До розрахунку пускового режиму

Пусковий режим можливий двох видів: при холодному двигуні (в цьому випадку температура стінок дорівнює температурі довкілля Т_w = Т_о) і при гарячому двигуні (в цьому випадку температура стінок як на номінальному режимі Т_w або проміжна між Т_w і Т_о, якщо двигун частково охолоджений). Пусковий режим відрізняється також тим, що двигун працює при мінімально стійкій частоті обертання валу n_min, яка вибирається за рекомендаціми, даними в розділі 2.6 «До розрахунку швидкісних характеристик двигуна». Коефіцієнт навантаження на пусковому режимі K = 0, що відповідає холостому ходу (двигун протягом декількох хвилин прогрівається), тому інші рекомендації див. в розділі 2.7 «До розрахунку характеристик навантажень двигуна».

Дослідження впливу вологості повітря

За великої вологості (у тропічних широтах) в циліндр потрапляє менше кисню і це впливає на усі показники двигуна. Вологість повітря характеризують відносною вологістю, яка є відношенням парціального тиску р_пар пари води до тиску пари в насиченій суміші: , чи вологомісткістю, яка дорівнює відношенню маси пари води до маси сухого повітря .

Усі попередні формули написані для сухого повітря. Для вологого ми повинні записати загальну масову кількість робочого тіла, що складається з сухого повітря і пари води:

m = m_сух + d×m_сух = (1 + d)×m_сух. (2.37)

Тому при використанні рівняння (2.13) враховують долю сухого повітря, а саме

, (2.38)

де

. (2.39)

Величину вологовмісткості d оцінюють за таблицею 2.9.

В розрахунках з сухим кліматом відносна вологість знаходиться в межах y = 30... 40 %, і її не враховують через незначний вплив; в зонах з помірним кліматом y = 50... 60 %; у тропіках відносна вологість досягає y = 90... 100 % і вносить помітний вплив на показники ДВЗ.

 

Таблиця 2.9 – Вологомісткість повітря d при різних температурах і відносній вологості

Температура	Відносна вологість y, %
t, °C
	0,003	0,004	0,005	0,006	0,007	0,008
	0,007	0,009	0,010	0,012	0,013	0,015
	0,014	0,016	0,019	0,022	0,025	0,028
	0,024	0,029	0,034	0,039	0,045	0,050
	0,041	0,050	0,059	0,069	0,078	0,088

 

Зауваження: при використанні рівняння стану (2.18) маса m_а визначається для вологого повітря, оскільки пари води є складовою частиною робочого тіла.

 

Динамічний розрахунок

 

Динамічний розрахунок представлений окремим протоколом (таблиця 2.5). Цей розрахунок виконується тільки для номінального режиму. Результати динамічного розрахунку ілюструють графіками (рисунки 2.7, 2.8, 2.9)

 

 

Рисунок 2.7 - Сили, що діють на поршень і шатун

 

 

Рисунок 2.8 - Сили, що діють на кривошип

 

Рисунок 2.9 - Крутний момент від одного циліндра

 

Складовою частиною динамічного розрахунку є таблиця набігаючих крутних моментів і графік, що зображує вихідний крутний момент на валу двигуна. Останні (таблиця і графік) складаються з врахуванням числа циліндрів, розташуванням циліндрів та порядку їх работи, числа і розташування кривошипів на колінчатому валу двигуна.

Важливими параметрами в цьому випадку є кут розвороту кривошипів колінчастого валу Dj_кр, та кут розвалу блоків циліндрів g в двигунах V-подібної конструкції.

Наприклад, в 4-х цилиндровом рядному двигуні Dj_кр = 720/i = = 180 °, порядок роботи циліндрів 1-3-4-2; у 6-ти цилиндровому V-подібному двигуні: Dj_кр = 720/6 = 120 °, кут розвалу блоків є конструктивним чинником, зазвичай g = 60 ° або g = 90 °.

Таблицю набігаючих крутних моментів студент конструює самостійно, залежно від індивідуального завдання, приклад для 4-х циліндрового рядного двигуна див. таблицю 2.10.

 

Таблиця 2.10 - Таблиця набігаючих крутних моментів, для рядного 4-х циліндрового ДВЗ, Н·м

j, °п.к.в.	1-й циліндр М1	2-й циліндр М2	3-й циліндр М3	4-й циліндр М4	Сумарний момент Мå
… … …

М_{і ср} = М_{å ср} =

 

Значення крутних моментів (колонка для 1-го циліндра від j = 0 до j = 720 °п.к.в.) складаються, і визначається середній індикаторний крутний момент одного циліндра М_{і ср}. Аналогічно визначається середній індикаторний крутний момент двигуна М_{å ср} (права колонка таблиці).

Зразок таблиці для 6-ти циліндрового V-подібного двигуна з кутом розвалу блоків g див. у таблиці 2.11.

 

 

Таблиця 2.11 - Таблиця набігаючих крутних моментів, для V-подібного шестициліндрового ДВЗ

j°	Перший кривошип	Другий кривошип	Третій кривошип	Сумарний момент Мå
лівий цилиндр М1л	правий цилиндр М1п	загальний М1	загальний М2	загальний М3
…

М_{і ср} = М_{å ср} =

 

Якщо колінчастий вал має три кривошипи, то кут розвороту кривошипів Dj_кр = 720/3 = 240 °. В цьому випадку спочатку знаходять загальний момент від двох циліндрів на першому кривошипі, в колонці М_1п усі величини зміщені відносно М_1л на кут g. Моменти на другому і третьому кривошипах зміщені на Dj_кр = 240 ° відповідно до порядку роботи циліндрів.

За даними таблиці 2.10 (чи 2.11) будують діаграму сумарного індикаторного крутного моменту, на вихідному валу двигуна (рисунок 2.10).

Величину середнього індикаторного моменту використовують для контролю правильності теплового і динамічного розрахунку.

Знаючи розраховану по формулі (2.20) ефективну потужність двигуна, можна знайти середній момент на валу

. (2.40)

З іншого боку середній момент на валу визначається з динамічного розрахунку з урахуванням механічних втрат

M_e = (M_i)_ср×h_м. (2.41)

Величини М_е, знайдені за формулами (2.40) і (2.41), мають бути однакові (допустима похибка не більше 10 %).

 

 

 

 

Рисунок 2.10 - Діаграма сумарного індикаторного обертального моменту на валу двигуна