1.2. Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла

1.2.1. Средне индикаторное давление вычисляется по формуле:

где  – коэффициент полноты индикаторной диаграммы,  = 0,97…0,99 для 4-тактных двигателей:

1.2.2. Среднее эффективное давление:

– для 4-тактных двигателей, отнесенное к полезному ходу поршня:

МПа

где _мех – механический кпд двигателя, который принимается по опытным данным двигателя-прототипа. Для 4-тактного двигателя _мех =0,9.

1.2.3. Рабочий объем двигателя при заданной эффективной мощности вычисляется по формуле:

где N_e – эффективная мощность двигателя;

n – частота вращения коленчатого вала;

i –число цилиндров;

 – тактность двигателя.

1.2.4. Коэффициенты полезного действия и удельные расходы топлива:

– индикаторные кпд двигателя и удельный расход топлива:

– эффективные кпд и удельный расход топлива:

2. Основные размеры двигателя

2.1. Диаметр цилиндра определяется по формуле:

где значение S/D для тепловозных двигателей это отношение изменяется в пределах S/D = 1,0…1,3, примем нижний предел, который характерен для 4-тактных:

– по выбранному значению S/D определяется ход поршня:

– по полученным значениям D, S и по заданному числу цилиндров i определяем основные габаритные размеры двигателя:

2.2. Длина дизеля:

где к =0,5* i –для V- образных двигателей;

С=1…1,5м–удлинение двигателя за счет размещения вспомогательных агрегатов и оборудования дизеля.

2.3. Ширина двигателя:

где А = 5,0…7,0 – для V-образных двигателей.

2.4. Высота двигателя:

где а =5,0…7,0 – для V-образных двигателей;

2.5. Высота двигателя от оси коленчатого вала:

3. Внешний тепловой баланс двигателя

По окончании расчета рабочего процесса двигателя может быть составлен ориентировочный тепловой баланс, дающий представление о распределении тепла, полученного при сгорании топлива. Обычно тепловой баланс представляется в виде:

где Q_o – располагаемое тепло,при

А полезное тепло будет равным:

где

Потери тепла с выхлопными газами находим по формуле:

Определим

Вычислим среднюю мольную теплоёмкость смеси выхлопных газов и продувочного воздуха:

Для 4-тактных двигателей _п =1,05…1,2;

Температура смеси выхлопных газов и продувочного воздуха T_r находится из предположения, что при истечении газов из цилиндра в выхлопной коллектор происходит политропическое расширение с условным показателем политропы m = 1,3…1,35. В этом случае температура выхлопных газов определяется из выражения:

При m=1,33

температура смеси:

где Р_в и Р_р – давление газов в конце расширения и в выхлопном коллекторе МПа;

Т_в и Т_к – температура газов в конце расширения и температура наддувочного воздуха, К;

Т_о – температура окружающей среды, К.

Определим расход выхлопных газов;(При ) М_вых – расход выхлопных газов:

Определим расход воздуха через двигатель:

Рассчитаем мощность, потребляемую турбокомпрессором:

где _ткм – механический кпд турбокомпрессора, равный 0,97…0,99;

G_в – секундный расход воздуха через двигатель:

N_тк – мощность, потребляемая турбокомпрессором:

R_о – газовая постоянная для воздуха; R_о = 287.

Потери тепла на излучение в окружающую среду по опытным данным не превышают 2…3% от располагаемого тепла, т.е.