Основы теории трактора и автомобиля

2.2 РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Формулы приведены по каждому процессу, составляющему действительный цикл ДВС, а также для расчета индикаторных показателей. Обозначения величин, входящих в формулу, и их размерности приведены выше.

2.2.1 Процесс впуска

Процесс впуска является сложным газодинамическим процессом, на протекание которого оказы

вает влияние большое количество факторов. При расчете определяем давление и температура рабочего тела в конце процесса впуска, а также коэффициент остаточных газов и коэффициент наполнения цилиндров.

pa = pк - Dpa (17)

Величина потерь давления на впуске зависит от параметров впускаемого тракта и быстроходности двигателя и лежит в пределах:

Dpa = (0,04 .0,18)p0 - для дизельных двигателей без наддува.

На ПВЭМ Dpк рассчитываем по эмпирической формуле: для дизельных двигателей без наддува

Dpa = (0,01 + 3 ×10 -3 nн) p0 (18)

При этом для дизельных двигателей без наддува принимаем:

p0= 0,1МПа, Тк = Т0= 288К.

Т’к = Тк + DТ (19)

(20)

(21)

(22)

Значениями pr и Tr входящими в формулы (20) .(22) предварительно задаемся:

pr = (1,05 .1,25) p0 - для двигателей без турбонаддува;

Тr= 700 .950К - для дизельных ДВС.

При этом большие значения pr принимаем для высокооборотных двигателей. Задаваясь величиной Тr, учитываем, что при увеличении степени сжатия она снижается, а при увеличении оборотов - возрастает. Величина Тr корректируется после расчета процесса выпуска.

2.2.2 Процесс сжатия

При расчете процесса сжатия определяем давление и температуру в конце процесса сжатия, полагая, что сжатие представляет собой политропный процесс с показателем политропы n1.

pc = pa e (23)

Тс = Таe (24)

Величина среднего значения показателя политропы n1 зависит от степени сжатия, быстроходности двигателя, теплообмена и других факторов. Для дизельных двигателей его значение лежит в пределах:

n1 = 1,34 .1,39.

В программе расчета на ПЭВМ для определения n1, используем эмпирические формулы:

для дизельных двигателей

n1=1,368-[1,5×10-4+2×10-6(e-1)](Tа-400)-1,5×10-3(e-10)+0,002*(nен-30) (27)

2.2.3 Процесс сгорания

В процессе сгорания достигаются максимальные значения давления и температуры рабочего тела в цикле, определение которых и составляет основную задачу расчета процесса сгорания.

При расчете учитываем состав топлива и качество горючей смеси, а также способ смесеобразования, который влияет на выбор степени повышения давления lр.

(26 )

(27)

(28)

, при a< 1 (29)

, при a>=1 (30)

(31)

(32)

(33)

(34)

Температуру в конце видимого процесса сгорания Тz определяем из уравнения сгорания, которое имеет вид:

xZ H р.см + (Сvc + 8,314lp) Тc = m (Сvz + 8,314)Тz (35)

После подстановки приближенных эмпирических выражений для теплоемкостей:

CVc= 20,16 + 1,728 10-3 Тс ; (36)

CVz=(18,4+2,6a)+(1,549+1,382/a)10-3Тz, при a< 1; (37)

CVz=(20,10+0,92/a)+(1,549+1,382/a)10-3Тz, при a>1; (38)

уравнение сгорания приводим к виду

АTz2 + ВТz + F = 0 . (39)

От­сю­да:

(40)

где, коэффициенты определяются выражениями:

A = (1,549 + 1,382/a)10-3 ;

B = (28,414 + 0,92/a)m ; (41)

F = -(0,82Hрс + 20,16 Тc+ 8,314 Тc lp + 1,728Tc210 –3)

рz = lр pс - для дизельных ДВС (42)

r = m Т/ l р Тc. (43)

2.2.4 Процесс расширения

При расчете полагается, что расширение является политропным процессом с постоянным показателем политропы n2.

рв=рz/d (44)

(45)

Значение среднего показателя политропы n2 , также как и n1 , зависит от многих факторов и лежит в пределах:

n2 =1,24 .1,30 - для дизельных ДВС.

В программе расчета их находим по эмпирическим формулам:

n2 = 1,263 - 2,6*10-5 (Tz - 2000) + 4*10-4 d+ 0,028( a - 1) (46)

2.2.5 Процесс выпуска

Значениями давления рb и температуры Тb в конце процесса задаем на начальной стадии теплового расчета.

Проверку ранее принятой температуры остаточных газов производим по формуле:

(47)

Если полученное по этой формуле значение Тr существенно отличается от принятого ранее (dTr > 10%),то корректируем расчет процессов цикла при уточненном значении Тr , принятом предварительно в разделе 2.2.1.

В программе расчета величина отклонения Тr допускается не более 10К.

2.2.6 Расчет индикаторных показателей

Индикаторными показателями оценивают энергетические возможности, качество и эффективность рабочего цикла.

(48)

(49)

(50)

Значение коэффициента полноты индикаторной диаграммы принимается в пределах:

g= 0,92 .0,95 - для дизельных двигателей.

2.2.7 Расчет эффективных показателей и определение основных размеров двигателя

Cредняя скорость поршня

Wп ср = 2×10 -3 S×neн м/с. (51)

Для современных двигателей W n ср = 5,5 .10,5 м/с.

Определяем среднее условное давление механических потерь двигателя, включающие внутренние потери. Внутренние потери включают все виды механического трения, потери на газообмен, на привод вспомогательных механизмов (вентилятор, генератор, топливный, водяной и масляный насосы и др.) вентиляционные потери (движение деталей в среде воздушно-масляной эмульсии и в воздухе), газодинамические потери в дизелях с разделенными камерами сгорания.

 Скачать реферат