2.3. Определение состава и объема рабочего тела в рас­четной зоне

Текущий объем цилиндра и его увеличение вычисляется по формулам (1.43) [56] или:

; (46)

. (47)

Количество молей смеси в цилиндре можно определить как:

(48)

а массовое количество смеси как:

(49)

где – коэффициент молекулярного измене­ния при a_ц = 1;

g – коэффициент остаточных газов;

a_ц – коэффициент избытка воздуха в цилин­дре;

x – доля топлива, которое сгорело к дан­ному моменту времени.

Молекулярная масса смеси равняется

(50)

где - молекулярная доля в смеси продуктов сгорания,

- молекулярная доля воздуха в смеси.

Удельные мольные теплоемкости воздуха, продуктов сгорания и их смеси определяются с учетом их зависимости от температуры по формулам:

(51)

(52)

(53)

а массовая теплоемкость по формуле:

(54)

Численные значения коэффициентов “а” и “b” в форму­лах (51) и (52) приведенные в литературе, например, в [1, 3]. Наиболее точными эмпирическими выражениями теплоемкостей есть формулы (1.34)…(1...37) [56]. Аналогично вычисляются mС_{р пов} и mС_{р г.с.}

2.3. Моделирование процессов во впускных и выпускных

системах

Интенсивность потока массы через контрольные по­верхности газораспределительных органов в зависимости от вида истечения определяется по формулам:

- для подкритического истечения:

(55)

- для надкритического истечения:

(56)

где р₁ и r₁ - давление и плотность рабочего тела со сто­роны контрольной поверхности, где они больше;

р₂ - давление рабочего тела из той стороны контрольной поверхности, где оно меньше;

µ_iF_i - эффективные проходные сечения газораспредели­тельных органов и элементов проточных частей ДВЗ (рас­четные, как в [1], или полученные эксперимен­тально путем продувки);

k - показатель адиабаты (берется с учетом состава и тем­пературы рабочего тела по формуле (1.33)).

Энтальпия рабочего тела, которое пересекает контроль­ную поверхность, определяется по заторможенным пара­метрам:

(57)

где C_pmi и T_i - средняя изобарная массовая теплоемкость и температура с той стороны контрольной по­верхности, где давление больше.

В результате численного интегрирования системы урав­нений (21)...(23) можно получить текущие значе­ния давления, температуры и состава рабочего тела в ци­линдре, а также показатели качества процесса газообмена: масса воздушного заряда, коэффициенты наполнения, утечки продувочного воздуха и остаточных газов, среднее давление насосных потерь (см. (1.1)...(1.4) [56]).

Параметры рабочего тела в выпускном коллекторе опре­деляются путем численного интегрирования уравнений,

(58)

(59)

(60)

которые получены из основной системы (18)…(20).

Здесь q_v=0 и dV=0, так как в выпускной системе отсутст­вующее тепловыделение и объем коллектора постоянный V=const, значение количества цилиндров в данном выпуск­ном коллекторе z₁ зависит от типа системы выпуска: одно­коллекторная ли многоколлекторная. Для одноколлектор­ной системы, как источника массы выступают все цилин­дры (z₁=z), а как сток – входной патрубок турбины или со­пло преобразователя импульсов, поэтому суммирование по количеству контрольных поверхностей для каждого выпу­скного коллектора идет к (z₁ + 1). Величиной потерь теп­лоты q через поверхности, которые ограждают объем коллек­тора F_q, в теплоизолированных, как правило, выпускных коллекторах дизелей можно пренебречь, поэтому:

(61)

Если между выпускными коллекторами и турбиной имеются преобразователи импульсов, как это показан на схеме рис.1, их расчет можно вести по методу, изложенному в работе [41].