Тепловий розрахунок дизельного двигуна внутрішнього згорання з прототипом ЯМЗ-238Н

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство оборони України

Військова академія (м. Одеса) (ВА м. Одеса)

РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ПРО КУРСОВУ РОБОТУ

Розрахунок двигуна внутрішнього згорання для автомобільної техніки

ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ З ПРОТОТИПОМ ЯМЗ-238Н

(заключний)

Начальник кафедри

полковник __________________________________________ О.В. Лисий

Керівник курсової роботи

викладач кафедри Автомобільної техніки

працівник ЗС України ________________________________ Г.Б. Шишкін

Автор (виконавець)

мол. сержант _______________________________________ Д.С. Судюк

2018 р. - Одеса



ЗМІСТ

двигун внутрішній згорання тепловий розрахунок

ВСТУП

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ,СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНА БУДОВА ТА ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ ПРОТОТИПУ.

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РОЗРАХУНКУ ДВИГУНІВ З ІСКРОВИМ ЗАПАЛЮВАННЯМ

2.1 Розрахунок характеристик робочого тіла

2.2 Розрахунок процесів газообміну

2.3 Розрахунок процесів стиску

2.4 Розрахунок процесів згорання

2.5 Розрахунок процесів розширення

2.6 Визначення індикаторних показників двигуна

2.7 Визначення механічних (внутрішніх) втрат і ефективності показників двигуна

2.8 Методика визначення основних розмірів двигуна та побудови зовнішньої швидкісної характеристики

2.9 Методика побудови індикаторної діаграми та порівняння основних показників проектованого двигуна і прототипу

ВИСНОВКИ

ЛІТЕРАТУРА



ВСТУП

З початком механізації підприємств, організацій, установ двигуна внутрішнього згорання набули досить великого поширення, та використовуються майже у всіх сферах життєдіяльності людини. Проте залишається ряд практично не вирішених проблем, пов'язаних із зниження паливної економічності, питомої маси, вартості виготовлення та експлуатації, екологічні, та інші питання. До теперішнього часу не приділялось достатньої уваги питанню економічності ДВЗ допоки гостро не постала проблема запасу світових ресурсів пального, та продуктів переробки, які необхідні для обслуговування ДВЗ.

Вирішення проблеми економічності двигуна приділяється особлива увага. В даний час створюється велика кількість нових, більш економічних за попередні, зразків ДВЗ. Тому можна сказати, що велика кількість фахівців займається постійним удосконаленням ДВЗ.

Об'єкт дослідження - бензиновий двигун з іскровим запалюванням легкового автомобіля.

Предмет дослідження - теплові процеси двигуна з іскровим запалюванням легкового автомобіля.

Актуальність роботи. Конструкція ДВЗ різних типів обумовлює їхнє використання у найрізноманітніших сферах життєдіяльності людини, що в свою чергу призвело до постійного удосконалення та модернізації двигунів на спеціалізованих підприємствах.

З метою забезпечення необхідних показників двигуна та розробки нових, більш оптимальних зразків є необхідним більш детальні дослідження двигунів і розробка теорії розрахунку усіх робочих процесів двигуна. Розрахунок кожного з робочих процесів двигуна дасть змогу, за допомогою методики порівняння оцінити необхідні показники двигуна, що в свою чергу дасть змогу використовувати ДВЗ більш якісно та економічно у найрізноманітніших сферах існування.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

ВМТ - верхня мертва точка;

НМТ - нижня мертва точка;

ДВЗ - двигун внутрішнього згорання;

ККД - коефіцієнт корисної дії;

КЗ - камера згорання;

КШМ - кривошипно-шатунний механізм;

РТ - робоче тіло;

СЗ - свіжий заряд;

ДДБН - двигун без надуву;

б - коефіцієнт надлишкового повітря;

L0 - кількість свіжої суміші

б* L0 - дійсна кількість повітря яка приймає учать в згорянні;

М - кількість свіжого сумішоутворення;

µ0 - теоретичний коефіцієнт молярної зміни;

с - щільність заряду на впуску в циліндри;

Рк - тиск робочого тіла;

Тк - температура робочого тіла;

R - універсальна газова стала;

?Т - температура підігріву свіжого повітря на впуску;

в2+о - сумарний фактор супротиву впускного тракту;

в - коефіцієнт затухання потоку суміші;

о - коефіцієнт супротиву впускних систем;

Ср/ - теплоємність залишкових газів при сталому тиску;

Ср - теплоємність свіжого повітря при сталому тиску;

ц1 - коефіцієнт до зарядки;

?Ра - гідравлічні втрати у впускному трубопроводі;

? - коефіцієнт залишкових газів;

е - ступінь стиску;

n1 - показник політропи;

Hc - теплота горіння робочої суміші;

HM - найнижча теплота горіння 1 кг палива;

?HM - втрати теплоти на 1 кг палива;

оz - коефіцієнт активного тепловиділення в точці z;

µ - дійсний коефіцієнт молярної зміни робочої суміші;

Z - точка закінчення розрахункового процесу підводу теплоти;

С - точка закінчення розрахункового процесу тиску;

Uz - внутрішня енергія робочого тіла в точці z;

Uc - внутрішня енергія робочого тіла в точці с;

ri - об'єм долі відпрацьованих газів;

Lz`z - коефіцієнт механічної роботи яка здійснюється при ізобарному процесі теплоти;

л - ступінь підвищення тиску при згорянні;

оzHu - процес підводу тепла на 1 кг палива;

лс - степінь підвищення тиску;

д - степінь послідовного розширення;

n2 - середнє значення показника політропи розширення;

Рв - параметри робочого тіла в кінці процесу розширення (тиск);

Тв - параметри робочого тіла в кінці процесу розширення (температура);

Тr*- перевірка правильності вибору параметрів залишкових газів;

ц пд - коефіцієнт повноти індикаторної діаграми;

Pмв - середній тиск механічних втрат;

Сп - середня швидкість поршня за 1 хід;

а,в - постійні коефіцієнти, які залежать від типу двигуна;

S - хід поршня;

n - частота обертання колінчастого валу;

Pe - середній ефективний тиск і механічний ККД;

Pi - індикаторний тиск;

зM - механічний ККД;

зе - ефективний ККД;

qe - ефективний розхід палива;

GT - часовий розхід палива;

iVh - робочий об'єм двигуна;

Neном - номінальна ефективна потужність двигуна;

nном - швидкісний режим;

Pe - середній ефективний тиск;

ф - коефіцієнт тактності;

Vh - робочий об'єм одного циліндра;

D - діаметр циліндра;

К - коефіцієнт короткохідності двигуна;

Мк - ефективний крутний момент;

Nл - літрова потужність двигуна;

Vx - поточний об'єм циліндра;

Pr - сила тиску газів;

Pj - сила тиску інерції мас;

P? - сумарна сила тиску;

N - коефіцієнт бічної сили;

T - коефіцієнт тангенціальної сили;

K - коефіцієнт нормальної сили;



РОЗДІЛ 1.

