Тепловой расчёт рабочего цикла

Коэффициент избытка воздуха

,

где GВ, кг – количество воздуха, действительно находящегося в цилиндре,

GВО, кг – теоретически необходимое для полного сгорания цикловой подачи топлива, количество воздуха.

Так для дизельного топлива, состоящего по массе из 87% углерода, 12.5% водорода и 4% кислорода, величина GВО = 14.5 кг воздуха/кг топлива. Теоретически наибольшую литровую мощность при хорошей экономичности двигателя можно получить при a = 1. На практике не удается организовать полное сгорание топлива в цилиндре дизеля при a = 1 из-за невысокого качества смесеобразования, не позволяющего получать однородную гомогенную топливовоздушную смесь. Это приводит к тому, что сгорает смесь, обогащенная топливом, тогда как среднее значение a по объему цилиндра значительно больше единицы, то есть большая часть воздуха (30 - 60%) в сгорании не участвует. Это обусловливает сравнительно низкую литровую мощность дизелей. Современные достижения в области совершенствования РП дизелей с НВТ позволяют осуществлять качественное сгорание при

a= 1,4 ¸1,7. Для номинального режима выбираем a=1,4.

Механический КПД, характеризующий долю (Ne) индикаторной мощности (Ni), развиваемой газами в цилиндре, отдаваемую двигателем потребителю:

,

где NМ – потери индикаторной мощности в ДВС.

Доля NМ индикаторной мощности в дизеле расходуется на:

газообмен: очистку цилиндра от отработавших газов (ОГ) и наполнение его свежим зарядом (мощность насосных ходов);

на трение в парах «поршень – цилиндр», «поршневые кольца – цилиндр», в шатунных и коренных подшипниках (мощность трения);

на привод агрегатов (мощность агрегатов): механизма газораспределения, топливного насоса высокого давления (ТНВД), топливоподкачивающего насоса, масляного насоса системы смазки, генератора.

Оценить величины вышеуказанных потерь на стадии проектирования можно лишь ориентировочно, опираясь на статистические данные по двигателям такого класса. Для расчета принимаем значение hм=0.86 на режиме номинальной мощности. Высокое значение hм при значительной средней скорости поршня

Сm = S×n/30 = 0,094 . 4200/30 = 13,16 м/с

обусловливается относительно невысокими потерями на привод агрегатов (отсутствие распределительного вала).

Максимальное давление цикла рz принимаем равным 11 МПа на основании того, что дизель будет оборудован системой управления периодом задержки воспламенения, способствующей снижению жесткости рабочего процесса (скорости нарастания давления в цилиндре).

Нижеперечисленные параметры дизеля также трудно поддаются оценке на стадии проектирования, поэтому их величинами задаемся ориентировочно на основе статистических данных.

Для быстроходного четырехтактного выбираем следующие значения параметров:

температура остаточных газов

Тr = 850 К;

приращение температуры свежего заряда при наполнении

DТ = 15К;

коэффициент сопротивления впускной системы, включающей в себя винтовой впускной канал, обеспечивающий вращение воздушного заряда в цилиндре,