Samochodowy czterosuwowy silnik z zapłonem samoczynnym.

Dane techniczne:

Pojemność skokowa – 1248 cm³

Średnica cylindra – 69, 6 mm

Skok tłoka – 82 mm

Max moc – 51 kW / 70 KM / $4000\frac{\text{obr}}{\min}\ $

Stopień sprężania – 18

Moment obrotowy – 170 Nm / $2500\frac{\text{obr}}{\min}$

Liczba cylindrów – 4

Masa – 1135 kg

Dane początkowe
Stopień sprężania
Współczynnik nadmiaru powietrza
Ciśnienie doładowania
Podgrzanie świeżego ładunku
Temperatura reszty spalin
Współczynnik zanieczyszczenia
Największe ciśnienie spalania
Średni wykładnik politropy sprężania
Średni wykładnik politropy rozprężania
Współczynnik wykorzystania ciepła
Współczynnik pełnoty wykresu
Sprawność mechaniczna

DANE	OBLICZENIA	WYNIKI
1. OBLICZENIA CIEPLNE
pd = 0, 15 MPa	1.1 Proces wydechu Ciśnienie w końcu wydechu pr ≈ 0, 9 • pd = 0, 9 • 0, 15 = 0, 135 MPa	pr = 0, 135 MPa
p1 ≈ pd = 0, 15 MPa p1 = 0, 098 MPa T1 ≈ To = 288 Td = 377K T = 18 Ts = 395K γ = 0, 02 Tr = 800K ε = 18 pa = 0, 135 MPa pd = 0, 15 MPa Td = 377K Ts = 395K Tr = 800K	1.2. Proces doładowania Ciśnienie w końcu doładowania pa ≈ 0, 92 • pd = 0, 95 • 0, 15 = 0, 138 MPa Spręż w sprężarce $$\pi_{s} = \frac{p_{2}}{p_{1}} = \frac{0,15}{0,098} = 1,53\ $$ Temperatura powietrza doładowanego Td ≈ T2 = 1, 31 • T1 = 1, 31 • 288 = 377K Temperatura świeżego ładunku Ts = Td + T = 377 + 18 = 395K Temperatura całego ładunku w końcu doładowania $$T_{a} = \frac{T_{s} + \gamma \bullet T_{r}}{1 + \gamma} = \frac{395 + 0,02 \bullet 800}{1 + 0,02} = 402,94K$$ Współczynnik napełnienia $$\eta_{v} = \frac{\varepsilon}{\varepsilon - 1} \bullet \frac{p_{a}}{p_{d}} \bullet \frac{T_{d}}{T_{s} + \gamma \bullet T_{r}} = \frac{18}{18 - 1} \bullet \frac{0,138}{0,15} \bullet \frac{377}{395 + 0,02 \bullet 800} = 0,89$$	pa = 0, 138 MPa πs = 1, 53 Td = 377K Ts = 395K Ta = 403K ηv = 0, 89
pa = 0, 138 MPa ε = 18 n1 = 1, 4 Ta = 403K	1.3. Proces sprężania Ciśnienie i temperatura w końcu sprężania pc = pa • ε^n1 = 0, 138 • 18^1, 4 = 7, 89 MPa  Tc = Ta • ε^n1 − 1 = 403 • 18^1, 4 − 1 = 1281K	pc = 7, 89 MPa Tc = 1281K
$$L_{t} = 0,495\frac{\text{kmol}}{\text{kgpaliwa}}$$ λ = 1, 8 h = 0, 125 o = 0, 005 $$M_{1} = 0,891\frac{\text{kmol}}{\text{kgpaliwa}}$$ $$M_{2} = 0,922\frac{\text{kmol}}{\text{kgpaliwa}}$$ μt ≈ 1, 035 γ = 0, 02 pc = 7, 89 MPa pmax = 9 MPa Tc = 1281K γ = 0, 02 Cvo^″ = 4, 89 + 0, 00086 • T λ = 1, 8 $$C_{v}^{''} = 4,765 + 0,0007483 \bullet T\frac{\text{kcal}}{kmol \bullet 1}$$ μr = 1, 034 φ = 1, 14 Tc = 1281K Tz = 2151K	1.4. Proces spalania Ilość mieszanki palnej przed spaleniem $$M_{1} = \lambda \bullet L_{t} = 1,8 \bullet 0,495 = 0,891\frac{\text{kmol}}{\text{kg\ paliwa}}$$ Ilość spalin $$M_{2} = \lambda \bullet L_{t} + \frac{h}{4} + \frac{o}{32} = 0,891 + \frac{0,125}{4} + \frac{0,005}{32} = 0,922\frac{\text{kmol}}{\text{kg\ paliwa}}$$ Teoretyczny współczynnik przemiany molekularnej $$\mu_{t} = \frac{M_{2}}{M_{1}} = \frac{0,922}{0,891} \approx 1,035$$ Rzeczywisty współczynnik przemian molekularnej $$\mu_{r} = \frac{\mu_{t} + \gamma}{1 + \gamma} = \frac{1,035 + 0,02}{1 + 0,02} \approx 1,034$$ Stopień przyrostu ciśnienia $$\varphi = \frac{p_{\max}}{p_{c}} = \frac{9}{7,89} = 1,14$$ Średnie molowe ciepło właściwe powietrza przy stałej objętość i dla temperatury końca sprężania $$C_{v}^{'} = 4,6 + 0,0006 \bullet T_{c} = 4,6 + 0,0006 \bullet 1281 = 5,369\frac{\text{kcal}}{kmol \bullet 1}$$ Średnie molowe ciepło właściwe spalin przy stałej objętości $$C_{v}^{''} = \frac{\left( 1,064 + \gamma \right) \bullet C_{\text{vo}}^{''} + \left( \lambda - 1 \right) \bullet \left( 1 + \gamma \right) \bullet C_{v}^{'}}{\lambda \bullet \left( 1 + \gamma \right) + 0,064} =$$ $$= \frac{\left( 1,064 + 0,02 \right) \bullet 4,89 + \left( 1,8 - 1 \right) \bullet \left( 1 + 0,02 \right) \bullet 4,6}{1,8 \bullet \left( 1 + 0,02 \right) + 0,064} +$$ $$+ \frac{(1,064 + 0,02) \bullet 0,00086 + \left( 1,8 - 1 \right) \bullet (1 + 0,02) \bullet 0,0006}{1,8 \bullet \left( 1 + 0,02 \right) + 0,064} \bullet T =$$ $$= 4,765 + 0,0007483 \bullet T\frac{\text{kcal}}{kmol \bullet 1}$$ Średnie molowe ciepło właściwe spalin przy stałym ciśnieniu Cp^″ = 1, 985 + Cv^″ = 1, 985 + 4, 765 + 0, 0007483 • T= =6, 75 + 0, 0007483 • T Równanie spalania $$\left( C_{p}^{'} + 1,985 \bullet \varphi \right) \bullet T_{c} + \frac{\xi \bullet W}{\lambda \bullet L_{t} \bullet (1 + \gamma)} = \mu_{r} \bullet C_{p}^{''} \bullet T_{z}$$ $$\left( 5,369 + 1,985 \bullet 1,14 \right) \bullet 1281 + \frac{0,8 \bullet 10000}{1,8 \bullet 0,495 \bullet \left( 1 + 0,02 \right)} = 1,034 \bullet (6,75 + 0,0007483 \bullet T_{z}) \bullet T_{z}$$ Skąd równanie kwadratowe 0, 000774•Tz^2 + 6, 98 • Tz − 18579 = 0 =b^2 − 4 • a • c = 6, 98^2 − 4 • 0, 000774 • (−18579) = 106, 241 $$\sqrt{} = 10,31$$ $$T_{z} = \frac{- 6,98 + 10,31}{2 \bullet 0,000774} = 2151K$$ Stopień przyrostu objętości $$\rho = \frac{\mu_{r}}{\varphi} \bullet \frac{T_{z}}{T_{c}} = \frac{1,034}{1,14} \bullet \frac{2151}{1281} = 1,52$$	$$M_{1} = 0,891\frac{\text{kmol}}{\text{kgpaliwa}}$$ $$M_{2} = 0,922\frac{\text{kmol}}{\text{kgpaliwa}}$$ μt ≈ 1, 035 μr ≈ 1, 034 φ = 1, 14 $$C_{v}^{'} = 5,369\frac{\text{kcal}}{kmol \bullet 1}$$ $$C_{v}^{''} = 4,765 + 0,0007483 \bullet T\frac{\text{kcal}}{kmol \bullet 1}$$ Cp^″ = 6, 75 + 0, 0007483 • T Tz = 2151K ρ = 1, 52
