Проектный расчёт двигателя внутреннего сгорания прототипа КамАЗ 740.10

 

12.2. Среднее эффективное давление.

        Среднее эффективное давление представляет собой отношение эффективной работы на валу двигателя у единице рабочего объема цилиндра.

        Среднее эффективное давление определяется по среднему индикаторному давлению и среднему давлению потерь

 

 

где - – потери давления на привод нагнетателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

12.3. Механический КПД двигателя.

         Отношение среднего эффективного давления к индикаторному называется механическим КПД двигателя.

         С увеличением потерь в двигателе уменьшается. При снижении нагрузки в карбюраторном двигателе значительно возрастает из – за увеличения потерь на газообмен. При холостом ходе

12.3. Механический КПД двигателя

=0.78

12.4. Эффективный КПД двигателя.

Эффективный КПД определяется по значениям индикаторного и механического КПД

 

      Эффективный КПД характеризует экономность работы двигателя и учитывает степень использования теплоты топлива в двигателе с учетом тепловых и механических потерь.

12.5. Эффективная мощность двигателя.

Полезная работа, получаемая на валу двигателя в единицу времени, называется эффективной мощностью .

                                                                

12.5. Удельный эффективный расход топлива.

 

 

12.6. Часовой расход топлива.

 

Примерные значения эффективных показателей двигателей приведены в таблице 8.3.

Таблица 12.3                                          Эффективные показатели.

Тип двигателя				г/(кВт∙ч)
Дизели с неразделенной камерой в поршне без наддува	0,65…0,85	0,7…0,82	0,30…0,49	210…250
Дизели с разделенными камерами сгорания	0,60…0,70	0,70…0,82	0,26…0,31	280…320
Дизели с наддувом	до 2	0,78…0,9	0,37…0,45	188…230

 

 

 

 

13.Определение основных  параметров и показателей двигателя

13.1. Рабочий объем двигателя.

        По заданным значениям эффективной мощности при частоте вращения КВ , тактности двигателя * и расчетному эффективному давлению определяем объем всех цилиндров (литраж двигателя).

, л

где выражено в кВт; – в МПа; n – в

13.2. Рабочий объем цилиндра.

    (л)

где – i число цилиндров

13.3. Диаметр цилиндра

      С учетом хода поршня S предварительно принятого прототипа определяем диаметр цилинд

 

  , мм

где – К это отношение S/D

Значение диаметра округляем до целых единиц.

13.4. Площадь поршня

,

13.5. Расчетный рабочий объем двигателя.

, л

13.6. Расчетный рабочий объем цилиндра

, л

13.7. Расчетная эффективная мощность

, кВт

Производится сравнение расчетной эффективной мощности с заданным значением, делается вывод о правильности проведенного теплового расчета. Расхождение в значении мощности не должно превышать 5%.

 

 

13.8. Эффективный крутящий момент.

, H∙M

13.9. Литровая мощность.

Литровая мощность характеризует степень форсирования двигателя

,

 

В таблице 9.1 приведены примерные значения литровой мощности двигателей.

Таблица 9.1                                      Значение литровой мощности.

Тип двигателя
Дизели легковых и грузовых автомобилей	20 … 28
Дизели грузовых автомобилей < 3000	10 … 20

 

 

 

 

13.10. Часовой расход топлива.

=33,902,

13.11. Показатели напряженности двигателя.

Удельная поршневая мощность

                                        =15,192, ()                                                            

где площадь поршня,  

Значение удельной поршневой мощности для

Для дизелей – 15 … 25 кВт/

Удельная масса в килограммах на 1 кВт мощности двигателя

                                          =750/154,13=4,86, ()                                                

Удельная литровая масса в килограммах на литр рабочего объема цилиндра

                                               , ()                                                  

Примерные значения удельной и литровой масс лежат в пределах

Для дизелей

= 4… 10 кг/кВт; = 100 … 200 кг/

10. Сравнение основных  параметров двигателя и заданного  прототипа.

         По результатам теплового расчета  провидится технико–экономический анализ полученных основных показателей и параметров. (Таблица 10.1)

         Анализ должен завершаться выводами  о преимуществах и недостатков  проектируемого двигателя.

         В случае значительных отклонений  необходимо объяснить какими  особенностями проектируемого двигателя  эти показатели обеспечиваются.

Таблица 10.1        Основные параметры.

Вид двигателя	Параметры
	, кВт		, л	*	S, мм	D, мм	, кВт/л	МПа	, г/кВт*ч
Проектируемый двигатель	154	2600	1,3575	17	120	120,03	10,86	0,065504	220
Прототип	154,13	2600	1,3575	17	120	120	10,85998	0,065	220

 

 

 

14.Сравнение основных  параметров двигателя и заданного  прототипа

 

По результатам теплового расчета проводится технико – экономический анализ полученных основных показателей и параметров.

Анализ должен завершаться выводами о преимуществах и недостатков проектируемого двигателя.

В случае значительных отклонений необходимо объяснить какими особенностями проектируемого двигателя эти показатели обеспечиваются.

 

 

Таблица 14

Вид двигателя	параметры
	Nе, кВт	nN мин-1	Vh, л	ε	S, мм	D, мм	Nл кВт/л	Ре МПа	gе г/кВт·ч
Проектируемый Двигатель	81	2600	1,3575	17	120	120	16,3	0,8132	219
Прототип	154	2600	1,3575	17	120,1	120	17,05	0,8132	220

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.Построение индикаторной  диаграммы.

.

15.1. Построение свернутой индикаторной диаграммы.

      Построение свернутой индикаторной диаграммы ДВС производится по данным теплового расчета. Диаграмму следует строить в прямоугольных координатах p-S, где р – давление газов в цилиндре, а S – ход поршня. Высота диаграммы должна быть в 1,2 … 1,7 раза больше ее основания. Для построения рекомендуются следующие масштабы.

Масштабы давления:

- при ,

- при .

Масштабы перемещения поршня:

- при S ≤ 80 мм S/мм чертежа.

- при S 80 мм мм S/мм чертежа.

        От начала координат в масштабе по оси абсцисс откладываются значения поршня S. При этом:

 

                                                            

        По оси ординат в масштабе откладываются величины давлений в характерных точках а, c, z, z’, b, r диаграммы, а также значение ро.

        В таблице 12.1 приведены величины давлений процессов  теплового расчета с учетом масштаба давлений .

Таблица 15.1

Наименование параметров	Значение параметров
		, мм
Давление окружающей среды	0,1	2
Давление в конце впуска	0,09	1,8
Давление в конце сжатия	4,6	92
Максимальное давление сгорания теоретического с	8,72	174
Максимальное давление сгорания действительного с	7,412	148,24
Давление в конце расширения	0,41	8,2
Давление остаточных газов	0,125	2,5

 

      Так как значение величин графически близки друг к другу, то допускается условно откладывать на 1 … 1,5 мм соответственно выше и ниже атмосферного давления.

      Построение политроп сжатия и расширения осуществляется по промежуточным точкам (8 … 10 значений). Значения давлений в промежуточных точках политропы сжатия подсчитываются по выражению:

 

                               , МПа                            

 

 

 

 

 

 

где - показатель политропы сжатия.

                                

           

      Значение давлений в промежуточных точках политропы расширения подсчитываются по выражению:

 

                                    , МПа                            

 

где –показатель политропы расширения.

Абсцисса точки Zна индикаторной дизеля определяется по уравнению ,

где - степень предварительного расширения.

      Поэтому, значение  промежуточных точек  определяем по выражению:

                                   

         Рассчитанные значения давлений в промежуточных точках сводятся в таблице 12.2 приведенной в расчетно – пояснительной записке.

         Для округления индикаторной диаграммы необходимо воспользоваться диаграммой фаз газораспределения, которую следует построить в правой верхней части листа. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (постоянная КШМ) следует взять из технической характеристики двигателя или приложения.

Таблица 15.2.

Величины давлений в промежуточных точках политропы сжатия и политропы расширения.

№ точки		Политропа сжатия		Политропа расширения
1	9	69,6	3,48	141,2	7,06
2	11,2	51	2,55	106,6	5,33
3	13,5	39,6	1,98	84,6	4,23
4	15	34,4	1,72	74	3,7
5	16,5	30,2	1,5	65,6	3,28
6	18	26,2	1,31	58,8	2,94
7	19,5	23,8	1,19	53,2	2,66
8	21	21,2	1,06	48,4	2,42
9	22,5	19,2	0,96	44,4	2,22
10	24	17,8	0,89	41	2,05