1. Исходные данные для теплового расчёта поршневого двигателя внутреннего сгорания

Номинальная мощность: = 50 Квт.

Частота вращения коленчатого вала: n = 5800

Число цилиндров, схема: i = 4, рядный.

Степень сжатия: ε = 8,3.

Число тактов: τ = 4.

Коэффициент избытка воздуха: α = 0,95.

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра: S/D = 0,95.

Прототип двигателя: ВАЗ - 2108.

2. Тепловой расчёт двигателя

2.1. Процесс впуска

В результате данного процесса цилиндр двигателя наполняется свежим зарядом.

При расчёте процесса впуска делаем допущение на то, что в двигателе без наддува воздух в цилиндры поступает из атмосферы и при расчёте давление и температура окружающей среды принимается: = 0,1 МПа, = 298 К для автомобильных двигателей.

Давление остаточных газов

= (1,05 1,25) .

Принимаем = 1,25 = 1,25 · 0,1 = 0,125 МПа.

Температура остаточных газов для двигателей с искровым зажиганием (ИЗ)

= 600 1000 К.

Принимаем .

Температура подогрева свежего заряда лежит в пределах T = 5 30°.

Принимаем T = 5°.

Давление в конце впуска

= .

Потери давления на впуске для двигателей с ИЗ

= (0,06 0,20) .

Принимаем = 0,20 = 0,20 · 0,1 = 0,02 МПа.

= 0,1 0,02 = 0,08 МПа.

Коэффициент остаточных газов

Величина коэффициента остаточных газов для двигателей с ИЗ измеряется в пределах

Температура в конце впуска

Значение у четырёхтактных двигателей с ИЗ находится в пределах

Коэффициент наполнения

Величина коэффициента наполнения для двигателей с ИЗ лежит в пределах

2.2. Процесс сжатия

Давление в конце сжатия

.

= 1,35 . Принимаем = 1,39.

.

Температура в конце сжатия

.

Для двигателей с ИЗ давление и температура в конце сжатия лежат в пределах:

2.3. Процесс сгорания

Теоретически необходимое количество воздуха (кмоль) для сгорания 1 кг жидкого топлива

где 0,21 - объёмная доля кислорода воздуха.

Элементарный состав топлива для двигателей с ИЗ принимают:

Количество свежего заряда (кмоль) для бензиновых двигателей

где

Принимаем

Количество продуктов сгорания (кмоль) при сгорании 1 кг жидкого топлива

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

Действительный коэффициент молекулярного изменения

Величина μ изменяется для двигателей с ИЗ в пределах

Низшую теплоту сгорания топлива для бензина

.

Принимаем

Для двигателей, работающих с α < 1, подсчитываем потерю теплоты вследствие неполноты сгорания

Δ

Средняя мольная теплоёмкость свежего заряда определяется по формуле

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания для двигателей с ИЗ

Значение коэффициента использования теплоты для бензинового двигателя на номинальном режиме работы

Принимаем .

Максимальная температура сгорания получена на основании первого закона термодинамики

При подстановке в уравнение максимальной температуры сгорания неизвестным остаётся только Уравнение сгорания можно представить в виде квадратного уравнения.

.

Для бензиновых двигателей с ИЗ

Величина теоретического максимального давления сгорания для двигателей с ИЗ

Степень повышения давления

Степень повышения давления для двигателей с ИЗ

Действительное давление для двигателей с ИЗ

где коэффициент уменьшения давления.

принимаем .

Для двигателей с ИЗ