ε = 18 ρ = 1, 52 pz = 9 MPa εr = 11, 8 n2 = 1, 2 Ts = 395	1.5. Proces rozprężania Stopień rozprężania $$\varepsilon_{r} = \frac{\varepsilon}{\rho} = \frac{18}{1,52} = 11,8$$ Ciśnienie w końcu rozprężania $$p_{b} = \frac{p_{z}}{\varepsilon_{r}^{n_{2}}} = \frac{9}{{11,8}^{1,2}} = 0,466\ MPa$$ Temperatura w końcu rozprężania $$T_{b} = \frac{T_{s}}{\varepsilon_{r}^{n_{2} - 1}} = \frac{395}{{11,8}^{1,2 - 1}} = 241K$$	εr = 11, 8 pb = 0, 466 MPa Tb = 241K
pc = 7, 89 MPa ε = 18 φ = 1, 14 ρ = 1, 52 n2 = 1, 2 εr = 11, 8 n1 = 1, 4 v = 0, 95 pi^′ = 1, 05 pr = 0, 135 MPa pa = 0, 138 MPa ηm = 0, 86 pi = 0, 997 MPa $$M_{1} = 0,891\frac{\text{kmol}}{\text{kgpaliwa}}$$ pe = 0, 857 MPa Td = 377K W = 10 000 ηv = 0, 89 pd = 0, 15 MPa ηo = 0, 216 W = 10 000	1.6. Wskaźniki pracy silnika Teoretyczne średnie ciśnienie indykowane $$p_{i}^{'} = \frac{p_{c}}{\varepsilon - 1} \bullet \left\lbrack \varphi \bullet \left( \rho - 1 \right) + \frac{\varphi \bullet \rho}{n_{2} - 1} \bullet \left( 1 - \frac{1}{\varepsilon_{r}^{n_{2} - 1}} \right) - \frac{1}{n_{1} - 1} \bullet \left( 1 - \frac{1}{\varepsilon^{n_{1} - 1}} \right) \right\rbrack =$$ $$= \frac{7,89}{18 - 1} \bullet \left\lbrack 1,14 \bullet \left( 1,52 - 1 \right) + \frac{1,14 \bullet 1,52}{1,2 - 1} \bullet \left( 1 - \frac{1}{{11,8}^{1,2 - 1}} \right) - \frac{1}{1,4 - 1} \bullet \left( 1 - \frac{1}{18^{1,4 - 1}} \right) \right\rbrack$$ =4, 641 • [0,593+3,375−1,713] = 1, 046 Średnie ciśnienie indykowane pi = v • pi^′ − p = v • pi^′ − (pr−pa)= =0, 95 • 1, 046 − (0,135−0,138) = 0, 997 MPa Średnie ciśnienie użyteczne pe = ηm • pi = 0, 86 • 9, 97 = 0, 857 MPa Sprawność ogólna $$\eta_{o} = 1,985 \bullet \frac{M_{1} \bullet p_{e} \bullet T_{d}}{W \bullet \eta_{v} \bullet p_{d}} = 1,985 \bullet \frac{0,891 \bullet 0,857 \bullet 377}{10000 \bullet 0,89 \bullet 0,15} = 0,216$$ Jednostkowe zużycie paliwa $$g_{e} = \frac{632 \bullet 1000}{\eta_{o} \bullet W} = \frac{632 \bullet 1000}{0,216 \bullet 10000} = 293\frac{g}{KM \bullet godz}$$	pi^′ = 1, 046 MPa pi = 0, 997 MPa pe = 0, 857 MPa ηo = 0, 216 $$g_{e} = 293\frac{g}{KM \bullet godz}$$