для дизеля без наддува 0,82 • 58 860 + [22,386 + 8,315 • 2]657 + + 2270(2,0 - 1,044) = 1,044(32,475 + 0,00191/,)/, или 0,001994/ + + 33,904 /, - 76 069 = О, откуда

/, = (-33,904 + У 33,904* + 4 • 0,001994 • 7б0б9)/(2 • 0,001994) =

= 2007° С;

Г, = /, + 273 = 2007 + 273 = 2280 К;

для дизеля с наддувом 0,86 • 48 480 + [22,754 + 8,315 • 1,5]798+ + 2270 (1,5 - 1,036)= 1,036(32,162 + 0,00183 /,)/, или 0,001896 tl + 33,320 /, - 70 860 = О, откуда

/, = (-33,32 + /33,32* + 4 • 0,001896 . 70 860)/(2 • 0,001896) =

= 1919° С;

Г, = /,+ 273= 1919 + 273 = 2192 К.

Максимальное давление сгорания для дизелей: без наддува р, = Кр = 2,0 • 4,462 = 8,924 МПа; с наддувом р, = Хрс= 1,5 • 7,538= 11,307 МПа. Степень предварительного расширения для дизелей: без наддува р = цТЛ>.Т) = 1,044 • 2280/(2,0 • 930) = 1,28; с наддувом р = 1АГг/(ХГе) = 1,036 • 2192/(1,5 • 1071) = 1,41. Процесс расширения. Степень последующего расширения для ди-

6eg наддува 8 = е/р = 17/1,28 = 13,28; с наддувом 8 = е/р = 17/1,41 = 12,06.

Средние показатели адиабаты и политропы расширения для дизелей выбираются следующим образом. На номинальном режиме можно принять показатель политропы расширения, с учетом достаточно больших размеров цилиндра, несколько меньше показателя адиабаты расширения, который определяется по номограмме (см. рис. 30). Для дизелей:

без наддува при 8=13,28; Г, = 2280 и а =1,4 2 = 1,2728, а лг принимаем равным 1,260;

с наддувом при 8 = 12,06; Г, = 2192 /С и а = 1,7 = 1,2792, а I «2 принимаем равным 1,267.

Давление и температура в конце расширения для дизелей:

без наддува р, = р,/8"= 8,924/13,28 = 0,343 МПа; =

= Г,/8"-"= 2280/13,28-= 1164 К;

с наддувом р = р,/Ь" = 11,307/12,06- = 0,482 МПа; =

= TJb"- = 2192/12,06-" = 1129 К-

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов для дизелей:

без.наддува Тг = ТJ VKiK1164/0.343/0,105 =784 К; А = 100(784 -750)/784 = 4,3%, что допустимо;

с наддувом Г, = tJ VpblPr = 1129 / V 0,482/0,162 = 786 К;

Д = 100(786 - 800)/786= 1,8%, что допустимо.

Индикаторные параметры рабочего цикла. Теоретическое среднее индикаторное давление

- Рс

Pi =

е -1

для дизеля без наддува Pi 1

4.462 17-1

2(1,28-1) + {\

") 1.37-1 17-3- ).

1,011 МПа;

13.28-2

для дизеля с наддувом р] = [l,5(l,41 - 1)+ 1.41Л

17-1L • > 1.267-Ц

12.061,362-1

jjl,362-1

= 1,266 МПа.

Среднее индикаторное давление для дизелей: без наддува = ф„р(= 0,95 • 1,011 = 0,960 МПа, где коэффициент полноты диаграммы принят ф„ = 0,95;

с наддувом Pt = фнр/ = 0,95 • 1,266 = 1,203 МПа. Индикаторный к. п. д. для дизелей

fli = Plhl{HvJ?,,\)\

без- наддува т); = 0.96 • 14,452 • 1,4/(42,44 • 1.189 • 0.854) = = 0,450;

с наддувом т)г = 1,203 • 14, 452 • 1,7/(42,44 • 1,641 • 0,909) = = 0,467.

Индикаторный удельный расход топлива для дизелей:

без наддува gi = 3600/( „ti0 = 3600/(42,44 • 0,45) = = 189 г/(кВт • ч);

с наддувом gi = 3600/( „т1г) = 3600/(42,44 • 0,467) = = 182 г/(кВт . ч).

Эффективные показатели двигателя. Среднее давление механических потерь

р„ = 0.,089 + 0,0118un.cp = 0,089 + 0,0118 . 10,2 = 0,212 МПа, где средняя скорость поршня предварительно принята Wn.cp= 10,2 м/с.

Среднее эффективное давление и механический к. п. д. для дизелей:

без наддува р - Pt -Рм = 0,960 - 0,212 = 0,748 МПа; ti„ = = pjpi = 0,748/0,96 = 0,779;

с наддувом р = Pi -р = 1,203 - 0,212 = 0,991 МПа; ti„ = = pjpi = 0,991/1,203 = 0,824.

Эффективный к. п. д. и эффективный удельный расход топлива для дизелей:

без наддува % = Т1гТ1„ = 0,45 • 0,779 = 0,351;

g = 3600/( л) = 3600/(42,44 • 0,351) = 242 г/(кВт-ч);

с наддувом Tie = ЧгПм = 0,467 • 0,824 = 0,385;

= 3600/( л) = 3600/(42,44,- 0,385) = 220 г/(кВт.ч).

Основные параметры цилиндра и двигателя. Литраж двигателя

= SOxNjiPen) = 30 • 4 . 170/(0,748 • 2600) = 10,49 л.

Рабочий объем цилиндра

VJi= 10,49/8= 1,311 л.

Диаметр и ход поршня дизеля; как правило, выполняются с отношением хода поршня к диаметру цилиндра S/D > 1. Однако уменьшение S/D для дизеля, так же как и для карбюраторного двигателя, снижает скорость поршня и повышает Т1„. В связи с этим целесообразно принять S/D = 1:

D= 100 /41/a/(uS/D) = 100/4- 1,311/(3,14.1)=118,7мм. Окончательно принимаем D = S - 120 мм.

По окончательно принятым значениям D и S определяются основные параметры и показатели двигателя:

V„ = nDSi/(i - 10«) = 3,14 - 120 - 120 • 8/(4 • 10«) = 10,852 л;

f„ = лОЩ = 3,14 - 120V4 = 11 300 мм* = 113 см

у„.ер = Snl(3 - 10*) = 120 • 2600/(3 - 10*) = 10,4 м/с, что достаточно близко (ошибка < 2%) к ранее принятому значению Уп.ср = = 10,2 м/с;

для дизеля без наддува,

= PeV„n/(30z) = 0,748 - 10,852 - 2600/(30 • 4) = 175,9 кВт;

Me = 3 - 10 - NjicKti) = 30 • 10» - 175,9/(3,14 • 2600) = 646,4 Н-м;

От = Nge = 175,9 . 0,242 = 42,57 кг/ч;

N„ = NJVi= 175,9/10,852 = 16,21 кВт/дм»;

для дизеля с наддувом

Ле = /ел«/(30т) = 0,991 • 10,852 . 2600/<30 - 4) = 233,0 кВт; УИе = 3 - 10* • NJ{M) = 3 - 10» - 233,0/(3,14 - 2600) = 856,2 Н-м; = N,ge = 233,0 . 0,220 = 51,26 кг/ч; = NJV„r= 233,0/10,852 = 21,47 кВт/дм.

Построение индикаторной диаграммы дизеля с наддувом. Масштабы диаграммы (см. рис. 36): масштаб хода поршня ~Ms= 1,5 мм в мм; масштаб давлений - Мр = 0,08 МПа в мм.

Приведенные величины рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания соответственно:

Л5 = 5/М,= 120/1,5 = 80 мм; ОЛ = ЛВ/(е - 1) = 80/(17- - 1) = 5 мм.

Максимальная высота диаграммы (точки г и г) и положение точки г по оси абсцисс

pjMp = 11,307/0,08= 141,3 мм; гг = OA (р - 1) = 5(1,41-1) = = 2,05 « 2 мм.

Ординаты характерных точек:

Pf/Mp = 0,1/6,08 = 1,3 мм; pJMp = 0,17/0,08 = 2,1 мм;

р/Мр = 0,162/0,08 = 2,025 мм; pjMp =р 0,159/0,08 = 1,988 мм;

р,/уИр = 7,538/0,08 = 94,23 мм; р/УИр = 0,482/0,08 = 6,02 мм.

Построение политроп сжатия и расширения проводится графическим методом (см. рис. 36):

а) для луча ОС принимаем угол а = 15°;

б) tgPi = (1 -f- tga)". - 1 = (1 + tg 15°).362 1 0,381; = = 20°49;

в) используя лучи OD и ОС, строим политропу сжатия, начиная с точки с;

г) tg2 = (l-b tga)". - 1 = (1 + tgl5°)-267 1 = 0,350; = = 19°14;

д) используя лучи ОЕ и ОС, строим политропу расширения, начиная с точки г.

Теоретическое среднее индикаторное давление

Pi = FMp/AB = 1254 . 0,08/80 1,254 МПа,

что очень близко к величине pi = 1,266 МПа, полученной в тепловом расчете {F - площадь диаграммы aczzba).

Скругление индикаторной диаграммы. Учитывая достаточную быстроходность рассчитываемого дизеля и величину наддува, ориентировочно устанавливаются следующиефазы газораспределения: впуск- начало (точка г) за 25° до в. м. т. и окончание (точка а") -60° после н. М; т.; выпуск -- начало (точка Ь) за 60° до н. м. т. и окончание <точка а) - 25° после в. м. т.

