Параметры процесса сгорания
Процесс сгорания характеризуется термодинамическими измерениями параметров рабочего тела, в результате которых температура и давление в цилиндре двигателя резко возрастает и становится возможным выполнение поршнем двигателя механической работы.
Коэффициент молекулярного измерения горючей смеси
. (5.9)
При сгорании топлива действительный коэффициент изменения рабочей смеси должен учитывать наличие в рабочей смеси некоторого количества остаточных газов от предыдущего цикла
(5.10)
При сгорании обогащённых смесей (α > 1) некоторое количество теплоты не выделяется при сгорании вследствие образования и выброса из цилиндра некоторого количества СО и Н2. Потеря теплоты в результате химической неполноты сгорания ΔН и может быть определена по формуле, кДж/кг топлива,
При α ≥ 1; ΔН и = 0
При α ≤ 1 ΔН и =119950 (1 – α)L0
ΔН и =119950 (1 – 0,82) 0,51683 =11158,8101.
В результате сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя выделяется некоторое количество теплоты , кДж/кмоль рабочей смеси:
. (5.11)
(Вместо γ2 берем γr)
где Hu – низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг:
Для ДД:
Для ДсИЗ:
Hu=33,91*0,85+125,6*0,14-2,51*9,81*0,14=43,9295*1000=43929,5
.
Для определения температуры рабочего тела в конце процесса сгорания определяем среднюю мольную теплоёмкость продуктов сгорания , кДж/(кмоль·°С),
(
+
+
+
+
), - для ДЗ; (5.12)
(
+
+
+
+
), - для ДсИЗ
где ,
,
,
- средние мольные теплоёмкости компонентов продуктов сгорания, определяемые по эмпирическим формулам, для интервала температур t z = 1501 – 2800 °C.
=39,523+0,003349tz (31)
=26,67+0,004438tz (32)
=23,723+0,00155tz (33)
=21,951+0,001457tz,
=39,523+0,003349tz, (31)
=22,49+0,00143tz, (32)
=26,67+0,004438tz ,
=19,678+0,001758tz ,
=21,951+0,001457 t z ,
Подставляя в эти формулы, вместо tz величину t z=Tz–273 и группируя известные члены, получаем уравнение
т.е. (5.13)
= 0,00198Тz + 23,88.
=0,0020136Тz+24,157755 (35)
Температура в конце видимого процесса сгорания для двигателя может быть определена из выражения
+
=
, - для ДЗ; (5.14)
,
.
=
, - для ДсИЗ (5.15)
Значения коэффициента использования теплоты принимаются исходя из конструкции двигателя, режима его работы, формы камеры сгорания, способа смесеобразования и др. - для дизельных двигателей
= 0,75 – 0,85 = 0,75; для бензиновых двигателей – 0,85 - 0,95
Решаем уравнение относительно температуры в конце видимого процесса сгорания. После подстановки в уравнение сгорания соответствующих числовых значений ;
;
и выполнения необходимых преобразований, уравнение сгорания примет вид:
Для дизельного двигателя:
.
Для двигателя с искровым зажиганием:
Тогда
Для дизеля:
(5.16)
Для ДсИЗ
Имея значение величины , можно определить давление в конце видимого сгорания
, МПа:
, - для ДД (5.18)
.
Pz=(Pc*µ*Tz)/Tc – для ДсИЗ
λ = Pz/Pc – для ДсИЗ
Степень предварительного расширения для дизеля определяется из выражения
. (5.19)
.
.
Для бензинового двигателя ρ = 0.
Расчётные значения величин ;
;
;для современных двигателей находятся в пределах:
для дизельных двигателей:
= 1800 – 2400 К;
= 5 – 12 МПа;
ρ = 1,2 – 1,7;
= 1,2 – 2,2.
для двигателей с искровым зажиганием:
=2400–2800 К;
=3,5–8,5 МПа;
=3,2–4,3.