1.1.5 Расчет параметров процессов расширения и выпуска
В результате процесса расширения тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
Так же как и при рассмотрении процесса сжатия, условно считается, что процесс расширения протекает по политропе с переменным показателем. Для упрощения расчетов кривая процесса расширения обычно принимается за политропу с постоянным показателем n2. Учитывая, что по опытным данным величина среднего показателя политропы расширения n2 незначительно отличается от показателя адиабаты k2 при расчетах двигателей величину n2 можно оценить по величине k2, которая определяется по номограмме при заданных значениях степени сжатия (ε), коэффициента избытка воздуха (α) и температуры в конце видимого процесса сгорания (Tz)[2;81,82].
Так для карбюраторного двигателя при ε = 9,8, α = 0,96 и Tz = 2866 К k2 =
= 1,2519, что позволяет принять n2 = 1,251, а для двигателя с впрыском топлива при ε = 9,8, α = 1,017 и Tz = 3061 К k2 = 1,2492, и принято n2 = 1,250.
Значения давления(pb, МПа) и температуры(Tb, К) в конце процесса расширения определяются по следующим формулам:
pb
=
pz/
ε
;
(32)
Tb
= Tz/
ε
;
(33)
для карбюраторного двигателя при nN = 5600 мин-1
pb = 7,6295/9,81,251 = 0,4390 МПа и Tb = 2866/9,81,251-1 = 1616 К;
для двигателя с впрыском топлива при nN =4800 мин -1
pb = 8,3613/9,81,250 = 0,4822 МПа и Tb =3061/9,81,250-1 = 1730 К.
За период процесса выпуска из цилиндра двигателя удаляются отработавшие газы.
В начале расчета процесса впуска задаются параметры процесса выпуска(pг и Тг), а точность выбора величины давления и температуры остаточных газов проверяются по формуле:
;
(34)
для карбюраторного двигателя при n N =5600 мин-1
=
1616/
=
1046 К, погрешность расчета
ΔTг =100·(1046 – 1060)/ 1060 = -1,3%;
для двигателя с впрыском топлива при n N =4800 мин -1
=1730/
=
1051К, погрешность расчета
ΔTг =100· (1051 – 1021)/1021 = 2,9%.
Значения всех рассчитанных параметров процессов расширения и выпуска для принятых четырех расчетных режимов работы двигателей приводятся в таблице 5.
Параметры процессов расширения и выпуска. Таблица 5.
Параметры |
Единицы измерения |
Карбюраторный двигатель |
|||
n |
об/мин |
950 |
3400 |
5600 |
6000 |
k2 |
|
1,2658 |
1,2516 |
1,2519 |
1,2524 |
n2 |
|
1,265 |
1,252 |
1,251 |
1,253 |
pb |
МПа |
0,4373 |
0,4935 |
0,4390 |
0,4206 |
Tb |
К |
1332 |
1640 |
1616 |
1590 |
Tг |
К |
825 |
992 |
1046 |
1050 |
ΔTг |
% |
-2,9 |
-1,77 |
-1,3 |
-1,8 |
Параметры |
Единицы измерения |
Двигатель с впрыском топлива |
|||
n |
об/мин |
850 |
3000 |
4800 |
5800 |
k2 |
|
1,2525 |
1,2492 |
1,2492 |
1,2492 |
n2 |
|
1,253 |
1,250 |
1,250 |
1,250 |
pb |
МПа |
0,5012 |
0,5227 |
0,4822 |
0,4460 |
Tb |
К |
1564 |
1718 |
1730 |
1728 |
Tг |
К |
925 |
1007 |
1051 |
1084 |
ΔTг |
% |
2,7 |
2,73 |
2,9 |
4,7 |