C- массовая доля углерода в 1кг топлива
H- массовая доля водорода в 1кг топлива,
O- массовая доля кислорода в 1 кг топлива.
При этом C+H+O=1кг.
Теплота сгорания жидких топлив обычно исчисляется на единицу массы, т.е. в кДж/кг. В расчётах можно принимаем некоторые усреднённые значения вышеупомянутых характеристик согласно нижеследующей таблице 1:
| Топливо | Элементарный состав в единицах массы | Низшая теплота сгорания | ||
| C | H | O | Hu кДж/кг | |
| Дизельное топливо | 0,87 | 0,126 | 0,004 |
Таблица 2
3. Степень сжатия e .
Степень сжатия – одна из важнейших характеристик двигателя, повышение e (до определённых пределов ) способствует росту мощности и улучшению экономичности двигателя.
Выбор степени сжатия в первую очередь зависит от способа смесеобразования рода топлива, что и определяет резкие различия в величине e для карбюраторных двигателей и дизелей. Кроме того, при выборе e необходимо внимательно учитывать конечную цель, поставленную проектантом при проектировании двигателя, а так же быстроходность двигателя, систему охлаждения, наличие или отсутствие наддува и ряд других факторов.
В современных дизельных двигателях автомобильного типа степень сжатия колеблется в пределах e =16…21, причём наименьшее значение степени сжатия для дизелей определяется величиной минимально необходимой температуры в конце сжатия для обеспечения самовоспламенения впрыснутого топлива, что обеспечивается при степени сжатия не менее 14. На этом основании принимаем e= 18
4. Коэффициент избытка воздуха ά
Коэффициент избытка воздуха наряду со степенью сжатия относится к важнейшим характеристикам двигателя . Снижение ά (до определённых приделах)способствует форсированию энергетических показателей двигателя, но в то же время вызывает ухудшение экономичности работы и увеличения термической напряженности деталей.
Выбор коэффициента избытка воздуха ά зависит от сорта топлива, типа автомобиля, типа смесеобразования и др. факторов.
Значение ά для различных двигателей при нормальной мощности для дизельных двигателей с неразделенной камерой сгорания колеблются в пределах: 1,3…1,5. Принимаем ά = 1.4
5. Параметры остаточных газов P2. T2.
Величина давления остаточных газов P2 выбирается в зависимости от числа и расположения клапанов , сопротивления впускного и особенно выпускного трактов , фаз газораспределения , характера наддува , быстроходности двигателя и пр.
Для автомобильных двигателей без наддува , а также с наддувом и выпуском в атмосферу. P2=(0,105-0,135)МПа.
Большие значения Р2 принимаются для быстроходных двигателей легковых автомобилей , имеющий мощный глушитель на выхлопе и достаточно высокую быстроходность.
Температура остаточных газов Т2 зависит от величины степени сжатия (расширения) , быстроходности , нагрузки и коэффициента избытка воздуха.
На нормальном режиме работы дизельных двигателей Т2 находится обычно в пределах: 700-900 К; при этом нижние пределы для больших e, меньшей быстроходности и больших значений ά. Т. к. мы приняли e = 18 и ά = 1.4; принимаем P2= 0,15, Т2=800 К.
6. Подогрев свежего заряда от стенок ∆Т.
Величина подогрева свежего заряда от стенок ∆Т зависит от наличии или отсутствия специального устройства для подогрева , от расположения и конструкции впускного трубопровода , типа системы охлаждения , быстроходности двигателя и наддува.
Величина ∆Т для дизельных двигателей обычно колеблется в пределах 10-40 К.
При этом нижние пределы ∆Т имеют место при отсутствии специального подогрева , раздельных впускном и выпускном трубопроводах , водяной системе охлаждения и повышенной быстроходности. На основании вышеперечисленного принимаем ∆Т= 0 К.
7. Коэффициент наполнения цилиндра hv
коэффициент наполнения цилиндра hv является основной характеристикой процесса впуска. Его величина зависит от быстроходности двигателя , гидравлических сопротивлений впускной системы подогрева свежего заряда от стенок при впуске фаз газораспределения , тактности и наличия наддува.
Значение hv для дизельных автомобильных двигателей при работе с полной нагрузкой на номинальном числе оборотов обычно лежат в пределах:
0,85-0,95;
При специально настроенных впускных системах значения DT могут достигать 1,0 и несколько выше за счёт использования инерционно-волновых явлений.
Чем выше быстроходность, гидравлические сопротивления впускной системы ,подогрев на впуске , тем ниже следует выбирать значения hv. Поэтому принимаем значение hv=.0.9
8. Показатель политропы сжатия n1
В тепловом расчёте автомобильных двигателей обычно принимают , что процесс сжатия протекает по политропе с некоторым условным среднем постоянным показателем n1, величина которого обеспечивает получения такой же работы на линии сжатия , как и при фактическом переменном показателе. Величина n1 зависит в основном от частоты вращения коленчатого вала двигателя , степени сжатия , размеров цилиндра , материал поршня и цилиндра , интенсивности охлаждения цилиндров и т.п.
Значение n1 для автомобильных двигателей обычно лежат в пределах:
1,36-1,37;
Величина n1 увеличивается с увеличением быстроходности двигателя с уменьшением отношения поверхности охлаждения к объёму цилиндра; h1 уменьшается с увеличением степени сжатия и увеличением интенсивности охлаждения. Поэтому принимаем h1=1.365
9. Показатель политропы расширения n2
Для упрощения теплового расчёта кривая процесс расширения обычно за политропу с некоторым условным средним постоянным показателем n2, величина которого соответствует той же работе на линии расширения , что и при фактическом переменном показателе.
Значения n2 для дизельных автомобильных двигателей обычно лежат в пределах: 1,27-1,29;
Величина n2 снижается с увеличением быстроходности двигателя , с увеличением диаметра цилиндра и повышается с увеличением интенсивности охлаждения цилиндров. На основании этого принимаем n2=1.28
10. Коэффициент выделения тепла при сгорании x .
Величина коэффициента выделения (использования) тепла топлива зависит в основном от формы камеры сгорания двигателя, способа смесеобразования, коэффициента избытка воздуха, быстроходности двигателя, интенсивности охлаждения головки и цилиндра.
Величина x для дизельных двигателей обычно находится в пределах:
0,75-0,85. Повышение значений x достигается за счет сокращения потерь тепла в стенке, выбора рациональной камеры сгорания, оптимального значения коэффициента избытка воздуха. Принимаем x=0.85
11. Коэффициент скругления индикаторной диаграммы j .
Коэффициент скругления (полноты) индикаторной диаграммы учитывает отклонения действительного процесса от расчетного цикла вследствие наличия конечных скоростей сгорания, а также опережения зажигания и предварения выпуска.
Значения j для дизельных двигателей обычно колеблются в пределах : 0,92 – 0,95 ;
12. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра m=S/D.
Отношение S/D значительно влияет как на показатели рабочего процесса, так и на его износостойкость.
Для современных автомобильных дизельных двигателей S/D лежит обычно в пределах : 0,9-1,2. Уменьшение величины S/D (большая короткоходность) двигателя способствует снижению массы и высоты двигателя, увеличению индикаторного к.п.д. и коэффициента наполнений, а так же снижению скорости поршня и износов деталей цилиндро- поршневых групп. Однако при уменьшении S/D возрастают газовые нагрузки на поршень и другие детали цилиндро- поршневых групп , ухудшается смесеобразование и увеличивается габаритная длинна двигателя . На основании этого принимаем S/D=1.1.