Тепловой расчет двигателя М-412

М_г2= 0,91 × 0,508+1/ 110 = 0,471 кмоль гор смеси /кг топлива

М_г3= 0,86 × 0,508+1/ 110 = 0,445 кмоль гор смеси /кг топлива

4.4 Отдельные компоненты горючей смеси.

     Количество  отдельных компонентов продуктов  сгорания определяем с учетом  коэффициента К=0.5 и принятых скоростных  режимов определяем по рекомендации .

Отдельные компоненты горючей смеси, при α₁=0.96, n_е=5800мин^-1, К=0,5

Мсо₂= – 2 × × 0.208 × L_o   (кмоль CO₂/кг топлива)                        (3.5)

Мсо= 2 × × 0.208 × L_o   (кмоль СО/ кг топлива)                                 (3.6)

Мн2о= – 2К × × 0.208 × L_o ( кмоль Н₂0/ кг топлива)                      (3.7)

М_Н2= 2К × × 0.208 × L_o ( кмоль Н₂/ кг топлива)                                 (3.8)

M_N2=0.792 × α × L_о( кмольN₂/кг топлива)                                                  (3.9)     

Общие количество продуктов сгорания после сгорания горючего:

М’_г1 = Мсо₂ + Мсо + Мн₂о + Мн₂ +М_N2                                    (3.10)

проверка

M_г1 = + + 0.792 × α × L_o                                                                     (3.11) 

Мсо₂=0,865 / 12 – 2 ×1- 0,96 / 1+05 × 0.208 × 0,508 = 0,067 кмоль CO₂/кг топлива     

Мсо= 2 × 1 – 0,96 / 1 + 05 × 0.208 × 0,508 = 0,005   кмоль СО/ кг топлива

Мн2о= 0,135 / 2 – 2 × 0,05 ×1 - 0,96 / 1+ 0,5 × 0.208 × 0,508 = 0,0055  кмоль Н₂0/ кг топлива

М_Н2= 2 × 0,5 ×1 – 0,96 / 1 + 0,5 × 0.208 × 0,508 = 0,002 кмоль Н₂/ кг топлива

M_N2=0.792 × 0,96 × 0,508 = 0,386 кмольN₂/кг топлива

М’_г1 = 0,067 + 0,005 + 0,0655 + 0,002 +0,386 = 0,525 кмоль пр.сг./ кг топлива             

проверка

M_г1 = 0,865 / 12 +0,135/ 2 + 0.792 × 0,96 × 0,508 = 0,525 кмоль пр.сг./ кг топлива             

                     При α₂=0.91, n_е=3000 мин^-1.

Расчет компонентов  для данного режима производится аналогично.

Мсо₂=0,865 / 12 – 2 ×1- 0,91 / 1+05 × 0.208 × 0,508 = 0,059 кмоль CO₂/кг топлива                                            

Мсо= 2 × 1 – 0,91 / 1 + 05 × 0.208 × 0,508 = 0,013 кмоль СО/ кг топлива

Мн2о= 0,135 / 2 – 2 × 0,05 ×1 - 0,91 / 1+ 0,5 × 0.208 × 0,508 = 0,0615  кмоль Н₂0/ кг топлива

М_Н2= 2 × 0,5 ×1 – 0,91 / 1 + 0,5 × 0.208 × 0,508 = 0,006  кмоль Н₂/ кг топлива

M_N2=0.792 × 0,91 × 0,508 = 0,366 кмольN₂/кг топлива

М’_г2 = 0,059 + 0,013 + 0,0615 + 0,006 +0,366 = 0,525 кмоль пр.сг.2 / кг топлива           

проверка

M_г2 = 0,865 / 12 +0,135/ 2 + 0.792 × 0,91 × 0,508 = 0,505          кмоль пр.сг.2 / кг топлива                          

                  При α₃=0.86, n_е=1000 мин^-1.

Расчет компонентов  для данного режима производится аналогично.

Мсо₂=0,865 / 12 – 2 ×1- 0,86 / 1+05 × 0.208 × 0,508 = 0,053   кмоль CO₂/кг топлива               

Мсо= 2 × 1 – 0,86 / 1 + 05 × 0.208 × 0,508 = 0,019   кмоль СО/ кг топлива

Мн2о= 0,135 / 2 – 2 × 0,05 ×1 - 0,86 / 1+ 0,5 × 0.208 × 0,508 = 0,0585  кмоль Н₂0/ кг топлива

М_Н2= 2 × 0,5 ×1 – 0,86 / 1 + 0,5 × 0.208 × 0,508 = 0,009  кмоль Н₂/ кг топлива

M_N2=0.792 × 0,86 × 0,508 = 0,366 кмольN₂/кг топлива

М’_г3 = 0,053 + 0,019 + 0,0585 + 0,009 +0,346 = 0,485  кмоль пр.сг.3/ кг топлива         

проверка

M_г3 = 0,865 / 12 +0,135/ 2 + 0.792 × 0,86 × 0,508 = 0,485          кмоль пр.сг.3 / кг топлива                                                                                

Результаты расчетов показывают, что при коэффициентах  избытка воздуха α < 1 происходит неполное сгорание воздуха.

Результаты расчетов сводим в Таблицу 1.

Таблица 1

4.5 Параметры окружающей среды и остаточных газов. Давления и температуры окружающей среды при работе двигателя без наддувамогут быть приняты

 Р₀=0.1 мПа ,   Т₀ =273+20=293 К

  Температура  остаточных газов равна постоянному значению степени сжатия ε -8,8. и линейно возрастает с увеличением скоростного режима α = const, но уменьшается при обогащении горючей смеси.

