Введение
Основой автотранспортной энергетики в ближайшем будущем останутся поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые после почти столетнего развития достигли высокого совершенства. Факторами, влияющими на конструкцию автомобильных двигателей, являются необходимость увеличения удельной мощности, повышение надежности и возможности использования двигателя в различных условиях эксплуатации при минимальных эксплуатационных затратах. В дополнение к этим факторам конструкция и рабочий процесс будут определяться также требованиями нормативных ограничений и технологическими требованиями. Практика показывает, что резервы дальнейшего совершенствования автомобильных двигателей внутреннего сгорания далеко не исчерпаны. Должное внимание должно быть уделено использованию альтернативных видов топлива и новых конструкционных материалов, применению микропроцессорной техники для управления системами двигателя. Это в свою очередь обусловит прогресс в организации рабочих процессов и конструкции систем двигателей, рассчитанных на управление микропроцессором: топливоподача и искровое зажигание смеси, фазы газораспределения, управление системой впуска и наддува, управляемая интенсивность вихревого движения заряда в цилиндре, нейтрализация отработавших газов и др.
1 Тепловой расчет
1.1 Выбор и обоснование исходных данных
Степень сжатия. При выборе степени сжатия бензинового и газового двигателей руководствуются следующими данными: степенью сжатия двигателя прототипа, примерным соотношением между степенью сжатия и октановым числом топлива. Принимаем степень сжатия =8,5.
Состав смеси. Тепловой расчет двигателя выполняют для номинального режима работы. Получить максимальную мощность бензиновых двигателей и газовых двигателей, работающих на пропан–бутановой смеси, можно обогащением смесей. Коэффициент избытка воздуха таких смесей = 0,85÷0,95. Принимаем = 0,85.
Теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива количество воздуха L0 определяют по химическому составу топлива. Состав бензинов разных марок примерно одинаков, поэтому можно принять для них: L0 =0,512 кмоль воздуха на 1 кг топлива.
Молекулярная масса автомобильных бензинов mT = 110÷120 кг/кмоль. Принимаем mT = 115 кг/кмоль.
1.2 Свежая смесь и продукты сгорания
Количество свежей смеси, получающейся из 1 кг топлива, кмоль/кг:
|
(1;1.1) |
|
|
;
.При неполном сгорании топлива (< 1 для бензиновых двигателей) продуктами сгорания являются окись углерода CO, углекислый газ CO2, водяной пар H2O, водород H2 и азот N2. Отдельные компоненты составляют, кмоль/кг:
|
(1;1.3) |
|
|
|
(1;1.4) |
|
|
|
(1;1.5) |
|
|
|
(1;1.6) |
|
|
|
(1;1.7) |
|
|
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
где K – отношение числа молей водорода к числу молей окиси углерода. По опытным данным при сгорании бензинов это отношение почти постоянно и не зависит от. Величина его примерно равна
.
C, H в формулах представляют собой массовые доли углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива. C = 0,855,H = 0,145.
Общее количество продуктов неполного сгорания:
|
(1;1.8) |
|
|
.
Химический коэффициент молекулярного изменения:
|
(1;1.19) |
||
|
|
,
.