Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания (стр. 4 из 10)
· начало открытия впускного клапана (точка
) устанавливается за 
до прихода поршня в в. м. т.;· закрытие ( точка
) – через 46º после прохода поршнем н. м. т.;· начало открытия выпускного клапана ( точка
) принимается за 46º до прихода поршня в н. м. т.;· закрытие ( точка
) – через 14º после прохода поршнем в. м. т.;· учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания q=30°;
· продолжительность периода задержки воспламенения
. 
В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяем положение точек
по формуле для перемещения поршня : 
мм , (68)где
отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. 
(69)где r = 43мм - радиус кривошипа;
=160мм – длина шатуна.Расчеты ординат точек
сведены в табл. 2.2.Таблица 2.2. - Результаты расчета ординат точек
. | Точки | Положение точек |  |  | Расстояние точек от в. м. т.  , мм |
| | 14º до в. м. т. | 14 | 0,038 | 1,6 |
| | 14º после в. м. т. | 14 | 0,038 | 1,6 |
 | 46º после н. м. т. | 134 | 1,764 | 75,8 |
 | 30o до в.м.т. | 30 | 0,168 | 7,2 |
 | 23o до в.м.т. | 23 | 0,1 | 4,3 |
| | 46º до н. м. т. | 134 | 1,764 | 75,8 |
Положение точки
определяется из выражения: 
, МПа;(70)рс¢¢= 1,25 × 1,84 = 2,3 МПа;
рс¢¢/ Мр=2,3 / 0,05 = 46 мм.
Определяем действительное давление сгорания:
, МПа;(71) 
МПа; 
= 6,43 / 0,05 = 128,6 мм.Нарастание давления от точки
до 
составляет: 
где 
положение точки по горизонтали. Соединяя плавными кривыми точки 
с 
, 
с 
и далее с 
и кривой расширения, 
с 
и линией выпуска, получаем скруглённую действительную индикаторную диаграмму: 
2.12Тепловой баланс
Определяем количество теплоты, введенной в двигатель с топливом:
Qo=Hu×Gt / 3,6, Дж/с; (72)
Qo = 43900 × 18,05 / 3,6 = 220100 Дж/сек.
Определяем теплоту, эквивалентную эффективной работе за 1с:
Qe=1000×Ne, Дж/с. (73)
Определяем теплоту, передаваемую охлаждающей среде:
QB=c×i×D1+2m×nm×( Hu– ΔHu)/(
×Hu) , Дж/с, (74)где с = 0,5 – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей;
m – показатель степени для четырехтактных двигателей при 3310
,m=0,62.
D = 10 см – диаметр цилиндра,
i = 4,- число цилиндров.
Определяем теплоту, унесенную с отработавшими газами:
Qr= (Gt / 3,6)×
, Дж/с, (75)где
и 
определены следующим образом:а) по табл. 8
при α= 0,96, tг=727 0С определяется методом интерполяции 
= 25,46 кДж / (кмоль×град) – теплоемкость остаточных газов, 
б) аналогично по табл. 6
при t0=15 0C определяются: 
=20,806 кДж/(кмоль×град) 
Qr=(18,05 / 3,6) × [0,532 × 33,36 × (1000-273) - 0,5 × 29,12 × (288-273)] = 64600 Дж/с.
Определяем теплоту, потерянную из-за химической неполноты сгорания топлива при α=0,96:
Qн.с= ΔHu×Gt / 3,6 , Дж/с; (76)
Qн.с=2456 × 18,05 / 3,6 = 12300 Дж/с.
Определяем неучтенные потери теплоты:
Qост = Qо – (Qе + QB + Qr + Qн.с), Дж/с; (77)
Qост =220100 – (76500 + 52000 + 64600 + 12300) = 14700 Дж/с.
Составляющие теплового баланса в Дж/с и процентах представлены в табл. 2.3.
Таблица 2.3.- Составляющие теплового баланса.
| Составляющие | Q, Дж/с. | q, %. |
| Qe | 76500 | 34,7 |
| Qв | 52000 | 23,6 |
| Qг | 64600 | 29,3 |
| Qн.с. | 12300 | 5,6 |
| Qост | 14700 | 6,8 |
| Qо | 220100 | 100 |
3. Расчет внешней скоростной характеристики
Для анализа работы автомобильных и тракторных двигателей используются различные характеристики: скоростные, нагрузочные, регуляторные, регулировочные и специальные. Обычно все характеристики получают экспериментальным путем.
Скоростная характеристика показывает изменение мощности, крутящего момента, расходов топлива и других параметров от частоты вращения коленчатого вала.
Скоростная характеристика, полученная при полном дросселе (карбюраторный двигатель), соответствующей номинальной мощности, называется внешней.
На основании теплового расчета, проведенного для режима номинальной мощности, получены следующие параметры, необходимые для расчета и построения внешней скоростной характеристики
1. Эффективная мощность Ne = 76,5 кВт;
2.Частота вращения коленвала при максимальной мощности nN=3310 об/мин;
3.Тактность двигателя t = 4;
4.Литраж Vл = 2,7 л;
5.Ход поршня S = 86 мм;
6.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 килограмма топлива l0 = 14,96 кг возд./ кг топл.;
7.Плотность заряда на впуске rк = r0 = 1,21 кг/м3;
8.Коэффициент избытка воздуха a = 0,96;
9.Удельный эффективный расход топлива gеN = 236 г/(кВт×ч)
Расчетные точки скоростной характеристики.
Принимаем: nmin = 700 об/мин; nx1-1350 об/мин; далее через каждые 650 об/мин и nN = 3310 об/мин.
Значение эффективной мощности:
Значение эффективного крутящего момента:
(79)