Средний элементарный состав бензинового топлива:

Углерод: C=0,855; Водород: H₂=0,145; Кислород: O₂=0, W=0, где

· C - углерод.

· H - водород.

· O - кислород.

· W - вода.

Масса бензина составляет =115

Низшая теплота сгорания бензина:

=33,91C+125,6H - 10,89 (O-S) - 2,51 (9H+W)

=33,91*0.855+125.6*0.145-2.51*9*0.145=43.93=43930 кДж/кг

2. Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива (стехиометрический состав) вычисляется по следующей формуле:

=*

- масса 1 кмоль воздуха (28,9 кг/моль)

=28,9*0,517=14,941

Далее расчет ведем для режима максимальной мощности. Для остальных режимов результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Количество горючей смеси б=1

Горючая смесь состоит из воздуха и испарившегося воздуха и определяется величиной:

, где

б - коэффициент избытка воздуха (отношение действительного количества воздуха, участвующего в сгорании к теоретически необходимому).

- молекулярная масса паров топлива (кг/моль)

=1*0,517+1/115=0,5257

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания (при k=0,5) и принятых скоростных режимах.

При неполном сгорании топлива продукты сгорания представляют собой смесь окиси углерода (CO), углекислого газа (), водяного пара (), свободного водорода (), и азота ()

=+20,208

K - постоянная, зависящая от отношения количества водорода к окислу углерода, содержащихся в продуктах сгорания.

=20,208

= - 2k0,208

=2k0,208

=0.792·б·

=+20,208·0.517=0.0713

=20,208·0,517=0

= - 2·0,50,208·0,517

=0.792·1·0,517=0,4095

Общее количество продуктов сгорания определяется как сумма окиси углерода (CO), углекислого газа (), водяного пара (), свободного водорода (), и азота ()

=++++

=0,0713+0+0,0725+0+0,4095=0,5532

Таблица 2. Результаты расчета рабочего тела

3. Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температуру окружающей среды принимаем:

МПа и К.

Температура остаточных газов (Tr) определяется по графику рис. 1.

Рис. 1. Исходные параметры для теплового расчета двигателя с впрыском топлива

Давление остаточных газов () на номинальном скоростном режиме:

=·(1,035+··), где

=(-·1.035)·/(·)

Для двигателя с впрыском топлива

Tr=1020 K

=0.110 МПа

=(0,110-0,1·1,035)·/(·0,1)=0,321

4. Процесс впуска

Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается ?=6. На остальных режимах ?T рассчитывается по формуле:

?T=(110-0.0125n), где

=?/(110-0,0125)

=6/(110-0.0125·4500)=0.112

Плотность заряда на впуске

=·/(·), где

=287 Дж/кг·град

=0,1·/(287·)=1,189 кг/

Потери давления на впуске высчитываются по формуле:

?=(+)·(·/2)··, где

- коэффициент затухания скорости заряда;

- коэффициент сопротивления впускной системы.

+=2,5;

=/=95/4500=0,021 МПа, где

- средняя скорость движения заряда (95 м/с)

?=2,5·(·/2) 1,189·=0,021 МПа

Давление в конце такта впуска - основной фактор, определяющий количество рабочего тела, поступающего в цилиндр двигателя:

=-?=0.1-0.021=0.079 МПа

Коэффициент остаточных газов.

Величина коэффициент остаточных газов характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания и определяется по формуле:

=·, где

- коэффициент очистки (=1 - без учета продувки);

Для двигателей с впрыском топлива и электронным управлением при моно принять =1,055, а при =0.96. На остальных расчетных режимах определяется по рисунку 1.

- коэффициент дозарядки

- степень сжатия

=1020 K

=· = 0.0497

Температура в конце впуска определяется:

=(+?T+·)/(1+)

=(293+6+0.0497·1020)/(1+0.0497)=333 K

Коэффициент наполнения () есть отношение действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при условии, что температура и давление в нем равны температуре и давлению среды.

Коэффициент наполнения

=··()

=··)=0.781

Таблица 3. Результаты расчетов для разных режимов

5. Процесс сжатия

6. Процесс сгорания

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания характеризуется индикаторными показателями:

Среднее индикаторное давление теоретическое:

Среднее индикаторное давление

- коэффициент полноты индикаторной диаграммы (=0,98)

=0.98·1.0899=1.0681 МПа

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива.

==0.3916

=

=

9. Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с отношением S/D<=1

=0.024+0.0053·

Приняв S=77 мм получим для =4500 об/мин значение средней скорости поршня .

=

= =11.55 м/с

=0.024+0.0053·11.55=0.0852 МПа

Среднее эффективное давление и механический КПД:

=-

=0.9829 МПа

=

=0.9202

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива.

=·

=0.3916·0.9202=0.3604

=

==227.38

Таблица 7. Результаты расчетов индикаторных и эффективных показателей

Рабочий объем (литраж) двигателя:

ф - тактность

i - кол-во цилиндров

Литраж одного цилиндра:

Диаметр цилиндра при S=77 мм

D=2··

D=2000·=85,42 мм

Окончательно принимаем S=77 мм и D=85 мм

Площадь поршня:

===5672 =56,72

Рабочий объем:

== = 3,4937 л

Мощность двигателя:

===128.77 кВт

Литровая мощность:

=/=128.77/3.4937=36.857 кВт/л

Крутящий момент:

=(3··)/р·=30000·128.77/3.14·2700=455.66 H·m.

где - частота при которой крутящий момент максимальный.

Индикаторная диаграмма строится для режима максимальной мощности. Для построения выбираются удобные масштабы хода поршня.

(=1. =0.05)

AB=S/=77/1=77 мм

OA=AB/е-1=77/8.3-1=10.5 мм

Максимальная ордината (точка Z) определяется:

/=6.2983/0.05=125.7 МПа

Таблица 8. Ординаты характерных точек

Таблица 9. Точки политроп сжатия и расширения

Библиографический список