Процесс сгорания

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива L₀, или l₀, ,

;

,

где С, Н, О – массовые доли соответственно углерода, во­дорода и кислорода в элементарном составе топлива (данные представлены в таблице 1);

0,21 – объемное содержание кислорода в 1 кг воз­духа,

0,23 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха.

Для автомобильных и тракторных двигателей применяются автомобильные бензины (ГОСТ 2084 – 77) и дизельное топливо (ГОСТ 305 – 82).

Таблица 1.

Элементарный состав и теплота сгорания топлива

Топливо	Содержание в массовых долях	Низшая теплота сгорания QH, кДж/кг	Молярная масса топлива μт, кг/Кмоль
С	Н	О
Автомобильный бензин	0,855	0,145	-		110…120
Дизельное топливо	0,87	0,125	0,005		180…200

Действительное количество молей свежего заряда, ,

для дизелей ……………………………	М1 = М;
карбюраторных двигателей ……..	М1 = М + 1/μт,

где M = α · L₀ - действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива;

μ_т = 110…120 - молекулярная масса паров автомобильных бензинов.

Количество молей продуктов сгорания, ,

при α > 1 (сгорание в дизелях) …………	;
α < 1 (сгорание в карбюраторных двигателях) ………………………………..	.

Действительный коэффициент молекулярного измене­ния рабочей смеси

,

где - коэффициент молекулярного изменения горючей смеси.

Температура в конце видимого сгорания, К

Температура конца видимого сгорания Т_z определяется из уравнения сгорания, которое различно для дизелей и кар­бюраторных двигателей.

В общем виде уравнение сгорания имеет вид

для дизелей (α > 1)

;

для карбюраторных двигателей (α < 1)

,

где ξ – коэффициент использования тепла;

Q_H – теплотворность топлива (кДж/кг);

Δ Q_H = 119,95·(1 – α)·L₀·10³ – неполнота сгорания (кДж/кг);

μC_VC и μC_VZ – средние мольные теплоемкости при пос­тоянном объеме соответственно рабочей смеси и продуктов сгорания (кДж/кмоль·град).

Значения средних мольных теплоемкостей приближенно могут быть определены по выражениям:

для рабочей смеси, кДж/(кмоль·К),

;

для продуктов сгорания в дизеле, кДж/(кмоль·К),

;

для продуктов сгорания в карбюраторном двигателе, кДж/(кмоль·К),

.

Подставив значения теплоемкости, уравнение сгорания приведим к виду:

и определим температуру в конце видимого сгорания:

, К.

Давление в конце видимого сгорания, МПа

По температуре Т_Z определяется давление газов в конце видимого сгорания:

для карбюраторных двигателей

p_Z = β·p_C·(T_Z/T_C);

для дизелей

p_Z = λ·p_C,

где λ – степень повышения давления, принятая при выборе исходных данных.

Степень предварительного расширения в дизеле находится по выражению

.

Для выполненных конструкций дизелей ρ = 1,2…1,7.

Степень повышения давления для карбюраторного двигателя λ = p_Z/p_C.