Šiame straipsnyje bus nagrinėjami variklio galios nustatymo, šiluminio variklio skaičiavimo, įsiurbimo, suslėgimo, degimo ir išsiplėtimo procesų aspektai. Taip pat bus aptariami oro arba mišinio kiekio, deginių kiekio, molekulinio pokyčio koeficiento, specifinių šilumų, indikatorinių ir efektyvių rodiklių nustatymas, cilindrų skaičius, stūmoklio eiga, cilindro skersmuo, nominaliniai dydžiai, indikatorinės diagramos braižymas, variklio dinamikos ir charakteristikų skaičiavimas, tangentinės ir inercijos jėgos.
Variklio galios nustatymas
Projektuojamo automobilio variklio galia apskaičiuojama, atsižvelgiant į maksimalų leistiną važiavimo greitį, eksploatacinio svorio jėgą, numatomus nuostolius ir paliekant tam tikrą galios atsargą, kuri reikalinga automobiliui įsibėgėti bei kompensuoti nuostolius, atsirandančius dėl netolygaus variklio apkrovimo. Reikalinga automobilio variklio nominalinė efektyvioji galia Pe apskaičiuojama pagal šią formulę:
kur: p0 - aplinkos slėgis MPa, skaičiavimui imamas p0 = 0,1 MPa; Δp - slėgio nuostoliai siurbimo trakte MPa.
Įsiurbimo ir suslėgimo procesai
Oro arba mišinio kiekis priklauso nuo degalų cheminės sudėties ir oro pertekliaus koeficiento α. 1 kg skystų degalų (benzino) cheminė sudėtis: anglis C = 0,870 kg, vandenilis H = 0,126 kg, deguonis O = 0,04 kg.
Teorinis oro kiekis skystiems degalams sudeginti apskaičiuojamas iš formulės:
kur: Lo - teorinis oro kiekis kg, reikalingas sudeginti 1 kg degalų, kg oro/kg degalų.
Mišinio (oro) tankis ρm kg/m³ apskaičiuojamas pagal formulę:
kur: n2 - išsiplėtimo politropės rodiklis, skaičiavimuose jis imamas lygus išsiplėtimo adiabatės rodikliui k2, n2 = 1,257. Benzininiams varikliams indikatorinės diagramos užapvalinimo koeficientas φ imamas 0,92 - 0,95. Priimu φ = 0,93. Ženklas „+“ imamas varikliams su turbina.
Degimo ir išsiplėtimo procesai
ξ - šilumos išsiskyrimo koeficientas, rodantis, kokią dalį Hž sunaudojama degalų vidinei energijai padidinti ir naudingam darbui atlikti. Šis koeficientas svyruoja nuo 0,80 iki 0,85.
Skystų degalų žemutinė šiluminė vertė Hž apskaičiuojama pagal empirinę formulę:
Variklio indikatoriniai ir efektyvūs rodikliai
Indikatorinės diagramos braižymas yra svarbus norint įvertinti variklio darbo ciklo efektyvumą. Taktiškumas keturtakčių variklių τ = 4.
Variklio cilindrų ir stūmoklio parametrų nustatymas
S - stūmoklio eiga mm; D - cilindro skersmuo mm; vst - vidutinis stūmoklio greitis, vst = 12 - 15 m/s.
Apskaičiuotas cilindrų skaičius apvalinamas iki sveiko skaičiaus. Jį imant, reikia atsižvelgti į cilindrų išdėstymą ir variklio išsvėrimo galimybę.