Определим скорость поршня:
Сn=S*n/30000=(80*3200)/30000=8.53 м/с
Среднее давление механических потерь в двигателе определяется по следующему выражению:
Для двигателей с искровым зажиганием:
При S/D>1 Pм=0,05+0,0155Cn МПа,
При S/D<1 Pм=0,04+0,0135Cn МПа
где Cn - скорость поршня при номинальной мощности.
В моём случае S/D<1, следовательно, Рм=0,04+0,0135*8,53=0,155 МПа
Среднее эффективное давление:
Ре= Рi – Рм ; Ре= 0,851- 0.155=0,696 МПа.
Механический КПД двигателя:
ηм= Ре/ Рi; ηм= 0,696 / 0,851=0,818;
Исходя из заданной величины эффективной мощности Ne, номинальной частоты вращения n, числа цилиндров i, тактности τ и среднего эффективного давления Рe, определяется рабочий объём цилиндра двигателя по формуле:
Vh=(30*Ne*τ)/(Ре*n*i); Vh=(30*88,3*4)/(0,696*3200*8)=0,595 л.
Диаметр цилиндра определяется из выражения:
D=100,
где = S/D=0.869 - отношение хода поршня к диаметру цилиндра.
Современные автомобильные двигатели проектируются с невысоким значением =0,7…1,0.
D=100=95,5 мм. Принимаем D=95 мм.
Ход поршня определяется из выражения:
S = D*k = 95*0.869= 82.5
Принимаем S = 82 мм
По принятым значениям D и S определяем основные параметры и показатели двигателя:
-рабочий объём цилиндра:
Vh=πD2S/4;
Vh=3,14*95*82/4*10=0.581 л.
-эффективная мощность:
Ne=(Ре*Vh*n*i)/(30*τ), кВт;
Ne=(0,696*0,581*3200*8)/(30*4)=86,3 кВт.
-эффективный крутящий момент:
Мk=9550 Ne/n, Нм;
Мk=9550*89,3/3200=257,6 Нм.
-средняя скорость поршня:
Cn=(S*n)/30000, м/с, Cn=8,75 м/с.
Оценка работы двигателя, с точки зрения использования рабочего объёма, а также тепловой и динамической напряжённости, производится по удельной литровой и поршневой мощностям:
Nл= Ne/Vh *i=Ре*n/(30*τ)=(0,696*3200)/(30*4)=18,6 кВт/л;
Nn= Ne/Fn*i=Ре *S n/(30*τ)=(0,696*0,82*3200)/(30*4)=15,22 кВт/дм2;
Найдём плотность заряда на впуске:
В = 287 Дж/кг*К – удельная газовая постоянная
ηe - эффективный КПД двигателя: ηe=ηi×ηм=0,29*0,819=0,24;
Индикаторный КПД двигателя вычисляется по выражению:
ηi=(Рi*l0*α)/(QH*ρ0*ην)
где l0=14,5; α - коэффициент избытка воздуха(0,95); QH - низшая теплотворная способность топлива (43500 кДж/кг); ρ0 - плотность заряда на впуске, кг/м3; ην - коэффициент наполнения (0,8).
ηi=(0,851*4,5*0,95)/(43500*1,2×0,8)=0,29;
Эффективный удельный расход топлива:
ge=3,6*106 /(QH * ηe)=3,6*106/(43500×0,24)=345 г/(кВт×ч).
Часовой расход топлива:
GT= ge* Ne/1000, GT=345*86,3=29,7 кг/ч.
Результаты теплового расчёта двигателя и его основные размеры записываются в таблице 1.