1.3 Визначення параметрів робочого тіла

Параметрами робочого тіла є: теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1 кг палива, коефіцієнт надлишку повітря , кількість паливної суміші для карбюраторного двигуна М₁, кількість свіжого заряду дизеля М₁, загальна кількість продуктів згорання М₂ та його компонентів.

Теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1 кг палива визначається [1] по стехіометричному співвідношенню:

, кмоль повітря/кг палива (3)

, кг повітря/кг палива (4)

де 0,208 - обємна місткість кисню в 1 кмоль повітря;

0,23 – масова місткість кисню в 1 кг повітря.

Для бензину:

;

.

Для дизельного палива:

;

.

Коефіцієнт надлишку повітря для карбюраторних і дизельних двигунів в залежності від режиму їх роботи та призначення приймається орієнтовно по даним рис. 1.

Кількість паливної суміші [1], що поступає в карбюраторний двигун, кмоль.пал.сум/кг.палива:

(5)

де α - коефіцієнт надлишку повітря;

m_T – молекулярна маса парів палива (для автобензинів m_T=110…120 кг/кмоль, для дизельного палива m_T=180…200 кг/кмоль).

Для дизельних двигунів мале і тому не враховується.

Тоді:

При повному згоранні (α≥1) загальна кількість продуктів згорання, кмоль прод.згор./кг пал:

, (6.1)

де - відповідно кількість СО₂, СО, Н₂О, Н₂ та N₂ в кмоль/кг палива в продуктах згорання.

;

;

;

.

Кількість окремих компонентів продуктів при неповному згоранні:

(6.2)

, (6.3)

, (6.4)

, (6.5)

, (6.7)

де k – постійна величина, що залежить від співвідношення водню і вуглецю Н/С в паливі (для бензину при Н/С=0,17…0,19 k=0,45…0,50 для природного газу k=0,6…0,7).

1.4 Визначення параметрів навколишнього середовища і залишкових газів

До параметрів навколишнього середовища відносяться тиск Р_к і температура Т_к – для двигунів з наддувом, та Р₀ і Т₀ – для двигунів без наддуву.

Як правило для двигунів без наддуву приймаються Р_к=Р₀=0,1 МПа, Т_к=Т₀=293 К.

Значення Р_к залежить від ступеню наддуву:

- при низькому - Р_к=1,5Р₀;

- при середньому - Р_к=(1,5…2,2)Р₀;

- при високому - Р_к=(2,2…2,5)Р₀.

При тепловому розрахунку дизеля Р_к задається, а Т_к визначається за формулою:

, (7)

де n_к – показник політропи стиску (для відцентрового нагнітача з охолоджуваним корпусом приймають n_k=1,4…2,0).

Параметри залишкових газів характеризуються їх тиском P_r і температурою T_r. Ці параметри залежать від типу двигуна, його призначення, фаз газорозподілу, конструктивних параметрів впускної та випускної систем, та режиму роботи двигуна.

Для номінального швидкісного режиму карбюраторних двигунів [1]:

P_r=1,18Р₀ (8)

Для дизелів без наддуву:

Р_r=1,05Р₀ (9)

Для дизелів з наддувом:

Р_r=0,95Р_к (10)

Температура залишкових газів Т_r приймається в межах:

- для карбюраторних двигунів Т_r=900…1100 К;

- для дизелів Т_r=600…900 К;

- для газових двигунів Т_r=750…1000 К.

Для карбюраторних двигунів і дизелів Т_r визначається в залежності від режиму роботи за графіками рис.1.

Для інших швидкісних режимів Р_r визначається по емпіричній формулі:

(11)

де ,

n – частота обертання колінчастого валу двигуна.