Материал: Тепловой расчёт двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2103

.5 Вид и марка применяемого топлива

В качестве топлива для данного двигателя применяется бензин:

С+H+O = 1кг;

где, С-содержание углерода кг;- содержание водорода кг;

О - содержание кислорода в соединениях топлива кг;

Средняя молекулярная масса кг/моль; Низшая теплота сгорания  кДж/кг;

Отношение водорода к окиси углерода

.6 Температура и давление окружающей среды

Давление и температуру окружающей среды принимаем исходя из принятых нормальных физических условий и с учетом их отклонений

.7 Давление и температура остаточных газов

Давление остаточных газов , определяется с учетом конструкции выпускной системы и давления среды, куда осуществляется выпуск.

Температура остаточных газов увеличивается с уменьшением коэффициента избытка воздуха

.8 Степень подогрева свежего заряда на впуске

Подогрев свежего заряда при впуске зависит от параметров и конструкции двигателя, но преобладающее влияние на его величину оказывает частота вращения коленчатого вала и поэтому степень подогрева можно определить по приближенной формуле  К

.9 Коэффициент сопротивления впускной системы

Коэффициент сопротивления , учитывает снижение скорости свежего заряда после входа его в цилиндр и гидравлические сопротивления впускной системы двигателя. Принимаю .

.10 Средняя скорость свежего заряда в проходном сечении впускного клапана

Средняя скорость для данного типа двигателя в основном зависит от частоты вращения коленчатого вала и может быть определена по приближенной зависимости

.11 Средний показатель политропы сжатия

Величина n₁ зависит от теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра. Теплообмен снижается с увеличением частоты вращения коленчатого вала, уменьшение относительной поверхности цилиндра и повышении температуры охлаждающей жидкости. Принимаю n₁=1,38.

.12 Коэффициент эффективного теплоиспользования

Этот параметр учитывает потери теплоты в процессе сгорания. Принимаю величину .

.13 Средний показатель политропы расширения

Зависит от интенсивности теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра. В тех случаях, когда увеличивается продолжительность догорания смеси т.е. снижается коэффициент эффективного теплоиспользования, снижается относительный теплообмен, что приводит к снижению показателя политропы расширения. Принимаю n₂=1,26.

.14 Коэффициент полноты индикаторной диаграммы

Принимаю равным

двигатель внутренний тепловой механический

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

.1 Расчет процесса впуска

Давление свежего заряда в конце процесса впуска p_a МПа, определяется по формуле

где -плотность воздуха, кг/м³, определяемая по формуле:

где -давление окружающей среды, МПа,

-температура воздуха, поступающего в двигатель, К,

Дж/(кг×К)-газовая постоянная воздуха.

Коэффициент остаточных газов определяется по формуле

где -степень сжатия

Температура свежего заряда, К, в конце процесса впуска определяется по формуле

Коэффициент наполнения определяется из выражения

Объем цилиндра в конце процесса впуска, л, определяется по формуле

где V_h-рабочий объем цилиндра, л, определяется по формуле

где D-диаметр цилиндра, дм, определяется по задании;- ход поршня, дм;_c-объем камеры сжатия, л, определяется по формуле

.2 Расчет процесса сжатия

Давление рабочей смеси в конце процесса сжатия, МПа, определяется по формуле

Температуру рабочего тела в конце процесса сжатия, К, определяют по формуле

Средняя молярная изохорная теплоемкость смеси определяется как теплоемкость воздуха, кДж/(кг×К), из выражения

где

Объем цилиндра в конце процесса сжатия, л, определяется по формуле (8)

.3 Расчет материального баланса рабочего цикла

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг, определяется

где С, Н, О-массовые доли компонентов жидких топлив.

Количество свежего заряда, кмоль/кг, определяется:

где - коэффициент избытка воздуха.

Количество компонентов продуктов сгорания, кмоль/кг, определяется:

оксид углерода

диоксид углерода

водяной пар

водород

азот воздуха

Суммарное количество продуктов сгорания, кмоль/кг, определяется по формуле

где M_i- соответствующие компоненты продуктов сгорания.

Теоретический коэффициент молярного изменения рабочего тела, определяется по формуле

Действительный коэффициент молярного изменения определяется по формуле

Средняя молярная изохорная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кмоль×К), определяется

Где

.4 Расчет процесса сгорания

Расчет процесса сгорания может быть выполнен по уравнению следующего вида

где - средняя молярная изобарная теплоемкость продуктов сгорания,

кДж/(кмоль×К), которая определяется по формуле

После подстановки величин уравнение ( ) превращается в квадратное

, Где

Из квадратного уравнения определяем температуру , ⁰С, в точке z индикаторной диаграммы по формуле

Максимальная температура в конце процесса сгорания, К, определяется по формуле

Максимальное давление в конце процесса сгорания, МПа, определяется по формуле

где -степень повышения давления, принимаемая в зависимости от типа смесеобразования:

Степень предварительного расширения газов в процессе сгорания определяется по формуле

Объем цилиндра в конце процесса сгорания, л, (точка z) определяется по формуле

.5 Расчет процесса расширения

Давление газов, МПа, в конце процесса расширения определяется по формуле

где -степень последующего расширения.

Температура газов, К, в конце процесса расширения определяется по формуле

Объем цилиндра, л, в конце расширения (точка b) определяется по формуле

.6 Расчет индикаторных показателей цикла

Среднее индикаторное давление цикла, МПа, определяется:

Индикаторная мощность двигателя, кВт, определяется по формуле

где i-число цилиндров;

-тактность двигателя (для бензиновых τ=4).

Индикаторный крутящий момент, Н×м, определяется по формуле

Индикаторный КПД определяется по формуле

Удельный индикаторный расход топлива определяется:

3.7 Определение механических потерь и эффективных показателей двигателя

Среднее давление механических потерь, МПа, определяется по формуле

где А_М, B_M- опытные коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя. Рекомендуется принимать следующие значения:

-средняя скорость поршня, м/с, которая определяется

Среднее эффективное давление, МПа, определяется по формуле

Эффективная мощность двигателя, кВт, определяется по формуле

.7.4 Эффективный крутящий момент, Н×м определяется по формуле

Механический КПД двигателя определяется по формуле

Эффективный КПД двигателя определяется по формуле

Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт×ч), определяется:

Часовой расход топлива, кг/ч, определяется по формуле

Литровая мощность двигателя, кВт/л, определяется по формуле

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

Таблица 4.1

Анализ результатов теплового расчета