Рабочие процессы

R = 8315 Дж/(кмоль·град) [1, С. 68];

μ_в = 28,96 кг/кмоль [1, С. 49].

Удельная газовая постоянная для воздуха

 Дж/(кг·град).

Плотность заряда на впуске

 кг/м³.

3. Потери  давления на впуске определяются  по формуле, МПа

,

где β  – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом  сечении цилиндра; ξ_вп – коэффициент сопротивления впускной смеси, отнесенный к наиболее узкому ее сечению; A_n – параметр; n – частота вращения коленчатого вала в расчетном режиме, об/мин.

       Параметр  A_n

,

где w_вп – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы, м/с.

       По  опытным данным в современных  автомобильных двигателях на номинальном  режиме (β² + ξ_вп) = 2,5–4,0 и w_вп = 50–130 м/с [1, С. 67]. В соответствии со скоростным режимом (n_N = 5600 об/мин) и при учете качественной обработки внутренних поверхностей впускной системы принято (β² + ξ_вп) = 2,8; w_вп = 95 м/с.

       Параметр  A_n

.

       Потери  давления на впуске

 МПа. 

4. Давление  в конце впуска

 МПа. 

5. Коэффициент  остаточных газов для четырехтактных  двигателей с учетом продувки  и дозарядки цилиндра определяется по формуле

,

где j_оч – коэффициент очистки; j_доз – коэффициент дозарядки; e – степень сжатия.

       Для карбюраторного двигателя без наддува  принимается коэффициент очистки    j_оч = 1, а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме j_доз = 1,10 [1,С. 109].

       Для режима максимального крутящего  момента при n_M = 3200 об/мин коэффициент дозарядки составит j_доз = 1,03 [1, рис. 5.1].

       Коэффициент остаточных газов

. 

6. Температура  в конце впуска

 К.

7. Коэффициент  наполнения 

 

       Процесс сжатия 

1. При  степени сжатия e = 10,6 и температуре в конце пуска T_a = 344 К средний показатель адиабаты сжатия равен k₁ = 1,374 [1, рис. 4.4]. Показатель политропы сжатия n₁, учитывая характер теплообмена в процессе сжатия, всегда будет иметь меньшее значение, чем показатель адиабаты. Принят n₁= 1,373.

2. Давление  в конце сжатия

 МПа. 
 
 

3. Температура  в конце сжатия

 К.

4. Средняя  мольная теплоемкость в конце  сжатия:

       а) свежей смеси (воздуха)

 кДж/(кмоль·град),

где t_c = T_c – 273 = 835 – 273 = 562 ºС;

       б) остаточных газов [1, табл. 3.8]

       – определяется значение теплоемкости остаточных газов при t = 400 ºС и α = 0,96.

       При коэффициенте избытка воздуха α = 0,95 теплоемкость остаточных газов  равна 23,586 кДж/(кмоль·град) [1, табл. 3.8]; при коэффициенте избытка воздуха α = 1,00 теплоемкость остаточных газов равна 23,712 кДж/(кмоль·град) [1, табл. 3.8]. Т.о. при разности коэффициентов избытка воздуха Δα = 1,00 – 0,95 = 0,05, разность теплоемкостей составит кДж/(кмоль·град). Т. к. в расчете принят коэффициент избытка воздуха α = 0,96, то разность между ним и ближайшим меньшим табличным α составит Δα_р = 0,96 – 0,95 = 0,01. Тогда значение теплоемкости составит

 кДж/(кмоль·град);

       – определяется значение теплоемкости остаточных газов при t = 500 ºС и α = 0,96.

       При коэффициенте избытка воздуха α = 0,95 теплоемкость остаточных газов  равна 24,014 кДж/(кмоль·град) [1, табл. 3.8]; при коэффициенте избытка воздуха α = 1,00 теплоемкость остаточных газов равна 24,150 кДж/(кмоль·град) [1, табл. 3.8]. Т.о. при разности коэффициентов избытка воздуха Δα = 1,00 – 0,95 = 0,05, разность теплоемкостей составит кДж/(кмоль·град). Т. к. в расчете принят коэффициент избытка воздуха α = 0,96, то разность между ним и ближайшим меньшим табличным α составит Δα_р = 0,96 – 0,95 = 0,01. Тогда значение теплоемкости составит

 кДж/(кмоль·град);

       – определяется значение теплоемкости остаточных газов при t = 562 ºС и α = 0,96.