С учетом быстроходности дизеля принимается угол опережения впрыска 20° (точка с) и продолжительность периода задержки воспламенения Дф1 == 8° (точка /).

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения впрыска определяется положение точек Ь, г,а,а", с и/ ло формуле для перемещения поршня (см. гл. VI):

ЛХ = (ЛВ/2)[(1 - созф) + (Ш) (1 - cos 2ф)],

где К-отнощение радиуса кривошипа к длине шатуна. Выбор величины К производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы ориентировочно устанавливаем Л= 0,270;

Результаты расчета ординат точек Ь, г, а, а", с и / приведены в табл. 13.

Таблица 13

Положение точки с" определяют из выражения

р. = (1,15-М,25) р„ = 1,15 . 7,538 = 8.669 МПа;

р. /Мр = 8,669/0,08 = 108,34 мм.

Точка гд лежит на линии гг ориентироючно вблизи точки г.

Нарастание давления от точки с" до гд составляет 11,307 - 8,669= = 2,638 МПа или 2,638/10 = 0,264 МПа/град п. к. в., где 10 - положение точки гд TIO оси абсцисс, град.

Соединяя плавными кривыми точки г с а, сс / и с" и далее с гд и криюйрасширения.й cfe" (точка Ь" располагается между точками b и а) и далее с г иг, получаем скругленную индикаторную диаграмму raacfc"zj)b"r.

Тепловой бвланс

Общее количестю теплоты, введенной в двигатель с топливом для дизелей:

без наддува Qo = Я„От/3.6 = 42 440 . 42,57/3,6 = 501 850 Дж/с;. с наддуюм Qo= 42 440 • 51,26/3.6 = 604 300 Дж/с. Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с, для дизелей: без наддува Q = 1000 Л = ЮОО • 175,9= 175 900 Дж/с; с наддувом Qe = 1000 Л, = 1000 • 233,0 = 233 ООО Дж/с. Теплота, передаваемая охлаждающей среде, для дизелей: без наддува Q = CiZ>"«"(l/a) = 0,48 • 8 • 12,0+=° • 2600°-® х X (1/1,4) = 178 460 Дж/с;

с наддуюм Qb = 0,53.8. 12,0+. 2600°-® • (1/1,7) = = 184 520 Дж/с,

где С - коэффициент пропорциональности (для четырехтактных двигателей С = 0,45 0,53); / - число цилиндров; D - диаметр цилиндра, см; т - показатель степени (для четырехтактных двигателей m = 0,6 ч- 0,7); п ~ частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

Теплота, унесенная с отработавшими газами (в дизеле с наддувом часть теплоты отработавших газов используется в газовой турбине).

Q, = (G,/3,6) [М (тс;)!; - Mi ijrwjt];

для дизеля без наддува Q, = (42,57/3,6) (0,7315 .31,892 -511-

- 0,7 . 29,09 . 20] = 136150 Дж/с,

где (тс;)!; = (КЙ + = 23,577+ 8,315 = = 31,892 кДж/(кмоль.град); (тс;);=23,577 -определено по табл. 8 методом интерполяции при а = 1,4 и = Г, - 273 = 784 - 273 = = 51 ГС; (тср)!« =(тс,);+ 8,315 = 20,775 + 8,315 =

= 29,090 кДж/(кмоль.град); (mCj,)!" = 20,775 - определено по табл. 5 {графа «Воздух») при /, = - 273 = 293 - 273 = 20°С;

для дизеля с наддувом Q, = (51.26/3,6) [0,8815 • 31.605 • 513-

- 0,85 . 29,144 . 88] = 164770 Дж/с,

где (тс;)!; = (/"4)! + 8.315 = 23,290 + 8,315 = = 31,605 кДж/(кмоль. град);

(тс")!; = 23,290 - определено по табл. 8 методом интерполяции при

а = 1,7 и /, = Г, - 273 = 786 - 273 = 513°С; (тСр)!; = (mCj,)!; +

+ 8,315 = 20,829 + 8,315 = 29,144 кДж/(кмоль-град); (mCj,)!; = = 20,829 -определено по табл. 5 (графа «Воздух») при t = T -

- 273 = 361-273 = 88°С. Неучтенные потери теплоты

QocT = Qo-(Qe+QB + Qr):

для дизеля без наддува Qocr = 501850 -(175900 + 178 460 + + 136 150)= 11 340 Дж/с;

для дизеля с наддувом Qoct = 604 300 - (233 ООО + 184 520 + + 164 770) = 22 010 Дж/с.

Составляющие теплового баланса представлены в табл. 14.

Составляющие теплового баланса

Теплота, эквивалентная эффективной работе ............, • • • :

Теплота, передаваемая охлаждающей среде .................

Теплота, унесенная с отработавшими газамв ................

Неучтенные потери теплоты.....

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом........