Выбор исходных данных к тепловому расчету

Параметры окружающей среды

Давление и температура окружающей среды принимаем исходя из принятых нормальных физических условий и с учетом их отклонений в реальных условиях.

Р0= 0,103 МПа; Т0= 295 К.

Элементарный состав, физико-химическая и техническая

характеристика топлива

Жидкие моторные топлива, используемые для автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представляют собой совокупность целого ряда углеводородных соединений. Его элементарный состав по массе можно представить как:

C+H+OT=1кг

где: С — содержание углерода; кг/кг топлива;

Н — содержание водорода; кг/кг топлива;

От — содержание кислорода в соединениях топлива; кг/кг топлива;

Для карбюраторных двигателей, где в качестве топлива используется бензин, с составным содержанием: С=0,848, Н=0,152, От= О.

Для расчета согласно варианта принимаем:

содержание углерода С=0,848 кг/кг топлива;

содержание водорода H=0,152;

содержание кислорода 0т=0,0 кг/кг топлива.

Низшая теплотворная способность топлива для бензина оставляет - Hu=43,93*103 кДж/кг.

Молекулярная масса топлива используемого для автомобильных карбюраторных двигателей mт=190 кг/кмоль.

Подогрев заряда в процессе впуска

Свежий заряд при движении во впускной системе и цилиндре соприкасается с горячими стенками. В результате происходит некоторое повышение температуры смеси. Аналитическое определение DТ осложняется отсутствием данных для определения коэффициента теплоотдачи и средней температуры поверхностей. В связи с этим при тепловом расчете его значение подбирают на основе ранее полученных экспериментальных результатов, с учетом физики происходящих явлений. В карбюраторных двигателях часть тепловой энергии заряда расходуется на испарение мелкораспыленного топлива. В конечном итоге степень подогрева заряда в процессе впуска оценивается значением DТ в пределах 0 .20.

Принимаем DТ=15.

Параметры процесса выпуска и остаточных газов

Качество протекания процесса наполнения цилиндра во многом определяется параметрами выпуска отработавших газов: давлением на выпуске - Pr и температура отработавших газов - Tr. Величина Pr определяется давлением среды — Po. В двигателях без надува Pк = Po. Температура отработавших газов Тr зависит от состава смеси, степени расширения и теплообмена при расширении и выпуске. При расчете коэффициентов остаточных газов и наполнения принимаем давление - Рr=(1,12-1,16)Ро. Температура остаточных газов для бензиновых двигателей в зависимости от ранее приведенных условий изменяется в пределах Tr=950 1050, К.

Значения Pr и Tr принимаем 0,120 Мпа и 1000оС соответственно.

Суммарный коэффициент сопротивления впускной системы

Совершенство организации, процесса впуска и соответственно параметры конца впуска во многом определяется оригинальностью конструкции самой системы впуска и характеризуется ее суммарным коэффициентом сопротивления - (β²+ζ). Здесь p=Wц/Wвп определяет гашение скорости движения смеси при поступлении в цилиндр, z - коэффициент гидравлического сопротивления системы впуска, отнесенный к наиболее узкому ее сечению. Принимаем (β²+ζ)=2,65.

Показатель политропы сжатия

Значение параметров процесса сжатия определяется термодинамическими параметрами рабочей смеси в начале сжатия, степени сжатия и характера теплообмена, интенсивность и направление которого и должен отражать показатель политропы сжатия. В начале процесса сжатия температура смеси ниже температуры поверхностей стенок и температура смеси повышается как за счет сжатия, так и в результате подвода теплоты от стенок поэтому n1>к. Затем температуры стенок и рабочей смеси постепенно выравниваются (n1=к), а при дальнейшем сжатии температура смеси больше температуры стенок, происходит теплоотдача в стенки цилиндров и камеры сгорания (n1<к). Здесь к - показатель адиабаты, к=1,35.

Таким образом, значение n1 в процессе сжатия является переменным, зависит от характера теплообмена с учетом принятой системы охлаждения, частоты вращения, следовательно, времени в течении которого происходит теплообмен, конструктивных особенностей двигателя и теплопроводности материала поршня, головки цилиндров и гильзы, в расчете принимаем его среднее значение с учетом всех выше перечисленных факторов.

Показатель политропы расширения

Значение термодинамических параметров рабочего тела в процессе расширения также определяется на основе аналитических зависимостей политропного процесса с постоянным показателем n2. Его значение, также как и значение показателя политропы сжатия, определяется характером протекания теплообмена в процессе расширения. Предварительное его значение принимаем на основе собственных соображений в пределах n2=1,23 .1,28.

Принимаем n2=1,27.

Коэффициент использования теплоты

В конечном итоге учитывает совершенство организации процесса сгорания и эффективность использования теплоты с учетом типа двигателя, его быстроходности, условиями охлаждения и конструктивными особенностями камеры сгорания. Его конкретные значения близко отражают долю теплоты, которая активно расходуется на повышение температуры рабочего тела и совершение работы. На основе опытных данных его значение при работе двигателя с полной нагрузкой изменяются в пределах: