2.2. Расчет свойств топлива

2.2.1 Теплота сгорания

В соответствии с заданной степенью сжатия = 8,2 в качестве топлива можно использовать бензин марки АИ-92.

Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива:

C= 0,855;H=0,145;m=115 кг/кмоль

где С, Н – массовые доли углерода, водорода в 1 кг топлива, кг.

Низшая теплота сгорания топлива:

H_u = 33,91  C + 125,60  H – 10,89  (O – S) – 2,51  (9  H + W) (2.20)

H_u = 33,91  0,855 + 125,60  0,145 – 2,51  9  0,145 = 43900 кДж/кг.

2.2.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

L₀=, кмоль_возд./кг_топл.; (2.21)

L₀== 0,517 кмоль_возд./кг_топл.

l_i=, кг_возд./кг_топл.; (2.22)

l_i== 14,96 кг_возд./кг_топл.

Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха – отношение действительного количества воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха.

Стремление получить двигатель повышенной литровой мощности позволяет выбрать значение а = 0,96 при n_N = 3310 об/мин, обеспечивающее максимальную скорость сгорания и достаточную экономичность.

9

Количество горючей смеси:

M_i=aL₀+ (1/m) кмоль_гор.см./кг_топл.; (2.23)

M_i= 0,960,517 + (1/115) = 0,51 кмоль_гор.см./кг_топл.

Принимаем постоянную величину, зависящую от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания К = 0,5

Определяем количество отдельных компонентов продуктов сгорания:

М_CO2=, кмоль_СО2/кг_топл.; (2.24)

М_CO2== 0,0655 кмоль_СО2/кг_топл.

М_CO=, кмоль_СО/кг_топл; (2.25)

М_CO== 0,0056 кмоль_СО/кг_топл

М_Н2=KM_co, кмоль_H2/кг_топл; (2.26)

М_Н2= 20,0056 = 0,0028 кмоль_H2/кг_топл

М_H2O=–M_H2, кмоль_H2O/кг_топл; (2.27)

М_H2O=– 0,0028 = 0,0697 кмоль_H2O/кг_топл

М_N2= 0,79aL₀, кмоль_N2/кг_топл; (2,28)

М_N2= 0,790,960,517 = 0,392 кмоль_N2/кг_топл

Определяем суммарное количество продуктов сгорания:

M_i= М_CO2+ М_CO+ М_H2O+ М_Н2+ М_N2кмоль_пр.сг./кг_топл; (2.29)

M_i= 0,0655 + 0,0056 + 0,0697 + 0,0028 + 0,392 = 0,536 кмоль_пр.сг./кг_топл

Проверка: M_i=C/ 12 +H/ 2 + 0,79aL₀, кмоль_пр.сг./кг_топл; (2.30)

M_i= 0,855 / 12 + 0,145 / 2 + 0,790,960,517 = 0,536 кмоль_пр.сг./кг_топл;

2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува

p_k = p_o= 0,1 Мпа и T_k = T_o = 288 K.

Принимаем температуру остаточных газов, учитывая при этом значения коэффициента избытка воздуха, T_r= 1000K.

Определяем давление остаточных газов:

p_r= (1,05 / 1,25)p_o, МПа; (2.31)

p_r= 1,05 / 1,250,1 = 0,084 МПа.

2.4 Процесс впуска

С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается температура подогрева свежего зараяда ΔТ_N= 20С. Тогда:

Определяем плотность заряда на впуске:

₀=p₀10⁶/R_BT₀ (2.32)

где R_B=287 Дж/(кгград)-удельная газовая постоянная для воздуха

₀=0,110⁶/(287288)=1,21 кг/м³

Потери давления на впуске при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять:

²+_вп=2,5;_вп=85 м/с ,

где -коэффициент затухания скорости движения заряда;

_вп- коэффициент сопротивления впускной системы.

(2.33)

Определяем давление в конце впуска:

p_a=p₀-Δp_a(2,34)

p_a=0,1-0,011=0,089 МПа

Вычисляем коэффициент остаточных газов:

(2,35)

Определяем температуру в конце впуска:

(2,36)

К

Определяем коэффициент наполнения:

(2,37)