Документ 4576657

Тема 8 Расчетный анализ влияния конструктивных и
эксплуатационных факторов на термодинамические и эффективные
показатели ЭУ Определение геометрических размеров ЦПГ и КШМ
Определение индикаторных показателей рабочего цикла двигателя
Степень совершенства организации и эффективности рабочего цикла двигателя по
превращению тепловой энергии в механическую работу оценивается расчетным
определением индикаторных показателей, механических потерь, эффективных
показателей рабочего цикла и основных размеров проектируемого двигателя.
При рассмотрении данного раздела из теории ДВС необходимо признавать , что
основными показателями совершенства организации РЦ ЭУ являются индикаторный
коэффициент полезного использования подведенной теплоты, зависимость
i 
Piд  l0  
Hu   0  V
И индикаторная мощность, определяется зависимостью
Ni 
Piд  iVh  n
120 .
Анализ параметров
определяющих их значение показывает, что основным
термодинамическим параметром остается Piд -- Среднее индикаторное давление.
Среднее индикаторное давление – Рiср. как показатель качества и совершенства
организации рабочего цикла определяет удельную работу, которая совершается или
совершалась бы одним литром рабочего объема. Рассматривая его аналитическую
зависимость
для , бензиновых двигателя
Pi ' 

PC  cг
1
1   1n2 
1   1n1  ,

  1  n2  1
n1  1





МПа
для дизельного двигателя
Pi ' 
сг   пр
PC 
1
1 n2
1 n1 





1

1



1


сг
пр
 ,МПа , нам еще раз
  1 
n2  1
n1  1





предоставляется возможность оценить свою работу по оптимизации организации РЦ.
Это в первую очередь правильный выбор значения степени сжатия, как предельно
приемлемый,
правильная оценка интенсивности теплообмена и правильное
распределение процесса подвода энергии к рабочему телу с учетом реальных условий
использования теплоты. Вот псновные факторы ,которые необходимо держать на
контроле при проектировании. Если у Вас есть какие-то сомнения допускается внести
поправки
С учетом реальных условий, действительное среднее индикаторное давление
определится
из
выражения
следует
принять
равным
Piд  0,94...0,96   Pi ' . От расчетного.
Определение механических потерь при совершении рабочего цикла.
К механическим потерям относятся потери на преодоление сопротивлений сил
трения в узлах соединения подвижных деталей, привод вспомогательных механизмов,
газообмен, привод компрессора, масляного насоса, водяного насоса, генератора,
прерывателя-распределителя, топливных насосов низкого и высокого давления.
Механические потери можно уменьшить с учетом использования современных типов
привода
газораспределительного
механизма,
уменьшением
гидравлических
сопротивлений, исключения необходимости прерывателя-распределителя, установкой
вентилятора системы охлаждения с автоматическим управлением и своих предложений.
Для различных типов двигателей величина потерь среднего индикаторного давления
приравнивается величине среднего давления механических потерь и может быть
определена из следующих соотношений:
для бензиновых двигателей с внешним смесеобразованием, воспламенением от
искры высокого напряжения и числом цилиндров
при
i6
i6 и
и S 1
PM  0,03  0,011 Cтп
S
1
D
PM  0,042  0,015  Cтп
D
PM  0,034  0,013  Cтп
для восьмицилиндровых двигателей
для четырехтактных дизелей с неразделенными камерами сгорания
PM  0,0829  0,011 Cтп
где C тп 
Sn  n
- средняя скорость поршня, м/c;
30
Sп –ход поршня ранее принятый по прототипу, в метрах;
n – номинальная частота вращения ,согласно задания.
Внимание!! При выполнении расчетов по определению затрат мощности на
преодоление механических сопротивлений есть необходимость более глубоко
просмотреть конструкцию проектируемого двигателя с точки зрения уменьшения потерь
индикаторной мощности и повышения механического кпд. Значения коэффициентов
допускается уточнить с учетом предложений по совершенствованию конструкции
отдельных узлов и механизмов.
Эффективные показатели рабочего цикла для проектируемого двигателя
Часть индикаторной энергии, в виде индикаторной работы, расходуется при
совершении рабочего цикла на преодоление механических сопротивлений сил трения и
привод вспомогательных механизмов и агрегатов систем (привод механизма
газораспределения, насосов систем питания, смазки, охлаждения и другие).
Эффективность использования тепловой энергии с учетом выше перечисленных затрат
отражаются следующими эффективными показателями.
Среднее эффективное давление –выражает эффективную работу совершаемую
единицей рабочего объема
Pe  Piд  Pм
, МПа
Эффективная мощность- выражает эффективную работу в единицу времени
Ne 
Pe  iVh  n
120
Механический КПД – определяет эффективность использования индикаторной
работы, мощности
м 
Pe N i  N м

;
Piд
Ni
Эффективный КПД определяет долю общей теплоты, использованной в рабочем
цикле на совершение полезной работы на валу двигателя
e   м i
С учетом конструктивных особенностей двигателя и совершенства организации
рабочего цикла значения индикаторных и эффективных показателей могут изменяться в
следующих пределах:
Показатели рабочего цикла
двигателей
бензинового
дизельного
Среднее индикаторное
давление
Индикаторный КПД
0,8… ..1,4
0,7… 1,2 МПа
0,32…..0,4
0,35…..0,5
Индикаторный расход
топлива Г/кВт час
235… …320
170 …230
Эффективный КПД
0,25… ..0,35
0,35… .0,4
Эффективный расход
топлива
250… …325
210… ..250
Определение геометрических размеров цилиндропоршневой и кривошипношатунной группы двигателя
На основании полученных показателей организации РЦ и задания теперь
предоставляется возможность определить необходимый рабочий литраж, единица которог
совершает определенную работу Pe. Необходимая мощность задана по заданию проекта
iV h 
30  N e  
Pe  n  10 3
, м3
и рабочий объем одного цилиндра
iV h
3
10 ,л
i
Определившись с рабочим объемом цилиндра, определяем его диаметр, с учетом
заданного соотношения хода поршня к диаметру цилиндра S/D, согласно задания
4  Vh
DЦ  100  3
мм
  S / D 
Соответственно отношению (S/D), ход поршня будет равен
Vh 
S П  Dц  S D
, мм .
Значения диаметра цилиндра и хода поршня скорректируйте до целого числа путем
округления полученного значения. После
окончательного определения размеров
диаметра цилиндра и хода поршня уточняется окончательные значения рабочего литража
двигателя, эффективной мощности, крутящего момента и часового расхода топлива.