Система выпуска отработавших газов состоит из двух труб двигателя, двух приемных труб соединенных газоприемником, глушителя, резонатора и выпускной трубы с наконечником. Глушитель и резонатор неразборной конструкции. Корпус глушителя покрыт теплоизоляционным слоем асбеста, который для предотвращения от повреждения обернут жестью.
3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
3.1 Топливо
В соответствии с заданной степенью сжатия e=9.5 для рассчитываемого двигателя можно использовать бензин марки А-92.
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина:
– углерода C – 0.855;
– водорода H – 0.145;
– молекулярная масса mT=115 кг/кмоль.
Низшая теплота сгорания:
(3.1) кДж/кг.3.2 Параметры рабочего тела
1) Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива принятого состава, определяется по формуле:
(3.2) моль/кг. (3.3)2) Коэффициент избытка воздухаустанавливаетсяна основании следующих соображений. На современных двигателях устанавливают многокамерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси. a=0.95 по заданию.
3) Количество горючей смеси:
кмоль св. зар./кг топл. (3.4)4) Количество отдельных компонентов продуктов полного сгорания при К=0.5 и принятом скоростном режиме:
(3.5) кмоль СО2/кг топл.; (3.6) кмоль СО/кг топл.; (3.7) кмоль Н2О/кг топл.; (3.8) кмоль Н2/кг топл.; кмоль N2/кг топл. (3.9)3.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы
Атмосферные условия: р0=0.1 МПа;
Т0=293 К;
Давление окружающей среды: рк=р0=0.1 МПа;
Температура окружающей среды: Тк=Т0=293 К.
Температура остаточных газов. При постоянном значении степени сжатия e=9,5 температура остаточных газов практически линейно возрастает с увеличением скоростного режима при a=const, но уменьшается при обогащении смеси. Учитывая уже определенные значения n и a, можно принять значения Tr для расчетного режима карбюраторного двигателя в пределах, Tr=1040 К.
Давление остаточных газов pr, за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивления при конструктивном оформлении выпускных трактов рассчитываемого двигателя можно принять на номинальном скоростном режиме:
МПа (3.11)3.4 Процесс впуска
1) Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается DTN= 8 °C.
2) Плотность заряда на впуске
кг/м3 (3.12)где
Дж/(кг·град) – удельная газовая постоянная для воздуха.3) Потери давления на впуске в двигателе. В соответствии со скоростным режимом двигателя и с учетом небольших гидравлических сопротивлений во впускной системе можно принять
; ωвп=95 м/с. (3.13) МПагде β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом
сечении цилиндра;
ξвп – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наибо-
лее узкому сечению;
ωвп – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной
системы
МПа (3.14)
5) Коэффициент остаточных газов. При определении gr для карбюраторных двигателей без наддува принимается коэффициент очистки
, а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме . Тогда при (nN=4500 мин-1) (3.15)где
- температура подогрева свежего заряда от стенок.3.5 Процесс сжатия
В четырехтактных двигателях без наддува воздух поступает во впускной трубопровод с температурой окружающей среды. Поэтому процесс сжатия не является адиабатным, а протекает в условиях теплообмена между свежим зарядом и деталями двигателя. В начале сжатия температура свежего заряда значительно ниже температуры окружающих поверхностей цилиндра, днища поршня, головки цилиндра, тарелок клапанов. Вследствие этого наблюдается приток теплоты к свежему заряду. По мере увеличения давления сжатия температура заряда повышается и с некоторого момента становится выше температуры окружающих поверхностей. Направление теплового потока изменяется на обратное и теплота уже будет передаваться от заряда к деталям двигателя.
Таким образом, процесс сжатия протекает с переменным показателем политропы сжатия n1.
Ввиду сложности теплообмена между свежим зарядом и окружающими деталями можно считать, что в реальном двигателе процесс сжатия проходит по политропе с некоторым средним значением показателя n1.
Основным факторами, влияющими на показатель политропы сжатия n1, являются: частота вращения коленчатого вала, интенсивность охлаждения цилиндра, его размеры, конструктивные особенности камер сгорания, утечка газов через неплотности поршневых колец и клапанов.
1) По номограмме рис. 4.4 [1] определяем показатель адиабаты k1=1.3768.
2) Значение показателя политропы сжатия принимаем равным n1=1.376.
3) Давление в конце сжатия:
МПа (3.18)4) Температура в конце сжатия:
К (3.19)5) Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:
а) свежей смеси (воздуха)
(3.20) кДж/(кмоль·град);где
775 – 273 = 502 °Сб) остаточных газов (определяется методом интерполяции по табл. 3.8 [1]) при nN=4500 мин-1, α=0.95 и tc=502°С
кДж/(кмоль·град) (3.21)где 24.014 и 24.440 – значения теплоемкости продуктов сгорания при
соответственно при 500 и 600 єС, [1, табл. 3.8].
в) рабочей смеси
(3.22)