Расчёт бензинового инжекторного двигателя 84 кВт (стр. 3 из 8)
Максимальная высота диаграммы (точка Z)
Ординаты характерных точек:
; 
; 
; 
; 
Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим или графическим методом. Построение политроп выполняем аналитическим методом, вычисляя 9 точек для промежуточных объемов, расположенных между Vc и Va и между Vz и Vb по уравнению политропы
. Для политропы сжатия 
, откуда 
где Px и Vx – давление и объем в искомой точке процесса сжатия.
Отношение Va/Vx изменяется от 1 до
. Для политропы расширения 
а) политропа сжатия
Отсюда
где
б) политропа расширения
Отсюда
, 
Результаты расчета точек представлены в таблице 1.
Таблица 9
| № точек | OX, мм | OB/OX | Политропа сжатия | Политропа расширения | ||||
 |  , мм |  , МПа |  | , мм |  , МПа | |||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 160 130 110 90 70 50 30 20 14,96 | 1,056 1,3 1,54 1,87 2,41 3,38 5,63 8,45 11,3 | 1,078 1,43 1,798 2,34 3,31 5,24 10,49 18,22 27,05 | 2,29 3,05 3,83 4,98 7,05 11,16 22,34 38,8 57,62 | 0,09 0,122 0,15 0,199 0,28 0,45 0,89 1,55 2,3 | 1,072 1,39 1,74 2,23 3,08 4,75 9,13 15,36 22,28 | 10,72 13,9 17,4 22,3 30,8 47,5 91,3 153,6 222,8 | 0,429 0,556 0,696 0,892 1,23 1,9 3,65 6,144 8,91 |
Действительная или скругленная индикаторная диаграмма отличатся от расчетной за счет опережения зажигания или впрыска (т. с´), повышение давления в конце сжатия (т. c˝). Кроме того на рабочий процесс оказывает влияние период открытия и закрытия клапанов газораспределения (т. a´ a˝ b´ и r´). Для определения местоположения точек c´, b´, r´, a´ и a˝ следует задаться фазами газораспределения и углом опережения зажигания (впрыска), а также соотношение радиуса кривошипа R к длине шатуна Lш. значение данного соотношения. Примем
.В соответствии с принятыми фазами газораспределением и углом опережения зажигания (впрыска) определяют положение точек r´, a´, a˝, c´ и b´ по формуле:
Результаты расчетов приводим в таблице 2
Таблица10
| Обозначение точек | Положение точек | φ° |  | Расстояние точек от ВМТ (AX) мм. |
| r´ | 18° до ВМТ | 18 | 0,0625 | 4,8 |
| a´ | 25° после ВМТ | 25 | 0,119 | 9,2 |
| a˝ | 60° после НМТ | 120 | 1,607 | 123,74 |
| c´ | 35° до ВМТ | 35 | 0,227 | 17,48 |
| b´ | 55° до НМТ | 125 | 1,669 | 128,51 |
Положение точки с" определяется из выражения
2.Тепловой баланс
Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу. В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин. В связи с эти эффективный КПД цикла имеет меньшее значение по сравнению с термическим КПД, который всегда остается меньше единицы вследствие передачи части тепла холодному источнику.
Распределение тепловой энергии топлива, сгорающего в двигателе, наглядно иллюстрируется составляющими внешнего теплового баланса, которые определяются при установившемся тепловом состоянии двигателя в процессе его испытаний. Приближенно составляющие теплового баланса можно найти аналитически по данным теплового расчета двигателя.
Тепловой баланс позволяет определить тепло, превращенное в полезную эффективную работу, т.е. установить степень достигнутого совершенства теплоиспользования и наметить пути уменьшения имевшихся потерь. Знание отдельных составляющих теплового баланса позволяет судить о теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать схему охлаждения, выяснить возможность использования теплоты отработавших газов и т.д.
Тепловой баланс двигателя характеризует распределение тепловой энергии сгоревшего топлива. Приближенно, составляющие теплового баланса можно определить аналитически по данным теплового расчета двигателя.
Уравнение теплового баланса:
Qo= Qe + Qг + Qв + Qн.с.+ Qост.
где Qo – теплота, введенная в цилиндры двигателя с топливом при режиме номинальной нагрузки:
Qe – теплота, превращенная в полезную (эффективную) работу
Qг – теплота, потерянная с отработавшими газами,
где
, 
– молярные теплоемкости продуктов сгорания и свежего заряда, кДж/(кмоль·град.),tг , to – температура отработавших газов и свежего заряда, для расчета примем:
кДж/(кмоль·град), 
кДж/(кмоль·град); 
Qв – теплота, передаваемая охлаждающей среде:
, Дж/с ,где
– коэффициент пропорциональности для 4-х тактных двигателей, 
– эмпирический коэффициент, примем m=0,6 
– число цилиндров, 
Qост – неучтенные потери теплоты:
Представим тепловой баланс в относительных единицах.
Знание абсолютных значений составляющих теплового баланса позволяет осуществить количественную оценку распределения теплоты в двигателе.
Величины отдельных составляющих теплового баланса двигателя не являются постоянными, а изменяются в процессе его работы в зависимости от нагрузки, быстроходности и других факторов.
Характер распределения теплоты, подводимой в цилиндр с топливом, в процессе превращения в полезную эффективную работу наглядно может быть представлен в виде кривых теплового баланса. Графические зависимости строятся на основании определения каждой составляющей в зависимости от частоты вращения, нагрузки, качества смеси и т.д.
Тепловой баланс