Автомобильные двигатели

     h_е = h_i h_м,                            (1.14)

где h_м - механический кпд, определяемый по формуле

                            h_м = Р_е/Р_i. 

h_м = 0,936/1,147=0,816;

h_е = 0,363∙0,816=0,296.  
 
 

Удельный эффективный  расход топлива g_е, г/кВтч

                                               g_е = g_i/h_м.                           (1.15)

 g_е = 225,334/0,816=276,182 ,г/кВтч. 

Часовой расход топлива G_т, кг/ч

                             G_т = g_е ∙N_е/1000                                                    (1.16)

G_т = 276,182 ∙81,322/1000=22,46 ,кг/ч.                                         
 
 

Таблица 2 – Основные показатели двигателя

 
 
 
 
 
 
 
 

2. Построение  индикаторной диаграммы 

    На  основании результатов расчета  производим построение индикаторной диаграммы  действительного цикла двигателя. 

    Отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, выбираем равным ходу поршня в масштабе  2:1

    АВ=2∙S=2∙84=168 мм. 

    Отрезок ОА, соответствующий объему камеры сгорания

                       ОА=АВ/(ε-1)                                                                   (2.1) 

    ОА=168/(8,8-1)=21,538 мм.                                              

    Принимаем масштабы диаграммы:

    -масштаб  давления  МПа/мм,

       -масштаб объема _µv=0.002458 л/мм.

      На диаграмме наносим давления  в характерных точках 

    Р_a, Р_с, Р_z, ,Р_b, Р_r,Р_о. 

Построение политроп сжатия и расширения производим аналитическим методом. При  этом определяем ординаты промежуточных расчетных точек по уравнению политропы:

- сжатия PVⁿ¹=const; P_хV_хⁿ¹ =P_аV_аⁿ¹, откуда

                                              P_х =P_а (V_а/V_х) ⁿ¹;                                                  (2.2)

- расширения PVⁿ²=const; P_хV_хⁿ² =P_bV_bⁿ² ,откуда 

                                             P_х =P_b (V_b/V_х) ⁿ² ;                                               (2.3)

Отношения V_а/V_х, V_b/V_х изменяются в пределах 1- ε 

Результаты расчета сводим в таблицу 3.

    

Для получения  действительной индикаторной диаграммы  aa”c’fz_Дb’b”ra (скругление индикаторной диаграммы) производим выбор: 

    

-фаз газораспределения: открытие впускного клапана (точка а’) -устанавливаем  25° до в.м.т., а закрытие (точка а”) –через 60° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b’) принимаем за 55° до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка r’) – 18° после в.м.т.

      

-угла опережения зажигания (точка c’), принимаем угол опережения зажигания в двигателе с искровым зажиганием

j

_ОП.З = 25 град. до в.м.т.;

      

- значения максимального давления  Р_zд =0,85·Р_z =0,85*7,04=5,984 МПа

   

- периода задержки  воспламенения (задержка воспламенения  в двигателе с искровым зажиганием  составляет 

Dj

₁ = 15 град. отрезок c’f = (

j

_ОП.З -

Dj

₁) для бензиновых c’f =25-15=10 град.; 

   

- давления в  верхней мертвой точке процесса  сжатия P_С" = 1,2∙Р_С,

     

P_С"=1,2∙1,7=2,04 МПа

    

Для определения  местоположения указанных точек  устанавливаем связь между углом  φ поворота коленчатого вала и  перемещением поршня

                                    АХ=АВ/2[(1-cosφ)+λ/4(1-cos2φ)],                                (2.5)

где λ –отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (принимаем λ=0,25).

      Расчеты положений точек для  скругления диаграммы сводим  в таблицу 4. 

Таблица 4 –Положения точек диаграммы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Соединяя плавными кривыми точки, получим скругленную  действительную индикаторную диаграмму (рисунок 1). 
 

 
 
 
 
 

                Рисунок 1- Индикаторная диаграмма бензинового двигателя 
 
 
 
 
 
 
 

3 Динамический расчет 

    

На рисунке 2 приведены схемы сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме двигателя. 

                         

                                        

    

Рисунок 2 –Схемы сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме 
 
 

     

3.1 Сила давления  газов 

    

Силу давления газов на поршень Рг, кН определяем по формуле:

                                                                                                                                              (3.1)                                                                                                 

где р – текущее давление газов в цилиндре в любой момент времени, МПа;

       р₀-давление окружающей среды, МПа;

     –площадь поршня, м².

= πD²/4=0,00533 м²,

где D – диаметр цилиндра (D=0.084м). 
 

    

Зависимость силы давления газов, действующей на поршень, от угла поворота коленчатого вала определяем аналитическим методом. Для определения местоположения указанных точек устанавливается  связь между углом  поворота коленчатого вала и изменением объёма цилиндра. 

    

            (3.2)               
где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, принимаем λ=0,25;

   

V_{h –}рабочий объем цилиндра, л. (Vh=0,466 л). 

3.2 Силы инерции

   Сила  инерции Р_j, кН от возвратно- поступательно движущихся масс

                                    ,                                       (3.3)

где m_j- возвратно-поступательно движущиеся массы, кг;

       R- радиус кривошипа, (R=0.042 м);

       - угловая скорость вращения коленчатого вала, ( ₌586,41333 с^-1).

       Центробежные силы инерции определяют  по формулам:

- силы инерции  К_Rш, кН вращающихся масс шатуна

;                                              (3.4)

- силы инерции  К_Rк, кН вращающихся масс кривошипа

;                                               (3.5)

- суммарные центробежные  силы инерции вращающихся масс  К_R, кН

.                                               (3.6)

     Система  сосредоточенных масс, динамически  эквивалентная кривошипно-шатунному  механизму, состоит из массы  m_j=m_п+m_шп, совершающей возвратно- поступательное  движение, и массы m_R, совершающей вращательное движение.

      
 

Принимаем необходимые для расчета величины и вычисляем силы:

 кг/м²- поршень из алюминиевого сплава.

кг/м²-шатун.

 кг/м²-стальной кованный вал со сплошными шейками.

.кг;

 кг;

 кг;

 кг;

 кг;

 кг;

 кг;

 _с^-1;

К_R=-1,4858·0,042(586,41333)²·10^-3=-21,4593 кН. 

3.3 Суммарные силы  и крутящий момент, действующие

в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндра 

     Суммарная  сила Р, кН, действующая на поршень,