Определение основных размеров двигателя и показателей его топливной экономичности

Среднее давление механических потерь в двигателе определяется по следующему выражению:

Для двигателей с искровым зажиганием:

При S/D>1 P_м=0,05+0,0155C_n МПа,

При S/D<1 P_м=0,04+0,0135C_n МПа

где C_n-скорость поршня при номинальной мощности.

В моём случае S/D<1,следовательно, Рм=0.22МПа

Среднее эффективное давление:

Р_е= Р_i - Р_м ; Р_е=1.2-0.22=0.98МПа.

Механический КПД двигателя:

η_м= Р_е/ Р_i; η_м= 0,98 / 1.2=0,82;

Исходя из заданной величины эффективной мощности N_e, номинальной частоты вращения n, числа цилиндров i, тактности τ и среднего эффективного давления Р_e, определяется рабочий объём цилиндра двигателя по формуле:

V_h=(30*N_e*τ)/(Р_е*n*i); V_h=(30*93.9*4)/(0,98*5600*4)=0,511 л.

Диаметр цилиндра определяется из выражения:

D=100

где = S/D=0.866-отношение хода поршня к диаметру цилиндра.

Современные автомобильные двигатели проектируются с невысоким значением =0,7…1,0.

D=100 =91.0 мм.

принимаем D=92 мм;

Ход поршня определяется из выражения:

S = D*k = 95*0.869= 78.76мм

Принимаем S = 80 мм

По принятым значениям D и S определяем основные параметры и показатели двигателя:

-рабочий объём цилиндра: V_h=πD²S/4;

V_h=3,14*0.092 *0.080/4=0.531 л.

-эффективная мощность:

N_e=(Ре*V_h*n*i)/(30*τ), кВт;

N_e=(0,98*0.531*4*5600)/(30*4)=97,6 кВт.

-эффективный крутящий момент: М_k=9550 N_e/n,Нм;

М_k=9550*57,6/5600=166,4 Нм.

-средняя скорость поршня: C_n=(S*n)/30=14,93333,м/с

Оценка работы двигателя, с точки зрения использования рабочего объёма, а также тепловой и динамической напряжённости, производится по удельной литровой и поршневой мощностям:

N_л= N_e/V_{h *}i=Р_е*n/(30*τ)=45,9 кВт/л;

N_n= N_e/F_n*i=Р_{е *}S n/(30*τ)=36,7кВт/дм²;

Найдём плотность заряда на впуске:

В = 287 Дж/кг*К – удельная газовая постоянная

Индикаторный КПД двигателя вычисляется по выражению:

η_i=(Р_i*l₀*α)/(Q_H*ρ₀*η_ν)

где l₀=14,5; α-коэффициент избытка воздуха(0,95); Q_H- низшая теплотворная способность топлива (43500 кДж/кг); ρ₀-плотность заряда на впуске, кг/м³; η_ν-коэффициент наполнения(0,8).

η_i=(1,2*14,5*0,93)/(43500*1,21×0,9*10^-3)=0,34;

η_e-эффективный КПД двигателя: η_e=η_i×η_м=0,34*0,82=0,28;

 

Эффективный удельный расход топлива:

g_e=3,6*10⁶ /(Q_H * η_e)=3,6*10⁶/(43500×0,28)=296 г/(кВт×ч).

Часовой расход топлива: G_T= g_e* N_e/1000

G_T=0,296*97,6=28,84 кг/ч.

Результаты теплового расчёта двигателя и его основные размеры записываются в таблице 1.

 

 

Таблица 1

Давление газов, МПа

Температура газов, К

Среднее давление,МПа

КПД

Удельный эффективный расход топлива, г/кВт×ч

Размеры двигателя

Рa

Рc

Рz

Рb

Ta

Tc

Tz

Tb

Рe

Рi

ηi

ηм

ηe

ge

S,мм

D,мм

Vh,л

0,095

2,31

8,32

7,07

0,48

0,98

1,2

0,34

0,82

0,28

0,531

Таблица 2

Сравнение показателей прототипа и результатов теплового расчёта проектируемого двигателя

Показатели	Ne,кВт	D,мм	S,мм	ge,г/кВт×ч
Прототип	93.9
Результаты ручного расчёта	97,6
Результаты машинного расчёта	97,3

Принятые оптимальными результаты машинного расчета используются в дальнейшем при построении индикаторной диаграммы в динамическом расчёте.