POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

KATEDRA SILNIKÓW SPALINOWYCH

PRACA KONTROLNA NR 1

TEMAT : Sporządzanie wykresu indykatorowego silnika spalinowego.

Wykonał : Prowadzący :

Czubat Jacek Mgr inż. Jacek Hunicz

Grupa MD 104. 1c

Do obliczeń przyjmuję silnik ZI o następujących parametrach :

• pojemność skokowa : 1497 cm³

• moc maksymalna : 56 kW

• stopień sprężania : 8,5

Silnik pochodzi z samochodu marki NISSAN Almera 1.5 Comford High

I. Proces ładowania :

• Parametry : - temperatura otoczenia To = 293 K,

- ciśnienie otoczenia p_o = 1013 hPa = 0,1013 MPa,

• Temperatura świeżego ładunku

Ts = To + ΔT gdzie ΔT = 25ºC - przyrost temp. ładunku dopływającego do cylindra,

Ts = 293 + 25 = 318 K

• Temperatura mieszaniny świeżego ładunku o temp. Ts i reszty spalin Tr

Ta =
Przyjmujemy: γ = 0,05

Tr = 900 K

Ta =
= 345,7 K

• Współczynnik napełnienia:

ŋ_v =

• stopień sprężania : ε = 8,5

• ciśnienie otoczenia: p_o = 0,1 MPa

• bezwzględne ciśnienie końca ładowania: p_a = 0,75 p_o = 0,075 MPa

• temperatura otoczenia w warunkach normalnych: To = 293 K

ŋ_v =

II. Proces sprężania:

Zakładamy, że przebieg krzywej sprężania przebiega adiabatycznie.

• Ciśnienie w końcu sprężania:

p_c = p_a ⋅ε

gdzie: n₁ - średni wykładnik politropy sprężania przyjmujemy n₁ = 1,3

p_c = 0,075 ⋅ 8,5^1,3 = 1,2114 ≈ 1,4 MPa

• Temperatura w końcu sprężania:

Tc = Ta

Tc = 345,7 ⋅ 8,5^{(1,3 - 1)} = 656K

III. Proces spalania.

Zakładamy, że spalaniu podlega 1kg paliwa ciekłego z nadmiarem powietrza λ

• Objętość właściwa otaczającego powietrza:

Vc =

Vc =

• Objętość skokowa obliczeniowa:

Vs =

gdzie:

• współczynnik nadmiaru powietrza λ = 1

• teoretyczne zapotrzebowanie powietrza Lt =
  

• dla benzyny udziały masowe wynoszą: - węgiel c = 0,855

- wodór h = 0,145

Lt =

Vs =

• Objętość komory sprężania przy spalaniu 1 kg paliwa:

V_v =

• Ilość ciepła wykorzystanego przez silnik:

Q = W -
gdzie: W - wartość opałowa benzyny W = 44000 kJ/kg

-współczynnik wykorzystania ciepła uwzględ-

niający straty występujące podczas spalania = 0,95

Q = 44000

• Najwyższe teoretyczne ciśnienie spalania:

gdzie: K_śr - średni wykładnik adiabaty spalania

przyjmujemy K_śr = 1,27

W rzeczywistości poprzez przewlekłości i powiększeniu objętości przy spalaniu największe ciśnienie spalania mieści się w granicach (0,8 - 0,9)p_z

• Najwyższe rzeczywiste ciśnienie spalania:

p_max = 0,9 p_z = 0,9 ⋅ 4,89= 4,40 MPa

• Temperatura przy końcu spalania z właściwości izochory:

Tz = Tc

T_z1 = 675⋅

T_z2 = 675 ⋅
- (przy rzeczywistym ciśnieniu)

IV. Proces rozprężania.

• Ciśnienie w końcu rozprężania:

[MPa]

gdzie: n₂ - średni wykładnik politropy rozprężania przyjmujemy n₂ = 1,25

ε_r - stopień rozprężania dla silników ZI ε_r = ε

T_b =
[K]

V. Wskaźniki pracy silnika.

• Teoretyczne średnie ciśnienie indykowane:

gdzie: * - stopień przyrostu ciśnienia * =

• Rzeczywiste średnie ciśnienie indykowane:

p_i = * ⋅ p_i^' - Δp

gdzie: * - współczynnik wypełnienia wykresu = 0,97

Δp - strata ciśnienia indukowanego na wymianę ładunku p_r = (0,5÷0,12)

Δp = p_r - p_a = 0,12 - 0,075 = 0,045

p_i = 0,97⋅ 0,72 - 0,045 = 0,6534

• Średnie ciśnienie użyteczne:

p_e = p_i ⋅ ŋ_m

gdzie: ŋ_m - sprawność mechaniczna = 0,9

p_e =0,6534 ⋅ 0,9 = 0,5880

• Sprawność ogólna:

ŋ_o =

gdzie: Le - ciepło użyteczne

Q - całkowita ilość ciepła doprowadzonego do silnika w czasie 1 - obiegu

M₁ - ilość mieszani palnej przed spalaniem

M₁ = λ ⋅ L_t

gdzie: λ - współczynnik nadmiaru powietrza; przyjmujemy λ = 1

L_t - teoretyczne zapotrzebowanie powietrza dla benzyny L_t = 0,512

ŋ_o =

• Moc użyteczna silnika:

Ne =

Ne =

• Jednostkowe zużycie paliwa:

g_e =
?????????

VI. Obliczenia głównych wymiarów silnika.

• Objętość skokowa jednego cylindra:

Vs =

Vs =

• Średnica cylindra:

gdzie: s - skok tłoka, d - średnica tłoka,

skok: s = k ⋅ D = 1,03 ⋅ 77,3 = 79,2 mm

• Ostateczna objętość skokowa 1 cylindra:

• Ostateczne wyznaczenie ciśnienia efektywnego:

• Objętość komory spalania:

V_k =

• Średnia prędkość tłoka:

c_śr =

• Całkowita objętość silnika:

V_scałk = V_s1 ⋅ i = 371,6⋅ 4 = 1486cm³

VII. Wnioski.

Na podstawie wykonanych obliczeń teoretycznych zauważamy, że wartości niektórych współczynników (szczególnie w przypadku obliczeń głównych wymiarów silnika) odbiegają w pewnym stopniu od rzeczywistych parametrów silnika podanych przez producenta. Wiąże się to zapewne z doborem wartości niektórych wskaźników, które zawarte były w pewnych przedziałach. Otóż mając do dyspozycji dany zakres pewnego współczynnika, mogłem (prawie dowolnie) przyjmować określone wartości, które ostatecznie doprowadziły do uzyskania takich, a nie innych wyników.

2

---