визначимо:
Щільність повітря навколишнього середовища
(кг/м3);
Середню швидкість суміші (повітря) на впуску в перетині клапана з рівняння з урахуванням діаметра циліндра, ходу поршня прототипу
(м/с);
де Sпп - хід поршня для двигуна, рекомендованого прототипу;
n - задана частота обертання колінчастого вала, хв - 1.
Швидкість суміші повинна становити 50-90 м/с.
У розрахунках приймаємо швидкість суміші Wсм=70м/с за рахунок конструктивних змін впускної системи.
Тоді тиск в процесі впуску і до початку такту стиснення - Р а одно
Коефіцієнт залишкових газів -? r характеризує якість очищення циліндра, і вміст залишкових газів в робочій суміші. Визначаємо зі співвідношення
;
де Тr, Pr, - відповідно температура і тиск залишкових газів, К і МПа;
?- Ступінь стиснення двигуна;
? Т - ступінь підігріву суміші на впуску, К;
Т0 - температура навколишнього середовища.
Температура робочої суміші в кінці впуску дещо зростає за рахунок підігріву від стінок впускного трубопроводу, циліндра, камери згоряння і при перемішуванні з гарячими залишковими газами. Її значення визначається із залежності:
(К).
Основним оцінним показником досконалості організації процесу газообміну є коефіцієнт наповнення циліндра визначаємо його значення з виразу:
2.1.2 Розрахунок процесу стиснення
Основне призначення процесу стиснення - підвищення термодинамічних параметрів стану робочої суміші та її концентрація в невеликому по геометричних розмірах обмеженому обсязі камери згоряння перед займанням. Процес стиснення суміші в двигуні відбувається при русі поршня від HMT до ВМТ. Носить політропний характер з перемінним показником Політропний процесу n1=1,37.
Значення тиску Pс і температури Тс в кінці стиснення визначаємо зі співвідношення залежностей термодинамічних параметрів для політропного процесу:
МПа;
До.
.1.3 Визначення складу, кількості та фізико-технічних характеристик робочої суміші і продуктів згоряння
Визначимо теоретичне кількості повітря необхідне для забезпечення повного згоряння одного кг палива:
У кілограмах:
де Від - вміст кисню в складі палива;
С - вміст вуглецю в складі одного кг палива;
Н - вміст водню в складі одного кг палива.
У кіломолях:
.
В залежності від типу двигуна і режиму роботи кількість повітря на кожен 1 кг палива може бути менше або більше. Ставлення цього дійсного кількості повітря lд до теоретично необхідного для забезпечення повного згорання палива l0, визначає склад робочої суміші і оцінюється коефіцієнтом надлишку повітря -?. Його значення для проектованого двигуна визначене завдання. Тоді кількість свіжої суміші М1 при використанні одного кг палива для карбюраторних двигунів складе:
;
де? T - молекулярна маса палива.
Теплоту, яка виділяється при повному згорянні 1 кг палива без урахування конденсації водяної пари в продуктах згорання, приймаємо згідно з вихідними даними - Hu.
У карбюраторних двигунах, при роботі двигуна на збагачених сумішах, при? lt; 1.0, відбувається не повне згоряння палива. Недогорания носить хімічний характер в результаті нестачі повітря і кисню міститься в суміші.
Кількість не виділить теплоти при згорянні суміші одно:
, тому ? gt; 1
Кількість виділилася теплоти, у тому числі з урахуванням хімічного недогорания суміші, при згорянні суміші одно:
.
Середня мольна теплоємність свіжої суміші в кінці стиснення і в інтервалі температур (0 ... 1500) оС приймається рівною:
Середня мольна теплоємність залишкових газів в кінці стиснення при? gt; 1 дорівнює:
Середню мольну теплоємність робочої суміші визначимо з виразу:
Температура tс - висловлює температуру в кінці стиснення в градусах Цельсія.
.1.4 Розрахунок складу і кількості продуктів згоряння
Склад і кількість продуктів згоряння залежить, в тому числі і від коефіцієнта надлишку повітря. До складу продуктів згоряння при надлишку палива і неповному вигорянні палива, при? Gt; 1, входять: окис вуглецю СО, двоокис вуглецю СО2, водяна пара Н2О, надлишковий водень Н2 і азот повітря.
Кількість окремих компонентів і їх сумарне значення визначимо з співвідношень отриманих згідно спрощених реакцій окиснення вуглецю і водню при спалюванні одного кг палива.
При? gt; 1:
де
.
У процесі згоряння і хімічних перетворень відбувається зміна кількості молей робочої суміші:
