2.2.2. Тиск і температура процесу стиску

Вкінці процесу стиску тиск р_с і температура Т_с у циліндрах двигуна визначаються за формулами:

, МПа; (2.11)

, ^оК. (2.12)

Для автотракторних двигунів орієнтовні значення параметрів газів укінці стиску є рівними:

р_с=0,9…1,6 МПа, Т_с=650…800^оК – для карбюраторних двигунів;

р_с=3,0…3,5 МПа, Т_с=700…900^оК – для дизелів без наддуву;

р_с=6,0…8,0 МПа, Т_с=900…1000^оК – для дизелів з наддувом.

2.3. Процес горіння

Після стискування заряду з деяким випередженням до верхньої мертвої точки (ВМТ) в дизелі впорскується паливо або від іскри запалюється робоча суміш в карбюраторному двигуні. Горіння є тим процесом робочого циклу, впродовж якого прихована теплота палива йде на підвищення внутрішньої енергії робочого тіла і на виконання механічної роботи. Його розрахунок зводиться до визначення параметрів кінця згоряння – температури Т_z і тиску р_z.

2.3.1. Необхідна кількість повітря для згоряння 1 кг палива

Розрахунок необхідної кількості повітря виконується для 1 кг палива. Склад палива задається масовим або об’ємним вмістом основних елементів – вуглецю С, водню Н і кисню О. Для згоряння 1 кг рідкого палива необхідна певна частина кисню, теоретично необхідну кількість якого розраховують за формулою:

, кг; (2.13)

, кмоль, (2.14)

де l_o – теоретично необхідна маса повітря для згоряння 1 кг палива, кг;

L_o – теоретично необхідний об’єм повітря для згоряння 1 кг палива, кмоль;

0,23 та 0,21 – відповідно масовий і об’ємний вміст кисню в 1 кг повітря;

С, Н, О – вміст вуглецю, водню та кисню в 1 кг палива, кг.

Між масовою l_o та об’ємною L_o теоретично необхідними кількостями повітря для згоряння 1 кг палива існує залежність:

, кмоль, (2.15)

де μ_в – маса 1 кмоля повітря (μ_в=28,97 кг/кмоль).

Кількість повітря, що бере участь у згорянні 1 кг палива, є більшою або меншою від теоретично необхідної для повного згоряння палива. Дійсну кількість паливно-повітряної суміші з 1 кг палива визначають за формулою:

, кмоль (для дизелів); (2.16)

, кмоль (для карбюраторних двигунів), (2.17)

де α – коефіцієнт надлишку повітря (за завданням) – відношення дійсної кількості повітря, що бере участь у процесі згоряння палива, до теоретично необхідної для його повного згоряння;

_т – молекулярна маса парів палива (для автомобільних бензинів _т = 110…120 кг/кмоль).

При α>1 суміш вважається бідною, α<1 – багатою, α=1 – стехіометричною. Практично повне згоряння палива у двигуні досягається за умови α>1.

2.3.2. Число молей залишкових газів

Паливна суміш, яка згоряє в циліндрі двигуна, складається із свіжого заряду та залишкових газів. Число молей відпрацьованих газів М_r визначають з виразу:

, кмоль. (2.18)

2.3.3. Число молей газів вкінці стиску перед згорянням

Число молей вкінці стиску перед згорянням визначається за формулою:

, кмоль. (2.19)

2.3.4. Число молей продуктів згоряння 1 кг палива

Кількість продуктів згоряння 1 кг палива розраховується на основі реакцій спалювання вуглецю і водню. Число молей продуктів згоряння 1 кг палива буде рівним:

для α  1 М₂ = αL_о , кмоль; (2.20)

для α  1 М₂ = αL_о + 0,21 L₀ (1-), кмоль. (2.21)

2.3.5. Число молей паливно-повітряної суміші після згоряння

, кмоль. (2.22)

2.3.6. Молярні теплоємності

Розраховуючи процес згоряння, вважають, що у карбюраторному двигуні він проходить за постійного об’єму (V = const), а в дизелів – за змішаним циклом (V = const і р = const).

Для визначення температури Т_z і тиску р_z кінця згоряння необхідно розрахувати середні молярні теплоємності свіжого заряду, кДж/кмоль·град:

- середня молярна теплоємність вкінці стиску:

μС_Vc= 20,16+1,735^.10^-3 Т_с; (2.23)

- середня молярна теплоємність продуктів згоряння при V = const:

для α1 , (2.24)

для α<1 ; (2.25)

- середня молярна теплоємність продуктів згоряння при р = const:

μС_рz= μС_Vz+8,314. (2.26)