Расчет и построение внешней характеристики ДВС

Одной из основных характеристик при проектировании ДВС является внешняя характеристика, которая отражает зависимость основных параметров двигателя, таких как , , ,  от частоты вращения коленчатого вала .

Мощность P_e, кВт [3]:

        ,                                   (4.1)

где - эффективная мощность двигателя, = 180 кВт [исходные данные]; n_ei – текущие (принимаемые) значения частоты вращения коленчатого вала, об/мин; n_p – номинальная частота вращения, n_p= 1850 об/мин [исходные данные]. Зависимость представлена на рисунке 4а.

Вращающий момент , Н∙м [2]: 

.                                                                                              (4.2)

Зависимость представлена на рисунке 4б.

Удельный расход,  г/кВт∙ч [3]:  

      ,                                           (4.3)

где - удельный расход топлива на единицу эффективной мощности, =192,5г/кВт∙ч. Зависимость представлена на рисунке 4в.

 Массовый расход,   кг/ч [3]:

     .                                                                                          (4.4)

Зависимость представлена на рисунке 4г.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

РПОК.МС-311.18.00.00.00 ПЗ

  Среднее эффективное давление

                                                                                                         (4.5)

  Коэффициент наполнения

                                                           (4.6)

                                        

    Расчеты по формулам (4.1) - (4.4) сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1- Зависимость мощности P_e, вращающего момента T_е, удельного расхода g_e и массового расхода G_e от частоты вращения коленвала n_e

 

Параметры	Отношение nх/np
	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
ne (об/c)	24,1	84,2	128,1	161,6	180	169,2
Pe, кВт	38,016	83,664	128,304	163,296	180	169,776
Тe, H×м	264,4	209,8	188,6	182,8	192,5	217,5
ge, г/кВт∙ч	225,792	192,276	172,872	167,58	176,4	199,332
Ge, гр∙ч	24,1	84,2	128,1	161,6	180	169,2
pex, МПа	1,30	1,43	1,46	1,39	1,23	0,97
ηvx	1,6	1,5	1,3	1,2	1,2	1,0

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

РПОК.МС-311.18.00.00.00 ПЗ

                                                                           

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

РПОК.МС-311.18.00.00.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

РПОК.МС-311.18.00.00.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

РПОК.МС-311.18.00.00.00 ПЗ

5 ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Одними из основных параметров кривошипно-шатунного механизма являются диаметр D и ход S поршня. Для построения диаграммы фаз газораспределения вычислен ход и диаметр поршня.

Рабочий объем цилиндра,  л [2]:

        ,                                                                                (5.1)

где t - тактность двигателя, t = 4; P_с – заданная мощность двигателя, P_с=180 кВт; р_э - среднее эффективное давление цикла, МПа;  i – заданное число цилиндров, i=5.

      V_h = 30^. 4^. 180/1,2^. 1850^. 5 = 1,9 л.                                                                 (5.2)

Рабочий объем (геометрический),  м³ [2]:

      ,                                                                                         

где D - диаметр поршня, м; S- ход поршня, м.

       ,                                                                                               (5.3)

где S/D-  заданное соотношение диаметра и хода поршня, S/D=1,2.

       м;

     Принято 130мм. Тогда мм.

Средняя скорость поршня, υ м/с

        ,                                                                                                (5.4)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

РПОК.МС-311.18.00.00.00 ПЗ

         м/с < 13 м/с = [  ].

 Здесь [ ] — максимальная допускаемая скорость поршня, [ ]=13 м/с.

Для построения использованы значения углов, приведенных в задании. Моменты открытия и закрытия клапанов перенесены на индикаторную диаграмму и отмечены на ней точками на соответствующих участках рабочего цикла (рисунок 3а).

Под отрезком V_h ниже оси V построена полуокружность с радиусом, равным половине этого отрезка. Принято, что в определенном масштабе радиус полуокружности равен радиусу кривошипа, так как при движении поршня между мертвыми точками (в пределах рабочего объема) коленвал поворачивается на 180º, т.е. тоже описывает полуокружность.

Радиус кривошипа коленвала, r м:

           r = S / 2,                                                                                                          (5.5)                                         

        r = 0,156/2 = 0,078 м.

Отрезок ОО₁ (см. диаграмму фаз газораспределения, рис.3):

       ,                                                                                                  (5.6)

где λ- соотношение радиуса кривошипа и длины шатуна, λ=0,25.

 м.

Из центра О₁ проведены лучи до пересечения с полуокружностью. Углы наклона лучей φ к горизонтальной оси соответствуют заданным значениям углов открытия и закрытия клапанов. В правой части полуокружности отложены углы открытия выпускного и закрытия впускного клапанов (соответственно φ₂ и φ₃ по заданию), так как эти процессы происходят в зоне НМТ. В левой части отложены углы открытия впускного φ₁ и закрытия выпускного φ₄ клапанов, так как эти процессы происходят в зоне ВМТ. В этой же зоне отложен угол опережения впрыска, который находится в диапазоне . Принято: [3]. Затем найдены проекции полученных на полуокружности точек на соответствующие участки индикаторной диаграммы. Точки пересечения обозначены цифрой, соответствующей индексу угла φ _i.

Диаграмма фаз газораспределения представлена на рисунке 3б. Развернутая – на рисунке 5.

 

l_ш = 4·78 = 312 мм