Основные расчетные зависимости для бензинового двигателя

1.1 Исходные данные

Расчет производится для номинального режима работы дви­гателя. Исходными данными для этого расчета являются:

- номинальная эффективная мощность N_e = 140, кВт;

- номинальная частота вращения коленчатого вала n = 1900, мин^-1;

- степень сжатия ɛ = 17,3;

- число цилиндров двигателя i = 6;

- коэффициент избытка воздуха α = 1.86.

 

1.2 Параметры топлива

Для бензинового двигателя средний элементарный состав то­плива принимается равным: С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004 где С, Н и О - массовые доли соответственно углерода, водорода и кислорода. Молекулярная масса топлива принимается равной m_T= 115 кг/моль.

Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле Д.И. Менделеева

 

Ни=42437,4 кДж/кг

Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгора­ния 1 кг топлива:

L₀=0.4994 кмоль/кг

l₀=14.4522

Количество свежего заряда

М₁=0,9289

Общее количество продуктов сгорания

М₂=0,9605

 

Параметры окружающей среды и остаточных газов

Давление окружающей среды Р_o = 0,1МПа.

Температура окружающей среды Т_o = 293К.

Температура остаточных газов T_r = 750 К.

Давление остаточных газов Р_r = 0,12 Мпа.

Большие значения Т_r и Р_r принимаются для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала.

Расчет параметров процесса впуска

Температура подогрева свежего заряда

 

Плотность свежего заряда перед впускными органами дви­гателя

Коэффициент газодинамических потерь во впускной систе­ме двигателя

Скорость движения заряда во впускной системе двигателя

Потери давления во впускной системе двигателя

Давление в цилиндре в конце процесса впуска

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Коэффициент остаточных газов

Температура заряда в конце процесса сжатия

 

Коэффициент наполнения

 

Параметры процесса сжатия

Давление в конце сжатия	Pc	4,32	МПа
Температура в конце сжатия	Тс	901,63	К
Средние значения политропы сжатия	n1	1,35

 

Параметры процесса сгорания

Величина коэффициента использования теплоты в точке Z индикаторной диаграммы при работе двигателя с полной нагрузкой изменяется в пределах:

Ртьпрь

 

Дизели с неразделенными камерами сгорания 0,75-0,90

Дизели с разделенными камерами сгорания 0,70-0,85

Коэффициент использования теплоты

ξz = 0,8500

Теплота сгорания рабочей смеси

Нр.с.=44159,5 кДж/кмоль

Мольная теплоемкость свежего заряда

μСv'=21,73 кДж/кмоль·град.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

β0=1,034

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

β=1,033

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Степень повышения давления λ оценивается по опытным данным и изменяется в пределах:

• Дизели с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием λ = 1,6-2,5
• Дизели с вихрекамерными и предкамерными способами образования λ=1,2-1,8
• Для дизелей с наддувом с целью обеспечения допустимых значений температур и давлений значения λ следует принимать в пределах λ=1,2-1,6

Большие значения λ принимаются для дизелей с низким наддувом.(примерно до значений Pк ≤ 0,15 Мпа) и меньшие значения λ - для дизелей с высоким наддувом(примерно Pк ≤ 0,2 Мпа

λ = 2,00

Мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания: μСp'' 46,041 кДж/кмоль·град.

После оценки праметров в левой части уравнения сгорания получим численное значение коэффициента С:

С=72119,24

После подстановки в правую часть уравнения сгорания развернутого выражения для μСp'' получим численные значения коэффициентов квадратного уравнения А и В.

А=0,0024

В=29,9499

С учетом численных значений коэффициентов А, В и С для определения максимальной температуры в процессе сгорания получаем квадратное уравнение А·Tz² + B·Tz - C = 0, откуда

Tz=2069,47 K

По опытным данным значения Tz для дизелей изменяются в пределах 1800 - 2300 К

Максимальное давление сгорания Pz=8,63 МПа

Степень предварительного расширения ρ=1,19

 

Параметры процесса расширения

 

Средние значения политропы расширения n2 = 1,18-1,28
n2	1,23
Степень последующего расширения	δ	14,594
Давление в конце процесса расширения	Pb	0,319	Мпа
Температура в конце процесса расширения	Tb		К
Значения Pb и температуры Tb для дизелей без наддува лежат в пределах: Pb = 0,3 - 0,5 Мпа и Тb = 1000 - 1200 К.