2.3.7. Коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші

Зміна кількості кмолів газу в циліндрі веде до зміни тиску навіть за незмінної температури і оцінюється хімічним коефіцієнтом молекулярної зміни β_о:

. (2.27)

В реальному циклі двигуна паливна суміш розріджується залишковими газами від попереднього циклу, які не беруть участі в хімічних реакціях і дещо зменшують коефіцієнт молекулярної зміни. Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни β з урахуванням впливу залишкових газів

. (2.28)

Для карбюраторних двигунів β=1,05…1,08, для дизелів β=1,01…1,05.

2.3.8. Кількість теплоти, що передається газам

Теплота, яка виділяється під час згоряння паливної суміші, йде на виконання механічної роботи і підвищення внутрішньої енергії робочого тіла, а інша частина втрачається (через неповноту згоряння, втрату з випускними газами). Ці втрати характеризуються коефіцієнтом використання теплоти ζ:

ζ =0,90…0,95 – для карбюраторних двигунів;

ζ =0,75…0,80 – для дизелів.

Тоді кількість теплоти, що передається газам під час згоряння 1 кг палива

, кДж/кг, (2.29)

де Q_н – нижча теплота згоряння палива, кДж/кг.

2.3.9. Рівняння процесу згоряння

Розв’язавши рівняння згоряння, отримують значення температури Т_z та тиску р_z кінця даного процесу:

- для карбюраторних двигунів:

при α  1

, (2.30)

при α<1

; (2.31)

- для дизельних двигунів:

, (2.32)

де μС_Vz і μС_рz – молярні теплоємності продуктів згоряння при постійному об'ємі і постійному тиску відповідно, кДж/кмоль·град;

μС_Vc – молярна теплоємність суміші газів вкінці стиску, кДж/кмоль·град;

λ – ступінь підвищення тиску в процесі згоряння (для дизелів);

Q_н – втрати частини теплоти через хімічну неповноту згоряння.

При α<1

, кДж/кг. (2.33)

Вибравши попередньо тип камери згоряння та спосіб сумішоутворення, ступенем підвищення тиску можна задатись, але в межах таких значень, щоб тиск р_z не перевищував 9…10 МПа.

Ступінь підвищення тиску впливає на економічність роботи двигуна. Зі збільшенням λ питома витрата палива зменшується. Але одночасно зростає значення тиску на градус повороту колінчастого вала (жорсткість роботи двигуна). Впливають на його величину конструктивними заходами, зокрема керуванням подачею пального насосом високого тиску. Для дизельних двигунів величиною λ задаються в межах:

λ=1,4…1,6 – для передкамерних і вихрекамерних дизелів;

λ=1,6…2,2 – для дизелів з безпосереднім впорскуванням палива;

λ=1,7…2,6 – для дизелів з наддувом.

Ступінь підвищення тиску для карбюраторних двигунів повинен бути в межах λ=3,2…4,2, а для газових – λ=3…5.

2.3.10. Температура кінця згоряння

Для визначення температури циклу кінця згоряння з рівнянь (2.23)–(2.26) необхідно знайти значення відповідних молярних теплоємностей – С_Vz, С_Vс, С_рz. Підставивши їх значення в рівняння (2.30)–(2.32), отримують відносно Т_z квадратне рівняння другого степеня:

.

Коренями даного рівняння є х_1,2=Т_z

.

Фізичну суть мають лише додатні корені, а від’ємний відкидають, бо абсолютна температура може бути величиною, тільки більшою від нуля.

Температура Т_z для сучасних автотракторних двигунів під час роботи з повним навантаженням складає:

Т_z=2400…2990 ^оК – для карбюраторних двигунів;

Т_z=1800…2200 ^оК – для дизелів без наддуву;

Т_z=1900…2300 ^оК – для дизелів з наддувом;

Т_z=2200…2500 ^оК – для газових двигунів.