       При температуре t = 500 ºС теплоемкость остаточных газов равна 24,014 кДж/(кмоль·град); при температуре t = 600 ºС теплоемкость остаточных газов равна 24,440 кДж/(кмоль·град). Т.о. при разности температур Δ t = 500 – 400 = 100 º, разность теплоемкостей составит кДж/(кмоль·град). Т. к. по расчету температура в конце сжатия t_c = 562 ºС, то разность между ней и ближайшей меньшей табличной [см. 1, табл. 3.8] составит Δt_р = 562 – 500 = 62 º. Тогда значение теплоемкости t_c = 562 ºС и α = 0,96 составит

 кДж/(кмоль·град);

       в) рабочей смеси

кДж/(кмоль·град). 

       Процесс сгорания 

1. Коэффициент  молекулярного изменения горючей  смеси

.

2. Коэффициент  молекулярного изменения рабочей  смеси

.

3. Количество  теплоты, потерянное вследствие  химической неполноты сгорания

 кДж/кг.

4. Теплота  сгорания рабочей смеси

 кДж/кмоль раб.см. 

5. Средняя  мольная теплоемкость продуктов  сгорания для интервала температур  от 1501 до 2800 ºC определяется по формуле [1, табл. 3.7], кДж/(кмоль·град)

6. Коэффициент  использования теплоты при n_N = 6800 об/мин равен ξ_z = 0,91 [1, рис. 5.1].

7. Температура  в конце видимого процесса  сгорания определяется из выражения

или

откуда

 ºC.

       Абсолютное  значение температуры в конце  видимого процесса сгорания

 К.

8. Максимальное  давление сгорания теоретическое

 МПа.

9. Максимальное  давление сгорания действительное

 МПа.

10. Степень  повышения давления

. 

       Процесс расширения и выпуска 

1. При  степени сжатия e = 10,6, коэффициенте избытка воздуха α = 0,96 и температуре в конце видимого процесса сгорания T_z = 2854 К средний показатель адиабаты расширения равен k₂ = 1,2450 [1, рис. 4.8]. Показатель политропы расширения n₂ = 1,251.

2. Давление  в конце процесса расширения

 МПа.

3. Температура  в конце процесса расширения

 К.

4. Проверка  ранее принятой температуры остаточных  газов

 К

5. Погрешность  расчета

 
 
 
 

       Индикаторные  параметры рабочего цикла 

1. Теоретическое  среднее индикаторное давление

 

2. Среднее  индикаторное давление действительного  цикла, МПа

,

где j_и – коэффициент полноты диаграммы.

       Коэффициент полноты диаграммы для карбюраторных  двигателей находится в пределах j_и =0,94–0,97 [1, С. 88]. Принят j_и =0,95.

       Среднее индикаторное давление

 МПа.

3. Индикаторный  КПД

.

4. Индикаторный  удельный расход топлива

 г/(кВт·ч).

       Эффективные показатели двигателя 

1. Средняя  скорость поршня при ходе поршня  S = 75 мм (предварительно принят)

 м/с.

2. Среднее  давление механических потерь

 МПа.

3. Среднее  эффективное давление

 МПа.

4. Механический  КПД

.

5. Эффективный  КПД

.

6. Эффективный  удельный расход топлива

 г/(кВт·ч).

       Основные  параметры цилиндра и двигателя 

1. Литраж  двигателя, л

,

где τ  – число тактов в одном цикле  работы двигателя.

       Задано  τ = 4.

       Литраж  двигателя

 л. 
 

2. Рабочий  объем одного цилиндра, л

,

где i – число цилиндров в двигателе.

       Задано  i = 4.

       Рабочий объем одного цилиндра

 л.

3. Диаметр  цилиндра

 мм.

       Окончательно  принимается D = 92 мм S = 75 мм. 
 

4. Уточнение  параметров и показателей двигателя  в соответствии с принятыми  значениями диаметра цилиндра  и хода поршня.

       Площадь поршня

 см².

       Литраж  двигателя

 л.

       Мощность  двигателя

 кВт.

       Литровая  мощность двигателя

 кВт/л.

       Крутящий  момент

 Н·м.

       Часовой расход топлива