2.3.Последовательность тепового расчета Количество свежего заряда
Горючая смесь (свежий заряд) в карбюраторных двигателях состоит из воздуха и испарившегося топлива и определяется величиной
M1 = L0 + 1/Т,
где M1 - количество горючей смеси (кмоль гор.см/кг топл.); T - молекулярная масса паров топлива, кг/кмоль (см.табл. 6).
Величиной 1/T(количество молей топлива в смеси) при определении M1 для двигателей с воспламенением от сжатия пренебрегают как относительно малой по сравнению с объемом воздуха. Поэтому для этих двигателей
M1 = L0
Для газовых двигателей
M1' = L'0
Количество продуктов сгорания
При полном сгорании топлива () продукты сгорания состоят из углекислого газа СО2 , водяного пара Н2O , избыточного кислорода O2 и азота N2 .
Общее количество продуктов полного сгорания жидкого топлива (кмоль пр.сг./кг топл.)
,
При неполном сгорании топлива ( < 1) продукты сгорания представляют собой смесь окиси углерода СО, углекислого газа СО2 , водяного пара Н2О , свободного водорода H2 и азота N2.
Общее количество продуктов неполного сгорания жидкого топлива (кмоль пр.сг./кг топл.)
.
Параметры продуктов сгорания в цилиндре двигателя в конце выпуска
В цилиндре двигателя перед началом процесса наполнения всегда содержится некоторое количество остаточных газов, находящихся в объеме Vc камеры сгорания. Величина давления остаточных газов устанавливается в зависимости от числа и расположения клапанов, сопротивлений впускного и выпускного тракта, фаз газораспределения, характера наддува, быстроходности двигателя, нагрузки, системы охлаждения и других факторов.
Давление остаточных газов pr (МПа) за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивления при конструктивном оформлении выпускного тракта рассчитываемого двигателя можно получить на номинальном скоростном режиме:
для карбюраторных двигателей
prN = 1,18p0;
для дизелей без наддува, а также с наддувом и выпуском в атмосферу
prN = (1,05...1,25)p0;
для двигателей с наддувом при наличии газовой турбины на выпуске
prN = (0,75...0,98)p0.
Большие значения pr принимаются для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала. Давление остаточных газов заметно снижается с уменьшением частоты вращения коленчатого вала.
При необходимости определения pr на различных скоростных режимах двигателя и выбранном значении prN при номинальном режиме можно использовать приближенную формулу
pr = p0(1,035+Ap 10 -8n2),
где Ap = p0 (prN - 1,035p0)108/(p0 nN2); prN - давление остаточных газов на номинальном режиме, МПа; nN – частота вращения коленчатого вала на номинальном режиме, мин-1; n – частота вращения коленчатого вала на расчетном режиме, мин-1.
Температура газов в конце выпуска Tr (°К) принимается в зависимости от типа двигателя (табл. 9).
При установлении величины Tr необходимо иметь в виду, что при увеличении степени сжатия и обеднении рабочей смеси температура остаточных газов снижается, а при увеличении частоты вращения - возрастает.
Таблица 9
Температура газов в конце выпуска
Тип двигателя |
Tr , °К |
Карбюраторные двигатели |
900…1100 |
Дизельные двигатели: |
|
а) без наддува |
600…750 |
б) с наддувом |
750…900 |
Газовые двигатели |
750…1000 |
При выборе температуры остаточных газов двигателя ее максимум в бензиновом двигателе достигается при максимальной частоте вращения коленчатого вала, а в дизеле на режиме максимального момента.