1. Термодинамический расчет цикла двигателя внутреннего сгорания.

Краткое описание процессов, составляющих цикл карбюраторного двигателя.

Идеализированный цикл карбюраторного двигателя представлен на рисунке 1. В этом цикле подвод и отвод теплоты реализуется в процессах V=const, а сжатие свежего заряда и расширение продуктов сгорания – в политропических процессах с отводом теплоты (с постоянными значениями показателей политроп)

Реальные циклы состоят из более сложных процессов с переменным составом рабочего тела и изменяющимися значениями показателей политроп. Реальные процессы отличаются от теоретических также наличием дополнительных тепловых потерь и потерь на трение, что естественно в дальнейшем учитывается.

Исходные данные:

Топливо - бензин.

Коэффициент избытка воздуха α = 1,1.

Степень сжатия ε = 8,5.

Мощность двигателя .

Число оборотов .

Число тактов двигателя .

Число цилиндров .

Значение .

Начальная температура .

Начальное давление .

1.Состав свежего заряда.

1.1 Состав топлива.

Вид топлива	Средний элементарный состав			Молярная масса паров,кг/(кг·моль)
	C	H	O
Автомобильный бензин	0,855	0,145	──	110-120

1.2 Теоретически необходимое количество воздуха

для сгорания 1кг топлива опредилим по формуле (1),

(1)

, где Мо - количество воздуха (в кг), необходимое для сгорания 1кг топлива;

С, Н, О - массовые доли углерода, водорода, кислорода в топливе.

Мо = 11,59 [0,855 + 3  0,145] = 14,95 кг.

1.3 Действительное количество воздуха, подаваемое для сгорания 1кг топлива.

Количество воздуха, подаваемое для сгорания записывается в виде:

M=М0, (2)

где  - коэффициент избытка воздуха (1,11).

Принимаем 

М = 1  14,95  14,95

1.4 Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива.

Если известны основные химические реакции, протекающие при сгорании топлива, и тепловые эффекты этих реакций, то легко записать формулу для вычисления суммарного количества теплоты, выделяющейся при сгорании 1кг топлива (Формула Менделеева):

МДж/кг; (3)

МДж/кг

При сгорании топлива часть теплоты уносится с водяными парами и не дает вклада в суммарное количество теплоты QH (низшая теплота сгорания топлива).

2. Расчет процесса сжатия.

2.1 Параметры начальной точки

В карбюраторных двигателях параметры начальной точки имеют обычно следующие значения:

Т₁=(350...430)К;

Р₁=(0,9…0,95)*10⁵ Па (в тихоходных двигателях);

Р₁=(0,75…0,85)*10⁵ Па (в быстроходных двигателях);

2.2 Молекулярная масса свежего заряда определяется по формуле:

(4)

, где mб, mв - массовые доли паров бензина и воздуха;

б=115, в=29 - молярные массы паров бензина и воздуха.

2.3 Состав свежего заряда.

Масса свежего заряда

= 1кг бензина (паров) + 14,95 кг воздуха = 15,95 кг.

Массовая доля паров бензина

Массовая доля воздуха

.

Молекулярная масса свежего заряда из формулы (4):

2.4 Расчет теплоемкости свежего заряда.

Для расчета теплоемкости свежего заряда, учитывая малое содержание паров бензина в смеси, можно использовать формулу для теплоемкости воздуха (с достаточной для инженерной практики точностью).

Среднее значение молярной теплоемкости для изохорического процесса в интервале температур 0 – Т рассчитывается по формуле

= 20160 + 1,74 Т (5)

Отсюда легко получить формулу для расчета средней теплоемкости в заданном интервале температур.

Известно, что

(6)

, где- среднее значение теплоемкости в интервале температур (Т1;Т2);

- среднее значение теплоемкости в интервале температур (0;Т).

Если записать линейную зависимость отТ в виде = А + ВТ, то получим

(7)

и окончательно

(8) , где .

Теплоемкость свежего заряда (задаемся значением Т2 = Т1+450=830К), по формуле (8):

Значение удельной теплоемкости вычисляется по формуле (Задаваясь значением Т2)

(9)

.