Смекни!
smekni.com

Расчет процессов в двигателе ВАЗ-2103 (стр. 3 из 8)

редняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия при a=1 равна:

. (15)

Среднюю мольную теплоемкость рабочей смеси определим из выражения:

(16)

.

Расчет состава и количества продуктов сгорания.

Состав и количество продуктов сгорания зависит, в том числе и от коэффициента избытка воздуха. При полном сгорании топлива в состав продуктов сгорания М2 входит углекислый газ СО2, вода Н2О-как продукт сгорания, избыточный кислород 02 и инертный газ N2.

Количество отдельных компонентов и их суммарное значение определим из соотношений полученных согласно упрощенных реакций окисления углерода и водорода при сжигании одного кг топлива.

При a=1:

(17)

0,558
;

где

(18)

0,0692 кмоль - количество углекислого газа;

(19)

0,0753 кмоль - количество водяного пара;

(20)

0,00145 кмоль - количество кислорода;

(21)

0,411 кмоль - количество азота.

(22)

0,0007 кмоль – количество водорода.

В процессе сгорания и химических преобразований происходит изменение количества молей рабочей смеси:


(23)

0,034 кмоль.

Относительное изменение объема сгоревшей смеси характеризует коэффициент молекулярного изменения:

(24)

1,065;

Относительное извинение объема при сгорании рабочей смеси, с учетом содержания остаточных газов, оценивается действительным коэффициентом молекулярного изменения рабочей смеси

(25)

=1,062.

2.4 Процесс сгорания

Сгорание смеси является основным физическим процессом рабочего цикла двигателя. Первая часть, выделившейся при сгорании, используется на повышение внутренней энергии и совершение работы. Вторая часть передается в стенки камеры сгорания, и днище поршня. Доля активной теплоты учитывается коэффициентом активного использования теплоты xz и практически приравнивается к максимальному значению коэффициента активного тепловыделения.

Значения термодинамических параметров в характерных точках цикла Рz и Тz определяем на основе первого закона термодинамики.


;(26)

Для рабочего цикла двигателей с искровым зажиганием уравнение выглядит следующим образом:

;(27)

Применительно к реальному циклу для двигателей с искровым зажиганием уравнение сгорания принимает вид:

;(28)

где (mCv”) – средняя изохорная мольная теплоемкость газовой смеси с составом продуктов сгорания после окисления топлива:

;(29)

где

- средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания.

Средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания в диапазоне температур до 2800оС с достаточной степенью точности могут быть вычислены по эмпирическим зависимостям:

;(30)

;(31)

;(32)

;(33)

;(34)

;(35)

После выполнения математических операций согласно выражений (27…35) получим выражение вида

(36)

Тогда максимальная температура рабочей смеси в цикле определим из зависимости:

(37)

27287 К.

Максимальное давление цикла для двигателя с искровым зажиганием определяем как:

(38)

6,45 МПа.

Степень повышения давления:

(39)

3,945.

С учетом отклонений процесса подвода теплоты при V=const в реальных условиях скругления диаграммы действительное значение максимального давления для карбюраторных двигателей с воспламенением от электрической искры принимаем равным:

(40)

5,483 МПа.

2.5 Процесс расширения

Процесс расширения в рабочем цикле представляется как основной этап, где происходит превращение тепловой энергии в механическую работу. На его начальном участке +20...30оп.к.в. после ВМТ продолжается интенсивный процесс подвода теплоты. В то время, большая разность температурного состояния рабочего тела и окружающей среды совершает процесс в условиях расширения. В начале расширения продолжается интенсивное сгорание топлива. Одновременно, с учетом больших скоростей движения газов и большой разности температур стенки цилиндропоршневой группы обеспечивают присутствие процесса интенсивного теплообмена. Таким образом, процесс расширения носит явно выраженный политропный характер. Значение показателя политропы предварительно принимаем при выборе исходных данных и уточняем в расчете процесса расширения. С учетом статистических данных и особенностей проектируемого двигателя в пределах n2=1,27.

Более точное значение среднего d показателя политропы расширения определяется методом последовательного приближения с заданной степенью точности с использованием эмпирических зависимостей.

Исходя из термодинамических параметров при политропном процессе, давление и температуру в конце расширения определим по формуле:

(41)

0,426 МПа;

(42)

1530,739 К.

Правильность выбора значения температуры и давления остаточных газов оценивается сравнением принятых значений и полученных расчетным путем, по величине Тк

(43)

1003,441 К.

Расхождение принятого значения Тr и полученного, согласно зависимости равно:

d= -5,7%, что меньше допустимых 6%.

2.6 Определение показателей рабочего цикла двигателя

Степень совершенства организации и эффективности рабочего цикла двигателя. по превращению тепловой энергии в механическую работу оценивается расчетным определением индикаторных показателей, механических потерь, эффективных показателей рабочего цикла и основных размеров проектируемого двигателя.

2.6.1 Определение индикаторных показателей

Среднее индикаторное давление - Рicp как показатель качества и совершенства организации рабочего цикла определяет работу, которая совершается или совершалась бы одним литром (ед. объема) рабочего объема. Физически, среднее индикаторное давление - это условное среднее давление, которое действовало бы на поршень двигателя на протяжении всего процесса расширения, и при этом совершалась бы та индикаторная работа, что и при переменном расчетном значении давления.