Где Vn – рабочий объем одного цилиндра, л; i – число цилиндров ДВС; ne – частота вращения коленчатого вала, мин –1; t - тактность ДВС

Средним индикаторным давлением называется точное условное постоянное давление, при котором работа, совершаемая за 1 ход поршня равна работе совершаемой газом за весь цикл

P_i = L_i / F_п^.S, МПа,

где F_п – площадь огневой поверхности поршня, м²; S – ход поршня, м.

Мощность, развиваемая газами внутри цилиндра, называется индикаторной

N_i = L_i / t = P_i ×V_n×i×n_e / 30t, кВт,

где t – время, за которое совершается индикаторная работа, с.

Удельный индикаторный расход топлива это отношение часового расхода топлива к индикаторной мощности ДВС

g_i = G_T^.10³ / N_i, г/(кВт^.ч),

g_i = 3600 / H_u^.h_i = с/h_i,

где H_u – низшая теплота сгорания 1 кг топлива, МДж/кг.

Вопрос 5. Тепловой баланс ДВС. Основные показатели, характеризующие массогабаритные показатели и тепловую напряженность ДВС.

Ответ 5. В процессе работы ДВС не все тепло, полученное в результате сгорания топлива, превращается в полезную работу. Часть энергии расходуется и исчезает в виде тепловых потерь. Общее уравнение теплового баланса ДВС представляет собой следующую математическую зависимость:

Q_т = Q_е + Q_охл + Q_м + Q_г + Q_н.с. + Q_ост,

где Q_т = G_т^.H_u/3600 – теплота, вводимая в цилиндр ДВС при сгорании топлива, кДж/с; здесь: H_u – низшая теплота сгорания 1 кг топлива, кДж/кг; G_т – часовой расход топлива, кг/ч;

Q_е = N_e = G_т^.H_u^.h_е – теплота превращенная в эффективную мощность, кВт; здесь: h_е – эффективный к.п.д. ДВС; N_e – эффективная мощность, кВт.

Q_охл = c_в×G_в×Dt_в – теплота, отводимая от цилиндра ДВС системой охлаждения, кДж/с;

здесь: c_в = теплоемкость рабочего тела системы охлаждения, кДж/(кг^.К); G_в – расход рабочего тела в системе охлаждения, кг/с; Dt_в – перепад температур рабочего тела в системе охлаждения, ^оС;

Q_м = c_м×G_м×Dt_м – теплота, отводимая от деталей ДВС в моторное масло, кДж/с;

здесь: c_м – теплоемкость масла, кДж/(кг^.оС); G_м – расход масла в системе смазки, кг/с; Dt_м – изменение температуры масла в системе смазки, ^оС;

Q_г = (0,3¸0,4)×Q_Т = G×(m₂×c_г×T_г–m₁×c_в×T_о)/3600 – тепло, уносимое с отработавшими газами, кДж/с;

здесь: m₂ – число молей продуктов сгорания, кмоль; m₁ – число молей воздуха, поступившего в двигатель, кмоль; T_г – температура газа в выхлопной трубе, К; T_о – температура воздуха на впуске, К; c_г и c_в – изобарные мольные теплоемкости соответственно газа и воздуха, кДж/кмоль×К;

Q_н.с. = DH_u×G_т/3600 = 33,2×l_o(1-a)×G_т – теплота неполноты сгорания топлива, кДж/с,

Q_ост – неучтенная теплота, Q_ост» 0,1×Q_т.

Основными показателями, характеризующими напряженность работы ДВС является: литровая мощность (N_л); поршневая мощность (N_п), литровая масса (q_л), удельная масса (q_N).

- литровая мощность: N_л = N_e/i×V_n, [кВт/л], где i – число цилиндров; V_n – рабочий объем одного цилиндра.

- поршневая мощность: N_п = N_e/i×F_п, [кВт/дм²], где F_п – площадь огневой поверхности поршня, дм².

- литровая масса: q_л = m_дв/i×V_n , [кг/л], где m_дв – масса двигателя, кг.

- удельная масса: q_N = m_дв/ N_e, [кг/кВт].

Вопрос 6. Кинематика кривошипно-шатунного механизма ДВС.

Ответ 6. Основными параметрами, характеризующими кинематику кривошипно-шатунного механизма ДВС, являются: ход поршня S, скорость поршня V, ускорение поршня a.

Полный ход поршня равен

S = 2r, м,

где r – радиус кривошипа коленчатого вала. В тоже время радиус кривошипа r зависит от длины шатуна l через коэффициент l.

l = r/ l

Текущее значение хода поршня зависит также от угла поворота коленчатого вала j и угла b - отклонения шатуна от оси цилиндра, который приблизительно равен b = arcsin (l sinj).

С учетом вышесказанного текущее значение перемещения хода поршня может быть определено из выражения:

S_x = r[(1-cosj)+l(1-cos2j)/4], м

Так как скорость поршня является первой производной от перемещения поршня, то текущее значение скорости равно

V_x = d(r - rcosj + rl(1- cos2j)/4)/dt.

Заменяя в этом выражении j = wt получаем после дифференцирования, что

V_x = rw[sinj+lsin2j/2], м/с