Тепловой расчёт рабочего цикла

Цель теплового расчета: определение основных параметров двигателя S и D при заданной мощности. При выборе конструктивных параметров дизеля руководствуемся следующим. Двигатель должен по технико – экономическим параметрам находиться на уровне лучших, что обусловливает необходимость применения передовых конструктивных решений, выявленных в результате анализа более 20 двигателей указанного класса ведущих мировых производителей (приложение.1). Кроме этого при проектировании необходимо обеспечить максимально возможную унификацию дизеля с двигателем – прототипом – дизелем ЗМЗ-5148. Исходя из вышесказанного, выбираем следующие параметры дизеля.

Номинальная частота вращения дизеля мин-1. Частота вращения коленчатого вала характеризует тип двигателя и его динамические качества.

Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D (S/D) – один из основных конструктивных параметров ДВС. Величину S/D определяем по заданной размерности двигателя: S = 87 мм, D = 94 мм. Значение хода поршня и диаметра цилиндра такие же, как и у прототипа. Таким образом .

Отношение радиуса кривошипа r к длине шатуна l также принадлежит к основным конструктивным параметрам ДВС. Двигатели с большими значениями l имеют меньшие габариты и массу, но увеличение значения l ведет к возрастанию боковой силы, прижимающей поршень к зеркалу цилиндра, что обусловливает снижение механического КПД и увеличение износа цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) двигателя. Кроме этого, при увеличении l также возрастают силы инерции второго порядка в кривошипно-шатунном механизме (КШМ) ДВС, что тоже нежелательно. Современные материалы и технология изготовления деталей ДВС позволяют достичь приемлемого соотношения габаритов и массы двигателя с его механическим КПД при относительно высоких значениях . Исходя из этого, принимаем:

Cтепень сжатия

-

называют отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания,

где Vа – объем надпоршневого пространства при положении поршня в НМТ,

VС – тот же объем при положении поршня в ВМТ.

e - параметр, характеризующий особенности конструкции и рабочего процесса двигателя.

Величина e определяет термический КПД термодинамического цикла ДВС, а следовательно и его эффективные показатели: среднее давление ре, мощность Ne и экономичность. Увеличение e до определенного предела сопровождается улучшением эффективных показателей, а также и пусковых свойств дизеля. При дальнейшем повышении они начинают ухудшаться. Целесообразность увеличения e в дизелях ограничивается началом существенного снижения механического КПД и ростом теплонапряженности деталей двигателя. Для обеспечения надежного самовоспламенения топливовоздушной смеси необходимо завышать степень сжатия на 1 – 2 единицы, так как относительно большие утечки рабочего тела через кольцевые уплотнения и более высокие относительные потери тепла в систему охлаждения приводят к снижению температуры заряда в конце сжатия. Учитывая вышесказанное, выбираем степень сжатия e = 19,5.