Для определения характера теплоиспользования и путей его улучшения при расчете двигателя необходимо определить составляющие теплового баланса.
2.10.1 Уравнение теплового баланса имеет вид:
где Qo– общее количество теплоты, введённое в цилиндр, Дж/с;
Qe– теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя, Дж/с;
Qохл– теплота, отданная окружающей среде, Дж/с;
Qr– теплота, уносимая из двигателя с отработавшими газами, Дж/с;
Qн.с– теплота, потерянная при неполном сгорании топлива, Дж/с;
Qост– неучтённые потери теплоты, Дж/с.
2.10.2 Общее количество теплоты
Общее количество теплоты в Дж/с определяется по формуле:
2.10.3 Теплота, эквивалентная эффективной работе
Теплота , эквивалентная эффективной работе, в Дж/с определяется по формуле
2.10.4 Теплота, отданная охлаждающей среде
Теплота , отданная окружающей среде, в Дж/с определяется по формулам:
при жидкостном охлаждении:
- карбюраторных двигателей
- дизельных двигателей
где D – диаметр цилиндра, мм;
|
|
с – коэффициент пропорциональности, который принимается из интервала с = 0,45…0,53;
m – показатель степени, который принимается из интервала m = 0,6…0,7;
при воздушном охлаждении:
- карбюраторных двигателей
.
- дизельных двигателей
Теплота , унесённая из двигателя с отработавшими газами, в Дж/с определяется по формуле
где tr– температура остаточных газов, ºС;.
– теплоёмкость остаточных газов в кДж/(кмоль·град), которую можно определить по формуле (2.39) для карбюраторных двигателей и по формуле (2.40) для дизельных двигателей при подстановке в данную формулу значения температуры остаточных газов tr;
– теплоёмкость свежего заряда в кДж/(кмоль·град), которую можно определить по формуле (2.38) при подстановке в данную формулу значения температуры to= 20 ºC.
Теплота , потерянная при неполном сгорании топлива, в Дж/с определяется по формуле
.
Неучтённые потери теплоты в Дж/с определяются по формуле
.
Если значение ( < 0), то необходимо пересчитать величину , уменьшив значения коэффициента с и (или) показателя m.
Тепловой баланс определяется также в процентах от всего количества введённой теплоты по следующим формулам:
,
,
,
,
.
Очевидно, что должно выполняться условие:
Рассчитанные значения составляющих теплового баланса необходимо сравнить со значениями у современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице 2.12.
Таблица 2.12 – Значения составляющих теплового баланса в процентах
Тип двигателя | Составляющие теплового баланса в процентах | ||||
Карбюраторный | 23…38 | 24…32 | 30…55 | 0…21 | 3…10 |
Дизельный без наддува | 25…42 | 15…35 | 25…45 | 2…5 | |
Дизельный с наддувом | 32…45 | 10…26 | 25…40 | 2…5 |
|
|