Dynamika wywiązywania ciepła

Dynamikę wywiązywania ciepła w silniku spalinowym opisuje
zależność udziału masy spalin w masie całego ładunku od czasu lub
kąta obrotu wału korbowego.

Udział masy spalin w masie całego ładunku

m

m

x

b

b

=

gdzie: m

b

– masa spalin,

m – masa całego ładunku.

2

Zależność udziału masy spalin w masie całego ładunku od kąta

obrotu wału korbowego

3

Wielkości związane z wywiązywaniem ciepła (zerowymiarowe
modele) w dziedzinie czasu lub kąt obrotu wału korbowego jako
zmiennych niezależnych:

ciśnienie czynnika roboczego,

temperatura czynnika roboczego,

skład czynnika roboczego (w uproszczeniu: udział masy spalin
w masie całego ładunku),

ciepła właściwe składników czynnika roboczego.

Wszystkie te wielkości są ze sobą związane.

4

Dwa zadania modelowania wywiązywania ciepła:

1.

Modelowanie wywiązywania ciepła i na tej podstawie
modelowanie przebiegu temperatury i ciśnienia.

2.

Na podstawie przebiegu ciśnienia (wykresu indykatorowego)
identyfikacja modelu wywiązywania ciepła i przebiegu
temperatury.

5

Model wywiązywania ciepła Wibego

Udział masy spalin w masie całego ładunku



























⋅

−

−

=

+

1

m

s

b

t

t

a

exp

1

x



























θ

θ

−

θ

⋅

−

−

=

+

1

m

z

z

b

a

exp

1

x

t – czas,

t

s

– całkowity czas spalania,

θ

– kąt obrotu wału korbowego,

θ

z

- kąt obrotu wału korbowego odpowiadający spalaniu,

a – zupełność spalania, a = 6,908

m – szybkość spalania – parametr modelu.

6

Szybkość wywiązywania się ciepła

(

)



























⋅

−

⋅













⋅

+

⋅

=













=

+

1

m

s

m

s

s

b

t

t

a

exp

t

t

1

m

a

t

t

d

dx

w

7

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

t/t

s

x

b

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

d

x

b

/d

(t

/t

s

)

m = 2

8

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

t/t

s

x

b

0

0,1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Wpływ parametru m modelu Wibego na udział masowy spalin

9

0

1

2

3

4

5

6

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

t/t

s

d

x

b

/d

(t

/t

s

)

0

0,1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Wpływ parametru m modelu Wibego na szybkość wywiązywania się ciepła

10

Przykład analizy wywiązywania ciepła w silniku ZS