1 / 2 1 2

1. Расчет характеристик рабочего тела

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 28

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Исходные величины:

Исходные данные
Тип двигателя		ДсИЗ
Тип топливной системы		Распределённое впрыскивание во впускной трубопровод
Тип системы охлаждения		жидкостная
Число и расположение цилиндров	6P
Номинальная мощность, Ne, кВт	110
Номинальная частота вращения, n, мин-1	5200
Степень сжатия	10
Коэффициент избытка воздуха, α	0,95
Число клапанов на цилиндр	2
gc	0,855	Массовая доля углерода в топливе
gh	0,145	Массовая доля водорода
k	0,5
Po, МПа	0,1	давление окр.воздуха
То, К	298	температура окр. Воздуха
R, Дж/кг*К	287	универсальная газовая постоянная
β^2+ξ	2,5
V, м/с	90	скорость заряда на впуске
ΔТ, К	9	подогрев РТ на такте впуска
Tr, K	1020	температура РТ в конце такта выпуска
Pr, МПа	0,115	давление в конце такта выпуска
ϕ	1	Отношение теплоёмкости остаточных газов к теплоёмкости свежего заряда
ϕ1	1,03	Коэффициент дозарядки
n1	1,36	Коэффициент политропы сжатия
Тип камеры сгорания		Шатровая

ДсИЗ с распределённым впрыскиванием топлива во впускной трубопровод степень сжатия =8…10. Большие значения характерны для ДсИЗ с малыми геометрическими размерами цилиндров и большей частотой вращения коленчатого вала.

=0,85…0,95 большие значения коэффициента избытка воздуха относятся к двигателям с лучшими условиями смесеобразования.

1. Расчет характеристик рабочего тела

1.Исходные данные для расчета характеристик рабочего тела.

Вид

топлива

Элементный

состав

Молярная

масса ,

кг/кмоль

Для α< 1

К=

Теплота сгорания , МДж/кг

Бензин

0,855

0,145

115

0,5

2.Определение количества свежей смеси.

Количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива, рассчитывается на основании сведений о массовом составе топлива:

Количество свежей смеси ,

- минимальное кол-во воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1кг топлива, кмоль/кг,

3.Определение состава и количества продуктов сгорания.

Расчет проводится в киломолях на 1 кг топлива:

Суммарное количество продуктов сгорания в киломолях на 1 кг топлива

4.Определение молярных (объёмных) долей компонентов продуктов сгорания:

5.Определение теоретического коэффициента молярного изменения:

Для ДсИЗ

Расчет процессов газообмена:

1) Исходные величины:

Po, МПа	0,1	давление окр. воздуха
То, К	298	температура окр. воздуха
R, Дж/кг*К	287	универсальная газовая постоянная
β^2+ξ	2,5	Суммарный фактор сопротивления впускного такта
V, м/с	90	скорость заряда на впуске
ΔТ, К	9	подогрев РТ на такте впуска
Tr, K	1020	температура РТ в конце такта выпуска
Pr, МПа	0,115	давление остаточных газов
ϕ	1	Отношение теплоёмкости остаточных газов к теплоёмкости свежего заряда
ϕ1	1,03	Коэффициент дозарядки

Давление остаточных газов =(1,05…1,25) МПа. Большие значения характерны для более высоких скоростных режимов и большего сопротивления на впуске.

Температура остаточных газов Tr =900…1100 К. Значение Tr меньше: при меньших значениях ; уменьшении n.

Температура подогрева заряда ΔТ =0…20 К. Значения ΔТ меньше: при больших значениях n; при распределённом впрыскивании бензина в ДсИЗ.

Суммарный фактор сопротивления впускного такта =2,5…4,0. Значения меньше: при распределённом впрыскивании бензина в ДсИЗ (не более 3,5), при двух и трех впускных клапанах.

Средняя за процесс впуска скорость смеси V=60…100 м/с. Меньшие значения V характерны для: ДВС с меньшими значениями n; ДсИЗ с распределённым впрыскиванием бензина; ДВС, имеющих два и более впускных клапана на цилиндр.

2) Определение параметров на впуске. Плотность заряда на впуске:

3) Определение давления рабочего тела в конце такта впуска.

