Показники робочого циклу в ДВЗ
PAGE \* MERGEFORMAT 1
Лекція 10 Показники робочого циклу в ДВЗ
1. Індикаторні показники робочого циклу
Розглянуті в попередніх лекціях процеси, що відбуваються в ДВЗ, характеризуються індикаторними показниками. Серед них: середній розрахунковий індикаторний тиск, індикаторна потужність, індикаторний коефіцієнт корисної дії (індикаторний ККД), питома індикаторна витрата палива.
Розрахунковим середнім індикаторним тиском називається умовно сталий тиск на поршень, який за один хід поршня виконав би роботу, що дорівнює роботі газів цикл.
На рисунку 8.1 наведено діаграми для визначення роботи дійсного циклу двигуна (рис. 8.1 а) і середнього індикаторного тиску (рис. 8.1 б).
Рис. 8.1 Діаграми для визначення середнього тиску в поршневих ДВЗ
На діаграмі, яку наведено на рисунку 8.1 а, заштриховані площі представляють собою роботу газів за цикл . При цьому (+) – позитивна робота, (–) – робота, затрачена на газообмін (процеси впуску і випуску).
Корисна індикаторна робота
.
При теплових розрахунках прийнято роботу (–) відносити до механічних втрат. Позитивна ж робота (+) може бути умовно замінена рівновеликим за площею прямокутником (рисунок 8.1 б). Висота вказаного прямокутника – середній індикаторний тиск.
Замінимо дійсний цикл розрахунковим, в якому не враховуються втрати тиску на впуск і випуск (рисунок 9.1).
Рис. 8.2 Діаграма для визначення розрахункового індикаторного тиску
В останньому випадку будемо визначати середній розрахунковий індикаторний тиск за формулою:
. (8.1)
Робота розрахункового циклу визначимо, як різницю, виділених на рисунку 8.2 площ:
. (8.2)
Робота розширення на ділянці :
= (8.3)
Робота розширення на ділянці :
(8.4)
Робота стиску на ділянці :
(8.5)
Після підстановки рівнянь (8.3), (8.4), (8.5) у рівняння (8.2), а потім – у рівняння (8.1), отримуємо формулу для визначення середнього розрахункового індикаторного тиску за цикл :
МПа. (8.6)
Для карбюраторних двигунів і двигунів з розподіленим впорскуванням , =1. Отже,
МПа. (8.7)
Дійсний індикаторний тиск рі визначається за формулою:
рі= · , МПа, (8.8)
де =0,9…0,97 – коефіцієнт повноти індикаторної діаграми.
За один цикл в одному циліндрі двигуна виконується індикаторна робота:
Н·м.
Якщо врахувати, що кількість циклів за секунду (n – частота обертання колінчастого вала, хв-1 ; – тактність двигуна), то залежність для визначення індикаторної потужності двигуна має вигляд:
кВт (8.9)
де виражається в МПа; – в літрах; і – кількість циліндрів.
Індикаторний коефіцієнт корисної дії (індикаторний ККД) виражає відношення роботи газів у циліндрі двигуна до енергії, що міститься у витраченому паливі, і визначається за формулою:
(8.10)
де виражається в кВт; – у кДж/кг; – у кг/годину.
Для визначення також використовується формула:
(8.11)
Визначаються індикаторні питомі витрати палива за формулою:
(8.12)
Якщо врахувати формулу (8.12), то отримаємо:
г/кВт·год. (8.13)
Індикаторні показники автомобільних двигунів наведено в таблиці 8.1.
Таблиця 8.1 Індикаторні показники автомобільних двигунів
2. Ефективні показники двигуна
Механічні показники двигуна
Середній ефективний тиск автомобільних двигунів ре визначається за формулою:
ре= рі – рм , (8.14)
де рм – середній тиск механічних втрат. Визначається за емпіричними формулами залежно від типу двигуна, кількості циліндрів, середньої швидкості поршня Vп..с.
Для високофорсованих бензинових двигунів з впорскуванням палива і електронним керуванням середній тиск механічних втрат визначається за формулою [1]:
рM= 0,089+0,0118·Vп..с . (8.15)
Для бензинових двигунів і дизелів середній тиск механічних втрат визначається залежно від відношення S/D , середньої швидкості руху поршня Vп..с , кількості циліндрів і камери згоряння (для дизелів) за формулами, які наведено в таблиці 8.2.
Таблиця 8.2 – Тиск механічних втрат рM
|
Бензинові двигуни
|
|
При S/D 1, i < 6
рM= 0,049+0,0152·Vп..с
|
При S/D < 1, i < 6
рM= 0,034+0,0113·Vп..с
|
При S/D < 1, i = 8
рM= 0,039+0,0132·Vп..с
|
|
Дизелі
|
|
З нерозділеними камерами
рM= 0,089+0,0118·Vп..с
|
Передкамерні
рM= 0,103+0,0153·Vп..с
|
З вихровими камерами
рM= 0,089+0,0135·Vп..с
|
Для проведення розрахунку механічних показників двигунів потрібно вибрати відношення ходу поршня до діаметру циліндру S/D. При цьому використовуються також емпіричні значення, які наведено в таблиці 3.3.
Таблиця 8.3 – Вибір відношення ходу поршня до діаметру циліндра S/D
|
Однорядні двигуни
|
S/D
|
|
Бензинові легкових автомобілів
|
0,9…1,6
|
|
Бензинові вантажних автомобілів
|
1,0…1,5
|
|
Дизелі чотиритактні
|
1,10…1,45
|
|
Дизелі двотактні
|
1,14…1,45
|
|
V-образні двигуни
|
|
|
Бензинові легкових автомобілів
|
0,75…0,95
|
|
Бензинові легкових автомобілів
|
0,92…1,1
|
|
Дизелі чотиритактні
|
0,95…1,4
|
Орієнтовні значення середньої швидкості поршня наведено в таблиці 8.4.
Таблиця 8.4 – Орієнтовні значення середньої швидкості поршня Vп.с.
|
Тип двигуна
|
ne ,хв.-1.
|
Vn.с,м/сек
|