Индикаторные и эффективные показатели работы двигателя

Тепловой расчет двигателя

 

Исходные данные

Из двигателя – прототипа:

Двигатель 4-х тактный, бензиновый,

Число цилиндров: i = 8,

Диаметр цилиндра: D = 0,092 м,

Ход поршня: S = 0,08 м,

Данные для расчета:

Степень сжатия: ε = 6.8;

Частота вращения коленчатого вала: n = 4000 об/мин.;

Мощность прототипа: 84.56 кВт (115л.с.);

Рабочий объем прототипа: 4,25 л;

Мощность: 140кВт=190,4лс.

 

Выбор параметров к тепловому расчету

 

л.с.;

л;

л;

мм;

мм;

 

Параметры окружающей среды:

 

-Р0 = 0,1033 МПа;

-Т0 = 288 К;

 

-относительная влажность 70 %.;

Коэффициент избытка воздуха α = 0,92;

Средняя скорость поршня:

 

;

 

Параметры остаточных газов:

 

-Рг = 1,13×10⁵ Па;

-Т_г = 960 К;

 

-коэффициент остаточных газов γ = 0,07;

Коэффициент использования тепла в точке Z для n = 4000 об/мин.:

 

- ;

 

Коэффициент скругления индикаторной диаграммы φ_д = 0,96;

Механические потери в двигателе:

 

;

 

Элементарный состав топлива:

 

Н=0,145 кг/кмоль, С=0,855 кг/кмоль

 

Теплотворная способность топлива Hu=44000 кДж/кг топлива

Теплоемкости мольные (средние):

· воздуха:

 

;

 

· продуктов сгорания:

 

 

смеси газов при сжатии:

 

 

Теоретически необходимое количества воздуха для сгорания 1 кг топлива:

;

 

Расчет процесса наполнения

 

Давление в конце наполнения:

 

;

 

где δ-коэффициент гидравлических потерь (δ=0,15).

Температура в конце наполнения:

 

 

где =15 К – подогрев заряда от стенок цилиндра,

=1,11 – коэффициент, учитывающий разницу в теплоёмкостях остаточных газов и свежей смеси.

Коэффициент наполнения:

 

 

где =1,05-коэффициент дозарядки.

 

;

 

Принятое значение γ практически совпадает с расчётным.Для дальнейших расчетов принимаем γ=0,07.

Давление в цилиндре в конце наполнения с учётом коэффициента дозарядки:

 

 

Расчет процесса сжатия

 

Показатель политропы сжатия определяется через показатель адиабаты сжатия , рассчитываемого по уравнению:

 

;

 

Подбором находим :

 

 

Давление и температура в конце процесса сжатия:

 

 

Расчет процесса сгорания

 

Действительно необходимое количество воздуха для сгорания топлива:

 

 

Теоретический коэффициент молекулярного изменения свежей смеси:

 

 

Действительный коэффициент молекулярного изменения

 

;

 

Температура газов в конце видимого сгорания:

 

;

 

Решая уравнение относительно Тz, определяем

 

;

 

где  - коэффициенты использования теплоты в начале процесса сгорания,

- потери тепла от неполного сгорания топлива

 

;

 

Степень повышения давления

 

 

Максимальное давление сгорания

 

 

Расчет процесса расширения

 

Показатель политропы расширения n₂ находим по показателю адиабаты расширения К₂, для которого известно уравнение:

 

;

;

 

Давление и температура в конце расширения

 

 

Индикаторные и эффективные показатели работы двигателя

 

Среднее теоретическое и действительное индикаторное давление:

 

 

где -коэффициент скругления индикаторной диаграммы

Индикаторный КПД

 

 

Индикаторный удельный расход топлива