Пример расчета Тепловой расчет карбюраторного двигателя и двигателя с распределенным впрыском топлива

Эффективная мощность (N_e) карбюраторного двигателя равняется 56 кВт, а двигателя с впрыском топлива - 61 кВт при частоте вращения коленчатого вала (n) соответственно 5600 мин ^-1 и 4800 мин ^-1.

Степень сжатия (ε) – 9,8 для карбюраторного двигателя и 9,8 для двигателя с распределенным впрыском топлива.

При проведении теплового расчета для нескольких скоростных режимов обычно выбирают 3 – 4 основных режима. Для данных двигателей такими режимами являются:

1) режим минимальной частоты вращения, обеспечивающей устойчивую работу двигателя, n_xx = 600…1000 мин ^-1;

2) режим максимального крутящего момента, при n_М =(0,4…0,6)· n_N;

3) режим максимальной (номинальной) мощности при n_N;

4) режим максимальной скорости движения автомобиля при n_max = (1,05…1,2)·n_N;

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина [2;48]: углерода (С) содержится 0,855 кг, водорода (Н) - 0,145 кг; кислорода (О) – не -содержится и молекулярная масса паров бензина (m_T) равняется 115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива.

Под низшей теплотой сгорания понимается количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании топлива, но без учета теплоты конденсации водяного пара.

Если известен элементарный состав жидкого топлива, то значение низшей теплоты сгорания топлива определяется по формуле Д.И Менделеева

H_и = = 43,9295МДж/кг.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочее тело состоит из окислителя, топлива и продуктов его сгорания. Окислителем для большинства двигателей служит атмосферный воздух, содержащий 21 % (по объему) кислорода и 79 % инертных газов, в основном азота. При реализации цикла рабочее тело претерпевает физические и химические изменения. В зависимости от типа двигателя, в период впуска в цилиндр поступает либо воздух, либо горючая смесь, состоящая из газообразного или жидкого топлива и воздуха. Воздух или горючую смесь, поступающие в цилиндр и остающиеся в нем к моменту начала сжатия, называют свежим зарядом. В процессе сжатия в цилиндре находится смесь свежего заряда с остаточными газами, которая называется рабочей.

1. В процессе расширения и выпуска рабочим телом являются продукты сгорания топлива:

кг возд./кг топл.;

= 0,5168 кмоль возд./кг топл.

12

Далее непосредственный числовой расчет будет, проводиться только для режимов максимальной мощности, а для остальных режимов окончательные значения рассчитываемых параметров будут проводиться в табличной форме.

Для автомобильных бензинов m_T = 110÷120 кг/кмоль, принимается 115 кг/кмоль.

2. Количество горючей смеси (m1):

а) для карбюраторного двигателя

M₁ == 0,96 · 0,5168 + 1/115 = 0,5049 кмоль гор. см/кг топл.;

б) для двигателя с впрыском топлива

M₁ = 1,017·0,5168 +1/115 = 0,5343 кмоль гор.см./кг топл.;

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива для карбюраторного двигателя:

углекислого газа

=

= 0,0655 кмоль СО₂/кг топлива;

оксида углерода

= 0,0057 кмоль СО/кг топлива;

водяного пара

=

= 0,0696 кмоль H₂O/кг топлива;

водорода

=

= 0,0029 кмоль H₂/кг топлива;

азота

= 0,3930 кмоль N₂/кг топлива;