Оборудование и приборы испытательной моторной установки, методики замеров и расчетов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Сербин В.П.

СИЛОВЫЕ АГРЕГАТЫ

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Направление подготовки

190600.62 – Эксплуатация

транспортно-технологических машин и комплексов,

профиль «Автомобили и автомобильное хозяйство»

 

Бакалавриат

 

УДК Печатается по решению

ББК учебно-методического совета

Северо-Кавказского федерального

университета

 

 

Сербин В.П. - Силовые агрегаты: учебно-методическое пособие. Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2014. – 100с.

 

Пособие разработано в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и представляет собой методические рекомендации к выполнению лабораторных и практических работ, а также к выполнению расчётно-графической работы.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 190600.62 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, профиль «Автомобили и автомобильное хозяйство».

УДК

ББК

 

Рецензент:

канд. экон. наук, доцент А.И.Цыбульский

(ДГТУ, филиал в г. Ставрополе)

 

ФГАОУ ВПО «Северо-кавказский

федеральный университет», 2014

 

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………………….…..5

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ……………………………………………….....8

1. Оборудование и приборы испытательной моторной установки, методики, замеров и расчётов………………………………………….8

2. Характеристика холостого хода……………………………………….15

3. Регуляторная характеристика дизеля………………………………..18

4. Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания………………………………………………………………...22

5. Регулировочная характеристика по составу смеси……………………………………………………………………....27

6. Нагрузочная характеристика………………….....................................32

7. Скоростная характеристика…………………………………………...36

8. Исследование рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания индицированием…………………………………………………………41

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ… …….. ………………………………………57

1. Оценка параметров процессов впуска и сжатия…………………………………………………………………….57

2. Оценка параметров процесса сгорания………………..............................................................................61

3. Оценка параметров процессов расширения и выпуска…………………………………………………………………..67

4. Оценка индикаторных показателей рабочего цикла…………………………………………………………………...…71

5. Оценка эффективных показателей рабочего цикла……………………………………………………………………...71

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ...………………………………...81

1. Цель и задача расчетно-графической работы…………………….....81

2. Содержание и объём расчетно-графической работы……………....81

3. Методика расчета рабочего цикла и показателей работы ……..…82

4. Построение индикаторной диаграммы, расчет характеристик, анализ результатов……………………………………………………..92

5. Общие требования к оформлению расчетно-графической работы……………………………………………………………………94

6. Рекомендации по организации выполнения расчетно-графической работы, примерный календарный план выполнения……………94

7. Порядок защиты и ответственность студента за выполнение расчетно-графической работы………………………………………95

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………….96

ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………...98

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные наземные транспортные средства представляют собой сложные совокупности большого числа механических, электрических, гидравлических, комбинированных систем и агрегатов. Они эксплуатируются при высоких скоростях движения, в сложной дорожной обстановке, большей частью, на неустановившихся режимах, оказывая неблагоприятное экологическое воздействие на окружающую среду. Безопасность движения и экономические показатели использования транспорта определяются многими факторами, в т.ч. организационно-управленческими, технологическими, техническими. Среди последних важное значение имеют различные аспекты получения, преобразования, использования энергии объектами транспорта. Организация и управление производственно-техническими процессами, обеспечивающими безопасность, своевременность, экономичность доставки грузов и пассажиров на практике осуществляется инженерно-техническим персоналом транспортных предприятий, обеспечивающим эффективную техническую подготовку и эксплуатацию подвижного состава.

Силовые агрегаты – важнейшая составляющая наземных транспортных средств, т.к. обеспечивают получение, преобразование, использование энергии для совершения транспортной работы – главной функции подвижного состава.

Знания, полученные в теоретическом курсе и закрепляемые при выполнении курса лабораторных работ, курса практических работ, расчётно-графической работы, обеспечивают возможность глубокого изучения дисциплины в целом как комплекса знаний, степень усвоения и грамотность использования которых определяет эффективность, безопасность, экологичность процессов производства транспортной продукции.

Основные задачи материалов, содержащихся в учебно-методическом пособии:

- изучить режимы и характеристики, мощностные и экономические показатели, требования к силовым агрегатам и их системам с учётом условий эксплуатаций как основу, обеспечивающую понимание современного состояния и направления развития транспортных энергетических установок;

- расширить информационную базу для эффективной практической деятельности по организации технической эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта;

- создать условия для углубления и закрепления знаний, являющихся основой развития умений и навыков, способствующих формированию профессиональных компетенций.

