Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания

Для определения параметров рабочего тела в конце сжатия используют понятие условно политропного процесса с постоянным средним показателем n1. Величины n1 определены для разных типов двигателей путем обработки многочисленных опытных индикаторных диаграмм (для дизельных двигателей n1 = 1,32 - 1,39)

На основании уравнений политропного процесса давление в конце сжатия:

36 height=25 src="images/referats/22419/image034.png">(МПа) (7.1)

Температура в конце сжатия:

(К) (7.2)

В конце процесса сжатия (условно в точке "с") начинается процесс сгорания, который протекает различно в бензиновых и дизельных двигателях.

В бензиновых двигателях практически вся смесь приготовлена для сгорания, средняя скорость сгорания велика, а продолжительность сгорания сравнительно небольшая.

6. Расчет процесса сгорания

Уравнение сгорания выражает баланс энергии в процессе сгорания, составленный на основе 1-го закона термодинамики, в данном случае с учётом того факта, что часть теплоты подводится к рабочему телу при V = const, а другая часть - при p = const.

Уравнение имеет вид:

(8.1)

где R = 8,314 - универсальная газовая постоянная;

- степень повышения давления при сгорании;

Для определения величины В сначала задают максимальное давление при сгорании в пределах:

для двигателей средней напряжённости:

Рz = 10 - 12 МПа;

для высокофорсированных двигателей:

рz= 12 - 14 МПа;

x= 0,65 - 0,85 - для дизельных двигателей;

Hu - теплота сгорания дизельного топлива (см. табл.3);

Cvz - теплоёмкость продуктов сгорания.

Величины Pz и xz обеспечиваются за счёт регулировок и конструирования топливной аппаратуры (профиля кулачка топливного насоса, конструкции нагнетательного клапана, силы затяжки пружины форсунки, числа и размеров отверстий распылителя).

Продукты сгорания в дизельном двигателе, всегда содержат избыточный воздух, так как двигатель работает при a>1. Поэтому теплоёмкость продуктов сгорания рассчитывает как для смеси:

(8.2)

где и Cvcb теплоёмкости соответственно "чистых" продуктов сгорания и воздуха, определяемые по таблице при температуре Tz (tc) методом интерполяции.

Уравнение сгорания содержит две переменные величины Tz и - поэтому оно решается относительно Tz приближёнными методами. В данном случае используется графический способ решения.

Вычисляем правую часть уравнения:

(8.3)

Для левой части уравнения составляем таблицу 8.1 в диапазоне ожидаемых температур Tz.

Таблица 8.1-Расчет уравнения сгорания.

Рисунок 8.1 - Графическое решение уравнения сгорания

Найденная температура Tz=1985 К является максимальной температурой цикла, она используется в дальнейших расчётах.

Степень предварительного расширения:

7. Расчёт процесса расширения

В процессе расширения важную роль играют явления, связанные с участием теплоты:

в начале расширения имеет место подвод теплоты за счёт догорания топлива (точка “Z” обозначает конец условного сгорания, когда достигается максимальная температура);

в конце расширения происходит интенсивный теплоотвод в стенки за счёт большой разницы температур рабочего тела и стенок.

Поэтому процесс расширения является сложно - политропным с переменным показателем политропы. В расчётах он заменяется условно - политропным процессом с постоянным средним показателем политропы, который на основании многочисленных опытных результатов, выбирается в диапазоне n2=1,18 - 1,28 для дизельных двигателей

В дизельных двигателях степень расширения равна:

(9.2)

На основании уравнений для политропного процесса определяем давление в конце расширения:

(МПа) (9.3)

Температура в конце расширения:

(К) (9.4)

8. Проверка расчета процесса впуска

В процессе выпуска происходит дальнейшее расширение рабочего тела, то есть уменьшении давления и увеличение. удельного, объёма, и его вытеснение из цилиндра. В п.6 параметры начала впуска (или конца выпуска) принимались на основе статистических рекомендаций Рr и Тr.

 Скачать реферат