1. Тепловой расчет двигателя

В основу теплового расчета двигателей внутреннего сгорания положено определение значений основных параметров цикла - впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска с последующим определением индикаторных и эффективных показателей, коэффициентов полезного действия, мощностных и экономических показателей. Обычно, тепловой расчет выполняется для режима работы двигателя, соответствующего максимальной мощности и номинальной частоте вращения. В курсовом проекте (курсовой работе) проводится параллельный расчет для различных природно-климатических условий с целью выявления их влияния на технико-экономические показатели работы двигателя.

1.1. Параметры рабочего цикла

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма жидкого топлива:

=1/0.23(8С/3+8Н-О) кг/кг(топл.),

где С,Н,О - массовые доли углерода, водорода и кислорода в топливе (табл. 1.1.).

Таблица 1.1.

Вид топлива	Содержание			Низшая теплотворная способность, Нu кДж/кг
	С	Н	О
Бензин	0,855	0,145	-	43900
Диз. топливо	0,870	0,126	0,004	42500

При расчете в к.моль на кг

L₀= /_в к.моль/кг,

где _в = 29 молекулярная масса воздуха.

Количество свежего заряда:

М₁=L₀+1/_т -в бензиновых двигателях;

_т=115 кг/к моль - молярная масса топлива.

М₁=L₀ - в дизелях,

где  - коэффициент избытка воздуха.

Количество продуктов сгорания:

при 1 М₂= L₀ + Н/4 + О/32;

при 1 М₂=L₀ + Н/4 + О/32 + 0,21L₀(1-)

1.2. Расчет параметров впуска

При расчете параметров впуска, сжатия, сгорания и расширения в качестве параметров считать давление, температуру и объем с индексами в нижней части, обозначающими соответствующие точки индикаторной диаграммы.

Давление в конце впуска Р_а:

Р_а=Р_о-Р_а,

где Р_о - атмосферное давление, МПа;

Р_а - потери давления во впускной системе, МПа.

Потери давления во впускной системе можно рассчитать по эмпирической формуле:

Р_а=Аn²_о*10^-10,

где А - коэффициент, учитывающий радиус кривошипа, диаметр поршня, длину шатуна, площадь наименьшего сечения впускной системы, коэффициент сопротивления впускной системы, коэффициент затухания скорости движения заряда.

По опытным данным, в современных автомобильных двигателях на номинальном режиме А=5,4...8,5;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин;

_о - плотность заряда на впуске, кг/м³.

_о= Р_о*10⁶/R_bТ_о,

где R_b = 287Дж/кгК - газовая постоянная воздуха;

Т_о - температура окружающего воздуха.

Давление в конце впуска:

Р_а=(0,8...0,95)Р_о - карбюраторные двигатели;

Р_а=(0,8...0,97)Р_о - дизели.

Коэффициент наполнения:

,

где  - степень сжатия;

P_r - давление остаточных газов, при расчете принимаем

P_r=(1,05...1,25) P_о;

T_o = Т_о+Т - температура свежего заряда с учетом подогрева в впускном трубопроводе;

Т = 0...20К - карбюраторные двигатели; Т = 10...40 К - дизели;

_v = 0,75...0,85 - карбюраторные двигатели; _v = 0,80...0,90 - дизели.

Температура в конце впуска:

,

где T_r - температура остаточных газов;

T_r = 900...1100К - карбюраторные двигатели; T_r = (600...900)К - дизели.

При выборе T_r следует учитывать, что с увеличением степени сжатия и обогащением рабочей смеси температура остаточных газов уменьшается, а с увеличением частоты вращения возрастает.

T_а = 320...380 К - карбюраторные двигатели; T_а = (310...350) К - дизели.

Коэффициент остаточных газов:

 = 0,05...0,10 - карбюраторные двигатели; = 0,02...0,60 - дизели.