Гидравлические потери во впускном трубопроводе

давления рабочего тела в конце такта впуска

Для ДсИЗ

4) Определение коэффициента остаточных газов:

Для ДсИЗ

5) Определение температуры заряда в конце такта впуска:

Для ДсИЗ

6) Определение коэффициента наполнения:

Для ДсИЗ

4. Расчет такта сжатия:

1) Был выбран показатель политропы n1=1,36 n1=1,34…1,38

Значение n1 возрастает с увеличением частоты вращения коленчатого вала вследствие уменьшения времени теплообмена со стенками и повышения температуры деталей цилиндропоршневой группы, а также вследствие уменьшения утечек заряда.

Меньшие значения n1 характерны для двигателей с жидкостным охлаждением, а также для двигателей с поршнями и головками цилиндров из алюминиевых сплавов.

2) Определение параметров рабочего тела в конце цикла сжатия:

Расчет давления в конце такта:

Для ДсИз

Расчет температуры в конце такта:

Для ДсИЗ

Среди ДсИЗ более высокие значения давления и температуры имеют двигатели с большими значениями степени сжатия и большей частотой вращения n коленчатого вала.

5. Расчет процесса сгорания:

1) Исходные данные для расчета процесса сгорания

Низшая теплота сгорания топлива = 44 МДж/кг

Коэффициент выделения теплоты на участке видимого сгорания ξz=0,85…0,92

2) Определение потерь теплоты от неполноты сгорания (в расчете на 1 кг топлива):

3) Определение теплоты сгорания рабочей смеси:

4) Определение действительного значения коэффициента молярного изменения рабочей смеси:

5) Определение максимального температуры цикла сгорания T_z

В современных ДсИЗ с распределённым впрыскиванием с =9…11 и n=5000…6000 значение коэффициента задаётся в пределах 0,82…0,90. Все факторы, способствующие в процессе сгорания росту теплоотдачи от рабочего тела к стенкам КС, и факторы, снижающие скорость сгорания или усиливающие догорание топлива, а также утечки рабочего тела через кольца и клапаны, уменьшают значение . Принимаем для ДсИЗ .

Меньшие значения характерны для двигателей с жидкостным охлаждением, а также для двигателей с поршнями и головками цилиндров из алюминиевых сплавов, так как эти факторы способствуют усилению теплоотдачи от рабочего тела к стенкам КС.

Меньшие значения коэффициента характерны для двигателей, использующих состав смеси с =0,90…0,95, на номинальном режиме работы. Это объясняется влиянием диссоциации продуктов сгорания, которая максимальна при составах смеси, близких к стехиометрическому.

Запишем уравнение первого закона термодинамики для процесса сгорания в ДСиЗ.

(1.1)

Значения при температуре T_c =775,881 (t_c=502 )

МДЖ/кмоль

Истинное значение внутренней энергии продуктов сгорания в рабочем цикле двигателя:

МДЖ/кмоль

6 МДЖ/кмоль

Получаем t_z=2457 =>

Для ДсИЗ

Для ДсИЗ МПа

Большие значения и относятся к двигателям с распределённым впрыскиванием бензина и с большими степенями сжатия.

6. Расчет процесса расширения:

1.Выбор политропы расширения . Принимаем политропу расширения

Для двигателей с большей частотой вращения характерны меньшие значения .

С увеличением частоты вращения коленчатого вала возрастание скорости сгорания рабочего тела не компенсирует сокращения времени, отводимого на его сгорание. В результате увеличивается длительность догорания на линии расширения, что усиливает подвод теплоты к рабочему телу и уменьшает .

2. Определение параметров рабочего тела в конце цикла расширения.

Давление в конце процесса расширения

Для ДсИЗ МПа

Температура в конце процесса расширения

Для ДсИЗ К

3. Проверка правильности выбора параметров остаточных газов.

Отклонение

Допустимое отклонение значения от заданного значения Tr составляет 3…4%.

7. Определение индикаторных показателей двигателя

1.Выбор исходных параметров.

Для ДсИЗ принимаем =0,94…0,97

Коэффициент , зависящий от скоростного режима двигателя, уменьшается с увеличением частоты вращения коленчатого вала.

У ДсИЗ большие значения соответствуют лучшей организации рабочего процесса.

2. Определение расчетного и действительного средних индикаторных давлений.

МПа

Действительное среднее индикаторное давление

МПа

Для ДсИЗ МПа

Среди ДсИЗ большие значения имеют быстроходные двигатели легковых автомобилей с высокими степенями сжатия и двигатели с распределённым впрыскиванием бензина.