Файл: Zapiska-1.docx

3 Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость основных параметров двигателя (эффективная мощность N_е, эффективный крутящий момент М_е, часовой расход топлива G_T, удельный эффективный расход топлива g_e, коэффициент наполнения η_v) от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытой дроссельной заслонке.

По внешней скоростной характеристике определяются максимальные мощностные параметры двигателя и минимальные удельные параметры. Также по внешней скоростной характеристике определяется коэффициент приспособляемости двигателя, равный отношению максимального эффективного момента М_еmax к моменту при максимальной мощности М_еnom:

График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Citroen C5 1.6 THP 115 кВт представлены на рисунке 3.1 (взят с сайта www.Superchips.co.uk)

=282/240=1,175. (3.1)

Рисунок 3.1 — График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Citroen C5 1.6 THP 114 кВт

Для дальнейших расчетов принимается, что максимальный крутящий момент двигателя и частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой он достигается, по графикам прототипа.

Необходимо определить значения крутящего момента двигателя в пределах его рабочего диапазона частот вращения с шагом, обеспечивающим получение не менее 20-30 значений крутящего момента для чего произвести разбиение графиком с равным шагом через 100, 150 или 200 мин^-1.

Основные параметры двигателя в зависимости от угловой скорости вращения коленчатого вала определяются по эмпирическим формулам.

Текущее значение эффективной мощности N_еx, кВт, равно:

= , (3.2)

где а, в, с – коэффициенты корректирования; а = в = с = 1 [1].

Текущее значение эффективного крутящего момента М_еx, кНм, равно:

Текущее значение часового расхода топлива G_Tx, кг/ч, равно:

= . (3.3)

Текущее значение удельного эффективного расхода топлива g_ex, г/(кВтч), для дизельного двигателя с неразделенными камерами равно:

=. (3.4)

В качестве примера представим расчет по формулам (3.2) – (3.4) для

_167,5 мин^-1

= =167,5155= 25962 кВт,

= 225,755 г/(кВтч),

кг/ч.

Для остальных значений ω_x расчеты выполнялись аналогично, результаты расчетов сведены в таблицу 3.1. Кроме того, по полученным данным построена внешняя скоростная характеристика проектируемого 4-х цилиндрового бензинового двигателя (рисунок 3.2).

Таблица 3.1 – Результаты расчета основных параметров двигателя

Рисунок 3.2 – Внешняя скоростная характеристика проектируемого 4-х цилиндрового бензинового двигателя мощностью 114 кВт

4 Динамический расчет кшм с применением эвм

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма проектируемого двигателя заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и сил инерции, что требуется для выполнения расчетов деталей двигателя на прочность и износостойкость, расчета подшипников коленчатого вала, анализа уравновешенности двигателя.

Динамический расчет проводится для номинального режима работы двигателя. В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в КШМ, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому расчет необходимо производить для ряда положений коленчатого вала. Для четырехтактного двигателя силы определяются через каждые 30° угла поворота коленчатого вала в диапазоне от 0° до 720°, а в области резкого изменения величин нагрузок (от 360° до 390°) – через 15°. В качестве нулевого выбирается такое положение кривошипа, при котором поршень находится в верхней мертвой точке (в.м.т.) во время такта впуска.

Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упрощения заменяются одной силой Р_Г, направленной вдоль оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца (рисунок 4.1). Сила Р_Г определяется для ряда значений угла  поворота коленчатого вала по действительной развернутой (в координатах Р – ) индикаторной диаграмме.

Построение развернутой диаграммы производится в следующей последовательности. На листе в координатах Р – V (Р – S) изображается полученная в тепловом расчете индикаторная диаграмма; затем правее ее наносится координатная сетка Р – , при этом ось абсцисс  по горизонтали должна располагаться на уровне линии Р₀ свернутой диаграммы (на развернутой диаграмме показывается не абсолютное давление Р_Г, а избыточное давление Р_Г над поршнем).

Дальнейшее перестроение индикаторной диаграммы осуществляется по методу Брикса: под свернутой диаграммой строится вспомогательная полуокружность и определяется центр Брикса [1]. Из центра О', от левой половины основания полуокружности (что соответствует выбранному нулевому положению кривошипа) под требуемыми углами  откладываются вспомогательные лучи, а из центра Брикса О₁ проводятся линии, параллельные этим лучам, до пересечения с полуокружностью. Из найденных точек проводятся вертикали, которые, пересекая диаграмму на участке, соответствующем требуемому такту двигателя, определяют положения поршня, соответствующие заданным углам . Значения давлений в этих точках переносятся на вертикали соответствующих углов  развернутой диаграммы.