1.3. Расчет параметров сжатия
Средний показатель политропы сжатия n1 можно определить по эмпирической формуле:
n1=1,41-100/n,
где n - частота вращения коленчатого вала.
Давление в конце такта сжатия:
Рс=Раn1
Рс = 0,9...2,0 МПа - карбюраторные двигатели; Рс = 3,5...5,5 МПа - дизели.
Температура в конце сжатия:
Тс=Таn1-1
Тс = 600...900 К - карбюраторные двигатели; Тс = 700...900 - дизели.
1.4. Расчет параметров сгорания
Расчет производится на основе уравнения сгорания.
Карбюраторный двигатель:
,
где Hu- низшая теплотворная способность топлива(табл. 1.1).
Hu = 119950 (1-)Lо - потеря тепла в связи с неполнотой сгорания жидкого топлива при 1(кДж/кг);
- коэффициент использования тепла. Его принимают равным:
0,85...0,95 - карбюраторные двигатели; 0,70...0,85 - дизели;
- расчетный коэффициент молекулярного изменения.
=Мz/Mc=(M2+Mr)/(M1+Mr)
где Mr=Lo -число молей остаточных газов;
Сvc и Cvz - соответственно средняя молярная теплоемкость свежего заряда в конце сжатия и продуктов сгорания.
Сvc=20,1+1,736*10-3*Тс;
Сvz=(18,4+2,59)+(15,5+13,8)*10-4*Тz.
Дизельный двигатель:
(Сvс+8,315)Тс+Hu/Lo(1+)=CpzTz,
где - степень повышения давления. Принимается в пределах:
1,6...2,5 - дизели с неразделенными камерами сгорания; 1,2...1,8 - дизели с разделенными камерами сгорания; 3,6...4,0 - бензиновые.
Срz - средняя молярная теплоемкость для продуктов сгорания дизеля.
Срz = 8,315+(20+0,92/)+(13,8/+15,5)*10-4Tz
После подстановки теплоемкостей и всех известных величин в уравнение сгорания, получаем квадратное уравнение относительно Tz. Решение этого уравнения дает два корня, один из которых определяет температуру в конце сгорания, другой не имеет физического смысла.
Tz = 2200...2800 К - карбюраторные двигатели; Tz = 1800...2300 К - дизели.
Давление в конце сгорания у карбюраторного двигателя:
Pz=Pc Tz/Tc, у дизелей:
Pz=Pc
Pz = 3...5 МПа - карбюраторные двигатели;
Pz = 5...12 МПа - дизели.
Для бензиновых двигателей степень повышения давления =Рz/Pc
Степень предварительного расширения у дизелей:
= Tz/ Tc
Степень последующего расширения:
= /
= 10...18; = 1,2...1,7
1.5. Расчет параметров расширения
Давление в конце процесса расширения
для карбюраторного двигателя:
,
для дизельного двигателя:
,
где n2 - средний показатель политропы расширения. Значения n2 находятся в пределах:
1,23...1,30 - карбюраторные двигатели; 1,18...1,28 - дизели. Рв = 0,35...0,60 МПа - карбюраторные двигатели; Рв = 0,2...0,5 МПа - дизели.
Температура Тв в конце расширения
для карбюраторного двигателя:
,
для дизельного двигателя:
,
Для карбюраторных двигателей Тв = 1200...1700 К;
для дизелей Тв = 1000...1200 К.
После расчета процессов цикла необходимо проверить правильность ранее принятой температуры остаточных газов Тr:
Если ошибка превышает 2%, то необходимо повторить расчет с уточненным значением Тr.
1.6. Расчет индикаторных показателей цикла
Теоретическое среднее индикаторное давление для карбюраторных двигателей:
,
а у дизельных двигателей:
.
Действительное среднее индикаторное давление для округлой индикаторной диаграммы:
Рi=Pi,
где - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Он принимается равным:
0,94...0,97 - карбюраторные двигатели; 0,92...0,95 - дизели. Pi = 0,8...1,2 МПа - карбюраторные двигатели; Pi = 0,6...1,1 МПа - дизели.
Индикаторный КПД для двигателей определяется по формуле:
,
где i = 0,28...0,38 - карбюраторные двигатели;
i =0,42...0,52 - дизели.
Индикаторный удельный расход топлива;
gi=36*105/HuI, г/кВт*ч.
У карбюраторных двигателей gi = 235...290 г/кВт*ч;
у дизелей gi = 175...220 г/кВт*ч.