4.2 Расчет процессов наполнения и сжатия в камере сгорания двс

Процесс наполнения

Перед началом впуска в объеме камеры сгорания V_e находят­ся продукты сгорания, оставшиеся от предыдущего цикла, кото­рые называются остаточными газами. Давление остаточных газов чуть меньше атмосферного. После прохождения верхней мертвой точки (ВМТ), поршень начинает двигаться к нижней мертвой точке (НМТ). В этот момент механизмом газораспределения открывается впускной клапан. Благодоря движению поршня к НМТ, камера сгорания наполняется новой порцией рабочей смеси.

Определим основные параметры смеси в процессе наполнения камеры сгорания. Давление смеси после компрессора находится по формуле:

Pa ; (2)

где: - давление окружающей среды, в Pa.

Pa.

Темература смеси на входе в камеру сгорания:

K; (3)

где: - температура окружающей среды, в K;

n – показатель политропы;

K.

Давление в начале процесса сжатия:

Pa, (4)

Pa.

Коэффициент наполнения:

; (5)

где: - степень сжатия;

- температура остаточных газов, в K; для газовых двигателей K.

- повышение температуры смеси от стенок цилиндра, в K;

.

Температура смеси в начале сжатия:

K; (6)

где: - коэффициент который показывает какое количество газов осталось в цилиндре после завершения процесса выпуска, для четырехтактных двигателей он равен примерно 0,2.

K.

Процесс сжатия

Во-время второго такта, в цилиндре имеет место процесс сжатия, кроме этого, в начале процесса продолжается наполнение камеры рабочим телом из камеры сгорания, а в конце сжатия начинается процесс горения топлива.

Процесс сжатия в камере сгорания - это адиабатный изоэнтропный процесс, отсюда следует что n=k₁.

; (7)

где: k – показатель адиабаты;

a, b – эмпирические значения, a= 20,16, ;

- температура смеси в начале сжатия, в K;

-степень сжатия в адиабатном процессе.

.

Давление в конце сжатия:

Pa; (8)

где: - давление в начале процесса сжатия, вPa;

Pa.

Температура в конце сжатия:

K; (9)

K

4.3 Расчет процесса горения

Расчет процесса горения в двигателях внутреннего сгорания проведем так же как и для энергетических котлов, так как используется один и тот же тип топлива, но при большем коэффициенте избытка воздуха.Теоретический объем воздуха необходимый для процесса горения рассчитывается по следующей формуле 1:

м³/м³.

Реальный объем воздуха, необходимый для процесса горения найдем по формуле:

м³/м³; (10)

где: - коэффициент избытка воздуха;

м³/м³.

Теоретический объем трехатомных газов рассчитаем по формуле 2:

м³/м³.

Теоретический объем водяных паров найдем по формуле 4:

м³/м³.

Реальный объем водяных паров находится по формуле:

м³/м³. (11)

Теоретический объем азота рассчитываем по формуле 3:

м³/м³.

Теоретический объем кислорода:

м³/м³; (12)

м³/м³.

Общий объем газов находится как сумма всех газов входящих в смесь:

м³/м³; (13)

м³/м³.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения находим по формуле:

; (14)

.

Действительный коэффициент молекулярного изменения расчитываемпо формуле:

; (15)

.

Примем среднюю температуру смеси в процессе горения равной T_z=1900 K. Коэффициен повышения давления в камере сгорания находим по формуле:

; (16)

где: - температура в конце сжатия, вK;

.

Максимальное давление в верхней мертвой точке:

Pa; (17)

где: - давление в конце сжатия, вPa;

Pa.