2.4. Анализ результатов теплового расчета

Для контроля правильности определения в тепловом расчете параметров газов, индикаторных и эффективных показателей цикла и экономичности их следует сравнить со значениями, приведенными в таблице 2.1. Рассчитанные параметры должны находиться в указанных пределах.

Таблица 2.1.

Показатели	Тип двигателя
	бензиновые и газовые	дизели
1	2	3
Давление рс, МПа	0,9…1,6	3,5…5,5
Температура Тс, К	550…750	700…900
Давление р’z, МПа	3,5…6,5	5,0…10,0
Давление рz, МПа	3,0…5,0	5,0…10,0
Температура Тz, К	2300…2800	1800…2300
Давление рb, МПа	0,40…0,60	0,30…0,50
Температура Тb, К	1300…1700	1000…1200
Индикаторный КПД i	0,27…0,35	0,38…0,53
Эффективный КПД е	0,23…0,30	0,30…0,42
Среднее эффективное давление ре, МПа	0,3…1,0	0,4…1,4
Удельный эффективный расход топлива ge, г/кВтч	280…350	200…240

Результаты теплового расчета двигателя, его размеров и экономичности заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2.

Давление газов, МПа

Температура газов, К

Среднее давление, МПа

КПД

Удельный расход топлива, г/кВтч

Литраж, л

ра

рс

рz

pb

Ta

Tc

Tz

Tb

pi

pe

m

i

е

gi

ge

Vл

Для оценки проектируемого двигателя и сравнения его с прототипами определяются следующие показатели:

– удельная литровая мощность , кВт/л;

– удельная поршневая мощность , кВт/дм²;

– средняя скорость поршня , м/с,

где F_п - площадь днища поршня, дм².

Параметры, полученные путем теплового расчета, сравниваются с их значениями у современных двигателей (табл. 2.3.).

Таблица 2.3.

Показатели	Дизели тракторные	Дизели автомобильные	Бензиновые и газовые двигатели
Удельная литровая мощность, Nл, кВт/л	7,2...15,5	11,5...15,0	16,0...20,0
Удельная поршневая мощность, Nп, кВт/дм2	8,6...19,3	16,5...18,5	16,0...18,0
Скорость поршня, Cп, м/с	6,0...9,2	9,5...11,0	8,5...10,5

3. Определение параметров рабочего цикла карбюраторного двигателя

3.1. Особенности теплового расчета четырехтактного

карбюраторного двигателя.

Содержание и порядок расчета автомобильного четырехтактного карбюраторного двигателя такие же, как и при тепловом расчете тракторного (автомобильного) дизеля. Ниже приводятся только особенности теплового расчета карбюраторного двигателя, работающего на жидком топливе - бензине, а в конце раздела - особенности теплового расчета двигателя на газообразном топливе.

3.1.1. Параметры рабочего тела.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива (с составом С, Н, О).

, кмоль/кг топлива

или

, кмоль/кг топлива,

где _в - масса одного киломоля воздуха (_в=28,96 кг/моль);

C, H, O - для соответствующих компонентов в 1 кг топлива (у бензина C=0,855; H=0,145; O=0).

Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива

L= L₀ , кмоль/кг топлива,

где - коэффициент избытка воздуха (= 0,85...1,15).

Количество свежего заряда (горючей смеси):

, кмоль/кг

где _T - молекулярная масса бензина (_T=110...115 кг/моль).

Общее количество продуктов сгорания

, кмоль/кг.

Химический коэффициент молекулярного изменения

.

3.1.2. Параметры окружающей среды и остаточных газов.

Принимаем атмосферные условия: давление окружающей среды p₀=0,1 МПа, температура окружающей среды T₀=293 К.

Давление остаточных газов:

p_r=1,15p₀.

Предварительно следует принять температуру остаточных газов из интервала T_r=900...1200 К.

3.1.3. Давление p_a и температура T_a в конце процесса впуска.

Плотность заряда на впуске

p₀= p₀10⁶/(R_вT₀), кг/м³.

Потери давления на впуске p_а подсчитывают по формуле (2.7), приняв вместо p_k значение p₀. Тогда давление в конце впуска определится по формуле (2.6).

Коэффициент остаточных газов _r определяется по формуле (2.8), приняв вместо T_k значение T₀. Коэффициент наполнения _v подсчитывается по формуле (2.10).

Температура T_a в конце впуска определяется по формуле (2.9).

3.1.4. Давление p_c и температура T_c в конце сжатия.

Расчет р_с и T_с производится по формулам (2.11) и (2.12). Показатель политропы сжатия выбирается в пределах n₁=1,33...1,38. Чем выше скорость поршня, тем больше n₁.

3.1.5. Давление p_z и температура T_z в конце сгорания

(расчет процесса сгорания).

Давление p_z в конце сгорания

, МПа,

где ₀ - расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси.

,

где M_z= M₂ + M_r - число молей газов после сгорания;

M_c= M₁ + M_r - число молей газов в конце сжатия до сгорания;

M_r - число молей остаточных газов (M_r=_rL₀).

Температура T_z определяется из уравнения

, (3.1)

где - средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания жидкого топлива;

mC_v - средняя мольная теплоёмкость свежего заряда при постоянном объеме;

_Т - коэффициент использования теплоты (для карбюраторных двигателей _Т=0,85...0,95);

H_u - низшая теплота сгорания: для бензина H_u=43900 кДж/кг;

H_u - потеря теплоты в связи с неполнотой сгорания из-за недостатка кислорода при , определяемая по формуле

H_u=119950(1-)L₀, кДж/кг.

Значения иmC_v находятся из уравнений:

= (18,42+2,61)+(15,4+13,83)10^-4T_z, кДж/кмольград;

=20,16+1,73810^-3T_c, кДж/кмольград.

Остальные величины, входящие в уравнение (3.1), известны из предыдущих расчетов. После их подстановки и преобразований уравнение (3.1) приводится к квадратному уравнению вида (2.15 а) и определяется температура в конце сгорания T_z.