1.4. Расчет процесса сгорания.

Определение действительного коэффициента молекулярного изменения. По составу заданного топлива подсчитывается теоретически необходимое количество воздуха (кмоль возд./кг топлива) для сжигания 1 кг жидкого топлива:

,

где С, Н, О_т - содержание углерода, водорода, кислорода в 1 кг жидкого топлива, %.

Количество свежей смеси М₁ поступившей в цилиндры двигателя для сжигания 1 кг жидкого топлива в рассчитываемом двигателе при выбранном коэффициенте избытка воздуха, будет:

Изменение объема продуктов сгорания по сравнению с объемом свежего заряда для жидкого топлива подсчитывается по формулам:

для

для

Для сжигания газообразного топлива теоретически необходимое количество воздуха (кмоль возд./ кмоль топлива) подсчитывается по формуле:

,

где - содержание газообразного компонента в заданном топливе, %; n, m - соответственно числа атомов углерода, водорода, кислорода в газообразном компоненте.

Количество свежей смеси для газовых двигателей (кмоль возд./кмоль топлива) рассчитывается по формуле: .

Изменение объема продуктов сгорания в тех же единицах составит:

Затем определяется коэффициент молекулярного изменения:

,

по которому вычисляется действительный коэффициент молекулярного изменения:

.

Определение параметров газов в конце процесса сгорания. Температура газов в конце сгорания определяется по уравнению сгорания для двигателей:

карбюраторных: , дизельных: ,

газовых: ,

где - коэффициент использования теплоты; - низшая теплота сгорания топлива; - средние мольные теплоемкости сгоревших газов и свежего заряда при температуре T_z и Т_c (соответственно) при постоянном объеме, кДж/(кмоль К); λ - степень повышения давления, равная отношению максимального давления цикла P_z к давлению конца сжатия Р_c; - средняя мольная теплоемкость сгоревших газов при постоянном давлении, кДж/(кмоль К)

При α < 1 топливо, поданное внутрь цилиндра, сгорает не полностью. В результате этого в продуктах сгорания содержатся химически активные газы СО и Н₂. Истинная низшая теплота оказывается ниже табличной на , которая для бензина среднего состава (С = 0,855; Н = 0,145) может быть подсчитана из следующего соотношения:

Коэффициент использования теплоты зависит от многих факторов и для автотракторных двигателей изменяется в следующих пределах: для карбюраторных - 0,85...0,90; для дизельных - 0,70...0,85; для газовых - 0,80...0,85.

При определении максимальной температуры цикла по уравнениям сгорания задаются значением коэффициента . Для дизелей задаются также значением степени повышения давления λ, которое находится в интервале 1,2...2,5. По данным [ 1 ] для дизелей с неразделенными камерами сгорании и объемным смесеобразованием λ = 1,6...2,5; для дизелей с разделенными камерами сгорания (вихрекамерных и предкамерных), для дизелей с неразделенными камерами и пленочным смесеобразованием λ = 1,2...1,8; для двигателей с наддувом λ, определяют допустимыми значениями температуры и давления в конце видимого процесса сгорания (T_z = 2400 К, P_z =7...11 МПа, а ).

Для нахождения и проще всего использовать эмпирические зависимости: ,

при ,

при ,

.

При известных α и Т_c эти формулы позволяют получить числовые значения и линейное уравнение для типа , подстановка которых в уравнение сгорания, превращает его в квадратное уравнение относительно .

Максимальное давление цикла карбюраторного двигателя определяется по параметрам конца сжатия и температуре : .

Степень повышения давления для карбюраторных двигателей подсчитывается после определения . .

В дизелях с учетом принятого значения степени повышения давления

.

Для построения индикаторной диаграммы дизельного двигателя требуется знание степени предварительного расширения ρ: .

Для автотракторных дизелей изменяется в пределах 1,2...2,4.

Значения максимальных температуры и давления цикла для современных автотракторных двигателей при работе с полной нагрузкой составляют: