2.7 Визначення параметрів циліндра і двигуна

Для двигунів без наддуву та з турбонаддувом визначають орієнтовний робочий об'єм двигуна V_ор, л:

де τ– тактність двигуна.

Для двигунів з механічним наддувом залежність для визначення орієнтовного робочого об'єму двигуна V_ор, л має наступний вигляд:

де N_K – потужність, що витрачається на привод компресора, визначається залежністю:

де Δp – перепад тиску на компрессорі, Па;

Q_П – об’ємна витрата повітря двигуна, м³/с;

η_К – загальний ККД компресора.

Перепад тиску на компресорі Δp, Па, визначає залежність:

Для визначення потужності N_K необхідно побудувати графік залежності загального ККД компресора η_К від об’ємної витрати повітря Q_П згідно з наведеним рівнянням:

де φ_a₁– коєфіціент продувки; у розрахунку приймається φ_a₁=1.

На рисунку Д1 (Додаток Д) приведено приклад побудови графіка. Аргументом залежності є величина Q_П. Розрахунок функції η_К виконується згідно з приведеним равнянням для як найменш п’яти значень Q_П. Згідно з результатами розрахунку заповнюється таблиця 2.9. Діапазон значень Q_П потрібно обирати таким, щоб розрахована величина η_К знаходилась у інтервалі від 0 до 1. Бажано прийняти початкове значення Q_П = 0,1 м³/с, а останнє 0,3 м³/с.

Таблиця 2.9 – Результати розрахунку ККД нагнітача

Q_П

Далі, опираючись на обрану, згідно з початковими даними, діаграму характеристик нагнітачів (рекомендується Додаток Д, рисунок Д2…Д4), відповідно до прийнятого ступеня підвищення тиску у компресорі π_К, необхідно підібрати таке значення Q_П, при якому величина η_К, що розрахована за наведеним рівнянням, буде задовільнювати відповідному значенню на діаграмі.

Якщо функція η_К після виконання розрахунків буде знаходитись поза межами відведеного інтервалу, або її значення не будуть відповідати ККД універсальної характеристики обраного компресора, треба змінити розрахунковий діапазон агрумента Q_П.

При визначенних параметрах Q_П та η_К розраховується потужність N_K та орієнтовний робочий об'єм двигуна V_ор.

У тому випадку, якщо величина Q_П є занадно великою, що призводить до малого значення ККД компресора і, відповідно, відносно великої потужності N_K (більше, ніж 35% від N_e), рекомендується прийняти до розрахункової конструкції замість одного два нагнітача. У цьому випадку треба повторити розрахунок η_Кзі зменшеною вдвічі номінальною потужністю двигуна N_e, а отриману потужність N_Квдвічі збільшити. Розглянуте рішення більш характерне для багатоциліндрових ДВЗ з середнім та високим наддувом.

Для двигунів з механічним наддувом розраховується передавальне число привода нагнітача U_пн:

де – частота обертання ротора компресора, хв^-1, визначається при відомих значеннях величин Q_П та згідно з універсальною характеристикою обраного компресора (Додаток Д).

Визначають об'єм циліндра двигуна V_h, л:

Знаходять діаметр циліндра D, мм:

Хід поршня S, мм:

Діаметр циліндра і хід поршня після визначення необхідно округлити до цілих чи до десятих (у залежності від технічного завдання за узгодженням з керівником) в БІЛЬШИЙ бік.

Обчислюють дійсну середню швидкість поршня V_п.сер_., м/c, і порівнюють її з попередньо прийнятою:

Якщо дійсна і попередньо прийнята середні швидкості поршня відрізняються більш ніж на 1 м/с, необхідно скоригувати її значення і повторити розрахунок механічних втрат та ефективних параметрів двигуна, а також розмірів циліндра.

Фактичний робочий об'єм двигуна V, л: