Параметры отработавших газов

1.2. Параметры отработавших газов

 

1.2.1. При α=1 количество отдельных компонентов продуктов сгорания в расчете на 1 кг топлива равно:

оксида углерода кмоль;

углекислого газа   кмоль;

водорода  кмоль;

водяного пара  , кмоль;

азота  кмоль;

кислорода  кмоль.

1.2.2. Общее количество продуктов сгорания бензина:

 кмоль/кг.

1.2.5. Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

1.3. Расчет первого такта (впуск )

 

1.3.1. Определяем потери давления во впускном тракте при впуске:

 

 МПа,

Плотность воздуха: , кг/;

1.3.2. Рассчитываем давление в конце впуска в цилиндре двигателя:

  МПа;

1.3.3. Рассчитываем коэффициент остаточного газа в двигателе:

,  

Принимаем ;

1.3.4. Определяем температуру в конце впуска в двигателе:

 К;

1.3.5. Рассчитываем коэффициент наполнения двигателя:

 , ;

1.4. Расчёт второго такта ( впуск )

 

1.4.1. Давление в конце сжатия:

, МПа;

1.4.2. Температура в конце сжатия:

, К,

, ,

где  - показатель политропы сжатия;

1.4.3 Показатель политропы сжатия  определяется по эмпирической зависимости:

;

1.5. Расчёт участка подвода тепла

В результате расчёта этого участка определяем значения  и после подвода тепла.

1.5.1. Уравнение сгорания имеет вид:

1.5.2. - средняя молярная теплота сгорания свежего заряда при постоянном объёме:

1.5.3. - средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания:

Коэффициент использования тепла принимаем

1.5.4. Коэффициент действительного молекулярного изменения рабочей смеси определяем из уравнения:

 

1.5.5. - потери тепла в связи с неполнотой сгорания из-за недостатка кислорода определяются по уравнению:

Обозначим через  левую (известную) часть уравнения и подставим значение  из уравнения сгорания, тогда получаем:

 или

Решаем квадратное уравнение и находим :

1.5.6. Определяем давление в цилиндре после подвода тепла:

Степень повышения давления принимаем=3,4, при  МПа

1.6. Расчёт третьего такта (расширение )

 

1.6.1. Давление и температура в конце расширения:

1.6.2. Показатель политропы расширения определяем по эмпирической зависимости:

1.6.3. Для оценки точности теплового расчёта проводим проверку ранее принятой температуры отработавших газов :

К

Определяем погрешность:

, что допустимо.

1.7. Расчёт четвёртого такта (очистка цилиндра )

,

1.8. Индикаторные параметры рабочего цикла

 

1.8.1. Теоретическое индикаторное давление равно:

 

Действительное среднее индикаторное давление:

,

где  - коэффициент, учитывающий «скругление» индикаторной диаграммы.

1.8.3. Рассчитываем индикаторную мощность и индикаторный крутящий момент двигателя:

 

 Н*м

Для 4-х тактного двигателя коэффициент тактности

1.8.4. Определяем индикаторный КПД и удельный расход топлива:

 г/кВт*ч

1.9. Эффективные параметры рабочего цикла

 

1.9.1. Рассчитываем среднее давление механических потерь:

где  - коэффициенты, зависящие от числа цилиндров (i=4<6), от отношения хода поршня к диаметру цилиндра (S/D= 0,07/0,082=0,853<1) и от типа камеры сгорания. Принимаем и

 Средняя скорость поршня:

1.9.2. Рассчитываем среднее эффективное давление:

1.9.3. Рассчитываем механический КПД:

1.9.4. Определяем эффективную мощность:

1.9.5. Определяем эффективный КПД:

1.9.6. Определяем эффективный удельный расход топлива:

1.9.7. Эффективный крутящий момент:

1.9.8. Расход топлива:

1.9.9. Литровая мощность:

1.10. Построение индикаторной диаграммы в координатах (P-V)

Строим теоретическую индикаторную диаграмму в координатах P-V. На оси абсцисс откладываем значение объёма камеры сгорания  .

За масштаб давления принимаем значение .

Далее в принятом масштабе откладываем объём: мм

Параметры необходимые для построения диаграммы:  

Через точки z, r, a - проводим прямые, параллельные оси абсцисс. Точки c, b, a - соединяем прямыми, параллельными оси ординат. Точки а и с соединяем линией процесса политропы сжатия, а точки z и b - линией процесса политропы расширения. Построение линий процессов сжатия и расширения выполняем аналитическим методом.

 Для построения линий процессов сжатия a - c и расширения z – b определим давление в нескольких промежуточных точках. Для этого зададимся несколькими промежуточными значениями объёма в интервале рабочего хода поршня.

Тогда давление для значений объёмов составляем:

для процесса политропы сжатия

	40	60	80	100	120	140	160	180
	21,2	12,08	8,1	6	4,6	3,7	3	2,6

для процесса политропы расширения

	40	60	80	100	120	140	160	180
	82,3	49	34	25,5	20,2	16,6	14,02	12,07

Через точки а, с и полученные промежуточные точки для процесса политропы сжатия проводим плавную прямую – политропу сжатия. Через точки b, z и полученные точки для процесса политропы расширения проводим другую плавную прямую – политропу расширения.

1.11. Тепловой баланс.

 

1.11.1. Из пункта 1.9.5. известно, что доля теплоты, затраченная на полезную работу

1.11.2. Доля теплоты, потерянная в ДВС из-за недогорания топлива при α=1:

 

1.11.3. Доля теплоты, унесённая отработавшими газами :

Определяем энтальпию отработавших газов при температурах 0..1143°C:

Из таблицы 4 с учётом α=1 и  принимаем .

При и α=1:

 Определяем энтальпию топливо-воздушной смеси в конце пуска:

 

1.11.4. Доля тепла, передаваемая охлаждающей среде:

1.12. Скоростная характеристика двигателя.

Построение внешней скоростной характеристики ведём в интервале , предварительно задавшись шагом , где ;

.

1.12.1. Мощность двигателя:

При ,

1.12.2. Крутящий момент:

При ,

1.12.3 Среднее эффективное давление четырёхтактного двигателя:

При ,

1.12.4. Среднее давление механических потерь:

При ,

1.12.5. Среднее индикаторное давление:

При ,

1.12.6. Удельный эффективный расход топлива:

При ,

1.12.7. Часовой расход топлива:

При ,

Остальные данные приведены в таблице результатов расчета внешней скоростной характеристики.

Результаты расчёта внешней скоростной характеристики:

, об/мин	кВт	Нм	МПа	МПа	,  МПа	г/кВт*ч	кг/ч
	11,358	112,980	0,961	0,059	1,02	322,013	3,675
1960	24,933	121,476	1,033	0,086	1,119	354,451	8,83
2960	38,459	124,073	1,055	0,112	1,167	265,440	10,209
3960	50,082	120,770	1,027	0,138	1,165	265,067	13,275
4960	57,947	111,563	0,949	0,165	1,114	283,303	16,417
5960	60,199	96,453	0,820	0,191	1,011	320,147	19,273
	60,293	99,268	0,844	0,187	1,031	313	18,872
	54,987	75,482	0,641	0,218	0,859	375,6	20,653