В ходе изучения дисциплины «Силовые агрегаты» у обучающегося формируются следующие компетенции:

- (ОК-1) – владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;

- (ОК-6) – стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства;

- (ОК-8) – осознаёт социальную значимость своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности;

- (ПК-15) – владеет знаниями технических условий и правил рациональной эксплуатации транспортной техники, причин и последствий прекращения её работоспособности;

- (ПК-17) – способен в составе коллектива исполнителей к анализу передового научно-технического опыта и тенденций развития технологий эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов;

- (ПК-21) – владеет умением изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы по совершенствованию технологических процессов эксплуатации, ремонта и сервисного обслуживания транспортных и транспортно-технологических машин различного назначения, их агрегатов, систем и элементов, проводить необходимые расчеты, используя современные технические средства.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

 

6.1 Цель и содержание работы

Изучение влияния нагрузки на величину основных показателей работы двигателя, изучение особенностей рабочего процесса двига­теля с искровым зажиганием при различном наполнении цилиндров свежим за­рядом, получение характеристики установленной на двигателе системы топливоподачи и определение ее соответствия требованиям, снятие и обработка характеристики, обработ­ка и анализ результатов.

Организационная форма занятия – в основу занятия положен метод экспериментального определения показателей работы силового агрегата с помощью приборов и оборудования тормозной испытательной установки.

 

6.2 Методические рекомендации

Графически изображенная зависимость основных показателей двигателя – часового и удельного эффективного расхода топлива, коэффициента избытка воздуха и др. от нагрузки, характеризуемой мощностью, или средним эффективным давлением называется нагрузочной характеристикой.

В условиях эксплуатации двигатель работает по нагрузочной характери­стике, когда, например, автомобиль движется с некоторой постоянной скоро­стью по дороге с переменным сопротивлением на неизменной передаче. При переходе к более тяжелой дороге для сохранения прежней скорости движения (того же числа оборотов коленчатого вала) необходимо дополнительно открыть дроссельную заслонку, т.е. увеличить мощность, и наоборот.

 

СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

 

7.1 Цель и содержание работы

Выявление влияния частоты вращения на мощность и эко­номичность двигателя, сравнение испытуемого двигателя с аналогами по пока­зателям одной скоростной характеристики, снятие и обработка характеристики, обработ­ка и анализ результатов.

Организационная форма занятия – в основу занятия положен метод экспериментального определения показателей работы силового агрегата с помощью приборов и оборудования тормозной испытательной установки.

 

7.2 Методические рекомендации

Скоростной характеристикой двигателя называется совокупность графиков зависимостей мощности N_e, крутящего момента М_к, часового G_T и удельного g_e расходов топлива от числа оборотов п вала.

Примером работы двигателя в условиях скоростной характеристики является тот случай, когда автомобиль движется на прямой передаче все время при открытии дросселя по дороге различного сопротивления. Изменение сопротивления движению при изменении коэффициента дорожного сопротивления, приводит к изменению скорости движения машины и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Различают внешние скоростные и частичные скоростные характеристики. Внешними называются скоростные характеристики снятые при полном открытии дросселя. Если при снятии внешней скоростной характеристики для каждой опытной точки подбиралась оптимальная по мощности регулировка карбюратора, то такая внешняя характеристика называется внешней характери­стикой абсолютной, т. к. она показывает предельные возможности двигателя.

Частичными называются скоростные характеристики, снятые при непол­ных, частичных открытиях дросселя. Условиями снятия характеристики являются: постоянство открытия дроссельной заслонки, постоянство и оптимальность регулировки карбюратора, оптимальность угла опережения зажигания для каждой опытной точки, постоянство и оптимальность теплового режима двигателя.

Переменным является число оборотов, изменяющееся вследствие прину­дительного (с пульта) изменения тормозной нагрузки.

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

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.

 

1.4 Вопросы и задания для формирования и контроля владения компетенциями.

 

1. Какие факторы определяют выбор температуры остаточных газов?

2. Какие факторы определяют выбор температуры подогрева заряда?

3. Какие факторы определяют выбор показателя политропы сжатия?

4. Какие факторы определяют выбор коэффициента сопротивления впускной системы?

5. Выполнить анализ влияния конструктивных факторов на η_v

6. Выполнить анализ влияния режимных факторов на η_v

 

Список литературы [1,2,3,4,5]

 

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]

 

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 расширения и выпуска.

 

3.4 Вопросы и задания для формирования и контроля владения компетенциями.

 

1. Какие факторы определяют выбор показателя политропы расширения?

2. Каковы значения скоростей истечения продуктов сгорания в разные фазы процессов выпуска?

3. Какие факторы определяют значения T_b, p_b?

4. Какие факторы определяют значения T_r, p_r?

5. Выполнить анализ влияния режимных факторов на показатели процессов расширения и выпуска в двигателях с принудительным воспламенением

6. Выполнить анализ влияния режимных факторов на показатели процессов расширения и выпуска в двигателях с самовоспламенением

Список литературы [1,2,3,4,5]

 

4.ОЦЕНКА ИНДИКАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОЧЕГО ЦИКЛА.

4.1 Цель и содержание

Выполнение практической работы имеет своей целью углубление и закрепление знаний теории процессов, характер протекания которых определяет индикаторные показатели силовых агрегатов поршневого типа.

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

Организационная форма занятия – метод анализа конкретных результатов.

Вопросы для обсуждения

1. Индикаторные показатели в двигателях с принудительным воспламенением

2. Индикаторные показатели в двигателях с самовоспламенением

3. Взаимосвязь индикаторных показателей.

4.2 Методические рекомендации

Для бензинового двигателя, работающего по циклу с подводом теплоты при V=const, теоретическое среднее индикаторное давление

Для дизеля, работающего по циклу со смешанным подводом теплоты

Среднее индикаторное давление р_i действительного цикла отличается от значения на величину, пропорциональную уменьшению расчетной диаграммы за счет скругления в точках с,z,b.

Индикаторный КПД (η_i) характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе цикла, ко всему количеству теплоты, введённой в цилиндр с топливом.

Для 1 кг топлива

где L – теплота, эквивалентная индикаторной работе, МДж/кг;

H_u - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Таким образом, индикаторный КПД учитывает все тепловые потери действительного цикла.

Для автомобильных двигателей, работающих на жидком топливе:

где в МПа; - в кг/кг топл.; - в МДж/кг топл.; - в кг/м³.

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 индикаторные показатели рабочего цикла.

 

4.4 Вопросы и задания для формирования и контроля владения компетенциями.

 

1. В чем состоит основная особенность индикаторных показателей рабочего цикла?

2. Что характеризует ?

3. От каких факторов зависит ?

4. Каковы значения для различных типов силовых агрегатов?

5. Выполнить анализ влияния конструктивных факторов на индикаторные показатели в двигателях с принудительным воспламенением

6. Выполнить анализ влияния конструктивных факторов на индикаторные показатели в двигателях с самовоспламенением

Список литературы [1,2,3,4,5]

 

5.ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОЧЕГО ЦИКЛА.

5.1 Цель и содержание

Выполнение практической работы имеет своей целью углубление и закрепление знаний теории процессов, характер протекания которых определяет эффективные показатели силовых агрегатов поршневого типа.

Содержанием практической работы является изучение и практическое применение расчетных методик определения параметров, характеризующих степень совершенства организации рабочего процесса в целом.

Организационная форма занятия – решение проблемных ситуаций.

Вопросы для обсуждения

1. Взаимосвязь индикаторных и эффективных показателей

2. Анализ проблем препятствующих улучшению эффективных показателей двигателей с принудительным воспламенением

3. Анализ проблем препятствующих улучшению эффективных показателей двигателей с самовоспламенением

5.2 Методические рекомендации

Потери на преодоление различных сопротивлений оценивают величиной работы, соответствующей мощности механических потерь, отнесенной к единице рабочего объема цилиндра.

При проведении предварительных расчетов двигателей механические потери, характеризуемые средним давлением р_м, приближенно можно определить по линейным зависимостям от средней скорости поршня.

Для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D >1

для бензиновых восьмицилиндровых двигателей с отношением S/D <1

для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D ≤1

для высокофорсированных двигателей с электронным управлением впрыском топлива.

для четырехтактных дизелей с неразделенными камерами

Среднее эффективное давление р_е представляет собой отношение эффективной работы на валу двигателя к единице рабочего объема цилиндра. В расчетах двигателей р_е определяется по среднему индикаторному давлению

р_е = p_i – p_m

Значения среднего эффективного давления р_е (МПа) при номинальной нагрузке изменяются в следующих пределах:

Для четырехтактных карбюраторных двигателей……..0,6-1,1

двигателей с электронным впрыском……………………до 1,3

Для четырехтактных дизелей без наддува………………0,65-0,85

Для четырехтактных дизелей с наддувом……………….до 2,0

 

С ростом среднего эффективного давления улучшаются условия использования рабочего объема цилиндра, что дает возможность создавать более легкие и компактные двигатели.

Отношение среднего эффективного давления к индикаторному называется механическим КПД двигателя:

или

С увеличением потерь в двигателе уменьшается. При снижении нагрузки в карбюраторном двигателе значительно возрастает из-за увеличения потерь на газообмен. При холостом ходе и

Механический КПД различных двигателей, работающих на номинальном режиме, изменяется в следующих пределах:

Для бензиновых двигателей………………………0,75-0,92

Для четырехтактных дизелей без наддува………0,7-0,82

Полезная работа, получаемая на валу двигателя в единицу времени, называется эффективной мощностью :

где - Мпа, - л, - мин^-1.

Связь между эффективной мощностью и основными параметрами двигателя:

где - л, - мин^-1, - МДж/кг, - кг/м³.

Из анализа следует, что эффективная мощность двигателя может быть повышена в общем случае за счет:

- увеличения рабочего объема цилиндра,

- увеличения числа цилиндров,

- увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя, перехода с четырехтактного на двухтактный цикл,

- повышения низшей теплоты сгорания топлива,

- повышения плотности заряда,

- повышения коэффициента наполнения (например, путем наддува, а также за счет улучшения организации газообмена, снижения сопротивлений на впуске и выпуске, применения инерционного наддува для увеличения дозарядки и т.д.),

- повышения индикаторного КПД (за счет совершенствования процесса сгорания и сокращения потерь теплоты топлива в процессах сжатия и расширения),

- повышения механического КПД двигателя(например, за счет использования высококачественных масел, уменьшения пар трения).

Отношение количества теплоты, эквивалентной полезной работе на валу двигателя, к общему количеству теплоты, внесенной в двигатель с топливом, называется эффективным КПД:

где - теплота, эквивалентная эффективной работе, МДж/кг топл., - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг топл.

Связь между эффективным и механическим КПД двигателя определяется выражением:

Для двигателей, работающих на жидком топливе:

.

Эффективный КПД двигателя характеризует степень использования теплоты топлива в двигателе с учетом всех потерь – тепловых и механических.

Значения эффективного КПД при номинальном режиме:

Для бензиновых двигателей………………0,25-0,38

Для дизелей без наддува………………….0,35-0,42

Для дизелей с наддувом…………………..0,23-0,30

Более высокие значения эффективного КПД у дизелей по сравнению с бензиновых двигателей являются в основном следствием повышенных значений у них степени сжатия и коэффициентов избытка воздуха, (а следовательно, и более полного сгорания топлива). Двигатели с впрыском легкого топлива из-за более точного дозирования имеет меньшую неполноту сгорания чем карбюраторные.

Эффективный удельный расход [г/(кВт*ч)] жидкого топлива

или

Для современных автомобильных и тракторных двигателей эффективный удельный расход топлива при номинальной нагрузке имеет следующие значения:

Для двигателей с электронным впрыском топлива…….g_e=200-290 г/(кВт*ч)

Для карбюраторных двигателей………………………….g_e=230-310 г/(кВт*ч)

Для дизелей с неразделенными камерами……………….g_e=200-235 г/(кВт*ч)

Для вихрекамерных и предкамерных дизелей………….g_e=220-260 г/(кВт*ч)

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 эффективные показатели рабочего цикла.

 

5.4 Вопросы и задания для формирования и контроля владения компетенциями.

 

1. В чем состоит основная особенность эффективных показателей рабочего цикла?

2. Что характеризует ?

3. От каких факторов зависит ?

4. Каковы значения для различных типов силовых агрегатов?

5. Каким образом связаны между собой индикаторные и эффективные показатели?

6. Выполнить сравнительный анализ эффективных показателей двигателей с различными способами воспламенения

7. Выполнить сравнительный анализ эффективных показателей двигателей с различными способами организации топливоподачи

Список литературы [1,2,3,4,5]

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

 

Содержание и объём расчетно-графической работы

Расчетно-графическая работа выполняется на тему: «Исследование рабочих процессов транспортных силовых агрегатов». Индивидуальное задание студенты получают по единой форме (приложение А). В задание включены:

- тип и назначение силового агрегата;

- номинальная мощность и соответствующая ей частота вращения коленчатого вала;

- вид и марка используемого топлива;

- модель силового агрегата.

Разделы задания:

1 Введение

2 Технико-экономическое обоснование задания

3 Расчетное исследование рабочего цикла и показателей работы

4 Построение индикаторной диаграммы, расчет характеристик

5 Анализ результатов

6 Литература

 

Объем пояснительной записки к расчетно-графической работе 14–18 страниц рукописного текста.

Показатели процесса сжатия

Показатель политропы сжатия принимают в пределах:

1,30 – 1,37 – для карбюраторных двигателей;

1,32 – 1,39 – для дизелей.

Большие значения относятся к высокооборотным двигателям большого литража одного цилиндра, имеющим пониженную степень сжатия и воздушное охлаждение. Изменения в указываемых пределах большого влияния на эффективные показатели двигателя не оказывают.

Давление в конце сжатия, МПа:

.

Реальные значения находятся в пределах 0,9–1,5 МПа для карбюраторных и 3,5–5,5 МПа для дизельных двигателей.

Температура в конце сжатия, К:

.

Для сравнения:

К – двигатели с принудительным воспламенением;

К – двигатели с самовоспламенением.

 

Процесс сгорания

Термохимический расчет ведется для сгорания 1 кг топлива. Теорети­чески необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг жидкого топлива:

кг возд/кг топл;

кмоль/кг топл.

Здесь С, Н и берут в соответствии с принятым элементарным соста­вом топлива по таблице 1.

Количество горючей смеси с 1 кг топлива

кмоль/кг.

То же для дизелей

кмоль/кг.

Доля углерода топлива, сгоревшего в СО при ,

.

При .

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при выбран­ном ,кмоль/кг топлива:

Количество СО .

Количество С0 ₂ .

Количество Н ₂ О .

Количество N ₂ .

Количество О₂ .

при

Общее количество продуктов сгорания

.

Относительное количество отдельных компонентов продуктов сгора­ния, кмоль/кг:

; ; ;

; ; .

Средние мольные теплоемкости рабочего тела, (кДж/(кмоль∙К)):
в конце сжатия ;

в конце сгорания для смеси при

.

Для смеси с

.

Заметим, подставляя значения, получают не число, а уравнение типа с искомым .

Его далее применяют в уравнении сгорания.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

.

Действительный коэффициент молекулярного изменения

.

Уравнение сгорания для определения температуры конца сгорания в двигателе с самовоспламенением

.

Для двигателей с принудительным воспламенением расчет температуры сгорания произво­дится по уравнению:

.

В этих уравнениях:

– теплоемкость при ;

– недовыделившаяся теплота – вследствие неполного сгорания при . При сгорании бедных смесей этой потери нет;

коэффициент использования теплоты в процессе сгорания задают в пределах:

– для двигателей с принудительным воспламенением;

– для двигателей с самовоспламенением.

Меньшие значения соответствуют высокооборотным двигателям.

Степень повышения давления для дизелей принимают: . Большие значения для открытых неразделенных камер сгорания.

Для двигателей с принудительным воспламенением рассчитывается Выполнение подстановок в уравнение сгорания после преобразований,

приводит к квадратному уравнению типа:

.

Положительное значение корня данного уравнения является искомой температурой конца процесса сгорания.

В норме К для двигателей с принудительным воспламенением, К для двигателей с самовоспламенением.

Степень повышения давления в процессе сгорания для двигателей с принудительным воспламенением:

.

Максимальное расчетное давление сгорания .

 

Процесс расширения

 

Для двигателей с принудительным воспламенением степень предварительного расширения равна 1, а степень последующего расширения равна степени сжатия.

Для двигателей с самовоспламенением степень предварительного расширения

,

степень последующего расширения

.

Показатель политропы расширения выбирают:

– для двигателей с принудительным воспламенением;

– для двигателей с самовоспламенением.

С повышением скоростного режима и уменьшением коэффициента короткоходности величина , как правило, уменьшается.

Давление (МПа) конца процесса расширения

.