Уравнение (3.7) выражает только зависимость между массовым расходом воздуха и мощностью двигателя, но не указывает связи между мощностью и размерами двигателя.
Взаимосвязь между мощностью, рабочим объемом и средним индикаторным давлением рi отражена в следующем уравнении:
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/31.gif)
где i — число оборотов на осуществление рабочего цикла.
Если рабочий объем выражен в м3, давление ре или рi — в Н/м2, а частота вращения n — в 1/с, то получим единицу измерения мощности: м3? Н/м2?1/с = Н?м/с = Вт. Для перехода к еще распространенной в двигателестроении технической системе мер, в которой мощность выражается в л. c., Vh — в л, ре — в кгс/см2 и п — в об/мин, необходимо это выражение до
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/32.gif)
Индикаторная работа в цилиндре (работа = сила ? путь или давление? объем), с одной стороны, равняется произведению рабочего объема на среднее индикаторное давление
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/33.gif)
с другой стороны, может быть выражена через подведенное за рабочий цикл количество теплоты, умноженной на к. п. д.,
Коэффициент наполнения ?V характеризует отношение объема свежего заряда в цилиндре к рабочему объему, при этом дополнительным индексом указывается, к какому состоянию относится объем свежего заряда, например, к внешнему состоянию «0» или к состоянию перед впускными органами «вп», которое может отличаться от состояния «2» на выходе из компрессора, в особенности по температуре, если применяется холодильник наддувочного воздуха. Для упрощения примем, что в цилиндр поступает только воздух, т. е. что топливо впрыскивается позднее или что объемом топлива можно по сравнению с объемом воздуха пренебречь. Обозначив количество поступающего в цилиндр свежего заряда через тц, можно определить коэффициент наполнения как
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/34.gif)
Поскольку количество выделяющейся теплоты можно представить как произведение количества топлива на его теплотворность (Qц = ттопНи), то, выразив количество топлива через количество воздуха, коэффициент избытка воздуха для сгорания ? и стехиометрическое количество воздуха L0, получим
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/35.gif)
а с учетом уравнения (3.13)
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/36.gif)
Приравнивание правых частей уравнений (3.11) и (3.12) дает
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/37.gif)
В технической системе мер имеем: 1 ккал = 427 м?кгс; 1 кгс/см2 = 10-4 кгс/м2; Ни в ккал/кг
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/38.gif)
В уравнение (3.14) не входят размеры двигателя, и среднее индикаторное давление сведено к характеристическим числам. Ни и L0 известны, если известно топливо; коэффициент избытка воздуха ? зависит от рабочего процесса двигателя (двигатель с принудительным зажиганием или дизель, способ смесеобразования); ?вп определено сжатием в компрессоре, включая возможное охлаждение наддувочного воздуха; коэффициент наполнения ?н вп является параметром, зависящим от частоты вращения и температуры наддувочного воздуха. Уравнение (3.14) справедливо для двухтактных и четырехтактных двигателей.
В большинстве случаев требуется достижение определенного среднего индикаторного давления, исходя из которого должно рассчитываться необходимое давление наддува. Давление наддува р2 незначительно (вследствие сопротивления холодильника) отличается от давления на впуске
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/39.gif)
Подставив это выражение в уравнение (3.14), найдем для рвп
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/40.gif)
При политропном сжатии без охлаждения температура наддувочного воздуха связана с давлением наддува уравнением:
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/45.gif)
Если температура наддувочного воздуха известна, то проще использовать для расчета уравнение (3.15).
Пусть требуется достичь среднее эффективное давление ре = 12 бар без применения охладителя наддувочного воздуха
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/42.gif)
В табл. 3.2 приведены два других примера для рассчитанной по уравнению (3.14) зависимости между рi или ре и рвп.
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/43.gif)
К уравнению (3.14), определяющему среднее индикаторное давление, необходимо сделать два примечания.
1. Коэффициент избытка воздуха ? относится к заключенному в цилиндре количеству воздуха без учета продувки, точно так же, как и коэффициент наполнения ?пвп.
Уравнение остается верным, если заменить ? суммарным коэффициентом избытка воздуха ?с (включая продувку), а коэффициент наполнения ?н вп коэффициентом продувки фавп:
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/44.gif)
2. Уравнения (3.14) и (3.15) справедливы, когда тц —заряд цилиндра — является смесью воздуха с жидким топливом, объемом которого по отношению к объему воздуха можно пренебречь.
Отнесенная к 1 м3 теплота сгорания подведенного топлива составляет:
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/45.gif)
В случаях применения газообразных топлив их объемом пренебрегать нельзя. Тогда Ни относится к мн3, а не к кг; мн3 : 0° С; 1,013 бар (1,033 кгс/см2).
Ни имеет единицу измерения Дж/мн3, а выражение ?L0 представляет собой отношение: мн3 воздуха / мн3 топлива.
Смесь складывается из 1 мн3 топлива и ?Д0 мн3 воздуха, откуда имеем Hu / 1+?L0 ? Дж / мн3 смеси = теплота сгорания смеси для 1 мн3.
Однако нас интересует теплота сгорания не 1 мн3 смеси, а 1 м3 при состоянии на впуске, так как для этого состояния известен коэффициент наполнения ?н вп. Поэтому выражение необходимо до умножить на отношение ?вп/?н (?н = плотность мн3), вследствие чего получим:
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/46.gif)
В некоторых учебниках среднее индикаторное давление совершенного двигателя представляется в таком виде:
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/47.gif)
Уравнение (3.18) связано с уравнением (3.17) следующим образом.
Для совершенного двигателя состояние перед впуском задается температурой 20° С = 293 К и давлением 1 кгс/см2, для мн3 характерными являются 273 К и 1,033 кгс/см2
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/48.gif)
Здесь mтоп — количество топлива на 1 кмоль свежего заряда (топливо + воздух). Количество топлива на 1 мн3 свежего заряда
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/1-49/49.gif)
Индикаторный к. п. д. ?i заменяется в случае совершенного двигателя ?t.
Коэффициент наполнения совершенного двигателя равнялся бы единице, если бы свежим зарядом, имеющим параметры внешнего состояния, был заполнен только рабочий объем цилиндра. Но поскольку у совершенного двигателя предполагается, что свежим зарядом заполняется также объем пространства сжатия (остаточные газы отсутствуют), то получим
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/50-99/50.gif)
уравнение (3.17) трансформируется в уравнение (3.18)
|