2.1.2 Кількість продуктів згоряння.
При згорянні суміші з 1 вуглець і водень пального повністю окислюються, що призводить до повного згоряння пального і продукти згоряння матимуть такий склад:
,
кмоль пр.згор./кг пальн.
Кількість окремих компонентів продуктів згоряння:
, кмоль CO2/кг
пальн.
, кмоль H2O/кг
пальн.
, кмоль O2/кг
пальн.
, кмоль N2/кг
пальн.
Величини C, H і O підставляються в формули в %10-2 .
При згорянні суміші з <1 буде мати місце неповне згоряння вуглецю і водню внаслідок попадання меншої кількості кисню. В цьому випадку склад продуктів згоряння буде наступним:
кмоль
пр.згор./кг пальн.
Кількість окремих компонентів продуктів згоряння:
,
кмоль CO2/кг
пальн.
, кмоль CO/кг
пальн.
,
кмоль H2O/кг
пальн.
,
кмоль H2/кг
пальн.
, кмоль N2/кг
пальн.
Величина k для бензинів знаходиться в межах 0.45 … 0.50.
Правильність розрахунку кількості окремих компонентів продуктів згоряння можна перевірити за формулами:
при 1,
, кмоль пр. зг./кг пальн.
при <1,
, кмоль пр. зг./кг пальн.
Різниця між M2 і Mi не повинна перевищувати 3%.
Параметри дійсного циклу двигуна
2.2.1 Параметри навколишнього середовища і залишкових газів
Тиском та температурою навколишнього середовища необхідно задатися. Якщо двигун працює без наддуву, можна прийняти p0 = 0.1 МПа, t0 = 15ºС або T0= 273 + t0 = 288 К.
У процесі роботи двигуна в його камерах згоряння завжди залишається деяка кількість продуктів згоряння від попереднього циклу. Для двигунів без наддуву, а також з наддувом і випуском відпрацювавших газів в атмосферу тиск залишкових газів можна прийняти рівним:
,
МПа.
Більші значення рr приймаються для двигунів з вищою частотою обертання колінчастого вала.
Температура залишкових газів Тr залежить від ступеня стиску, коефіцієнта надлишку повітря, частоти обертання колінчастого валу двигуна і ін.
Значення Тr приймають в межах:
Тr = 900 … 1100 К – для бензинових двигунів;
Тr = 600 … 900 K – для дизелів;
Тr = 750 … 1000 К – для газових двигунів.
При збільшенні ступеня стиску і збагаченні робочої суміші величина Тr зменшується, а при збільшенні частоти обертання – збільшується.
2.2.2 Параметри процесу впуску
Під час процесу впуску в результаті контакту свіжого заряду з нагрітими стінками каналів системи впуску температура горючої суміші підвищується. Величиною підігріву свіжого заряду T задаються залежно від типу двигуна:
для бензинових двигунів T = 0 … 25°;
для дизелів без наддуву T = 10 … 40 .
Підвищення температури T покращує процес випаровування палива, але зменшує густину свіжого заряду і, таким чином, негативно впливає на наповнення циліндрів двигуна. Ці два протилежні фактори потрібно врахувати при виборі величини T. При збільшенні частоти обертання і ступеня стиску величина T буде збільшуватись.
Густина заряду на впуску:
, кг/м3,
де B = 287 Дж/(кгград) – питома газова стала для повітря.
Втрати тиску на впуску за рахунок опору впускної системи і затухання швидкості руху заряду в циліндрі:
,
МПа,
де – коефіцієнт затухання швидкості руху заряду в циліндрі;
вп – коефіцієнт опору впускної системи;
wвп – середня швидкість заряду в найменшому перерізі впускної системи, м/сек.
При розрахунках рекомендується задаватися наступними інтервалами значень:
2.5 … 4; wвп
= 50 … 130 м/с.
Менші значення вказаних параметрів приймаються для малооборотних двигунів.
Величина pа повинна лежати в межах:
pа = (0.06 … 0.2) p0 , МПа – для бензинових двигунів;
pа = (0.04 … 0.18) p0 , МПа – для дизелів без наддуву.
Тиск в циліндрі в кінці впуску:
, МПа.
Температура заряду в кінці впуску:
, К,
де
- коефіцієнт залишкових газів.
Значення r приймають в межах:
r = 0.04 … 0.10 – для бензинових і газових двигунів;
r = 0.02 … 0.06 – для дизелів без наддуву.
Розрахункові значення Ta повинні знаходитись в межах:
для бензинових двигунів Ta = 320 … 360 К;
для дизелів Ta = 310 … 350 К;
Коефіцієнт наповнення v циліндрів двигуна визначає ступінь заповнення об’єму циліндра свіжим зарядом в процесі впуску:
Значення v для сучасних двигунів при їх роботі з повним навантаженням повинні знаходитись в наступних межах:
для бензинових двигунів v = 0.70 … 0.90;
для дизелів v = 0.80 … 0.94;