4.3 Процесс сжатия

Основными параметрами, определяющими процесс сжатия, являются:

Р_а – давление в конце наполнения;

Т_а – температура рабочей смеси;

ε – степень сжатия;

n₁ – показатель политропы;

Р_с – давление конца сжатия;

Т_с – температура конца сжатия.

Так как процесс сжатия политропный, то величины, характеризующие его начало и окончание, связаны уравнениями:

(14)

(15)

Показатель политропы n₁ для быстроходных дизелей составляет 1,38..1,42. Примем n₁ = 1,42.

Па

К

4.4 Процесс сгорания

Прежде всего необходимо определить количество воздуха, теоретически необходимого для сгорания 1 кг топлива:

(16)

кмоль/кг

Действительное количество воздуха определяется по формуле:

(17)

где α – коэффициент избытка воздуха равный отношению количества воздуха, поступившего в цилиндр, к количеству воздуха, теоретически необходимого. Величина α для высокооборотного дизеля с наддувом составляет 1,5..1,9. Примем α = 1,9.

кмоль/кг

Мольное количество смеси воздуха и остаточных газов, находящихся в цилиндре до горения:

(18)

кмоль/кг

Количество молей продуктов сгорания:

(19)

кмоль/кг

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

(20)

Рассмотрим термодинамическое уравнение сгорания:

(21)

где ξ – коэффициент использования тепла, учитывающий потери тепла, связанные с догоранием части топлива в процессе расширения, теплообмен со стенками камеры сгорания и диссоциацию; для ВОД ξ находится в пределах 0,6..0,85;

λ – степень повышения давления; для ВОД λ = 1,35..1,55.

Принимаем: ξ = 0,8;

λ = 1,4.

Среднюю молярную изохорную теплоемкость можно определить по формуле:

(22)

где – средняя молярная изохорная теплоемкость сухого воздуха, кДж/кмоль·К.

(23)

– средняя молярная изохорная теплоемкость конечных продуктов сгорания, кДж/кмоль·К.

(24)

где – средняя молярная изохорная теплоемкость «чистых» продуктов сгорания, кДж/кмоль·К.

Для среднего элементарного химического состава топлива:

(25)

Тогда

Средняя молярная изобарная теплоемкость конечных продуктов сгорания:

(26)

Определим теплоемкость заряда при Т = Т_с :

кДж/кмоль·К

Подставим найденные значения в уравнение сгорания и решим его:

Принимаем T_z = 1896 К.

Степень предварительного расширения определяется зависимостью:

(27)

Степень последующего расширения:

(28)

По опытным данным значения ρ и δ для цикла смешанного сгорания находятся в пределах ρ = 1,4..1,7 и δ = 8..11. Данное условие выполняется.