ЗАГАЛЬНА БУДОВА ТА ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ ПРОТОТИПУ

Двигун ЯМЗ-238 Н - перевірений вітчизняний дизельний двигун для комплектування різних транспортних засобів і промислових установок, що дозволяє здійснювати надійну і економічну експлуатацію техніки. Наша стаття розповість про це агрегаті.

Найбільший виробник дизельних моторів

У 1916 році в місті Ярославлі силами інженера Ст. А. Лебедєва створено підприємство з випуску легкових автомобілів. Подальший розвиток заводу пов'язане з виробництвом вантажних автомобілів, випуск яких був освоєний в 1925 році. Це були ті часи великовантажні моделі вантажопідйомністю до 7 т. Надалі підприємство стало виготовляти самоскиди, автобуси і тролейбуси. На початку п'ятдесятих років завод освоїв серійне виробництво дизельних двигунів. Важливим етапом розвитку слід вважати 1958 рік. В цьому році підприємство було перепрофільовано на випуск дизельних силових агрегатів і отримало назву «Ярославський моторний завод».

Створений завод відразу приступив до розробки нової лінійки дизельних двигунів для самої різної техніки. У 1961 році почалося серійне виробництво дизельних моделей ЯМЗ-236 ЯМЗ-238 ЯМЗ-240. Двигуни відрізнялися потужністю за рахунок використання різної кількості циліндрів (від 6 до 10), що дозволяло встановлювати мотори на найрізноманітнішу техніку, але при цьому мали великий уніфікацією, яка спрощувала обслуговування і можливий ремонт.

Продукція ЯМЗ

В даний час підприємство ЯМЗ («Автодизель») входить до складу автомобільного концерну «Група ГАЗ» і спеціалізується на виробництві наступної продукції:

? середніх і важких дизелів;

? коробок передач і зчеплень для агрегатування з випускаються дизелями;

? дизельних електроагрегатів;

? запасних частин.

Випускаються дизельні силові агрегати володіють різноманітними технічними параметрами:

? потужність - 1200-8000 л. с.;

? обсяг - 445-260 л;

? варіанти виконання: L-образний (рядне), V-образне. Таке різноманіття двигунів, сучасна конструкція, експлуатаційні параметри забезпечили ярославським двигуном широке застосування для комплектування різної комерційної техніки.

Застосування двигунів ЯМЗ-238Н

В асортименті продукції підприємства в даний час знаходиться 38 модифікацій V-образних восьмициліндрових двигунів різного призначення, при цьому 22 з них складають моделі на основі ЯМЗ-238. Таке використання забезпечили якісна конструкція і технічні характеристики двигуна ЯМЗ-238 що дозволяють здійснювати модернізацію мотора.

Найбільше поширення в самій різноманітній техніці багатьох виробників отримала модифікація ЯМЗ-238 Б. При виконанні ЕО основна увага звертається на відсутність зовнішніх дефектів мотора, виконується очищення від бруду та перевіряється рівень робочих рідин. При необхідності виконується заливка до необхідного обсягу. При ТО-1 перевіряють паливні фільтри очищення, змінюється масло в системі змащення спільно з фільтром, підтягуються приводні ремені, виставляються теплові зазори (регулювання клапанів ЯМЗ-238), здійснюються кріпильні роботи. На ТО-2 виконується всі операції ТО-1 крім того, виконується регулювання ТНВД і паливних форсунок, змінюється масло МКПП. Під час відбувається зміна мастильних матеріалів на відповідні майбутнього періоду експлуатації, перевіряється герметичність паливопроводів і системи охолодження двигуна ЯМЗ-238. Виконання ЗА зводиться до огляду двигуна, перевірку на відсутність витоків робочих рідин і протяжки головки блоку відповідно до затвердженої послідовністю.

Характерні несправності двигуна

Незважаючи на тривалий період випуску, налагоджену технологію виробництва і вдалу конструкцію, двигун ЯМЗ-238Н як і будь-який складний механічний агрегат, може виходити з ладу. Для мотора характерні наступні види основних,несправностей:

? порушення в роботі ТНВД і форсунок при застосуванні неякісного палива;

? падіння потужності і оборотів при зносі газорозподільного механізму, забруднення або несвоєчасної заміни масляного фільтра;

? необхідність додаткового регулювання клапанів ЯМЗ-238 при тривалій експлуатації під високими навантаженнями;

? тріщини і відколи підшипників колінчастого вала;

? порушення герметичності трубопроводів під впливом вібрації;

? знос і дефекти поршневих кілець.

За рахунок простого пристрою, тривалого періоду випуску, уніфікації з іншими моторами ремонт ЯМЗ-238Н можна вважати досить складним, а велика кількість запчастин і їх ціна дозволяє виконати ремонтні роботи за доступну вартість. 

Відгуки про силовому агрегаті

Завдяки різноманітному застосування і тривалому періоду використання можна виділити наступні основні моменти у відгуках про експлуатації двигуна:

? Непогана надійність.

? Невисокий витрата палива двигуна ЯМЗ-238Н.

? Можливість застосування на різних видах техніки.

? Низька вібрація працюючого двигуна.

? Якісні технічні характеристики двигуна ЯМЗ-238Н.

? Висока ремонтопридатність.

? Застосування недорогих вітчизняних витратних матеріалів: моторного масла, технологічних рідин, пластичних мастил.

? Доступна ціна ЯМЗ-238Н.

? Забезпеченість запасними частинами.

Наявні гідності і якісні технічні характеристики двигуна ЯМЗ-238Н забезпечують поточну затребуваність силового агрегату у виробників різних видів транспортної техніки та обладнання.

Сфера застосування

Конструкція двигуна дозволяє вести його експлуатацію при температурі навколишнього повітря від мінус 60 градусів до плюс 50 градусів. Мотор здатний працювати на висоті до 4650 метрів над рівнем моря. Технічні характеристики ЯМЗ-238Н дозволили застосовувати його на різній техніці:

? Вантажних автомобілях заводів МАЗ, КрАЗ, Урал.

