SPALANIE MIESZANKI.

ROZPRĘŻANIE I WYLOT

SPALIN.

Złożoność procesu spalania: zmiana objętości, zależność wartości parametrów
końca spalania od współczynnika nadmiaru powietrza, intensywność wymiany
ciepła.

Założenie:
spalanie mieszanki w cylindrze traktuje się jako przemianę izochoryczną



 







2'

2'

3'

3'

2'

273

273

273

1

1

273

273

1

1

u

T

T

vł

r

vr

T

t

r

vs

W

W

T

T

c

c

L

c













 









 







 











Średnie ciepło

właściwe spalin

przy stałej

objętości

1,02..1,03 kJ/kgK

Średnie ciepło

właściwe świeżego

ładunku przy stałej

objętości

0,73…0,75 kJ/kgK

Średnie ciepło

właściwe reszty

spalin przy stałej

objętości

0,81…0,84 kJ/kgK

SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Temperatura końca spalania



 







2'

2'

3'

3'

2'

273

273

273

1

1

273

273

1

1

u

T

T

vł

r

vr

T

t

r

vs

W

W

T

T

c

c

L

c













 









 







 











SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Temperatura końca spalania

Współczynnik

wykorzystania ciepła

0,85…0,95

(zależy od metody

chłodzenia, rozmiarów

cylindra)

Wartość opałowa

paliwa

(43…45)10

3

kJ/kg

Wartość opałowa palnych składników

spalin (przy niezupełnym spaleniu)



W



0,404W

CO

(1-



)L

t

W

CO

=10200 kJ/kg



 







2'

2'

3'

3'

2'

273

273

273

1

1

273

273

1

1

u

T

T

vł

r

vr

T

t

r

vs

W

W

T

T

c

c

L

c













 









 







 











SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Temperatura końca spalania

Współczynnik

nadmiaru powietrza`

Teoretyczne zapotrzebowanie

powietrza do spalenia

benzyny



14,9 kg pow/kg pal

'

2

'

3

'

2

'

3

T

T

p

p









Współczynnik kontrakcji

chemicznej

(zmienności molekularnej)

1,08…1,09

SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Teoretyczne ciśnienie końca spalania

Założenie:
spalanie mieszanki w cylindrze traktuje się jako przemianę izochoryczną

W wyniku oddalania się tłoka od ZZ zwiększa się objętość spalin podczas spalania
co powoduje, że ciśnienie rzeczywiste (w punkcie 3) jest niższe od teoretycznego:

'

3

3

)

85

,

0

80

,

0

(

p

p







W zależności od stopnia doładowania p

3

zawiera się w przedziale 5000…8000 kPa

SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Rzeczywiste ciśnienie końca spalania

W obliczeniach przyjmuje się niezmienny średni wykładnik politropy:





27

,

1

23

,

1





r

n

Większe wartości wykładnika należy przyjmować dla silników chłodzonych cieczą
oraz o niewielkich rozmiarach cylindrów.

SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Politropa rozprężania

Politropę rozprężania między punktami 3

’

-

4’ wyznacza się z zależności:

r

n

V

V

p

p















'

3

'

3

p

– chwilowe ciśnienie rozprężanego ładunku

V

– chwilowa objętość przestrzeni roboczej cylindra

SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Politropa rozprężania

r

n

p

p



1

'

3

'

4



1

'

3

'

4

1





r

n

T

T



SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Teoretyczne parametry końca rozprężania

Rzeczywista wartość ciśnienia końca rozprężania jest mniejsza niż obliczona wg
ww. zależności, ponieważ zawór wylotowy jest otwierany przed wykonaniem przez
tłok ZW. Zwykle przyjmuje się, że:





H

p

p

p





'

4

4

2

1

SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Rzeczywiste ciśnienie końca rozprężania

Podczas suwu wylotu w cylindrze

panuje nieco wyższe ciśnienie niż ciśnienie

otoczenia:





H

w

p

p

15

,

1

...

05

,

1



SPALANIE MIESZANKI. ROZPRĘŻANIE I WYLOT SPALIN

Średnie ciśnienie podczas wylotu

Zadanie 2

Przyjmując założenia jak w zadaniu 1
Obliczyć:
• Temperaturę końca spalania T

3’

• Teoretyczne ciśnienie końca spalania p

3’

• Temperaturę końca rozprężania T

4’

• Teoretyczne ciśnienie końca rozprężania p

4’

• Rzeczywiste ciśnienie końca rozprężania p

4

Zadanie 2

Do obliczeń przyjąć następujące założenia:

– średnie ciepła właściwe przy stałej objętości wynoszą:

• dla spalin – 1,02 kJ/kgK
• dla świeżego ładunku – 0,74 kJ/kgK
• dla reszty spalin – 0,82 kJ/kgK

– współczynnik wykorzystania ciepła



= 0,9

– wartość opałowa paliwa W

u

= 44200 kJ/kg

– współczynnik nadmiaru powietrza



= 0,92

– współczynnik kontrakcji chemicznej



= 1,084

– rzeczywiste ciśnienie końca spalania jest o15% niższe

od teoretycznego

– średni wykładnik politropy rozprężania n

r

= 1,25