1. Расчет цикла двигателя внутреннего сгорания Краткое описание процессов, составляющих цикл карбюраторного двигателя

Идеализированный цикл карбюраторного двигателя представлен циклом Карно. 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, насосных потерь, потерь на трение и привод вспомогательных механизмов, что, естественно, в дальнейшем учитывается.

Состав топлива Вид топлива Средний элементарный состав

Молярная масса паров m1, кг/(кг*моль)

C H O Автомобильные бензины 0,855 0,142 - 110–120 Дизельные топлива 0,870 0,126 0,004 180–200 Топлива тихоходных двигателей 0,870 0,125 0,005 220–280 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

Основные реакции при горении топлива имеют вид:

  

Под реакциями подписаны молярные массы веществ, участвующих в реакциях, а в правых частях в общем виде записано количество теплоты, выделяющейся в этих реакциях. На основании этих записей можно составить формулу для расчета теоретически необходимого количества воздуха для сгорания 1 кг топлива. Следует учесть количество кислорода, содержащегося в топливе, и массовую долю кислорода в воздухе (0,23):

где M0 – масса воздуха, необходимая для сгорания 1 кг топлива, кг; C, H, O – массовые доли углерода, водорода и кислорода в топливе.

Последнюю формулу можно записать в виде:  (1) подставив значения получим кг

Действительное количество воздуха, подаваемое для сгорания 1 кг топлива

Количество воздуха, подаваемое для сгорания, обычно отличается от теоретически необходимого количества и записывается в виде:

, (2)

где a – коэффициент избытка воздуха; в карбюраторных двигателях обычно a=0,8…1,15. Учитывая, что у нас a=1,14, получим  кг.

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, МДж/кг, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива (формула Менделеева):

. (3)

При сгорании топлива часть теплоты уносится с водяными парами и не дает вклада в суммарное количество теплоты  (низшая теплота сгорания топлива). Подставим значения:  МДж/кг.

Расчет процесса сжатия Параметры начальной точки

В карбюраторных двигателях параметры начальной точки имеют обычно следующие значения:

T1=(350…430) K;

p1=(0,9…0,95)*105 Па (в тихоходных двигателях);

p1=(0,75…0,85)*105 Па (в быстроходных двигателях);

Сравнительно высокие значения температуры в начальной точке связаны с нагревом воздуха во входных каналах двигателя.

Расчет процесса сжатия свежего заряда

4.2.1. Молекулярная масса свежего заряда определяется по формуле

, (4)

здесь mб, mв – массовые доли паров бензина и воздуха; mб, mв-молярные массы паров бензина и воздуха.

Масса свежего заряда – Mс.з.= 1 кг паров бензина + 16,9 кг воздуха = 17,9 кг. ............