? Тракторах серії «К» («Кіровець»).

? Автобусах ЛиАЗ.

? Комбайнах.

? Маломірних судах.

? Різної військової техніки.

Модифікації

Перші варіанти двигуна мали подачу повітря з звичайним атмосферним тиском і розвивали потужність до 235 сил при робочому обсязі циліндрів 1486 літра. У міру зростання вимог до токсичності вихлопу постійно підвищувалися всі технічні характеристики ЯМЗ-238. Одним з напрямків вдосконалення двигуна стало підвищення його ресурсу. Останні версії ЯМЗ-238Н мали ресурс до першого капітального ремонту до мільйона км. На фотографії нижче варіантне виконання двигуна з турбокомпресором.

Всього випускалося більше 25 різних варіантів двигуна ЯМЗ-238 з потужністю від 235 до 420 сил і з обертовим моментом в межах 8821764 Н/м. найпотужніші варіанти двигуна несли позначення ЯМЗ-6581 і 7513. В ході модернізацій двигуни стали відповідати нормам вихлопу аж до Євро-4. Останні версії двигуна оснащуються турбокомпресором і радіатором для охолодження стисненого повітря. Для виконання екологічних вимог мотори оснащені сучасним насосом, электроуправляемыми форсунками вприскування палива, різними датчиками і електронним блоком управління.

Обслуговування та ремонт

Двигун вкрай невибагливий до обслуговування і невимогливий до якості масла. Однак міжсервісний інтервал дизеля порівняно малий і становить 20-25 тис. км. Крім заміни масла потрібно регулювання зазорів в приводі клапанів, промивання або заміна всіх фільтрів, перевірка та очистка форсунок впорскування палива і регулювання параметрів паливного насоса. На фотографії ще один турбований ЯМЗ-238Н. Добре видно всі допоміжні вузли і агрегати двигуна.

Виробництво двигунів ЯМЗ-238Н продовжується і зараз, що говорить про величезний потенціал розвитку конструкції. Також на Ярославському заводі продовжується випуск запасних частин для двигунів ранніх моделей, що дозволяє підтримувати ці мотори в працездатному стані



РОЗДІЛ 2.

МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РОЗРАХУНКУ ДВИГУНІВ З ІСКРОВИМ ЗАПАЛЮВАННЯМ

Основою будь - якого транспортного засобу, зокрема наземного, є силова установка - двигун, який перетворює різні види енергії в механічну роботу. Успішне проектування, розробка нових конструкцій й створення досвідчених зразків двигунів внутрішнього згоряння є значною мірою покращенням й більш ефективного його використання людством.

Курсове проектування - заключна частина навчального процесу з вивчення дисципліни, що розкриває ступінь засвоєння необхідних знань, творчого використання їх для вирішення конкретних інженерних задач. Воно служить одночасно початковим етапом самостійної роботи молодого фахівця, який скорочує період його адаптації на виробництві.

Розрахунок двигуна проводиться з метою визначення даних двигуна, які забезпечать якісне виконання його основних задач, таких як :

a) зниження паливної економічності;

b) питомої маси;

c) вартості їх виготовлення і експлуатації;

d) боротьба з токсичними викидами в атмосферу;

e) зниження шуму при експлуатації двигунів.

Таблиця 1.1. Основні вихідні дані дизельного двигуна (з наддувом)

Характеристика	ЯМЗ 238Н	Двигун що розраховується
Тип двигуна	Дизель	Дизель
Тип паливної системи	Об'ємна	Об`ємна
Наявність наддуву	наявний	наявний
Тип системи охолодження	рідинна	рідинна
Номінальна потужність Ne, кВт	300	380
Номінальна частота обертання колінчастого валу n, хв.-1	2100	2600
Ступінь стиску е	16,5	17,5
Коефіцієнт надлишку повітря б	1,6	1,7
Число циліндрів	8/V-подібне	8/V-подібне
Число клапанів на циліндр	2	2
Тип камери згоряння	Нероздільна в поршні	Нероздільна в поршні

2.1 Розрахунок характеристик робочого тіла

Таблиця 1.2. Загальні додаткові дані для видів палива

Тип двигуна	Вид палива	Елементний склад	Молярна маса µ, кг/кмоль	Теплота згоряння , МДж/кг
				O2
ДДБН	Дизель	0,872	0,128	0.01	190	42,6
ДДЗН	Дизель	0,872	0.128	0.01	190	42.6

2.1.1 Визначаємо кількість свіжої суміші за формулою (2.1. та 2.2.).

Кількість повітря, теоретично необхідного для повного згоряння палива, розраховується за формулами (2.1) та (2.2) на основі відомостей , які задані в Таблиці 1.4 Загальні додаткові дані для видів палива:

(2.1)

(2.2.)

де елементний склад палива, який задається в масових долях, які показують вміст кисню і вуглецю в ньому.

Для прикладу використаємо дані розрахунку дизельного двигуна. Формули (2.1) та (2.2) є загальними , і також ,використовуються для розрахунку бензинового двигуна , підставивши відповідні значення елементного складу. Підставивши значення для обох двигунів отримаємо:

Розрахунок кількості паливної суміші для дизельних двигунів який вимірюється в кмоль паливної суміші/кг палива визначається за формулою (2.3):

(2.3)

де кількість свіжої паливної суміші

коефіцієнт надлишку повітря

кількість повітря , теоретично необхідного для повного згоряння палива

Підставивши дані для розрахунку кількості паливної суміші для

Підставивши дані для розрахунку кількості паливної суміші для прототипу ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.1.2. Кількість окремих компонентів продуктів згоряння для дизельного двигуна залежить від даного за умовою б. і визначається за формулами (2.4), (2.5), (2.6), (2.7),

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)

Підставивши дані для розрахунку кількість окремих компонентів продуктів згоряння отримаємо:

кмоль/кг;

кмоль/кг;

кмоль/кг;

кмоль/кг;

Підставивши дані для розрахунку кількість окремих компонентів продуктів згоряння для ЯМЗ-238Н отримаємо:

кмоль/кг;

кмоль/кг;

кмоль/кг;

кмоль/кг;

Для визначення загальної кількості продуктів згоряння для дизельного двигуна, використовуємо формулу (2.8) :

. (2.8)

Підставивши дані для визначення загальної кількості продуктів згоряння отримаємо:

Підставивши дані для визначення загальної кількості продуктів згоряння ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.1.3. Молярні частки окремих компонентів продуктів згорання для дизельних двигунів визначаються за формулами (2.9), (2.10), (2.11), (2.12), і необхідні для уточнення та визначення правильності розрахунку за формулою (2.14):

