1.1.3 Расчет процесса сжатия

В период процесса сжатия в цилиндре двигателя повышаются температура и давление рабочего тела, что обеспечивает надежное воспламенение и эффективное сгорание топлива.

Условно принимается, что процесс сжатия происходит по политропе (кривой) с переменным показателем n₁. В связи с трудностью определения переменной величины n₁ и усложнением расчетов принимается, что процесс сжатия происходит по политропе с постоянным показателем n₁.

Расчет процесса сжатия сводится к определению среднего показателя политропы сжатия n₁, параметров конца процесса сжатия (p_c и Т_с) и теплоемкости рабочего тела в конце процесса сжатия ((mc_v)^tc_to). Величину среднего показателя политропы сжатия n₁ можно оценить по среднему показателю адиабаты k₁. По номограмме [2;73] для соответствующих значений степени сжатия (ε) и температуры в конце впуска (Т_а) определяется величина показателя адиабаты k₁. А средний показатель политропы сжатия n₁ принимается несколько меньше k₁.

Так для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме при T_α= 332К и ε = 9,8 показатель адиабаты k₁= 1,3767, показатель политропы сжатия n₁ = 1,3760; для двигателя с впрыском топлива на номинальном скоростном режиме при T_α= 326К и ε = 9,8 показатель адиабаты k₁= 1,3774, показатель политропы сжатия n₁ = 1,3770. Значения показателя адиабаты k₁ и

показателя политропы сжатия n₁ для остальных скоростных режимов приведены в таблице 3.

Давление (p_c) и температура (Т_с) в конце сжатия определяются по следующим выражениям [2;72]:

p_c = p_а·ε , МПа (18)

Т_с = Т_а· ε , К. (19)

Так для карбюраторного двигателя при n _N =5600 мин^-1 p_c = 0,0850 · 9,8^1,3760 =

= 1,9649 МПа; Т_с =332 · 9,8^1,3760-1 = 783К; для двигателя с впрыском топлива при n _N =4800 мин ^-1 p_c = 0,0866 · 9,8^1,3770 = 2,0065 МПа; Т_с =326 · 9,8^1,3770-1 = 771К.

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха) - (mc_v)^tc_to = 20,6+2,638·10^-3· t_с,

где t_с = T_c – 273 ºС;

для карбюраторного двигателя - (mc_v)^tc_to = 20,6+2,638·10^-3·510 =

= 21,9454 кДж/(кмоль·град);

для двигателя с впрыском топлива - (mc_v)^tc_to = 20,6+2,638·10^-3·498 =

= 21,9137 кДж/(кмоль·град);

б) остаточных газов (mc_v´´)^tc_to – определяется методом интерполяции [2;59]:

для карбюраторного двигателя при n _N =5600 мин^-1, α = 0,96 и t_с = 510 ºС

(mc_v´´)⁵⁰⁰_to = 24,014+(24,150 - 24,014)· =24,0412 кДж/(кмоль·град),

где 24,014 и 24,150 – значения теплоемкостей продуктов сгорания при 500 ºС соответственно при α = 0,95 и α = 1 [2;59];

(mc_v´´)⁶⁰⁰_to = 24,440+(24,586 - 24,440)· = 24,4692 кДж/(кмоль·град),

где 24,440 и 24,586 – значения теплоемкостей продуктов сгорания при 600 ºС соответственно при α = 0,95 и α = 1 [2;59];

(mc_v´´)⁵¹⁰_to = 24,0412+(24,4692 - 24,0412)· 10/100 = 24,084 кДж/(кмоль·град);

для двигателя с впрыском топлива при n _N =4800 мин^-1, α = 1,017 и t_с = 498 ºС (mc_v´´)⁴⁰⁰_to = 23,712 + (23,613 - 23,712)·(1,017 - 1)/(1,05 – 1) =

= 23,6783 кДж/(кмоль·град),

где 23,712 и 23,613 – значения теплоемкостей продуктов сгорания при 400 ºС соответственно при α = 1 и α = 1,05 [2;59];

(mc_v´´)⁵⁰⁰_to = 24,150 + (24,045 – 24,150)·(1,017 - 1)/(1,05 – 1) =

= 24,1143 кДж/(кмоль·град),

где 24,150 и 24,045– значения теплоемкостей продуктов сгорания при 500 ºС соответственно при α = 1 и α = 1,05 [2;59];

(mc_v´´)⁴⁹⁸_to = 23,6783+(24,1143 – 23,6783)· 98/100 = 24,1056 кДж/(кмоль·град).

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси определяется по следующему уравнению

(mc_v´)^tc_to = [1/ (1+ γ_г)] · [(mc_v)^tc_to + γ_г · (mc_v´´)^tc_to], (20)

где (mc_v)^tc_to – средняя мольная теплоемкость свежей смеси (воздуха) в кДж/(кмоль·град);

(mc_v´´)^tc_to – средняя мольная теплоемкость остаточных газов в кДж/(кмоль·град);

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси:

для карбюраторного двигателя

(mc_v´)^tc_to=[1/(1+ 0,0424)]·[21,9454 + 0,0424· 24,084]=22,0323 кДж/(кмоль·град); для двигателя с впрыском топлива

(mc_v´)^tc_to=[1/(1+ 0,0393)]·[21,9137+ 0,0393·24,1056]=21,9966 кДж/(кмоль·град);

Параметры процесса сжатия. Таблица 3.

Параметры	Единицы измерения	Карбюраторный двигатель
n	об/мин	950	3400	5600	6000
k1		1,3756	1,3760	1,3767	1,3767
n1		1,3700	1,3756	1,3760	1,3760
pc	МПа	2,2704	2,1821	1,9649	1,9143
Тc	К	784	785	783	783
tс	ºС	511	512	510	510
(mcv)tcto	кДж/(кмоль·град)	21,9473	21,9507	21,9454	21,9454
(mcv´´)tcto	кДж/(кмоль·град)	23,5774	24,0926	24,0840	24,0840
(mcv´)tcto	кДж/(кмоль·град)	22,0208	22,0316	22,0323	22,0348
Параметры	Единицы измерения	Двигатель с впрыском топлива
n	об/мин	850	3000	4800	5800
k1		1,3769	1,3773	1,3774	1,3773
n1		1,3701	1,3768	1,3770	1,3769
pc	МПа	2,2716	2,1955	2,0065	1,8624
Тc	К	766	773	771	773
tс	ºС	493	500	498	500
(mcv)tcto	кДж/(кмоль·град)	21,9005	21,9190	21,9137	21,9190
(mcv´´)tcto	кДж/(кмоль·град)	24,0300	24,1316	24,1056	24,1143
(mcv´)tcto	кДж/(кмоль·град)	21,9875	22,0006	21,9966	22,0065