Расчет процессов в двигателе ВАЗ-2103 (стр. 3 из 8)
редняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия при a=1 равна:
. (15)Среднюю мольную теплоемкость рабочей смеси определим из выражения:
(16) 
.Расчет состава и количества продуктов сгорания.
Состав и количество продуктов сгорания зависит, в том числе и от коэффициента избытка воздуха. При полном сгорании топлива в состав продуктов сгорания М2 входит углекислый газ СО2, вода Н2О-как продукт сгорания, избыточный кислород 02 и инертный газ N2.
Количество отдельных компонентов и их суммарное значение определим из соотношений полученных согласно упрощенных реакций окисления углерода и водорода при сжигании одного кг топлива.
При a=1:
(17) 
0,558 
;где
(18) 
0,0692 кмоль - количество углекислого газа; 
(19) 
0,0753 кмоль - количество водяного пара; 
(20) 
0,00145 кмоль - количество кислорода; 
(21) 
0,411 кмоль - количество азота. 
(22) 
0,0007 кмоль – количество водорода.В процессе сгорания и химических преобразований происходит изменение количества молей рабочей смеси:
(23) 
0,034 кмоль.Относительное изменение объема сгоревшей смеси характеризует коэффициент молекулярного изменения:
(24) 
1,065;Относительное извинение объема при сгорании рабочей смеси, с учетом содержания остаточных газов, оценивается действительным коэффициентом молекулярного изменения рабочей смеси
(25) 
=1,062.2.4 Процесс сгорания
Сгорание смеси является основным физическим процессом рабочего цикла двигателя. Первая часть, выделившейся при сгорании, используется на повышение внутренней энергии и совершение работы. Вторая часть передается в стенки камеры сгорания, и днище поршня. Доля активной теплоты учитывается коэффициентом активного использования теплоты xz и практически приравнивается к максимальному значению коэффициента активного тепловыделения.
Значения термодинамических параметров в характерных точках цикла Рz и Тz определяем на основе первого закона термодинамики.
;(26)Для рабочего цикла двигателей с искровым зажиганием уравнение выглядит следующим образом:
;(27)Применительно к реальному циклу для двигателей с искровым зажиганием уравнение сгорания принимает вид:
;(28)где (mCv”) – средняя изохорная мольная теплоемкость газовой смеси с составом продуктов сгорания после окисления топлива:
;(29)где
- средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания.Средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания в диапазоне температур до 2800оС с достаточной степенью точности могут быть вычислены по эмпирическим зависимостям:
;(30) 
;(31) 
;(32)
;(33) 
;(34) 
;(35) 
После выполнения математических операций согласно выражений (27…35) получим выражение вида
(36)Тогда максимальная температура рабочей смеси в цикле определим из зависимости:
(37) 
27287 К.Максимальное давление цикла для двигателя с искровым зажиганием определяем как:
(38) 
6,45 МПа.Степень повышения давления:
(39) 
3,945.С учетом отклонений процесса подвода теплоты при V=const в реальных условиях скругления диаграммы действительное значение максимального давления для карбюраторных двигателей с воспламенением от электрической искры принимаем равным:
(40) 
5,483 МПа.2.5 Процесс расширения
Процесс расширения в рабочем цикле представляется как основной этап, где происходит превращение тепловой энергии в механическую работу. На его начальном участке +20...30оп.к.в. после ВМТ продолжается интенсивный процесс подвода теплоты. В то время, большая разность температурного состояния рабочего тела и окружающей среды совершает процесс в условиях расширения. В начале расширения продолжается интенсивное сгорание топлива. Одновременно, с учетом больших скоростей движения газов и большой разности температур стенки цилиндропоршневой группы обеспечивают присутствие процесса интенсивного теплообмена. Таким образом, процесс расширения носит явно выраженный политропный характер. Значение показателя политропы предварительно принимаем при выборе исходных данных и уточняем в расчете процесса расширения. С учетом статистических данных и особенностей проектируемого двигателя в пределах n2=1,27.
Более точное значение среднего d показателя политропы расширения определяется методом последовательного приближения с заданной степенью точности с использованием эмпирических зависимостей.
Исходя из термодинамических параметров при политропном процессе, давление и температуру в конце расширения определим по формуле:
(41) 
0,426 МПа; 
(42) 
1530,739 К.Правильность выбора значения температуры и давления остаточных газов оценивается сравнением принятых значений и полученных расчетным путем, по величине Тк
(43) 
1003,441 К.Расхождение принятого значения Тr и полученного, согласно зависимости равно:
d= -5,7%, что меньше допустимых 6%.
2.6 Определение показателей рабочего цикла двигателя
Степень совершенства организации и эффективности рабочего цикла двигателя. по превращению тепловой энергии в механическую работу оценивается расчетным определением индикаторных показателей, механических потерь, эффективных показателей рабочего цикла и основных размеров проектируемого двигателя.
2.6.1 Определение индикаторных показателей
Среднее индикаторное давление - Рicp как показатель качества и совершенства организации рабочего цикла определяет работу, которая совершается или совершалась бы одним литром (ед. объема) рабочего объема. Физически, среднее индикаторное давление - это условное среднее давление, которое действовало бы на поршень двигателя на протяжении всего процесса расширения, и при этом совершалась бы та индикаторная работа, что и при переменном расчетном значении давления.