Индикаторные параметры рабочего цикла

Расчёт рабочего цикла бензинового двигателя

Параметры рабочего тела

Средний элементарный состав автомобильных бензинов:

-углерод ;

-водород .

Молекулярная масса кг./кмоль.

Низшая теплота сгорания кДж/кг.

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг бензина:

кг;

 

кмоль.

 

Действительное количество воздуха, соответствующее заданному α:

 

,

кг.

α – коэффициент избытка воздуха. Для современных бензиновых двигателей можно принять α =1.

Общее количество горючей смеси:

,

кмоль/кг.

 

Количество компонентов продуктов сгорания (К=0,5):

,

кмоль/кг;

 

Если , то .

,

кмоль/кг;

 

,

кмоль/кг;

 

,

кмоль/кг;

 

,

кмоль/кг.

 

Общее количество продуктов сгорания:

 

, кмоль/кг.

 

Объемное изменение продуктов сгорания:

,

кмоль/кг.

 

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

 

.

 

Процесс впуска

Принимаем, что давление окружающей среды р_о=0,1 МПа, температура окружающей среды То=288 К. Значения ряда параметров, необходимых при расчете, выбирают, исходя из следующих эмпирических зависимостей:

- давление остаточных газов р_r=(1,10-1,25) р_о;

- температура Т_r=900-1100 К;

- подогрев свежего заряда ;

Плотность свежего заряда:

,

кг/м3,

 

где - молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

- универсальная газовая постоянная, кДж/(кмоль·град).

Т_о и р_о – параметры окружающей среды (см. выше).

Давление в конце впуска:

 

, МПа

– суммарный коэффициент сопротивления впуска. Для современных двигателей с системой впрыска можно принять ( )=2.5–3.0.

– средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускного тракта м/с.

Примечание:Величину необходимо принимать в зависимости от номинальной частоты вращения двигателя: высоким n_ном соответствуют повышенные значения .

Коэффициент остаточных газов:

 

 

где - степень сжатия. Здесь и далее значения следует принимать согласно условиям задания!

Температура в конце впуска:

 

, К

К

 

Коэффициент наполнения:

 

 

Процесс сжатия

Показатель политропы сжатия принимаем в пределах .

Примечание:Здесь и далее следует принимать средние значения из рекомендуемых пределов параметра (которым задаются) и с учётом получаемых результатов.

 

Давление в конце сжатия:

 

, МПа

МПа

 

Температура в конце сжатия:

 

, К

К

 

Процесс сгорания

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

 

.

 

Значения и см. выше.

 

Теплота сгорания рабочей смеси:

,

кДж/кмоль.

 

Н_и – низшая теплота сгорания бензина (см. выше).

ΔН_и – количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания при . Поскольку в данном расчёте принято , то ΔН_и = 0.

Температура цикла определяется из уравнения процесса сгорания:

 

.

 

Коэффициент использования теплоты для номинального режима работы бензиновых двигателей выбирается в пределах .

Средняя мольная теплоёмкость рабочей смеси в конце сжатия с допустимой для учебных целей погрешностью может быть определена по воздуху:

,

кДж/(кмоль·град),

 

где

^˚ С.

 

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания:

 

кДж/(кмоль×град).

 

После подстановки найденных значений в уравнение сгорания, получим квадратное уравнение с одним неизвестным , которое решается известным способом:

;

 

, °С.

а, в и с– числовые значения известных величин.

Температура сгорания:

 

, К

К

 

Максимальное давление сгорания теоретическое:

, МПа.

 

Максимальное давление сгорания действительное:

 

, МПа

МПа

 

Степень повышения давления:

 

 

Процесс расширения

Показатель политропы расширения для бензиновых двигателей выбирают в пределах .

Давление в конце расширения:

 

, МПа

МПа

 

Температура в конце расширения:

, К

К

 

Здесь следует оценить правильность ранее принятой температуры остаточных газов по величине погрешности расчёта

%

 

Если величина Δ не превышает 5%, то погрешность допустима.

Индикаторные параметры рабочего цикла

Среднее индикаторное давление теоретическое:

 

, МПа.

 

Затем находят действительное среднее индикаторное давление, предварительно задаваясь значением коэффициента полноты индикаторной диаграммы :

, МПа

МПа

 

Индикаторный удельный расход топлива:

 

, г/(кВт×ч)

г/(кВт×ч)

 

Индикаторный КПД цикла:

Значение низшей теплоты сгорания подставляется в МДж.