Оценка параметров процесса сгорания

2.1 Цель и содержание

Выполнение практической работы имеет своей целью углубление и закрепление знаний теории процессов, характеризующих воспламенение и сгорание в силовых агрегатах поршневого типа.

Содержанием практической работы является изучение и практическое применение расчетных методик определения параметров, характеризующих степень совершенства организации процессов воспламенения и сгорания в силовых агрегатах поршневого типа.

Организационная форма занятия – метод анализа конкретных результатов.

Вопросы для обсуждения

1. Анализ факторов определяющих процесс сгорания в двигателях с принудительным воспламенением

2. Анализ факторов определяющих процесс сгорания в двигателях с самовоспламенением

3. Анализ условий обеспечивающих наибольшую полноту сгорания

4. Анализ условий обеспечивающих наибольшую скорость сгорания

2.2 Методические рекомендации

Процесс сгорания – основной процесс рабочего цикла двигателя, в течение которого теплота, выделяющаяся вследствие сгорания топлива, идет на повышение внутренней энергии рабочего тела и на совершение механической работы.

На характер протекания процесса сгорания оказывает влияние большое число различных факторов: параметры процессов впуска и сжатия, качество распыливания топлива, частота вращения коленчатого вала двигателя и т.д. Зависимость параметров процесса сгорания от целого ряда факторов, а также особенности физико-химических процессов сгорания альтернативных моторных топлив пока изучены недостаточно полно.

С целью упрощения термодинамических расчетов автомобильных двигателей принимают, что процесс сгорания в двигателях с воспламенением от искры происходит при V - const,т.е. по изохоре, а в двигателях с воспламенением от сжатия – при V=const и p=const, т.е. по циклу со смешанным подводом теплоты.

Целью расчета процесса сгорания является определение температуры и давления в конце видимого сгорания. Температура газа в конце видимого сгорания определяется на основании первого закона термодинамики, согласно которому

dQ=DU+dL.

Применительно к автомобильным двигателям:

 

- сгорание при , где

Q_пот-потери теплоты вследствие теплоотдачи, догорания топлива на линии расширения и диссоциации, кДж;

U_z - внутренняя энергия газов в конце видимого сгорания, кДж;

- внутренняя энергия рабочей смеси в конце сжатия, кДж;

- теплота, идущая на работу расширения газов от точки с до точки z (для двигателей с воспламенением от искры =0), кДж.

Для двигателей, работающих по циклу с подводом теплоты при V=const, уравнение сгорания имеет вид:

_.см - теплота сгорания рабочей смеси,

средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце процесса сжатия,

средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания.

Для двигателей, работающих по циклу со смешанным подводом теплоты при V=const и p=const, уравнение сгорания имеет вид:

- степень повышения давления.

Величина степени повышения давления для дизелей устанавливается по опытным данным в основном в зависимости от количества топлива, подаваемого в цилиндр, формы камеры сгорания и способа смесеобразования. Кроме того, на величину оказывает влияние период задержки воспламенения топлива, с увеличением которого степень повышения давления растет:

для дизелей с неразделенными камерами сгорания и объёмным смесеобразованием

для вихрекамерных и предкамерных дизелей, а также для дизелей с неразделенными камерами и пленочным смесеобразованием

для дизелей с наддувом величина определяется допустимыми значениями температуры и давления в конце видимого процесса сгорания.

В уравнения сгорания входят две неизвестные величины: температура в конце видимого сгорания и теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме или постоянном давлении при этой же температуре .

При использовании определения или приближенных формул(см.табл.1) уравнения сгорания после подстановки в них числовых значений всех известных параметров и последующих преобразований принимают вид уравнения второго порядка

Где A,B,C – числовые значения известных величин.

Откуда

Определение давления в конце сгорания зависит от характера осуществляемого цикла. Для двигателей, работающих с подводом теплоты при V=const, давление (МПа)

,

а степень повышения давления

Для бензиновых двигателей

Для двигателей, работающих по циклу со смешанным подводом теплоты при V=const и p=const:

а степень предварительного расширения

ρ = µ/(µ/𝜆)(T_z/T_c)

Для дизелей p =1,2-1,7

Значения температуры и давления конца сгорания для современных автомобильных и тракторных двигателей при работе с полной нагрузкой изменяются в следующих пределах:

Для бензиновых двигателей…….

Для дизелей………………………

Для газовых двигателей…………

Задания

1. Запустить программу расчетов.

2. Ввести исходные данные.

3. Проверить правильность введения исходных данных (по графическому материалу, выводимому на экран дисплея).

4. Откорректировать данные (при необходимости).

5. Распечатать результаты расчетов.

6. Изменить конструктивные и эксплуатационные факторы с последующей распечаткой новых результатов расчетов.

7. После ввода исходных данных и получения результатов расчета на ЭВМ выполнить анализ влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на параметры процессов впуска и сжатия.

 

2.4 Вопросы и задания для формирования и контроля владения компетенциями.

 

1. Какие факторы определяют более низкие значения температуры сгорания у дизеля?

2. Какие факторы определяют величину степени повышения давления?

3. Какие факторы определяют величину коэффициента теплоиспользования?

4. Какие факторы определяют величину максимального давления цикла?

5. Выполнить анализ влияния конструктивных факторов на показатели процесса сгорания

6. Выполнить анализ влияния режимных факторов на показатели процесса сгорания

 

Список литературы [1,2,3,4,5]