Параметри процесу газообміну визначаються однаково для бензинових і дизельних двигунів.
Цей процес складається з визначення тиску газів у кінці впуску ра, коефіцієнта надлишкових газів γr, температури газів в кінці впуску Та і коефіцієнта наповнення свіжим зарядом ηv.
1. Тиск у кінці впуску, МПа:
(1)
де Р0 – тиск навколишнього середовища, МПа (табл..2);
(β2 + ξвп) - сумарний коефіцієнт, що враховує гасіння швидкості β і опір впускної системи ξвп, віднесене до перерізу шлепака (табл..2);
ωшл - середня швидкість руху заряду у прохідному перерізі шлепака, м/с (табл..2);
ρ0 – густина заряду за відомих атмосферних умов, кг/м3:
, (2)
де Rп – газова стала повітря, Дж/(кг х К), (табл..2);
Т0 – температура навколишнього середовища, К, (табл..2).
2. Коефіцієнт надлишкових газів:
, (3)
де ΔТ - підвищення температури заряду у процесі впуску, К;
Тr – температура газів на випуску, К;
Рr – тиск в кінці випуску, МПа;
ε – ступінь стиску;
Ра – тиск в кінці впуску, МПа, значення, що наведені вище беруть з табл.2.
3. Температура в кінці впуску, К:
, (4)
Таблиця 1
Варіанти вихідних даних
Варіант
Бензиновий
/Дизельний
Номінальна
потужність, кВт
Частота обертання колінчастого вала, хв-1
Варіант
Бензиновий
/Дизельний
Номінальна
потужність, кВт
бензиновий двигун
Частота обертання колінчастого вала, хв-1
бензиновий двигун
дизельний двигун
бензиновий двигун
дизельний двигун
-
-
2, 49
26, 63
-
-
4, 50
28, 64
5, 51
-
-
30, 65
7, 52
31, 66
8, 53
-
9, 54
33, 67
-
-
11, 55
35, 68
-
-
13, 56
37, 69
-
-
15, 57
39, 70
-
40, 71
17, 58
-
-
42, 72
19, 59
-
20, 60
44, 73
-
-
22, 61
46, 74
-
-
24, 62
48, 75
Таблиця 2
Вихідні дані для розрахунку ДВЗ
Параментр
Позначення
Одиниця
Тип двигуна
Примітки
Бензиновий
Дизельний
Тип камери згоряння
Нерозділена
Вихрова
Передкамера
з об'ємним і об'ємно-плівковим
сумішеутворенням
з плівковим
сумішеутворенням
Частота обертання вала двигуна
n
хв-1
до 6000
до 28000
до 5000
Температура навколишнього середовища
T0
К
Тиск навколишнього середовища
Р0
МПа
0,1013
Ступінь стиску
ε
-
6…8
16…18
20…25
16…21
16…20
(до 25)
Сумарний коефіцієнт, що враховує гасіння швидкості β і опір впускної системи ξвп, віднесене до перерізу шлепака
β2 + ξвп
-
2,6…3,2
Продовження таблиці 2
Середня швидкість руху заряду у прохідному перерізі шлепака
ωшл
м/с
70…110
Газова стала для повітря
Rп
Дж/(кг К)
Температура газів в кінці випуску
Tr
К
900…1100
700…900
Тиск газів в кінці випуску
Pr
МПа
(1,1…1,2)P0
Підвищення температури заряду у процесі випуску
ΔΤ
К
20…45
-
З підігрівом
5…20
20…40
Без підігріву
Показник політропи відповідно стиску та розширення
n1 та n2
-
1,34…1,37
1,23…128
1,37…1,39
1,18…1,23
Склад палива:
вуглець
С
кг/кг
0,855
0,87
водень
Н
0,145
0,125
кисень
0,004
Молярна маса палива
Mп
кг/кмоль
110…120
180…200
Продовження таблиці 2
Нижча теплота згоряння палива
НU
кДж/кг
Коефіцієнт надлишку повітря
α
-
0,85…0,96
1,3…1,65
1,1…1,55
1,15…1,3
1,2…1,35
Рівняння для середніх молярних теплоемностей газів засталого об’єму:
кДж/(кмоль х К)
В інтервалі температур 1800…3000 К (270…1800 К)
вуглекислого газу
41,205 + 2,428 10-3 Тz
(23,750 + 13,816 10-3 Тс)
оксиду вуглецю
22,37 + 1,142 10-3 Тz
(20,063 + 2,637 10-3 Тс)
водної пари
26,975 + 3,517 10-3 Тz
(24,195 + 5,108 10-3 Тс)
азоту
22,009 + 1,339 10-3 Тz
(19,941 + 2,554 10-3 Тс)
кисню
23,228 + 1,591 10-3 Тz
(20,137 + 3,391 10-3 Тс)
Продовження таблиці 2
Коефіцієнт використання теплоти
ξ
-
0,85…0,9
0,75…0,8
0,7…0,74
0,71…0,78
Ступінь підвищення тиску рід час згоряння
λ
-
-
1,8…2,2
1,6…1,8
1,4…1,6
Коефіцієнт округлення індикаторної діаграми
φ
-
0,96…0,97
0,92…0,98
0,95…0,98
Механічний ККД
η
-
0,7…0,85
0,75…0,82
Відношення ходу поршня до діаметра
S/d
-
1…1,1
n до 3000 хв-1
0,85…0,95
n 3000…3600 хв-1
0,75…0,85
n 3600…5800 хв-1
1…1,2
1…0,8
n 2100…2800 хв-1
0,8…1
n > 2800 хв-1
Теплоємкість води
Св
кДж/кг
4,18
Продовження таблиці 2
Відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна
λш
-
0,25…0,29
Питома витрата охолоджуючої рідини
gв
кг/кВт год
60…130
Різниця температур води біля виходу з системи охолодження і входу до неї
(t2 – t1)
ºC
7…15
Зведене до одиниці площі поршня маса поршневого комплекту для поршня діаметром, мм:
mпк
кг/м2
Матеріал з якого виготовлений поршень:
60…80
80…100
-
алюміній
150…200
-
чавун
Закінчення таблиці 2
80…100
mпк
кг/м2
180…250
250…320
те саме
100…150
180…120
алюміній
100…120
-
220…300
те саме
-
300…400
чавун
Зведене до одиниці площі поршня маса шатуна для поршня діаметром, мм: