ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Тепловой баланс двигателей
Тепловой баланс двигателя дает представление о распределении теплоты, выделяющейся при сгорании топлива. Тепловой баланс может быть составлен на основании данных испытаний двигателя или со значительными допущениями подсчитан аналитическим методом.
Уравнение теплового баланса имеет следующий вид:
,
где: Q– количество теплоты, заключенное в сгоревшем топливе;
QЕ – количество теплоты, эквивалентное эффективной работе двигателя;
QВ – часть полных тепловых потерь, соответствующая количеству теплоты, отводимое системой охлаждения и смазки;
QГ – часть полных тепловых потерь, соответствующая количеству теплоты, отводимое с отработавшими газами;
QН – часть полных тепловых потерь, обусловленная неполным или несовершенным сгоранием топлива в цилиндре двигателя;
QОСТ – остаточный член теплового баланса, учитывающий количество теплоты, теряемое вследствие теплового излучения в окружающую среду, количество теплоты, соответствующее неиспользованной кинетической энергии отработавших газов, количество теплоты, соответствующее потерям на трение и на привод вспомогательных механизмов, а также другие неучтенные потери.
Тепловой баланс карбюраторного двигателя показан на рис. 3.1а, дизельного – на рис. 3.1б.
Количество теплоты, преобразованное в эффективную работу у карбюраторного ДВС, составляет 23–30%, у дизельного ДВС – 36–38 %.
|
|
|
а) б)
Рис. 3.1. Тепловой баланс карбюраторного и дизельного двигателя
Остальная часть теплоты, выделяющаяся при сгорании топлива, поглощается различными тепловыми потерями.
Тепловой баланс в значительной мере зависит от конструктивных особенностей двигателя (тип, основные размеры, степень сжатия, система охлаждения, смазки и др.), а также от ряда эксплуатационных факторов (условия окружающей среды, число оборотов, нагрузка и др.).
Определение основных размеров двигателей
Основными конструктивными размерами ДВС, определяющими его габариты, массу, стоимость, срок службы и другие показатели, являются диаметр цилиндра и ход поршня.
Рабочий объем цилиндра (м3) при заданной эффективной мощности равен:
Диаметр цилиндра определяется по формуле:
Обозначим отношение хода поршня к диаметру цилиндра
Тогда
.
Такой способ определения основных размеров двигателя базируется на обоснованном выборе величины отношения хода поршня к диаметру цилиндра, числа цилиндров и частоты вращения коленчатого вала двигателя.
При выборе отношения y необходимо учитывать, что снижение y имеет преимущества и недостатки.
Преимущества:
1. Позволяет обеспечить умеренную скорость поршня при высоких оборотах и несколько повысить механический КПД.
|
|
|
2. Снижает износ цилиндро-поршневой группы.
3. Повышает коэффициент наполнения.
4. Повышает индикаторный КПД.
5. Понижает высоту и вес двигателя.
Недостатки:
1. Ухудшается форма камеры сгорания.
2. Увеличиваются усилия на поршень.
3. Увеличивается габаритная длина двигателя.
Для современных ДВС значение y = 0.8–1.3
Повышение частоты вращения коленчатого вала позволяет при прочих равных условиях уменьшить рабочий объем двигателя, следовательно, его габарит и массу. Однако при этом возрастают средняя скорость поршня и силы инерции движущихся масс двигателя, снижается механический КПД и экономичность, возрастают требования к топливоподающей аппаратуре дизелей.
Номинальная частота вращения коленчатого вала современных автотракторных ДВС характеризуется следующими данными, мин-1: карбюраторные четырехтактные двигатели грузовых автомобилей 3000–4000; автомобильные дизели 2000–3000; тракторные дизели 1600–2100. Данные по основным размерам наиболее распространенных ДВС приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Основные размеры двигателей внутреннего сгорания
| Основные размеры | Двигатели | ||||||
| СМД14/ 20Н | СМД 60/ 72 | ЗИЛ-130 | ЗИЛ-357 | ЯМЗ-236/ 238/ 240 | Камаз-740 | Cummins L 10 | |
| Vh, л | 1.583 | 1.525 | 0.75 | 0.875 | 1.85 | 1.356 | 1.67 |
| S, мм | 140 | 115 | 95 | 95 | 140 | 120 | 136 |
| D, мм | 120 | 130 | 100 | 108 | 130 | 120 | 125 |
| y , при
ne, мин-1
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||||||