Визначення параметрів процесу стиску

До показників процесу стиску відносяться середній показник політропи стиску n₁, тиску р _с, температура Т_с, і теплоємкість робочого тіла в кінці стиску.

Величина показника політропи стиску приймається по дослідним даним в залежності від частоти обертання колінчастого валу двигуна, ступеню стику, розмірів циліндра, матеріалу поршня і циліндра, теплообміну та інших факторів. Враховуючи, що процес стиску здійснюється досить швидко (0,015…0,005 с на номінальному режимі), сумарний теплообмін між робочим тілом і стінками циліндра в процесі стиску є незначним, і величину n₁ можна прийняти по середньому показнику адіабати стиску к₁.

Значення показника політропи стиснення можливо визначити за емпіричною формулою

n1 = 1,40 - 100/ n_N.

Величина показника політропи стиску n₁ в залежності від к₁ приймається в таких межах

- для бензинових двигунів n₁₌ (к₁ - 0,00 )… (к₁ - 0,04 );

- для дизелів n₁₌ (к₁ + 0,02 )… (к₁ - 0,02 ).

Для бензинових двигунів n₁, як правило, менше ніж для дизелів у зв¢язку з випаровуванням палива в процесі стиску і поглинанням тепла, крім цього наявність парів палива підвищує теплоємкість суміші.

При визначенні n₁ необхідно враховувати, що при збільшенні частоти обертання колінчастого валу, а також зменшенні відношення поверхні охолодження до об¢єму циліндра n₁ збільшується. Підвищення середньої температури процесу стиску і збільшення інтенсивності охолодження двигуна приводить до зменшення n₁. В двигунах з повітряним охолодженням n₁ вище ніж у двигунах з рідинним охолодженням.

Тиск р_с і температуру Т_с в кінці процесу стиску визначають із рівняння політропи з постійним показником n ₁

(31)

(32)

В автомобільних двигунах тиск і температура знаходиться в межах

- в бензинових двигунах р_с = 0,9..2,0 МПа, Т_с = 600…800 ºК;

- для дизелів без наддуву р_с = 3,5…5,5 МПа, Т_с = 700…900º К.

Для дизелів з наддувом р_с і Т_с підвищується в залежності від тиску наддуву.

Середня мольна теплоємкість свіжої суміші в кінці стиску приймається рівній теплоємкості повітря і визначається з додатку А або за формулою із додатку Б в інтервалі температур 0…1500°С. Середня мольна теплоємкість залишкових газів в кінці стиску [кДж/(кмоль град] визначається безпосередньо з додатку В для бензину або з додатку Г для дизельного палива.

Середня мольна теплоємкість робочої суміші визначається за рівнянням:

, (33)

В даному рівнянні

- середня теплоємність свіжої суміші в кінці стиску, приймається рівною теплоємності повітря і визначається за формулою (див. дод. Б 2 колонка 2 стр.) в інтервалі температур 0...1500°С, кДж/(кмоль×град)

.

- середня мольна теплоємність залишкових газів в кінці процесу стиснення, кДж/(кмоль×град), визначається за дод. В – для бензинового двигуна, за дод. Г – для дизельного двигуна методом інтерполяції.

Розглянемо визначення теплоємності залишкових газів для бензинового двигуна для другого режиму (див. дод. Е „Приклад теплового розрахунку”).

За попередніми розрахунками отримано значення температури t_c =431 °С. Значення коефіцієнту надлишку повітря прийнято a₂ =0,877.

Вибираємо значення теплоємностей за дод. В.

Інтервал температур 400...500 – в якому знаходиться температура t_c =431 °С.

Інтервал a =0,85...0,9, в якому знаходиться a₂ =0,877.

Записуємо значення теплоємностей для вказаних інтервалів

tc	a=0,85	a=0,9
	23,303	23,450
	23,707	23,867

Методом інтерполяції визначаємо значення шуканої теплоємності.

Интерполя́ція, спосіб визначення проміжних значень величини за наявним дискретним набором відомих значень.

1. Виконуємо інтерполяцію по a для температури 400°С

= 23,303+(23,450-23,303) = 23,382 кДж/(кмоль×град)

2. Виконуємо інтерполяцію по a для температури 500°С

= 23,707+(23,867-23,707) = 23,793 кДж/(кмоль×град)

3. Виконуємо інтерполяцію по температурі t_c

=23,382+(23,793-23,382) =23,51 кДж/(кмоль×град).

Аналогічним чином необхідно знайти теплоємності залишкових газів для всіх режимів роботи. Якщо значення a або t_c потрапляє безпосередньо на межу інтервалу (наприклад a_і =0,85), то інтерполяцію по a не виконують, а відразу записують значення ( = 23,303, = 23,707), далі виконується інтерполяція лише по t_c (див. вище).

Орієнтовні значення параметрів кінця стиску і показника n₁ наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1. Орієнтовні параметри процесу стиску

Параметр	Дизельний двигун без наддуву	Дизельний двигун з наддувом	Бензинові двигуни
	15...26	12...15	6...7,5
n1	1,35...1,38	1,35...1,38	1,34...1,37
pc, МПа	2,9...6,0	До 8,0	0,9...1,3
Тс, К	700...900	до 1000	600...750

Після розрахунку показників процесу стиску виконується орієнтовні виправлення лінії стиску індикаторної діаграми з метою врахування початку згорання. Тиск в кінці процесу р _с орієнтовно підвищується до значень =(1,15…1,25)р_с.