению политропы при каждом выбранном объёме рассчитываем давление, результаты заносим в таблицу 14.1.

3. Наносим соответствующие точки но индикаторную диаграмму.

Для процесса расширения выполняют аналогичные расчёты и построения с той разницей, что объёмы выбирают в диапазоне между <img border=«0» width=«51» height=«27» src=«ref-1_1397148972-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">.
Таблица 14.1 — Расчёт процессов сжатия и расширения



Нанесенные на диаграмму промежуточные точки сжатия и точки расширения соединяем плавными кривыми. После этого достраиваем процессы газообмена. Полученная индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания дизеля MANизображена на рисунке 14.1.
<img border=«0» width=«460» height=«666» src=«ref-1_1397149127-10076.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">

Рисунок 14.1 — Индикаторная диаграмма ДВС MAN.

    продолжение
--PAGE_BREAK--