Температура отработавших газов Тr при номинальном режиме варьирует в пределах для бензиновых двигателей 900…1100К.

Принимаем Тr = 1060К.

Давление остаточных газов  Рr зависит от частоты вращения коленчатого вала n двигателя.

Определения давления остаточных газов производиться  согласно заданию только при номинальном  скоростном режиме n =5800 мин^-1. Давление остаточных газов Р_г за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивления при конструктивном оформлении выпускного такта рассчитываемого двигателя получаем на номинальном скоростном режиме .

P_r N_e=1.18P_o                                          (3.12)

P_r N_e=1.18 × 0,1 = 0,118 МП_а          

Р_г=Р₀(1.035+A_p×10^-8× n_e²)       (3.13)

А_Р=(Р_гNe-P₀×l.035)×10⁸/n_e²×P₀     (3.14)

А_Р=(0,118 -0,1×l.035)×10⁸/5800²×0,1 = 0,431    

Р_г=0,1× (1.035+0,431×10^-8× 5800²) = 0,105 МП_а    

4.6 Процесс впуска.

P_а=P_о(β²+ξ_Вn)××ρ_к×10^-6, (3.15)

P_к = 0,1 × 10⁶/287 × 293 = 1,189 кг/м³

Процесс впуска характеризуется следящими основными  параметрами: Давление Р_А, Температура Т_Азаряда в конце процесса впуска, начало сжатия, давления и температурой остаточных газов Р _г и Т_г остаточных газов.

     Коэффициент  остаточных газов γ_г, Коэффициент наполнения η_v. Давления заряда в конце впуска Р_Аопределяется пренебрегая незначительным изменением плотности свежего заряда при его движении во впускной системе и принимая скорость воздуха  ω_в=0 

P_а=P_к(β²+ξ_Вn)××ρ_к×10^-6, (3.16)

где Р_к - давление воздуха на впуске при отсутствии наддува

Р_к=Р₀=0.1 МПа

β -коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении.

ξ - коэффициент сопротивления впускной системы отнесенный к наиболее узкому её сечению.

ω_вп- скорость среднего движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.

ρ_к-плотность заряда

ρ_к= ρ_о= ,  (3.17)

где R_B=287 – удельная газовая постоянная воздуха.    

         ρ_к=  0,1 × 10⁶ /287 ×293 = 1,189 кг/м³

     По  опытным данным в современном  автомобильном двигателе при номинальном режиме. (β²+ξ_вп)=2.5...4 принимаем (β²+ξ_вп)=3, ω_вп=50...120 м/с принимаем ω_вп=90м/с,

P_а = 0,1- 3 × 100²/ 2 ×1,189 × 10^-6 = 0,0822 МП_а 

     Коэффициент  остаточных газов определяется  с учетом коэффициента очистки  и коэффициента дозарядки что  вполне возможно получить при  подборе угла опаздывания закрытия  впускного клапана в приделах  30-60°С. При этом номинальным скоростным режимом n= 900…1000 мин^-1 возможен выброс остаточных газов в пределах 5%. При расчетах на номинальном скоростном режиме рекомендуем применять коэффициент отчистки φ_оч=1, коэффициент дозировки φ_доз=0,95.

γ_г=×                (3.18)

где ∆Т-подогрев свежего заряда для карбюраторных двигателей ∆Т=0... 25°С, принимаем ∆Т=10

γ_г=293 + 8/100 × 1 × 0,105/8,8 ×1,1 × 0,0822 -1 × 0,105 = 0,04317

Температура в  конце пуска

Т_А=(То+∆Т+γ_г×Тг)/(1+γ_г) (3.19)

Т_А=(293+ 8+0,04317 ×1000) / (1+0,04317) = 332 К

Коэффициент наполняемости

η_v=×××(γ_доз×ε×Р_А-γ_оч×Р_г)             (3.20)

η_v=293/ 301 – 1/8,8-1 × 1/0,1× 1/,01 ×(8,8 × 1,1× 0,0822- 1× 0,105) = 0,862 

4.7 Процес сжатия

Процесс сжатия характеризуется давлением Р_с и температурой Т_с рабочего тела в конце процесса.

Средний показатель адиабаты сжатия к₁при ε=8,8 и рассчитанных значений Т_а = 332 К определяется по графику, а среднее показателей политропы n₁принимаются несколько меньше k₁. При выборе n₁ учитывается, что с учетом уменьшения частоты вращения теплоотдача от газа в стенки цилиндра увеличивается и значения показателяn₁по сравнению с k₁ изменяется более значительно.

P_c=P_A×εⁿ¹(МПа) (3.21)

Где n₁ показатель политропы сжатия.

     Значения  показателя адиабатыk₁ определяется по монограмме. Через принятые значения степени ε проводится ордината до пересечения соответствующей кривой температур Т_а, через полученную точку пересечения проводят линию параллельную оси абсцисс до пересечения с осью ординат на которой нанесены значения k₁=1.377 при ε=8_;8, Т_а=332

Показатель адиабаты k₁служит ориентиром для уточнения при выборе показателя n₁ исключающих грубые ошибки и следствие искажения теплообмена между сжимаемым зарядом стенками цилиндра. Можно полагать:

n₁=k₁^+0.02_-0.04  n₁=1.35

Температура в  конце сжатия.

Тс=T_A×ε^n-1                   (3.22)

P_c= 0,0822 × 8,8^1,35 = 1,549 МПа

Тс=332 × 8,8^0,35 = 711 К

                  

     Средняя  мольная теплоемкость свежего  заряда в конце сжатия без  учета влияния остаточных газов  (в бензиновых двигателях теплоемкость  свежего заряда обычно принимается  равной теплоемкости воздуха  без учета паров топлива).