Розрахунок вихідних даних для номінального режиму

Розраховуємо робочий об’єм одного циліндру:

V_h= V_л/ I (2.1)

V_h = 0,640 /2 = 0,32 л =0,00032 м³

Визначаємо діаметр циліндру (оціночний):

(2.2)

Хід поршня:

(2.3)

Радіус кривошипу:

(2.4)

Площа поршня представляє собою площу плоскої поверхні поршня, перпендикулярної до осі циліндра:

(2.5)

Відношення радіусу кривошипу до довжини шатуна:

(2.6)

Площа теплообміну поршня F¢_n залежить від конфігурації дна поршня. У двигуні ПЛМ-40 дно поршня плоске,тому F¢_n = F_n₌0,0049 м².

Площа теплообміну кришки:

F_к = (1,1... 1,3) F_n(2.7)

F_к= 1,3 · 0,0049 = 0,00637 м²

Об’єм камери стиснення розраховується за співвідношенням:

(2.8)

Регулювальні дані

Кут початку згоряння j_с залежить від кута випередження запалення Dj_оп_,кут випередження запалювання вказаний в початкових даних:

j_с = 360° - Dj_оп(2.9)

j_с= 360°-20°=340°

Кут кінця згоряння пов'язаний з кутовою тривалістю згоряння Dj_сг, яка визначається в залежності від типу двигуна:

j_z = j_c + Dj_сг (2.10)

де для бензинових ДВЗ Dj_сг = 40... 60^о, приймаю значення 50^о

j_z =340^о+50^о=390^о

Режимні дані

Кутова швидкість обертання кривошипу:

w = 2pn/60 (2.11)

w= 2·3,14·5800/60 = 607 рад/с

Циклова подача палива знаходиться у залежності від циклового заряду повітря.

Цикловий масовий заряд повітря у циліндрі:

Dm_в_ц = V_h × r_к × h_v (2.12)

Dm_в_ц=0,00032 · 1,2 · 0,77=0,0003 кг/цикл

де щільність свіжого заряду на вході до циліндру:

коефіцієнт наповнення дорівнює:

(2.13)

де DР_вп = (0,05... 0,15)×Р_к - втрата тиску на впуску;

DТ=20 К – температура підігріву свіжого заряду на впуску;

=0,05 – коефіцієнт залишкових газів;

=1000 К – температура залишкових газів.

Підігрів свіжого заряду у бензинових двигунів менше ніж у дизельних, так як частоти обертання у них більше і крім цього на підігрів впливає випаровування бензину у впускній системі.

Циклова масова подача палива:

(2.14)

Середня температура стінок T_w прийнята 600 К.

Початкові умови

До початкових умов відносяться всі параметри робочого тіла на початку розрахунку. У даній ФММ початок рахунку відповідає точці "а" на індикаторної діаграмі, при положенні поршня у НМТ і куті повороту кривошипа j = 180°. Початок відліку кута j відповідає положенню поршня в ВМТ.

Початковий тиск дорівнює:

Р_а = Р_к - DР_вп(2.15)

Р_а= 101000-15150=85850 Па

Початкова температура оцінюється за допомогою формули, отриманої на основі балансу енергії на впуску:

(2.16)

Початкова маса робочого тіла у циліндрі дорівнює сумі масових кількостей свіжого заряду та залишкових газів:

m_a = (1 + g)×Dm_вц (2.17)

m_a=(1+0,05) 0,0003=0,000315 кг/цикл

Початковий об’єм циліндру:

(2.18)

Перевіряємо розрахунок за допомогою контрольного рівняння:

P_aV_a = Rm_aT_a

85850 · 0,00036 = 287 · 0,000315 · 345,7

30,906 ≠ 31,253

Значення сторін рівнянь не є рівними, але вони не перевищують допустиму похибку 3%.

Дані для динамічного розрахунку:

Для виконання динамічного розрахунку необхідно знати маси поступально рухаючихся і обертаючихся частин.

Наведена маса поступально рухаючихся частин включає в себе масу поршневого комплекту (поршня, пальця, кілець) і частина маси шатуна, віднесеної до осі поршневого пальця:

m_А = [m_п + (0,2... 0,3)m_ш] F_п(2.19)

m_А =(100 + 0,3 · 150) 0,0049 = 0,71 кг/м²

Таблиця 2.1 – Початкові дані для розрахунку робочого циклу двигуна ПЛМ-40 до програми DVS-2

