1.4Обоснование способа смесеобразования

Для дизелей различают следующие виды смесеобразования:

• Объемное смесеобразование – все этапы смесеобразования происходят в объеме летящей капли топливного факела. Преимущества: топливная экономичность и хорошие пусковые качества. Недостатки: жесткость работы, невозможность форсирования по оборотам, чувствительность к сорту топлива и невысокий моторесурс.

• Пленочное – этот способ появился как альтернатива объемного смесеобразования, основная часть топлива подается на стенку камеры сгорания в виде пленки. Преимущества: мягкость работы многотопливность и высокооборотистость. Недостатки плохие пусковые качества и высокие требования к материалу поршня и термообработке.

• Объемно-пленочное – данный способ смесеобразования реализуется в большинстве современных среднеоборотистых дизелях, при этом способе учитываются достоинства и недостатки предыдущих способов.

Примем по прототипу объемно-пленочное смесеобразование.

Коэффициент избытка воздуха. Уменьшение коэффициента избытка воздуха  до возможных пределов уменьшает размеры цилиндра и, следовательно, повышает литровую мощность дизеля, но одновременно с этим значительно возрастает тепло напряженность двигателя, особенно деталей поршневой группы, увеличивается дымность выпускных газов. Лучшие образцы современных дизелей с наддувом устойчиво работают на номинальном режиме без существенного перегрева при  = 1,41,8. В связи с этим можно принять:  = 1,5.

1.5Обоснование номинальной частоты вращения коленвала

Изменение числа оборотов коленвала влияет на коэффициент наполнения цилиндра (а, следовательно, на давление воздуха в конце сжатия), качество распыливания топлива, интенсивность вихревого движения воздуха и тепловое состояние камеры сгорания.

С увеличением числа оборотов абсолютные длительности задержек воспламенения (в миллисекундах) сокращаются, но их относительные длительности (в градусах поворота коленвала) возрастают. Кроме того, несколько увеличивается продолжительность сгорания, так как возрастание скорости сгорания в результате уменьшения продолжительности впрыска, улучшения мелкости распыливания топлива и возрастания интенсивности турбулентности воздушного заряда не может при повышении числа оборотов полностью компенсировать сокращения времени, отводимого на процесс сгорания. Поэтому с повышением числа оборотов обычно приходится несколько увеличивать угол опережения впрыска.

Для расчета несколько увеличим обороты дизеля по сравнению с прототипом, с 2100 об/мин до 2400 об/мин.

2ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ

2.1Топливо

В соответствии с ГОСТ 305 – 73 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях – марки Л и для работы в зимних условиях – марки З). Цетановое число топлива – не менее 45.

Средний элементарный состав дизельного топлива: С = 0,870; Н = 0,126; О = 0,004.

2.1.1Низшая теплота сгорания топлива

Н_и = 33,91С + 125,60Н – 10,89(О – S) –2,51(9Н + W) = 33,91 · 0,87 + 125,6 · 0,126 – 10,89 · 0,004 – 2,51 · 9 · 0,126 = 42440 кДж/кг. (2.1)

2.1.2Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

кмоль возд/кг топл; кг возд/кг топл.

Количество свежего заряда:

М₁ =  · L₀ = 1,5 · 0,499 = 0,749 кмоль св. зар/кг топл. (2.2)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания

МСО₂ = С/12 = 0,87/12 = 0,0725 кмоль СО₂/кг топл; (2.3)

МН₂О = Н/2 = 0,126/2 = 0,063 кмоль Н₂О/кг топл. (2.4) МО₂ = 0,208 · ( - 1) · L₀ = 0,208 · (1,5 - 1) · 0,499 = 0,052 кмоль О₂/кг топл; (2.5) МN₂ = 0,792 ·  · L₀ = 0,792 · 1,5 · 0,499 = 0,593 кмоль N₂/кг топл. (2.6)

Общее количество продуктов сгорания

М₂ = МСО₂ + МН₂О + МО₂ + МN₂ . (2.7) М₂ =0,0725 +0,063 +0,052 +0,593 = 0,781 кмоль пр. сг/кг топл.