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)

Підставивши дані для визначення молярних часток окремих компонентів продуктів згорання отримаємо:

Підставивши дані для визначення молярних часток окремих компонентів продуктів згорання для ЯМЗ-238Н отримаємо:

Для перевірки правильності вибору молярних часток для дизельних двигунів використовуємо формулу (2.13). Якщо вибір молярних часток вірний , то їх сума повинна дорівнювати одиниці ()

(2.13)

Підставивши дані для перевірки правильності вибору молярних часток отримаємо:

Підставивши дані для перевірки правильності вибору молярних часток для ЯМЗ-238 отримаємо:

2.1.4. Для визначення теоретичного коефіцієнту молярної зміни для дизельних двигунів використовуємо формулу (2.14), який дорівнює співвідношенню кількості паливної суміші до загальної кількості продуктів згоряння :

(2.14)

Підставивши дані для визначення теоретичного коефіцієнту молярної зміни отримаємо:

Підставивши дані для визначення теоретичного коефіцієнту молярної зміни для ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.2 Методика розрахунку процесів газообміну

Від кількості і складу свіжого заряду в значній мірі залежить отримана в циклі робота ,а відповідно, потужність двигуна. Кількість пальної суміші, що поступає в циліндри на протязі процесу впуску залежить від того , на скільки добре циліндри очищаються від відпрацьованих газів під час випуску в попередньому циклі. Випуск відпрацьованих газів починається в кінці розширення з випередженням до приходу поршня в НМТ.

Перший період процесу випуску називається періодом вільного випуску і закінчується біля НМТ , коли випускний клапан є відкритим менше ніж на половину від свого максимального підйому. Під час другого періоду, тобто при русі поршня від НМТ до ВМТ , випуск відбувається під дією поршня. У випускній і впускній системах двигуна виникають коливальні процеси.

Природа коливальних процесів в системах випуску і впуску має багато спільного. Під час перекриття клапанів в залежності від співвідношення значень тиску в циліндрі p, у впускному і випускному трубках гази можуть рухатися в різних напрямках. В оптимальному випадку при через впускний клапан в циліндр поступає свіжий заряд, а через випускний виходять відпрацьовані гази. Через деякий час після відкриття впускного клапана тиск в циліндрі і перед клапаном вирівнюються і з цього моменту починається впуск.

Розрахунок процесу газообміну розділимо на декілька етапів:

1) Умови на впуску в циліндр: оберемо значення атмосферного тиску р₀ та температури навколишнього середовища Т₀ на вході у ДВЗ та занесемо ці дані у таблицю. Після чого визначимо щільність заряду на впуску .

2) Вихідні дані, необхідні для розрахунку процесу газообміну: на основі статистичних даних задаються:

Параметри залишкових газів - тиск р_r та температура T_r;

- Температура підігріву свіжого заряду на впуску ;

- Сумарний фактор опору впускного тракту в²+о;

- Середня за впуск швидкість суміші у найменшому перерізі впускного тракту v;

- Відношення теплоємності залишкових газів до теплоємності свіжого заряду повітря при постійному тиску;

- Коефіцієнт дозарядки ц₁;

Всі дані заносимо в таблицю;

3) Тиск робочого тіла в кінці такту впуску: тиск визначається значенням гідравлічних втрат у впускному трубопроводі. Значення гідравлічних втрат залежить від швидкості потоку суміші і опору впускної системи. Після чого перевіряємо правильність визначення значення

4) Коефіцієнт залишкових газів : залежить від тиску та температури залишкових газів, підігріву заряду, температури навколишнього середовища і ступеня стиску.

5) Температура робочої суміші в кінці такту впуску : залежить від температури повітря на вході в двигун і також від температури підігріву заряду у впускному трубопроводі і температури його підігріву в циліндрі від залишкових газів.

- Зменшується із збільшенням ступеня стиску і температури залишкових газів.

- Збільшується із збільшенням тиску залишкових газів і частоти обертання колінчастого валу двигуна.

6) Коефіцієнт наповнення : розраховується за заданими та розрахованими даними по формулі, вказаній нище. Даний коефіцієнт зростає із збільшенням тиску, при використанні керованих впускних систем, регульованих фазах газорозподілу, при використанні розподіленого вприскування бензину по відношенню із використанням центрального вприскування і зменшується при збільшенні температури, із збільшенням номінальної частоти обертання і збільшення коефіцієнта залишкових газів. Також даний коефіцієнт суттєво залежить від фаз газорозподілу.

Таблиця 2.1. Початкові дані для розрахунку процесів газообміну двигуна

Параметри	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Умови на впусканні: тиск р0 температура Т0 газова постійна R	МПа K Дж/(кг К)
Параметри залишкових газів : тиск рr температура Тr	МПа K		850
Температура підігрівання заряду на впусканні ДT	К
Сумарний чинник опору впускного тракту в2 + ж
Середня за процес впускання швидкість суміші в найменшому перерізі впускного тракту (як правило, в клапані), х	м/c
Відношення теплоємності залишкових газів до теплоємності свіжого заряду ц = /
Коефіцієнт дозарядки ц1

Таблиця 2.2. Початкові дані для розрахунку процесів газообміну для ЯМЗ-238Н

Параметри	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Умови на впусканні: тиск р0 температура Т0 газова постійна R	МПа K Дж/(кг К)
Параметри залишкових газів : тиск рr температура Тr	МПа K	700…900	870
Температура підігрівання заряду на впусканні ДT	К
Сумарний чинник опору впускного тракту в2 + ж			.2
Середня за процес впускання швидкість суміші в найменшому перерізі впускного тракту (як правило, в клапані), х	м/c		70
Відношення теплоємності залишкових газів до теплоємності свіжого заряду ц = /
Коефіцієнт до зарядки ц1			1.05

2.2.1. Для знаходження щільність заряду на впуску для дизельного та бензинового двигунів використовуємо формулу (2.15), яка вимірюється в кг/м³ і має вигляд:

...…..(2.15)

де R - постійна газова стала ,

T₀ - температура навколишнього середовища,

атмосферний тиск , МПа

Підставивши дані для знаходження щільність заряду на впуску отримаємо:

кг/м³

Підставивши дані для знаходження щільність заряду на впуску для ЯМЗ-238 Н отримаємо:

кг/м³

2.2.2 Значення гідравлічних втрат для дизельного та бензинового двигунів залежить від швидкості потоку суміші і опору впускної системи і визначається за формулою (2.16), МПа:

(2.16)

де в²+о - сумарний фактор супротиву впускного тракту

швидкість потоку суміші

Підставивши дані для знаходження значення гідравлічних втрат відповідно отримаємо:

МПа

Підставивши дані для знаходження значення гідравлічних втрат для ЯМЗ-238 відповідно отримаємо:

МПа

2.2.3Для знаходження тиску робочого тіла в кінці такту впуску за значенням гідравлічних втрат у впускному трубопроводі , що має одиниці вимірювання МПа, використовуємо формулу (2.17):

(2.17)

де тиск робочого тіла в кінці такту впуску

гідравлічні втрати

Підставивши дані для знаходження тиску робочого тіла в кінці такту впуску відповідно отримаємо:

Підставивши дані для знаходження тиску робочого тіла в кінці такту впуску для ЯМЗ-238Н відповідно отримаємо:

Характерні значення знаходяться в межах 0.08...0.095 МПа.

