На основании теплового расчета с достаточной для практики точностью можно построить индикаторную диаграмму, позволяющую определить величину давления газов в цилиндре (необходимую для расчета деталей двигателя на прочность и износостойкость), выявить экономичность процесса, оценить мощность двигателя, имеющего определенные размеры цилиндра, или определить размеры и число цилиндров по заданной мощности и заданному режиму работы для вновь проектируемых двигателей.
Тепловой расчет можно производить как для проектируемого двигателя, так и для выполненного двигателя (поверочный). В обоих случаях конечные расчетные величины определяются с той или иной степенью точности в зависимости от того, насколько правильно были выбраны исходные-параметры расчета.
При выполнении поверочного теплового расчета двигателя исходные параметры оценивают по данным испытания этого двигателя. Проверкой правильности расчета служит получение такого же среднего эффективного давления и такой же экономичности, как и в реальном двигателе. При этом выявляются параметры рабочего процесса, хар актер ные для двигателя данного типа. Иногда поверочный расчет существующего двигателя выполняют для получения индикаторной диаграммы, чтобы ориентировочно оценить механические потери в двигателе, провести динамический расчет и расчет на прочность деталей двигателя. Такой тепловой расчет проводятвтех случаях, когда снятие индикаторных диаграмм с двигателя затруднено и требуется хотя бы ориентировочная индикаторная диаграмма
Для вновь проектируемого двигателя, в особенности если он существенно отличается от выпускаемых двигателей, расчет рабочего процесса является более трудной задачей. В данном случае приходится оценивать все исходные параметры, сообразуясь с результатами тепловых исследований двигателей, аналогичных по конструкции, а также учитывая влияние конструктивных форм и режима работы на абсолютные величины оцениваемых параметров. Параметры теплового расчета вновь проектируемого двигателя могут несколько отличаться от тех, которые будут получены при его испытании. Однако при правильном выборе исходных параметров эти отклонения бывают незначительными и не имеют большого практического значения. Окончательные параметры рабочего процесса нового двигателя выявляются при испытании опытного образца, обычно после ряда конструктивных изменений и переделок.
Работа двигателя внутреннего сгорания зависит от ряда факторов, которые не могут быть учтены расчетом. Тепловой расчет является ориентиром, указывающим, какие параметры может иметь проектируемый двигатель при оптимальном протекании рабочего процесса, правильном конструктив-
НОМ оформлении, хорошем качестве изготовления и нормальном действии всех его механизмов.
Таким образом, как при выполнении поверочного теплового расчета существующего двигателя, так и при выполнении теплового расчета вновь проектируемого двигателя соответствие полученных результатов действительным зависит от правильного выбора исходных параметров расчета, г. е от того, гтсколько они соответствуют типу двигателя, для которого производится тепловой расчет.
Приводимые ниже указания и ориентировочный цифровой материал относятся к выбору исходных параметров для выполнения теплового расчета двигателя при работе его на номинальном режиме.
В стационарных двигателях, работающих с постоянным числом оборотов при всех нагрузочных режимах, за номинальный режим принимают мощность, сверх которой допустима перегрузка 10% при том же числе оборотов.
В СУДОВЫХ двигателях мощность и число оборотов коленчатого вала приближенно связаны соотношением
В этих двигателях за номшшльный режим принимают мощность при номипалыюм числе оборотов м„, сверх которой допустима перегрузка 10% при числе оборотов п = 1,0Яп„.
В транспортных двигателях за номинальный режим принимают режим максимальной мощности, которую развивает данный двигатель при номинальном числе оборотов
Разное определение величины номинального режима в двигателях различного назначения обусловливает выбор ряда исходных параметров теплового расчета.
Одним из основных параметров, характеризующим тип двигателя, является степень сжатия е.
Величина е для различных двигателей дана в табл. 9 гл. V.
Для карбюраторных двигателей величину степени сжатия выбирают в зависимости от октанового числа топлива, на котором будет работать проектируемый двигатель, материала и формы камеры сгорания, расположения свечей, клапанов и назначения двигателя. Ориентировочно можно принять следующую зависимость между октановым числом и степенью сжатия двигателей без наддува:
Степень сжатия.................... 5,0-7,0 7,0-8,5
Октановое число................... 55-75 75-85
В зависимости от назначения карбюраторные двигатели приблизительно имеют следующие степени сжатия:
Степень сжатия в газовых двигателях с зажиганием от искры выбирают в пределах е = 5 н- 10; степень сжатия в двигателях, работающих на генераторном газе, выбирают в пределах s = 6 ч- 10, при применении высококалорийного газа е = 5 -f- 8. В двигателях с зажиганием факелом запального жидкого топлива в = 11 18, более высокие степени сжатия применяются для быстроходных двигателей с цилиндром диаметром до 150 мм.
В двигателях с воспламенением от сжатия стационарного и судового типов с неразделенной камерой сгорания е = 12 15 в предкамерных и вихрекамерных е = 15 17. В быстроходных транспортных двигателях с
неразделенными камерами применяется е 14- 16, в двигателях с разделенными камерами е = 20 н- 22. Обычно при увеличении диаметра цилиндра степень сжатия понижают, оставляя в пределах, указанных выше для двигателей каждого типа.
Выбор величины е должен производиться на основании существующих образцов с учетом особенностей конструкции и эксплуатации проектируемого двигателя.
Величина коэффициента избытка воздуха а зависит от нагрузочного режима, способа смесеобразования, назначения и конструктивных особенностей двигателя.
В двигателях различных типов при номинальном режиме величина коэффициента избытка воздуха а колеблется в следующих пределах:
В карбюраторных двигателях, у которых карбюратор снабжен обогатителем а с:::г; 0,90, при отсутствии обогатителя а 1.
В транспортных газовых двигателях, работающих на генераторном газе, значения а более низкие, в стационарных и судовых двигателях а \Л 1,2.
Более высокие значения а для двигателей с воспламенением от сжатия относятся к двигателям с наддувом и к двигателям, от которых требуется возможность значительной перегрузки. В транспортных двигателях меньшие значения а берутся при вихрекамерном и предкамерном смесеобразовании. Указанные выше значения а должны обеспечивать бездымное сгорание топлива при работе двигателя на номинальном режиме.
Выбор величины давления начала сжатия и давления остаточных газов р связан со значительными трудностями. Ориентировочно можно считать, что в четырехтактных двигателях без наддува
/7, = (0,80- 0,90) р„
с наддувом
Р„-(0,9 0,95)/V
Для двухтактных двигателей
р, = (0,85 1,05)/V
Величины и р, зависят от гипа двигателя, числа и расположения клапанов, сопротивлений на линии впуска и выпуска и от быстроходности двигателя. При наличии карбюратора, воздушного фильтра или газогенератора давление р уменьшается. В транспортных двигателях величина в некоторых случаях снижается до 0,75 кг1см. При наличии выпускного газосборника, глушителя, длинного выпускного трубопровода значение увеличивается. Увеличение проходного сечения впускных органов вызывает повышение давления р, а увеличение проходного сечения выпускных органов - уменьшение давления р. В двигателях с выпуском в атмосферу р:=г; (1,03 -f- 1,2) ро, более высокие значения р относятся к быстроходным транспортным двигателям с глушителем на выпуске.
Температуру остаточных газов четырехтактных двигателей оценивают по температуре отработавших газов, измеренной за выпускным клапаном.
