Необхідна ефективна потужність двигуна N_Е. = 85 кВт.

Частота обертання колінчатого вала дизеля n = 1800 хв^-1.

Тактність двигуна i = 4.

Діаметр циліндра D = 0,12 м.

Хід поршня S = 0,14 м.

Геометричний ступінь стиску = 16,5.

Коефіцієнт надлишку повітря = 1,88.

Коефіцієнт витоку продувного повітря = 0.

Відкриття випускних клапанів - за 56 градусів повороту колінчатого вала до нижньої мертвої точки.

Число циліндрів дизеля Z = 4.

Довжина шатуна L = 0,25 м.

Максимальний тиск циклу р_z = 12.5 МПа.

Коефіцієнт корисної дії турбіни з_т. = 0,72.

Механічний коефіцієнт корисної дії турбокомпресора з_{м. т.} = 0,98.

Індикаторний коефіцієнт корисної дії турбіни з_{I. T.} = 0,72.

Коефіцієнт корисної дії повітроохолоджувача з_В. = 0,6.

Відносні втрати теплоти в стінки W_e = 0,1.

Відносні втрати теплоти у випускному колекторі W_вип. = 0,015.

Температура газів, що відробили, у першому наближенні Т_Т. = 877 К.

Тиск навколишнього середовища р₀ = 101300 Па.

Температура навколишнього середовища Т₀ = 293 К.

Газова постійна для повітря R = 288,3 кДж/кг К.

Втрати тиску в повітроохолоджувачі Др_Х. = 0 Па.

Втрати тиску в повітряному фільтрі Др_Ф. = 4000 Па.

Підігрів заряду від стінок циліндра ДТ_Т. = 17 К.

Нижча теплота згоряння палива Q_H. = 42319 кДж/кг.

Теплоємність палива С_р = 2,095 кДж/кг К.

Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми м = 0,95.

3.2 Методика розрахунку робочого процесу

3.2.1 Допоміжні розрахунки

Робочий об`єм циліндра, м²:

. (3.1)

Об`єм камери стиску, м³:

. (3.2)

Відносне переміщення поршня:

, (3.3)

де - кінематичний коефіцієнт:

. (3.4)

Поточне значення об`єму циліндра, м²:

. (3.5)

Теоретично необхідна кількість повітря для спалювання одного кілограма палива, кмоль/кг:

. (3.6)

Хімічний коефіцієнт молекулярної зміни:

. (3.7)

Необхідний середній ефективний тиск дизеля, Па:

. (3.8)

Тиск перед клапанами двигуна, Па:

. (3.9)

Ступінь підвищення тиску в нагнітачі:

. (3.10)

Протитиск на випуску, Па:

. (3.11)

Ступінь підвищення тиску в турбіні:

. (3.12)

3.2.2 Спрощений розрахунок наповнення

Умовний середній тиск у циліндрі двигуна при наповненні, Па:

. (3.13)

Тиск наприкінці наповнення, Па:

. (3.14)

Підігрів заряду внаслідок перетворення кінетичної енергії потоку в теплоту при гальмуванні й стиску, К:

. (3.15)

Тиск залишкових газів у циліндрі, Па:

. (3.16)

Підігрів заряду при наповненні, К:

, (3.17)

де ДТ_Н. = Т_{К. -} Т₀ - підігрів заряду в нагнітачі, К;

ДТ_Х. = Т_{К. -} Т_{S. -} охолодження заряду в холодильнику надувочного повітря, К;

Т_{К. -} температура повітря після нагнітача, К.

Коефіцієнт наповнення:

. (3.18)

Потенційний заряд циліндра, кмоль/цикл:

. (3.19)

Коефіцієнт залишкових газів:

. (3.20)

Кількість свіжої суміші, кмоль/цикл:

. (3.21)

Кількість робочого тіла в циліндрі двигуна наприкінці наповнення, кмоль/цикл:

. (3.22)

Повний об`єм циліндра, м³:

. (3.23)

Температура робочого тіла в циліндрі двигуна наприкінці наповнення, К:

. (3.24)

3.2.3 Визначення параметрів робочого тіла наприкінці процесу стиску

Задаємося середнім показником адіабати стиску k_Сж.

Тоді температура робочого тіла наприкінці стиску, К:

. (3.25)

Теплоємність робочого тіла на ділянці стиску, кДж/кмоль К:

, (3.26)

де а_сж. й b_{Сж. -} коефіцієнти:

; (3.27)

. (3.28)

Середній показник адіабати:

. (3.29)

Прийняте значення середнього показника адіабати k_Сж. повинне відрізнятися від розрахованого по формулі (3.29) не більш, ніж на 5%.

Тиск робочого тіла наприкінці стиску, Па:

, (3.30)

де М_с = М_а - маса робочого тіла в циліндрі, кмоль/цикл.

Поточне значення тиску в циліндрі на ділянці стиску, МПа:

. (3.31)

3.2.4 Визначення параметрів робочого тіла наприкінці "видимого" згоряння

Повний коефіцієнт молекулярної зміни:

. (3.32)

Ступінь підвищення тиску при згорянні:

. (3.33)

Молярна середня теплоємність робочого тіла на ділянці згоряння, кДж/ (кмоль К):

. (3.34)

Питома ентальпія робочого тіла наприкінці "видимого" згоряння:

. (3.35)

Температура робочого тіла наприкінці "видимого" згоряння, К:

. (3.36)

Кількість робочого тіла наприкінці "видимого" згоряння, кмоль/цикл:

. (3.37)

Об`єм робочого тіла наприкінці "видимого" згоряння, м³:

. (3.38)

Попередній ступінь розширення робочого тіла:

. (3.39)

3.2.5 Визначення параметрів робочого тіла наприкінці процесу розширення

Ступінь наступного розширення робочого тіла:

, (3.40)

де V_е - об`єм циліндра в момент відкриття випускних клапанів, м³.

Молярна середня теплоємність робочого тіла наприкінці "видимого" згоряння, кДж/ (кмоль К):

. (3.41)

Задаємося середнім показником політропи розширення n_Р. і визначаємо температуру робочого тіла до моменту відкриття випускних клапанів, К:

. (3.42)

Молярна середня теплоємність робочого тіла в момент відкриття випускних клапанів, кДж/ (кмоль К):

. (3.43)

Питома внутрішня енергія в момент відкриття випускних клапанів, кДж/кмоль:

. (3.44)

Середнє значення показника політропи розширення:

. (3.45)

Якщо прийняте раніше значення n_Р. відрізняється від значення, отриманого по формулі (3.45) більш, ніж на 5%, всі проміжні розрахунки необхідно повторити з новим значенням.

Тиск газів у циліндрі в момент відкриття випускних клапанів, Па:

, (3.46)

де М_е = М_z - кількість робочого тіла в циліндрі в момент відкриття випускних клапанів, кмоль/цикл.

Поточне значення тиску в циліндрі на ділянці розширення, МПа:

. (3.47)

3.2.6 Індикаторні показники двигуна

Повний ступінь наступного розширення:

. (3.48)

Середній індикаторний тиск, Па:

, (3.49)

де n_Сж. = k_{Сж. -} прийнята умова розрахунку процесу стиску.

Індикаторна робота, Дж/цикл:

. (3.50)

Індикаторна потужність, кВт:

. (3.51)

Індикаторний коефіцієнт корисної дії:

. (3.52)

Питома індикаторна витрата палива, кг/кВт ч:

. (3.53)

Середній тиск насосних ходів, Па:

. (3.54)

3.2.7 Ефективні показники двигуна

Середня швидкість поршня, м/с:

. (3.55)

Середній тиск, еквівалентний роботі на подолання опорів у механізмах двигуна, Па:

. (3.56)

Робота на подолання опорів у механізмах двигуна, Дж/цикл:

. (3.57)

Потужність, затрачувана на подолання опорів у механізмах двигуна, кВт:

. (3.58)

Частка роботи, затрачувана на подолання опорів у механізмах двигуна:

. (3.59)

Середній ефективний тиск, Па:

. (3.60)

Ефективний коефіцієнт корисної дії двигуна:

. (3.61)

Ефективна робота двигуна, Дж/цикл:

. (3.62)

Ефективна потужність двигуна, кВт:

. (3.63)

Механічний коефіцієнт корисної дії двигуна:

. (3.64)

Питома ефективна витрата палива, кг/кВт ч:

. (3.65)

Годинна витрата палива, кг/ч:

. (3.66)

Циклова подача палива, кг/цикл:

. (3.67)

3.3 Результати розрахунку робочого процесу