2.2.4. Коефіцієнт залишкових газів для дизельного та бензинового двигунів залежить від температури газів і тиску , підігріву заряду, температури навколишнього середовища і ступеню стиску і визначається за формулою (2.18):

(2.18)

де коефіцієнт залишкових газів

підігрів заряду

температура залишкових газів

тиск залишкових газів

степінь стиску

Примітка. Значення коефіцієнту залишкових газів зменшується зі збільшенням степеня стиску і температури залишкових газів, а збільшується зі збільшенням тиску залишкових газів і частоти обертів колінчастого валу

Підставивши дані для знаходження коефіцієнту залишкових газів відповідно отримаємо:

Підставивши дані для знаходження коефіцієнту залишкових газів для ЯМЗ-238 відповідно отримаємо:

Характерні значення ? для дизельного двигуна знаходяться в межах 0.03...0.06

2.2.5. Дана температура залежить від температури повітря на вході в двигун, а також від температури підігріву заряду , і температури підігріву в циліндрі від залишкових газів, які знаходяться в циліндрі. В формулі (2.19) ми бачимо , які чинники впливають на температуру робочої суміші в кінці такту впуску:

, (2.19)

де коефіцієнт дозарядки

температура залишкових газів

Підставивши дані для знаходження робочої температури в кінці такту пуску відповідно отримаємо:

Підставивши дані для знаходження робочої температури в кінці такту пуску для ЯМЗ-238 відповідно отримаємо:

Характерні значення Т_а знаходяться в межах 310...350К.

2.2.6. Коефіцієнт наповнення для дизельного та бензинового двигунів розраховується по значенням, які були розраховані раніше за формулою (2.20). Це такі значення як:

(2.20)

Підставивши дані для знаходження коефіцієнту наповнення відповідно отримаємо:

Підставивши дані для знаходження коефіцієнту наповнення для ЯМЗ-238 відповідно отримаємо:

2.3 Методика розрахунку процесу стиску

При розрахунку процесу стиску припускаємо, що він протікає протягом всього ходу поршня від НМТ до ВМТ.

Розрахунок даного процесу проводимо із вибору показника політропи стиску n₁ . Менші значення політропи характерні для двигунів із рідинним охолодженням, також для двигунів з поршнями і головками циліндрів із алюмінієвих сплавів, які забезпечують більш інтенсивну тепловіддачу.

Після вибору політропи стиску розраховуємо параметри робочого тіла в кінці процесу стиску . Орієнтовні значення даних параметрів наведені нижче в таблиці.

Таблиця 2.3. Вибір показника політропи стиску

Параметр	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Показник політропи стискування

Таблиця 2.4. Вибір показника політропи стиску для ЯМЗ-238

Параметр	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Показник політропи стискування

Вибір числового значення в даному випадку обумовлений протилежним впливом двох основних факторів: високій частоті обертання двигуна і відносно високому зчепленню його стискання.

2.3.1 Параметри робочого тіла(тиск та температура ) в кінці процесу стиснення для дизельного та бензинового двигунів розраховуються за формулами залежності (2.21) та (2.22):

(2.21)

2.3.2 Визначення температури параметрів робочого тіла в кінці циклу стиску:

(2.22)

Примітка. Серед двигунів з іскровим запаленням високі значення тиску і температури мають двигуни з більшим значенням степеня стиску і більшою частотою колінчастого валу.

Підставивши дані для знаходження параметрів робочого тіла(тиск та температура) в кінці процесу стиснення відповідно отримаємо:

Підставивши дані для знаходження параметрів робочого тіла(тиск та температура) в кінці процесу стиснення для ЯМЗ-238 відповідно отримаємо:

Характерні значення для знаходяться у межах 1,40...2,60 МПа, а - в межах 650...850К.

2.4 Методика розрахунку процесу згорання

Для розрахунку процесу горіння необхідно:

1) Визначити теплоту згорання робочої суміші ; Також, для подальших розрахунків необхідно визначити коефіцієнт молярної зміни робочої суміші.

2) Визначити максимальний тиск p_z і відповідно йому температуру T_z для ДДБН. З метою спрощення розрахунків, крива зміни тиску в процесі підводу теплоти в ДДБН замінюється ізохорою. Дана заміна дозволить замість дійсного робочого циклу ДДБН розглядають цикл в процесі з підведенням теплоти при постійному об'ємі.



Таблиця 2.5. Параметри даних процесу згорання

Параметри	Розмірність	Діапазон	Вибране значення
Нижня теплота згорання палива	МДж/кг	-
Коефіцієнт виділення теплоти на ділянці видимого згорання	-

Таблиця 2.6. Параметри даних процесу згорання для ЯМЗ-238

Параметри	Розмірність	Діапазон	Вибране значення
Нижня теплота згорання палива	МДж/кг	-
Коефіцієнт виділення теплоти на ділянці видимого згорання	-

Вибір числового значення о_z в даному випадку обумовлено протилежним впливом з однієї сторони частоти обертання і степень стиску , а з другої сторони впливом складу суміші .

Вибір числового значення в даному випадку обумовлюється впливом організаційних процесів паливо подачі та сумішоутворення, що забезпечує скорочення періоду затримки запалення і плавного наростання тиску при згоранні палива.

