1. Выбор дополнительных данных

1. Давление окружающей среды:

2. Температура окружающей среды

Т₀ = 300 ⁰К

3. Давление остаточных газов

Р_r = 0,12 МПа, [Р_r = (1,1…1,25) Р₀]

(В квадратных скобках даны интервалы изменения параметра).

Выбираем для низкооборотных двигателей ближе к нижнему пределу, высокооборотных – к верхнему.

4. Температура остаточных газов

Т_r = 1050⁰ К, [Т_r = 900…1050⁰К]

Для высокооборотных – ближе к верхнему пределу.

5. Температура свежей смеси в момент поступления ее в цилиндр

Принимаем подогрев свежего заряда [ΔТ = 10…20⁰С].

6. Показатель политропы сжатия n₁ и политропы расширения n₂ принимаются с учетом скоростного режима или по статистическим данным

[ ]; [ ];

7. Коэффициент активного выделения тепла , [ ].

8. Давление газов в цилиндре в конце впуска

Р_а = 0,085 МПа, [Р_а = (0,8…0,9) Р₀].

9. Низшая теплотворная способность бензина Н_и = 10500 ^ккал/_кг

[1кал = 4,1868 Дж].

2. Определение параметров конца впуска

1. Коэффициент остаточных газов

[0,06…0,10].

2. Определение температуры газов в цилиндре в конце впуска

[350…390⁰ К].

3. Коэффициент наполнения

[0,75…0,85],

где - коэффициент дозарядки [1,05…1,1].

2.3. Определение параметров конца сжатия

1. Давление газов в цилиндре в конце сжатия

[1,0…1,5 МПа].

2. Температура газов в цилиндре в конце сжатия

[650…780⁰ К].

4. Расчет рабочего тепла

Состав бензина: С = 0,855; Н = 0,145; О₂ = 0.

Молекулярная масса бензина μ = 110…120.

1. Определение теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания 1 кг топлива

^{кг возд.} / _{кг топлива} ,

где 0,23 – массовая доля кислорода в воздухе;

В молях

^{кг возд.} / _{кг топлива,}

где 0,21 – объемная доля кислорода в воздухе.

2. Определение количества горючей смеси перед сгоранием в кг

кг.

3. Количество горючей смеси в молях

кмоль.

4. Определение продуктов сгорания при α = 0,9.

При неполном сгорании (α < 1) топлива выделяются следующие компоненты газов: СО; СО₂; Н₂; Н₂О и N_2.

Для случая α < 1 принимаем К = 0,5, (К – отношение числа молей водорода и окиси углерода. При α > 1- К = ∞ ).

4.1) Число молей СО в продуктах сгорания

^кмоль / _кг;

4.2) Число молей СО₂ в продуктах сгорания:

^кмоль / _кг;

4.3) Число молей Н₂ в продуктах сгорания:

^кмоль / _кг;

4.4) Число молей Н₂О в продуктах сгорания:

^кмоль / _кг;

4.5) Число молей N₂ в продуктах сгорания:

^кмоль / _кг.

5. Суммарное количество продуктов сгорания:

= 0,5078 ^кмоль / _кг.

6. Определение потери низшей теплотворности бензина для случая

α < 1 из-за недостатка воздуха:

^кмоль / _кг

7. Определение химического коэффициента молекулярного изменения:

.

8) Определение действительного коэффициента молекулярного изменения:

4. Определение параметров конца сгорания

Уравнение сгорания для бензиновых двигателей имеет вид:

.

Для удобства определения внутренних энергий 1 кмоля свежей смеси и продуктов сгорания для различных значений α построены графики U = f (t) в интервале температур 300…800⁰ С и 1900…2500⁰ С (рис. 2.1; 2.2).

Для упрощения расчета теплоемкость свежей смеси принята равной теплоемкости воздуха.

Значения внутренних энергий воздуха и продуктов сгорания для бензина при различных α и для дизельного топлива при α = 1 в интервале температур от 0⁰ С до 2500⁰ С представлены в таблице 2.1.

Для данного двигателя t_с = Т_с – 273 = 779 – 273 =506⁰ С.

Из графиков (рис. 2.1) для α = 0,9 имеем: внутренняя энергия 1 кмоля свежей смеси при температуре сжатия t_с =506⁰ С.

U_c = 2635 ^ккал / _кмоль.

То же продуктов сгорания при t_с =506⁰ С – ^кмоль / _кг; обозначим ее через «А», тогда левая часть уравнения сгорания:

^ккал / _кмоль.

При выполнении курсового проекта студент должен построить графики, аналогичные рис. 2.1. и 2.2. для интервалов температур, рассчитанных для его варианта.

Следовательно

^ккал / _кмоль,

где – внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре сгорания Т_Z.

Значение максимальной температуры сгорания t_Z в ⁰ С определим из графика (рис. 2.2) для α = 0,9.

Таблица 2.1.

Внутренняя энергия воздуха и продуктов сгорания при различных температурах

Температура 0 С	Внутренняя энергия продуктов сгорания ккал / кмоль				Внутренняя энергия воздуха ккал / кмоль
	Бензин α = 1	Бензин α = 0,9	Бензин α = 0,8	Дизельное топливо α = 1
0 100 200	0 538 1093	0 526 1083	0 522 1071	0 538 1094	0 498 1002
300 400 500	1668 2265 2883	1651 2241 2851	1632 2211 2810	1670 2265 2890	1520 2052 2601
600 700 800	3522 4182 4860	3481 4131 4800	3429 4068 4724	3530 4200 4870	3166 3746 4340
900 1000 1100	5555 6264 6985	5483 6181 6892	5394 6079 6777	5550 6280 7000	4946 5561 6186
1200 1300 1400	7720 8465 9219	7616 8349 9088	7487 8206 8935	7740 8480 9240	6820 7461 8109
1500 1600 1700	9954 10751 11528	9839 10597 11362	9673 10416 11167	10000 10750 11550	8763 9421 10080
1800 1900 2000 2100	12309 13097 13889 14686	12131 12907 13687 14472	11923 12685 13451 14222	12300 13120 13900 14700	10750 11420 12100 12780
2200 2300 2400 2500	15488 16291 17098 17907	15262 16053 16848 17606	14998 15775 16557 17341	15520 16310 17100 17920	13460 14140 14830 15520

U,

ккал/кмоль

			α = 1 α = 0,9 α = 0,8
	Продукты сгорания
		Воздух

5000

4000

3000

2000

1000

300 400 500 600 700 800 t⁰ C

Рис. 2.1. Значения внутренней энергии воздуха и продуктов сгорания для различных α в интервале температур t = 300…800⁰ С.

(Данный график получен из таблицы 2.1.)

U,

ккал/кмоль

		Продук-ты сгора-ния	α = 1
		α = 0,9		α = 0,8
			Воздух
				α = 1 α = 0,9 α = 0,8

16000

15000

14000

13000

12000

11000

1900 2000 2200 2400 2500 t⁰ C

Рис. 2.2. Значение внутренней энергии воздуха и продуктов сгорания для различных α в интервале температур t = 300…800⁰ С.

(Данный график получен из таблицы 2.1.)

Величине ^ккал / _кмоль соответствует температура сгорания

t_Z = 2457⁰ С, тогда Т_Z = t_Z + 273 = 2457 + 273 = 2730 ⁰ К;

[Т_Z = 2400…2730 ⁰ К].

Расчетное давление сгорания:

МПа.

Степень повышения давления: ,

Максимальное давление цикла с учетом скругления индикаторной диаграммы