Расчёт процесса выпуска

Параметры газов в цилиндре в начале открытия выпускных клапанов определяем решая совместно уравнение теплового баланса для участка индикаторной диаграммы от точки «а» (НМТ) до точки «е» (момент открытия выпускных клапанов) и уравнение состояния:

где - внутренняя энергия газа в точке «е»;

- внутренняя энергия смеси в точке «а»;

- индикаторная работа газов;

-значение индикаторного КПД , ;

W_e = 0,13 – относительные потери теплоты от газов в стенки на участке расширения;

В_ц - цикловая подача топлива;

Q_н = 42300 кДж/нм³ – низшая теплота сгорания топлива;

р_е, V_e, Т_е - давление, объем и температура газа в точке «е».

Цикловая подача топлива:

Масса газов на участке расширения:

Из уравнения теплового баланса находим температуру газов в точке «е»:

Давление газов в цилиндре в точке «е» находим из уравнения теплового состояния:

Определим температуру газов в цилиндре в конце такта выпуска, приняв в первом приближении показатель адиабаты к=1,30:

Уточняем значение показателя адиабаты газов в цилиндре на участке индикаторной диаграммы от точки «е» до точки «r»:

Это значение показателя адиабаты примем при расчете процесса выпуска. Тогда критическое отношение давления газов:

Давление газов в цилиндре в конце надкритического выпуска:

.

Изменение давления газов в цилиндре на участке надкритического выпуска в течение расчётного промежутка времени:

где - элементарная масса газа, вышедшая из цилиндра в течение расчетного промежутка времени; - плотность газа в цилиндре в начале расчетного участка; - среднее значение эффективной площади проходного сечения клапана на расчётном участке; - скорость истечения газа через клапан.

Температуру газов в цилиндре на участке надкритического и подкритического выпуска определяем по уравнению адиабаты:

где – давление газов в цилиндре в конце расчётного участка.

Масса газа, вышедшего из цилиндра к концу расчётного промежутка времени:

Масса газа к концу расчётного промежутка времени:

На участке подкритического выпуска (р_i<p_кр) элементарная масса газа, вышедшая из цилиндра в течение расчётного промежутка времени:

,

где

Результаты расчёта приведены в таблице 2.1., таблице 2.2. По результатам расчетов построен график изменение давления и температуры газов в цилиндре, скорости газов в клапанах в зависимости от угла поворота коленчатого вала рис. 2.1.

Рис. 2.1. – Изменение давления и температуры газов в цилиндре, скорости газов в

клапанах в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

3. РАСЧЁТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ

Расчёт процесса сжатия осуществляется без учета теплообмена между рабочим телом и стенками рабочей полости, а также без учета утечек рабочего тела через поршневые кольца. Среднее значение показателя адиабаты на участке сжатия определяется методом последовательных приближений.

Принимаем в первом приближении среднее значение показателя адиабаты сжатия к_ср=1,3 и определяем температуру газов в цилиндре в конце такта сжатия, а также среднее значение температуры газов в цилиндре на такте сжатия:

где T_V = 346,343- температура газов в цилиндре к концу впуска, К;

V_V = 1,649 ∙ 10 ^-3 объем надпоршневой полости к концу впуска, м³.

Истинная молярная теплоемкость рабочего тела на такте сжатия:

Проверяем принятое значение адиабаты сжатия:

Давление и температура газов в конце такта сжатия:

Расчёт изменения давления в цилиндре на участке сжатия представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1.-Расчёт изменения давления в цилиндре на участке сжатия

Φ, гр.пв.к.в	Vi,м3	Vv/Vi	(Vv/Vi)Kcp	pi=pv(1649·10-6/Vi)Kcp, Па
	0,00182020
	0,00173236	1,029338	1,040501	121530,4691
	0,00162477	1,120245	1,168709	136505,2579
	0,00149843	1,24359	1,348937	157555,8541
	0,00135534	1,411815	1,605628	187537,3521
	0,00119865	1,644068	1,979055	231153,5789
	0,00103270	1,97178	2,540041	296676,8397
	0,00086295	2,449859	3,422084	399699,4265
	0,00069577	3,169325	4,873348	569207,0887
	0,00053806	4,289802	7,38476	862539,9586
	0,00039689	6,075903	11,90961	1391042,785
	0,00027895	8,837085	19,91968	2326618,205
	0,00019009	12,30597	31,3855	3665826,571
	0,00013484	14,20327	38,2146	4463465,325
	0,00011610	15,6432	43,4353	56442323,432