Расчет процесса газообмена
Протекание газообмена в цилиндре двигателя включает удаление из цилиндра отработавших газов и наполнение его свежим зарядом. Задачей расчета процесса газообмена является определение следующих конечных его параметров.
1)Давление и температура заряда в начале сжатия – ра,Та;
2)коэффициент остаточных газов - gr,
3)коэффициент наполнения – hv.
Для определения их значений в начале определим:
плотность воздуха окружающей среды
(1)
1,25 кг/м3;
среднюю скорость смеси (воздуха) на впуске в сечении клапана из уравнения с учетом диаметра цилиндра, хода поршня прототипа
(2)
64,86 м/с;
принимаем Wсм=65 м/с
где Sпп - ход поршня для двигателя, рекомендуемого прототипа. Тогда давление в процессе впуска и к началу такта сжатия - Р, равно
; (3)
0,0942 МПа;
Коэффициент остаточных газов – gr характеризует качество очистки цилиндра и содержание остаточных газов в рабочей смеси. Определяем из соотношения
(4)
0,0694;
где Тr, рr, — соответственно температура и давление остаточных газов, К и МПа;
e - степень сжатия двигателя;
DТ - степень подогрева смеси на впуске, К;
Т0 - температура окружающей среды.
Температура рабочей смеси в конце впуска несколько возрастает за счет подогрева от стенок впускного трубопровода, цилиндра, камеры сгорания и при перемешивании с горячими остаточными газами. Ее значение определяется из зависимости:
(5)
342,4 К;
Основным оценочным показателем совершенства организации процесса газообмена является коэффициент наполнения цилиндра определяем его значения из выражения:
(6)
0,864;
Расчет процесса сжатия.
Основное назначение процесса сжатия - повышение термодинамических параметров состояния рабочей смеси и ее концентрация в небольшом по геометрическим размерам ограниченном объеме камеры сгорания перед воспламенением. Процесс сжатия смеси в двигателе происходит при движении поршня от HMT к ВМТ. Носит политропный характер с переменным показателем политропного процесса n1.
Определение его текущего значения является весьма затруднительным. В связи, с чем принимается, что процесс происходит по политропе с постоянным значением показателя политропного сжатия. Его начальное значение принимаем из исходных данных, а более близкое значение определяем методом последовательных приближений в процессе расчета с заданной степенью приближения по уравнению:
(7)
1,378.
Значения давления рс и температуры Тс в конце сжатия определяем из соотношения зависимостей термодинамических параметров для политропного процесса:
(8)
1,432 МПа;
(9)
722,1 К.