2.4.1 Теплота згорання робочої суміші визначається кількістю енергії , яка виділяється при згоранні 1 кг цієї суміші і визначається за формулою (2.23) і показує співвідношення залежності:

(2.23)

Підставивши дані для знаходження теплоти згорання робочої суміші відповідно отримаємо:

Підставивши дані для знаходження теплоти згорання робочої суміші для ЯМЗ-238 відповідно отримаємо:

2.4.3 Коефіцієнт зміни робочої суміші вираховується за формулою (2.24) і залежить від теоретичного коефіцієнту молярної зміни та коефіцієнту залишкових газів:

, (2.24)

де - теоретичний коефіцієнт молярної зміни

- коефіцієнт залишкових газів

Підставивши дані для знаходження коефіцієнту зміни робочої суміші відповідно отримаємо:

Підставивши дані для знаходження коефіцієнту зміни робочої суміші для ЯМЗ-238Н відповідно отримаємо:

2.4.4 Визначення максимальної температури циклу згоряння в дизельних двигунах

Напишемо рівняння першого закону термодинаміки для процесів згоряння в дизельних двигунах:

(2.25)

та приведемо до робочого вигляду, внаслідок чого отримаємо:

, (2.26)

де внутрішня енергія 1 кмоль повітря при температурі ;

внутрішня енергія 1 кмоль продуктів згоряння при температурі ;

внутрішня енергія 1 кмоль продуктів згоряння при температурі .

Розмірності величин: U_c, U_z2, H_cум - МДж/кмоль;

Визначення максимальної температури циклу T_z зводиться до рішення рівняння (2.29). Для застосування аналітичного метода рішення необхідно знайти числові значення U_c, та U_z2.

Використовуємо лінійну аналітичну залежність середніх молярних теплоємностей при постійному об'ємі компонентів продукту згоряння від температури t, яка має наступний вигляд кДж/(кмоль•К):

, (2.27)

де індекс "і" означає назву газу.

Значення коефіцієнтів a_i і b_i для різних газів приведені нижче для двох різних інтервалів температур. Інтервал температури від 0 до 1500 ⁰С використовується для вираховування U_c і, а інтервал від 1500 до 2800 ⁰С для вираховування U_z2.

2.4.6.начення коефіцієнтів а2 і b2 з інтервалом температури від 1500 до 2800 ⁰С:

В аналогічному виді представимо середню молярну теплоємність суміші продуктів згоряння з врахуванням об'ємних часток компонентів, кДж/(кмоль х К),

(2.28)

Визначаємо внутрішню енергію повітря при температурі t_c використовуючи значення a_1п і для інтервалу температур від 0 до 1500⁰C:

(2.29)

Для визначення внутрішньої енергії продукті згоряння при температурі t_c знайдемо коефіцієнти A і B, використовуючи значення а₁ і b₁ для інтервалу температур від 0 до 1500⁰C:

кДж/(кмоль х К) (2.30)

кДж/(кмоль х К²) (2.31)

Тепер знайдемо значення внутрішньої енергії продуктів згоряння при температурі t_c

Рівняння (2.29)прийме вигляд кДж/кмоль,

МДж/кмоль (2.32)

МДж/кмоль

(2.33)

або

(2.34)

Позначивши:

i (2.35)

приведемо рівняння (2.34) до вигляду.

(2.36)

2.4.11 Коефіцієнти А і В необхідні для визначення температури t_z знайдемо за допомогою виразу (2.37) і (2.38) з використанням значень коефіцієнтів a і b з додатку 2, але вже в діапазоні температур 1500......2800 ⁰С:

кДж/(кмоль х К) (2.37)

кДж/(кмоль х К²) (2.38)

МДж/кмоль (2.39)

Тепер знайдемо:

A₃=(A₂+8.314)=32.26 (2.40)

D=()10³=31.060 (2.41)

A₃=(A₂+8.314)=32.17 (2.40)

D=()10³=73.35 (2.41

2.4.13.Вирішивши рівняння (2.42) найдемо значення температури t_z :

(2.42)

2.4.14.Визначаємо степінь попереднього розширення: V_z=1.042; V_c=1.8;

(2.43)

; (2.44)

(2.45)

(2.45)

звідки V_z=V_cс

Визначаємо степінь наступного розширення:

(2.46)

Для визначення теоретичного максимального тиску згорання необхідно знайти степінь підвищення тиску за формулою (2.47) , яка залежить від температури точок с і z та тиску цих точок

(2.47)

Підставимо значення у формулу (2.47) і обчислимо значення теоретичного максимального тиску згорання і отримаємо:

Підставимо значення у формулу для ЯМЗ-238 Н(2.47) і обчислимо значення теоретичного максимального тиску згорання і отримаємо:

Характерні значення знаходяться у межах 3,20...4,20.

З формули (2.48) визначаємо максимальний тиск який дорівнює

(2.48)

Підставимо значення у формулу (2.48) і обчислимо значення максимального тиску і отримаємо:

Підставимо значення у формулу (2.48) і обчислимо значення максимального тиску для ЯМЗ-238Н і отримаємо:

Характерні значення знаходяться в межах 5...8 МПа.

Визначення дійсного максимального тиску знаходиться за формулою (2.49) з умовою збільшення об'ємі над поршнем двигуна до моменту досягнення цього значення:

(2.49)

Підставимо значення у формулу (2.49) і обчислимо значення дійсного максимального тиску і отримаємо:

Підставимо значення у формулу ЯМЗ-238 (2.49) і обчислимо значення дійсного максимального тиску і отримаємо:

2.5 Методика розрахунку процесу розширення

В процесі розширення здійснюється основна частина позитивної роботи циклу. Як і для процесу стиску, дійсний процес зі змінним показником політропи може бути замінений умовним з середнім показником, який вибирають так, щоб тиски на початку і в кінці процесу були такими ж, як і в дійсному процесі.

Параметри стану робочого тіла , котрі використовуються в розрахунку, знаходяться в Таблиці 2.7. та 2.8, які показують характеристику показника політропи розширення, такі як розмірність , діапазон значень та вибране нами конкретне значення для розрахунку роботи.

Таблиця 2.7. Параметри показника політропи розширення для дизельних двигунів

Параметри	Розмірність	Діапазон можливих значень	Вибране числове значення
Показник політропи розширення n2	--

Таблиця 2.8. Параметри показника політропи розширення для ЯМЗ-238 дизельних двигунів

Параметри	Розмірність	Діапазон можливих значень	Вибране числове значення
Показник політропи розширення n2	--

Вибір числового значення n₂ в даному випадку обумовлений однонаправленим впливом двох основних факторів: високої частоти обертання колінчастого валу і відносно великого степеня стиск p_i у. Ці фактори надають затягування процесу згоряння і поступово визначають менші значення n₂.

2.5.1 Тиск і температура робочого тіла в кінці процесу розширення для дизельного двигуна розраховуються за формулами (2.50) і (2.51) по залежності, які залежать від тиску і температури та ступеню стиску з вибраним показником політропи розширення.

(2.50)

(2.51)

Характерні значення p_b знаходяться в межах МПа, а значення T_b межах К.

Підставивши дані для розрахунку тиску і температури робочого тіла в кінці процесу розширення отримаємо:

Підставивши дані для розрахунку тиску і температури робочого тіла в кінці процесу розширення для ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.5.2 Для перевірки правильності вибору параметрів залишкових газів , які ми вибрали раніше , це тиск і температура залишкових газів, використовуємо формулу (2.52) :

, (2.52)

Допустиме відхилення значення може складати до 4 % від заданого значення Якщо відхилення перевищує даний відсотковий діапазон, то змінюємо значення та повторюємо розрахунок.

Підставивши дані для перевірки тиску і температури залишкових газів в кінці процесу розширення для дизельного двигуна отримаємо:

Підставивши дані для перевірки тиску і температури залишкових газів в кінці процесу розширення для дизельного двигуна ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.6 Визначення індикаторних показників двигуна

Таблиця 2.9. Вибір вихідних параметрів коефіцієнта повноти індикаторної діаграми

Параметр	Розмірність	Діапазон можливих значень	Вибране числове значення
Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми	--	0,94...0,97	0,94

Таблиця 2.10. Вибір вихідних параметрів коефіцієнта повноти індикаторної діаграми для ЯМЗ-238Н

Параметр	Розмірність	Діапазон можливих значень	Вибране числове значення
Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми	--	0,94...0,97	0,93

Вибір даного числового значення обумовлене високим степенем організації робочого процесу, що зменшує різницю розрахункової і дійсної індикаторних діаграм, не дивлячись на високу частоту обертання двигуна.

Визначення, шляхом розрахунку, тиску в характерних точках робочого циклу дозволяє побудувати розрахункову індикаторну діаграму за два хода поршня (стиск і розширення ). Така діаграма включає в себе умовні політропні процеси стиску і розширення, ізохорних процесів підводу теплоти, а також ізохорний процес відводу теплоти.

2.6.1 Для визначення розрахункового середнього індикаторного тиску для дизельного двигуна необхідно скласти співвідношення (2.53) , яке дасть нам змогу це зробити. Зробивши це отримаємо:

[, (2.53)

Підставивши дані для визначення розрахункового середнього індикаторного тиску отримаємо:

Підставивши дані для визначення розрахункового середнього індикаторного тиску для ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.6.3 Для контролю зменшення дійсного середнього індикаторного тиску в порівнянні з розрахунковим значенням використовуємо коефіцієнт повноти індикаторної діаграми _. Для цього використовуємо формулу (2.54), яка й показує дану залежність:

(2.54)

Підставивши дані для визначення дійсного середнього індикаторного тиску отримаємо:

Підставивши дані для визначення дійсного середнього індикаторного тиску для ЯМЗ-238Н отримаємо:

Характерне значення p_i для дизельного двигуна знаходиться в межах 0,75...1,05МПа.

2.6.4. Для визначення індикаторного ККД для дизельного та бензинового двигунів використовують допоміжне рівняння (2.55) Б.С. Стєчкіна, яке зв'язує середній індикаторний тиск з основними параметрами робочого процесу

(2.55)

Підставивши дані для визначення індикаторного ККД отримаємо:

Підставивши дані для визначення індикаторного ККД для ЯМЗ-238Н

0.59

Характерні значення з_i для дизельного двигуна знаходяться у межах 0,45...0,60

2.6.5. Для визначення ідеального розходу палива використовуємо формулу (2.56), яка показує залежність часу від найнижчої температури згорання 1 кг палива та від індикаторного ККД

(2.56)

Підставивши дані для визначення ідеального розходу палива для отримаємо:

Підставивши дані для визначення ідеального розходу палива для ЯМЗ-238Н отримаємо:

Характерні значення для дизельного двигуна знаходяться у межах 170...188 .

2.7 Визначення механічних (внутрішніх) втрат і ефективних показників двигуна

2.7.1 Вибір вихідних параметрів.

Попередньому вибору підлягає значення коефіцієнтів a і b імперичної формули для визначення середнього тиску механічних втрат p_mp і значення середньої швидкості поршня c_p, які нижче наведені:



Таблиця 2.11. Параметри середньої швидкості поршня

Параметри	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Середня швидкість поршня сп
		-
		-

Таблиця 2.12. Параметри середньої швидкості поршня ЯМЗ-238

Параметри	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Середня швидкість поршня сп
		-
		-	0.040

Вибір даного значення обумовлений високим швидкісним режимом двигуна.

2.7.2 Рівень механічних втрат в двигуні характеризується середнім тиском механічних втрат, який розраховується за формулою (2.57) і показує залежність постійних коефіцієнтів:

, (2.57)

де , - постійні коефіцієнти , які від типу двигуна

- середня швидкість поршня за один його хід

Середня швидкість поршня визначається за формулою (2.58) і показує від чого залежить ця швидкість

(5.58)

Підставивши дані для визначення рівня механічних втрат отримаємо:

Підставивши дані для визначення рівня механічних втрат для ЯМЗ-238

2.7.3 Середнє ефективний тиск визначається за формулою (2.59) по середньому індикаторному тиску і середньому тиску втрат:

(2.59)

Підставивши дані для визначення середнього ефективного тиску отримаємо:

Підставивши дані для визначення середнього ефективного тиску для ЯМЗ-238 отримаємо:

Характерні значення для дизельного двигуна знаходяться у межах 0,65...0,80 МПа.

2.7.4. Механічний ККД визначається за формулою (2.60) і залежить від середнього ефективного тиску та за середнім індикаторним тиском:

(2.60)

Підставивши дані для визначення механічного ККД отримаємо:

Підставивши дані для визначення механічного ККД для ЯМЗ-238 Н отримаємо:

Характерні значення механічного ККД для дизельного двигуна знаходяться у межах 0,70...0,80.

2.7.5 Ефективний ККД визначається за формулою (2.61) по значенням індикаторного ККД і механічного ККД

(2.61)

Підставивши дані для визначення ефективного ККД отримаємо:

Підставивши дані для визначення ефективного ККД для ЯМЗ-238Н отримаємо:

0.30

Характерні значення для дизельного двигуна знаходяться в межах 0,36...0,40.

2.7.6 Ефективний розхід палива визначається за формулою (2.62) , яка залежить від співвідношення індикаторної витрати палива до механічного ККД:

(2.62)

Підставивши дані для визначення ефективного розходу палива отримаємо:

Підставивши дані для визначення ефективного розходу палива для ЯМЗ-238Н отримаємо:

Характерні значення для дизельного двигуна знаходяться в межах 215...235

2.7.7 Для визначення часової витрати палива використовуємо формулу (2.63), яка показує, що нам необхідні такі параметри як ефективний розхід палива та номінальна ефективна потужність двигуна

(2.63)

Підставивши дані для визначення часової витрати палива для отримаємо:

Підставивши дані для визначення часової витрати палива для ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.8 Методика визначення основних розмірів двигуна та побудови зовнішньої швидкісної характеристики

Розміри циліндра визначаються за даними, які ми обираємо в Таблиці 2.13 ,маючи відповідний діапазон значень. Розміри циліндра залежать від заданих нам номінальної ефективної потужності двигуна, заданого швидкісного режиму і розрахованого значення середнього ефективного тиску.

Таблиця 2.13. Параметри коефіцієнта короткохідності дизельного двигуна

Параметр	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Коефіцієнт короткохідності двигуна	--



Таблиця 2.14. Параметри коефіцієнта короткохідності дизельного двигуна ЯМЗ-238

Параметр	Розмірність	Діапазон допустимих значень	Вибране числове значення
Коефіцієнт короткохідності двигуна	--

Вибір даного значення обумовлений високою частотою обертання двигуна в цілях деякого обмеження середньої швидкості поршня.

2.8.1 Для знаходження робочого об'єму двигуна використовуємо формулу (2.64) , яка показує зв'язок потужності двигуна до швидкісного режиму та тиску

(2.64)

де ф - коефіцієнт тактності (для чотиритактних двигунів ф = 4)

Підставивши дані для визначення робочого об'єму двигуна отримаємо:

Підставивши дані для визначення робочого об'єму двигуна ЯМЗ-238 отримаємо:

2.8.2. Для визначення робочого об'єму циліндра визначимо спочатку робочий об'єм одного циліндра за формулою (2.65)

(2.65)

Підставивши дані для визначення робочого об'єму одного циліндра отримаємо:

Підставивши дані для визначення робочого об'єму одного циліндра для ЯМЗ-238 отримаємо:

2.8.3. Для визначення розмірів циліндра ми повинні задати коефіцієнт короткохідності двигуна, який являє собою відношення ходу поршня до його діаметру. А для знаходження діаметра циліндра скористаємося формулою (2.66), де саме й присутній наш коефіцієнт короткохідності двигуна. Знайдений діаметр слід округлити до ближнього цілого числа

(2.66)

Підставивши дані для визначення розмірів циліндра двигуна отримаємо:

Підставивши дані для визначення розмірів циліндра для ЯМЗ-238 двигуна отримаємо:

2.8.4. Хід поршня визначається за формулою (2.67) як добуток коефіцієнта короткохідності двигуна та діаметра циліндра:

(2.67)

Підставивши дані для визначення ходу поршня отримаємо:

Підставивши дані для визначення ходу поршня для ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.8.5. Після визначення діаметра циліндра за формулою (2.66) проведемо уточнення значення робочого об'єму двигуна і його номінальної потужності і ходу поршня - за формулою (2.67) та округлюємо ті значення ,які розраховуємо за формулою (2.68)

(2.68)

Підставивши дані для уточнення значення робочого об'єму двигуна отримаємо:

Підставивши дані для уточнення значення робочого об'єму двигуна отримаємо:

2.8.6. Уточнення номінальної потужності виконується за формулою (2.84)

. (2.69)

Підставивши дані для уточнення номінальної потужності отримаємо:

Підставивши дані для уточнення номінальної потужності для ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.8.7. Ефективний крутний момент визначається за формулою (2.70) тільки після уточнення значення номінальної ефективної потужності двигуна при номінальній частоті обертання колінчастого валу

(2.70)

Підставивши дані для визначення ефективного крутного моменту отримаємо:

Підставивши дані для визначення ефективного крутного моменту для ЯМЗ-238Н отримаємо:

2.8.8. Ефективна літрова потужність двигуна визначається за формулою (2.86) і характеризується степенем форсування двигуна

(2.71)

Підставивши дані для визначення ефективної літрової потужності отримаємо:

Підставивши дані для визначення ефективної літрової потужності для ЯМЗ-238Н отримаємо:

Характерні значення для дизельного двигуна легкового автомобіля знаходиться в межах 12...20 кВт/л.

2.9 Методика побудови індикаторної діаграми та порівняння основних показників проектованого двигуна і прототипу

Індикаторна діаграми будується за даними з теплового розрахунку ДВЗ у координатних осях : р - тиск та х - хід поршня.

Масштаби тиску m_р МПа/мм, і ходу поршня m_s мм/мм, потрібно вибирати так, щоб різниця висоти і її основи була приблизно у 1,5 рази більша за її основу. В Таблиці 2.15 знаходяться рекомендовані масштаби параметрів індикаторної діаграми

Таблиця 2.15. Рекомендовані масштаби параметрів індикаторної діаграми ЯМЗ-238

Масштаб	, МПа	,МПа/мм	, мм	, мм/мм
По осі ординат (масштаб тиску)	до 5	0,025
	більше 5 до 8	0,040
	більше 8	0,050
Масштаб	, МПа	,МПа/мм	, мм	, мм/мм
По осі абсцис (масштаб ходу поршня)			більше 80	1,0
			до 80	0,5

Після нанесення координатних осей проведемо лінію абсолютного тиску на відстані ОК від осі абсцис. Паралельно осі тиску на відстані ОА від початку координат проведемо лінію, яка визначає положення в ВМТ.

(2.72)

Підставивши дані для визначення відстані ОК отримаємо:

Підставивши дані для визначення відстані ОК для ЯМЗ-238 отримаємо:

Відрізок S_с, виражений мм ходу поршня, характеризує об'єм камери згорання:

, (2.73)

де - площа поршня, а

, (2.74)

де - робочий об'єм одного циліндра

Підставивши виражене у формулу (2.73) тримаємо:

, (2.75)

де відрізки S_с і S змінюються в мм хода поршня

Підставивши дані для визначення відстані для отримаємо:

Підставивши дані для визначення відстані ЯМЗ-238Н отримаємо:

Врахуванням заданого масштабу знайдемо відрізок який дорівнює ходу поршня і за формулою (2.76) визначимо його значення:

(2.76)

Підставивши дані для визначення відстаніотримаємо: