Расчет карбюраторного V-образного четырехцилиндрового двигателя на шасси автомобиля ЗАЗ-968М

где j_оч - коэффициент очистки;  j_доз -коэффициент дозарядки (без  учета продувки и

дозарядки  j_оч=1; j_доз=0,95).

         γ_r= =0,07.

   Температура   заряда  в конце  впуска:

    Т_а =(T_o +DТ + γ_r*Т_r)/(1+ γ_r);

    Т_а  =(293+8+0,07*1040)/(1+0,07)= 349,3 К.

   Коэффициент  наполнения:

        ;

        =0,73. 
 

1.3. Процесс сжатия 

   Средние  показатели  адиабаты сжатия  при  работе  двигателя  на  номинальном режиме определяем по номограмме  [1,с.48] при e =7,5  и Т_а =349,3 К: k₁=1,3775; средний показатель политропы сжатия  принимаем несколько меньше k₁ :  n₁= k₁-0,02=1,3575.

   Давление  в конце сжатия:

        р_с = р_а* e ^{n 1};

        р_с =0,085*7,5^1,3575 = 1,31 МПа.

   Температура  в конце сжатия:

        Т_с = Т_а*e^{( n 1-1)} ;

        Т_с =349,3*7,5^(1,3575-1) =717,85 К.

        t_c=Т_с –273;

        t_c=717,85-273=444,85 ⁰C.

   Средняя  мольная теплоемкость в конце  сжатия:

        свежей смеси:

         (mC ) =20,6+2,638*10^-3*t_c=20,6+2,638*10^-3*444,85=21,77 кДж/(моль* град) ;

        остаточных газов:

         (mC ) =23,805  кДж/(моль* град)  -определяем методом экстрополяции (1, табл.7)

         рабочей смеси:

        (mC ) =(mC ) =1/(1+γ_r)*((mC ) + γ_r*(mC ) )=21,903 кДж/(моль* град)

   Число  молей остаточных газов:

         М_r =a*g_r*L₀;

         М_r =0,96*0,07*0,517=0,0347 кмоль/кг топл.

   Число молей  газов в конце сжатия до  сгорания:

        М_с=М₁+М_r ;

        М_с=0,505+0,0347=0,5397 кмоль/кг топл. 
 

1.4. Процесс сгорания 

   Химический  коэффициент молекулярного изменения:

        m_о=М₂/М₁,

где М₁ - количество горючей смеси, отнесенное к 1кг топлива; М₂ - количество продуктов сгорания, отнесенное к 1кг  топлива.

        m_о=0,5367 / 0,505=1,0628.

   Действительный  коэффициент  молекулярного изменения:

        m= (m_о+γ_r)/(1+γ_r);

        m=(1,0628+0,07)/(1+0,07)=1,0587 .

   Количество  теплоты, потерянное  вследствие  химической неполноты сгорания  топлива:

           DН_и=119950*(1-a)*L₀;

           DН_и=119950*(1-0,96)*0,517=2480,57 кДж/кг  топл.

   Теплота  сгорания  рабочей смеси:

        Н _{раб. см.}=(Н_и-DН_и)/[М₁*(1+γ_r )];

        Н _{раб. см.}=(43930-2480,57)/[0,505*(1+0,07)]=76708,5 кДж/кг  топл.

   Средняя   мольная  теплоемкость продуктов   сгорания:

       (mC ) =(1/М₂)*[М_CО(mC ) +М_СО (mC ) +М_Н (mC ) +М_{Н О}(mC ) +

        +М_N ( mC ) ];

        (mC ) =(1/0,5367)*[0,0057*(22,49+0,0143*t_z)+0,0655*(39,123+0,003349*t_z)+0,0029*

        *(19,678+0,001758*t_z)+0,0699*(26,67+0,004438*t_z)+0,393*(21,951+0,001457*t_z)]=

        =(24,652+0,002076*t_z )  кДж/(моль* град);

   Коэффициент  использования теплоты x _z определяем по рис.37 [1,с.77] исходя из скоростного режима двигателя: x _z =0,93 .

   Температура  в конце видимого  периода   сгорания:

        x _z* Н _{раб.  см.} + (mC ) * t_c=m* (mC ) *t_z;

        0,93*76708,5+21,903*445=1,0587*(24,652+0,002076*t_z)*t_z;;

        0,002198 * t_z²+ 26,099* t_z –81085,74=0;

        t_z =(-26,099+ )/(2*0,002198)= 2556,45 ⁰С;

        T_z= t_z+273=2556,45+273 =2829,45 K.

   Максимальное  теоретическое давление в конце процесса сгорания:

        р_z = p_c*m*T_z /T_c;

        р_z =1,31*1,0587*2829,45 /717,85=5,4665 МПа.

   Действительное  максимальное давление в конце  процесса сгорания:

        р_zд =0,85*р_z;

        р_zд =0,85*5,4665=4,6465 МПа.

   Степень  повышения давления:

        l =р_z / р_с ;

        l =5,4665/1,31=4,173. 
 

1.5. Процессы  расширения  и  выпуска 

   Средний  показатель адиабаты расширения  k₂ определяем по номограмме (см. рис.29 [1,с.57]) при заданном  e =7,5 для соответствующих значений T_z и α ,  а средний показатель политропы  расширения  n₂ оцениваем по величине среднего показателя адиабаты k₂=1,2511:  n₂=1,251.

   Давление  и температура  в конце процесса  расширения:

        p_b=p_z /ε ⁿ² ; 

        p_b=5,7665/7,5^1,251=0,43957 МПа.

        T_b=T_Z / ε ^n2-1;

        T_b=2829/7,5^1,251-1=1706 К.

   Проверка  ранее принятой температуры остаточных  газов:

        ;

        =1100 К.

   Погрешность  составит: Δ=100*(1100-1040)/1040=5,65 %. 
 

1.6. Индикаторные параметры  рабочего цикла

 

    Теоретическое  среднее индикаторное давление  определяем по формуле:

       

        МПа.

   Для  определения среднего индикаторного  давления примем коэффициент полноты индикаторной диаграммы равным j_и=0,96 , тогда: р_i =j_и*р_i^’ =0,96*1,0406=1,0 МПа.

   Индикаторный  к.п.д.:

        h_i = p_i* l₀* a / (Н_и* r₀ *h_v );

        h_i = (1,0 *14,957*0,96)/(43,93*1,189*0,73) =0,3766.

   Индикаторный  удельный расход топлива:

        g_i = 3600/( Н_и*h_i);

        g_i = 3600/( 43,93*0,3766)= 218 г/(кВт* ч).  
 

1.7. Эффективные показатели  двигателя 

   Среднее  давление механических потерь  для карбюраторного двигателя  с числом цилиндров

до 6 и отношением S/D£1:

        p_м=0,034+0,0113*V_п;

Предварительно  приняв ход поршня S равным 70 мм, получим:

        V_п=S*n/3*10⁴

        V_п =70*4500/3*10⁴=10,35  м/с.