Расчет параметров внешней скоростной

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

 

 

Расчёт параметров внешней скоростной характеристики

Карбюраторного двигателя

 

(для карбюраторного двигателя - 0,4·n_н £ n_i £ n_н)

 

Зависимость эффективной мощности (кВт) от текущих оборотов

                                                                                                                          (83)

 

где N_ен – эффективная (номинальная) мощность двигателя, кВт;

n_i и n_н - текущая и номинальная частоты вращения двигателя, мин^-1.

Отношением n_i/n_н следует задаться от 0,4 до 1 с шагом 0,05.

Зависимость эффективного удельного расхода топлива (г/кВт·ч)

От текущих оборотов

                                                                                                                         (84)

 

 

где g_ен - номинальный (расчетный) эффективный удельный расход топлива, г/кВт·ч (см. таблицу 16).

Зависимость часового расхода топлива (кг/ч) от текущих оборотов

                                G_тi = g_ei·N_ei·10^-3.                                                          (85)

Зависимость крутящего момента двигателя (Н·м) от текущих оборотов

                                 M_i = 30000·N_ei/(p·n_i).                                                 (86)

     Расчет параметров скоростной характеристики дизельного двигателя приведен в разделе 6. Пример скоростной внешней характеристики карбюраторного двигателя показан на рисунке 11.

 

Рисунок 11  – Внешняя скоростная характеристика

карбюраторного двигателя

 

Расчёт параметров внешней скоростной характеристики

 

Алгоритм расчёта внешней скоростной

(0,5·n_н £ n_i £ n_н)

 

Зависимость эффективной мощности (кВт) от текущих оборотов:

(для дизеля с неразделенной камерой)

                                                                                                                        (87)

 

 

где N_н - номинальная (принятая) мощность двигателя, кВт);

n_i и n_н - текущая и номинальная частоты вращения двигателя мин^-1

     Отношением n_i/n_н следует задаться от 0,5 до 1 с шагом 0,05 и от 1 до 1,08 с шагом 0,02 (всего 15 значений).          

(для дизеля с предкамерой)

 

                                                                                                                        (88)

 

(для дизеля с вихревой камерой)

                                                     (89)

Зависимость эффективного удельного расхода топлива, (г/кВт·ч),

от текущих оборотов

                                                                                                                          (90)

 

     где g_ен - номинальный (расчетный) эффективный удельный расход топлива, г/кВт·ч

 

Зависимость часового расхода топлива (кг/ч) от текущих оборотов

 

                       G_тi = g_ei·N_ei·10^-3                                                                    (91)

 

Зависимость крутящего момента двигателя (Н·м) от текущих оборотов

                        M_i = 30000·N_ei/(p×n_i).                                                          (92)

 

Алгоритм расчёта регуляторной характеристики дизельного двигателя

 (n_н < n_i £ n_хмах)

 

    N_ei = N_н - N_н·(n_i -n_н)/(n_хмах - n_н);                                                            (93)

 

    G_тi = G_тн - (G_тн - G_тх)×(n_i -n_н)/(n_хмах - n_н);                                                 (94)

 

    g_ei = G_тi·10³/N_ei;                                                                                      (95)

 

    М_i = 30000·N_ei/(p·n_i).                                                                              (96)

где G_тн - часовой расход топлива при номинальной мощности, кг/ч

G_тх = (0,25...0,3)· G_тн, кг/ч - часовой расход топлива при максимальных оборотах холостого хода n_хмах = 1,08·n_н.

Пример скоростной внешней характеристики дизеля показан на рисунке 12.

Рисунок 12 – Внешняя скоростная характеристика

дизельного двигателя

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Выбор расчётных и контрольных параметров

 

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ

    

Процесс впуска

 

Таблица А.1 - Пределы изменения параметров процесса впуска

Тип двигателя		рr, кПа			рк, кПа		Тк, оК
Карбюраторный		100+55·10-4·n
Дизельный без наддува		105...125
Дизельный с наддувом: низкий средний высокий		(0,75...1)· рк			1,5· ро (1,5...2,2)· ро (2,2...2,5)· ро		Тк = То·(рк/ро)0,412
Здесь: ро = 100 кПа; То = 293 оК.
Тип двигателя	D Т		hv	Tr, оК		Ta, оК		Pa, кПа
Карбюраторный	10...40		0,7...0,85	900...1000		320...340		70...90
Дизель без наддува	10...25		0,8...0,9	700...900		310...350		70...90
Дизель с наддувом	5...10		0,9...0,97	700...900		320...400		(0,9...0,95)×рк

Процесс сжатия

Таблица А.2 - Пределы изменения параметров процесса сжатия

Тип двигателей	Показатели процесса сжатия
	n1	Рс, кПа	Тс, оК
Карбюраторные	1,34...1,37	900...2000	600...750
Дизели с разделенными камерами	1,34...1,38	2000...4500	700...900
Дизели с неразделенными камерами	1,34...1,38	4000...6000	850...1050

 

Условно принимается, что процесс сжатия в действительном цикле происходит по политропе с переменным показателем n ₁. Учитывая, что процесс сжатия протекает достаточно быстро (0,015 — 0,005 с на номинальном режиме), суммарный теплообмен между рабочим телом и стенками цилиндра за процесс сжатия получается незначительным и величину n ₁ можно оценить по среднему показателю адиабаты k ₁. По номограмме, изображенной на рисунке 13 для соответствующих значений e и Т_а определяется величина k ₁.

Значения показателей политропы сжатия n ₁ в зависимости от k ₁ устанавливаются в следующих пределах:

для карбюратооных двигателей……… n ₁ = (k ₁ -0,00)…(k ₁ -0,04)

для дизелей …………………………….. n ₁ =(k ₁ +0,02)…(k ₁ -0,02)

 

Рисунок 13 - Номограмма для определения показателя адиабаты

                  сжатия k ₁

Процесс сгорания       

Таблица А.3 - Элементарный состав жидких топлив

Топливо	Состав топлива, %				Qн МДж/кг	Мо
	С	Н2	О2	прочие
Керосин	84,9	14,41	0,7	-	43,3	184
Лигроин	85,1	14,3	0,6	-	43,3	-
Бензин	85,4	14,2	0,3	0,1	43,3	100
Бензол	91,7	7,8	-	0,5	39,3	78
Спирт безводный	51,85	12,72	35,43	-	26,85	74
Дизельное топливо	85,7	13,3	1,0	-	43,5	186
Окись углерода СО	42,86	-	57,14	-	10,2	28

 

Здесь Q_н и М_о - низшая удельная теплота сгорания и относительная молекулярная масса топлива.

Таблица А.4 - Пределы изменения коэффициентов в процессе сгорания

Тип двигателя	a	g	m
Карбюраторный двигатель	0.85...0.9	0,06...0,12	1,04...1,1
Однокамерный дизель	1,4...1,65	0,03...0,06	1,03...1,04
Дизель с разделенной камерой	1,25...1,35
Дизель с турбонаддувом	1,8...2,2

Таблица А.5 - Параметры процесса сгорания в автотракторных

Двигателях

Тип двигателя	x	l	r	Tz, оК	Pz, кПа
Карбюраторный двигатель	0,85...0,95	3...4	-	2300...2900	3500...7500
Дизель с неразделенной камерой сжатия	0,70...0,90	1,6...2,5	1,2...1,7	1800...2300	5000...12000
Дизель с разделенной камерой сжатия	0,65...0,80	1,2...1,8	1,2...1,7	1800...2300	5000...12000

Процесс расширения

Величина среднего показателя политропы расширения n ₂ устанавливается по опытным данным в зависимости от ряда факторов. Значение n ₂ возрастает с увеличением коэффициента использования теплоты, отношения хода поршня S к диаметру D цилиндра и интенсивности охлаждения.

Учитывая, что по опытным данным величина среднего показателя политропы расширения n₂ незначительно отличается от показателя адиабаты k₂ и, как правило, в меньшую сторону, при предварительных расчетах новых двигателей величину n₂ можно оценить по величине k₂ для соответствующих значений e, Т_z и a  карбюраторный двигатель рисунок 14 и для соответствующих d, Т_z и a по рисунку 15 для дизельного.

Рисунок 14 - Номограмма определения показателя адиабаты

                 расширения k ₂ для карбюраторного двигателя

 

Рисунок 15 - Номограмма определения показателя адиабаты

                 расширения k ₂ для дизелей

 

 

Таблица А.6 - Пределы изменения параметров процесса расширения

Тип двигателя	Показатели процесса расширения
	n2	Рв, кПа	Тв, оК
Карбюраторный	1,25...1,33	350...600	1200...1700
Дизельный	1,18...1,28	200...500	1000...1400