№	Найменування величини	Чисельн. величини	Позначення та одиниці вимірювання
Номін. Режим	дослідницьк. режим
1.	Код двигуна			Y
2.	Вид розрахунку
3.	Тип двигуна 1.Теплота згоряння палива 2.Показник проц. згоряння	3,5		H_uт, Дж/кг m₁
4.	Конструктивні дані 3. Кількість циліндрів 4.Рядний 5.Діаметр циліндра 6.Площа поршня 7.Радіус кривошипу 8. Співвідношення 9. Площа теплообміну поршня 10.Площа теплообміну кришки 11.Об’єм камери стиснення	0,079 0,0049 0,0325 0,26 0,0049 0,00637 0,000039		І D, м F_n, м² r_к, м l_к F¢_n, м² F_к, м² V_c, м³
5.	Наддув 12.Тиск наддува 13. Температура наддувочного повітря			Р_к, Па Т_к, К
6.	Регулювальні дані 14. Кут початку згоряння 15. Кут кінця згоряння			j_с, град j_z, град
7.	Режимні дані 16.Кутова швидкість валу 17. Коеф. надлишку повітря 18.Циклова подача палива 19.Середня температура стінок	0,98 0,00002	420,500,550,650	w, рад/с a Dm_тц, кг/цикл Т_w, К
8.	Початкові умови 20. Тиск 21.Температура 22.Маса робочого тіла 23.Об'єм робочої полості	0,000315 0,00036		Р_а, Па Т_а, К m_а, кг/цикл V_a, м³
9.	Дані для динамічного розрахунку 24. Маса поступально рухаючихся частин	0,71		m_А, кг
10.	Розрахунковий крок			Dj

1Таблиця 2.2 – Протокол теплового розрахунку

Номінальний режим

РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ АВТОТРАКТОРНОГО ТИПА

НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ – ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА В НАЧАЛЕ ЦИКЛА

P6 = 8.59E+04 T6 = 3.45E+02 M6 = 3.15E-04 V6 = 3.60E-04

P T M V

180 8.749E+04 3.460E+02 3.150E-04 3.575E-04

190 8.853E+04 3.483E+02 3.150E-04 3.557E-04

200 9.088E+04 3.522E+02 3.150E-04 3.503E-04

210 9.470E+04 3.576E+02 3.150E-04 3.413E-04

220 1.003E+05 3.647E+02 3.150E-04 3.288E-04

230 1.081E+05 3.739E+02 3.150E-04 3.128E-04

240 1.188E+05 3.855E+02 3.150E-04 2.934E-04

250 1.334E+05 3.999E+02 3.150E-04 2.710E-04

260 1.535E+05 4.177E+02 3.150E-04 2.460E-04

270 1.815E+05 4.396E+02 3.150E-04 2.190E-04

280 2.213E+05 4.667E+02 3.150E-04 1.907E-04

290 2.790E+05 5.001E+02 3.150E-04 1.621E-04

300 3.647E+05 5.411E+02 3.150E-04 1.342E-04

310 4.948E+05 5.912E+02 3.150E-04 1.080E-04

320 6.940E+05 6.510E+02 3.150E-04 8.481E-05

330 9.913E+05 7.184E+02 3.150E-04 6.551E-05

340 1.389E+06 7.840E+02 3.150E-04 5.103E-05

350 1.957E+06 9.090E+02 3.154E-04 4.204E-05

360 3.610E+06 1.533E+03 3.199E-04 3.900E-05

370 6.449E+06 2.860E+03 3.303E-04 4.204E-05

380 5.970E+06 3.169E+03 3.349E-04 5.103E-05

390 4.167E+06 2.841E+03 3.349E-04 6.551E-05

400 2.906E+06 2.565E+03 3.349E-04 8.481E-05

410 2.083E+06 2.342E+03 3.349E-04 1.080E-04

420 1.550E+06 2.163E+03 3.349E-04 1.342E-04

430 1.198E+06 2.020E+03 3.349E-04 1.621E-04

440 9.603E+05 1.905E+03 3.349E-04 1.907E-04

450 7.952E+05 1.812E+03 3.349E-04 2.190E-04

460 6.781E+05 1.736E+03 3.349E-04 2.460E-04

470 5.935E+05 1.673E+03 3.349E-04 2.710E-04

480 5.315E+05 1.623E+03 3.349E-04 2.934E-04

490 4.859E+05 1.581E+03 3.349E-04 3.128E-04

500 4.524E+05 1.548E+03 3.349E-04 3.288E-04

510 4.282E+05 1.521E+03 3.349E-04 3.413E-04

520 4.114E+05 1.500E+03 3.349E-04 3.503E-04

530 4.010E+05 1.484E+03 3.349E-04 3.557E-04

540 3.960E+05 1.473E+03 3.349E-04 3.575E-04

ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЦИКЛА

L_i = 4.403E+02 р_i = 1.382E+06

h_i = 0.500E+00 g_i = 0.164E+00

Таблиця 2.3 – Протокол динамічного розрахунку

Номінальний режим

ТАБЛИЦА СИЛ И МОМЕНТОВ, ДЕЙСТВУЮЩИХ

В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ

P, H N, H S, H K, H T, H Mi, H*M

0 -1.08E+04 +0.00E+00 -1.08E+04 -1.08E+04 +0.00E+00 +0.00E+00

20 -9.76E+03 -8.71E+02 -9.80E+03 -8.87E+03 -4.16E+03 -1.35E+02

40 -6.97E+03 -1.18E+03 -7.07E+03 -4.58E+03 -5.39E+03 -1.75E+02

60 -3.22E+03 -7.44E+02 -3.31E+03 -9.66E+02 -3.16E+03 -1.03E+02

80 +5.25E+02 +1.39E+02 +5.43E+02 -4.58E+01 +5.41E+02 +1.76E+01

100 +3.48E+03 +9.21E+02 +3.60E+03 -1.51E+03 +3.27E+03 +1.06E+02

120 +5.28E+03 +1.22E+03 +5.42E+03 -3.70E+03 +3.96E+03 +1.29E+02

140 +6.05E+03 +1.03E+03 +6.14E+03 -5.30E+03 +3.10E+03 +1.01E+02

160 +6.22E+03 +5.55E+02 +6.24E+03 -6.03E+03 +1.61E+03 +5.22E+01

180 +6.22E+03 +2.44E-04 +6.22E+03 -6.22E+03 +6.95E-04 +2.26E-05

200 +6.24E+03 -5.58E+02 +6.27E+03 -6.06E+03 -1.61E+03 -5.24E+01

220 +6.12E+03 -1.04E+03 +6.21E+03 -5.36E+03 -3.14E+03 -1.02E+02

240 +5.44E+03 -1.26E+03 +5.59E+03 -3.81E+03 -4.08E+03 -1.33E+02

260 +3.81E+03 -1.01E+03 +3.94E+03 -1.66E+03 -3.58E+03 -1.16E+02

280 +1.19E+03 -3.15E+02 +1.23E+03 -1.04E+02 -1.23E+03 -3.98E+01

300 -1.86E+03 +4.29E+02 -1.90E+03 -5.56E+02 +1.82E+03 +5.92E+01

320 -3.99E+03 +6.77E+02 -4.05E+03 -2.62E+03 +3.08E+03 +1.00E+02

340 -3.37E+03 +3.01E+02 -3.39E+03 -3.07E+03 +1.44E+03 +4.67E+01

360 +6.48E+03 -5.09E-04 +6.48E+03 +6.48E+03 -2.47E-03 -8.01E-05

380 +1.91E+04 +1.70E+03 +1.91E+04 +1.73E+04 +8.12E+03 +2.64E+02

400 +6.85E+03 +1.16E+03 +6.94E+03 +4.50E+03 +5.29E+03 +1.72E+02

420 +3.95E+03 +9.13E+02 +4.06E+03 +1.19E+03 +3.88E+03 +1.26E+02

440 +4.81E+03 +1.27E+03 +4.98E+03 -4.19E+02 +4.96E+03 +1.61E+02

460 +6.38E+03 +1.69E+03 +6.60E+03 -2.77E+03 +5.99E+03 +1.95E+02

480 +7.46E+03 +1.73E+03 +7.66E+03 -5.23E+03 +5.60E+03 +1.82E+02

500 +7.85E+03 +1.33E+03 +7.96E+03 -6.87E+03 +4.03E+03 +1.31E+02

520 +7.82E+03 +6.98E+02 +7.85E+03 -7.58E+03 +2.02E+03 +6.56E+01

540 +7.74E+03 -4.80E-05 +7.74E+03 -7.74E+03 -1.37E-04 -4.44E-06

560 +6.37E+03 -5.69E+02 +6.40E+03 -6.18E+03 -1.64E+03 -5.35E+01

580 +6.20E+03 -1.05E+03 +6.29E+03 -5.43E+03 -3.18E+03 -1.03E+02

600 +5.43E+03 -1.26E+03 +5.58E+03 -3.80E+03 -4.08E+03 -1.32E+02

620 +3.63E+03 -9.61E+02 +3.75E+03 -1.58E+03 -3.41E+03 -1.11E+02

640 +6.77E+02 -1.79E+02 +7.00E+02 -5.90E+01 -6.97E+02 -2.27E+01

660 -3.07E+03 +7.09E+02 -3.15E+03 -9.21E+02 +3.01E+03 +9.79E+01

680 -6.82E+03 +1.16E+03 -6.92E+03 -4.48E+03 +5.27E+03 +1.71E+02

700 -9.61E+03 +8.58E+02 -9.65E+03 -8.73E+03 +4.09E+03 +1.33E+02

720 -1.06E+04 +1.67E-03 -1.06E+04 -1.06E+04 +8.09E-03 +2.63E-04

(Mi)cp=2.865E+01