Математическая модель процесса тепловыделения в цикле сгорания

Математическая модель процесса тепловыделения в цикле сгорания строится на основе оптимального потребления топлива в каждом цикле подачи топлива.

Математическая модель использует следующий алгоритм расчета:

Программа расчета оптимальной подачи топлива в цилиндры инжекторного двигателя и определения теплоотдачи при сгорании топлива включает в себя несколько блоков (подпрограмм) расчета.

Данные блоки содержат:

1) подпрограмму предварительного расчета основных параметров работы двигателя;

2) подпрограмму расчета параметров впуска;

3) подпрограмму расчета параметров процесса впуска;

4) подпрограмму расчета процесса сжатия;

5) подпрограмму расчета параметров процесса сгорания;

6) подпрограмму определения основных параметров управления оптимальной подачей топлива и параметров теплоотдачи

Блок (подпрограмма) предварительного расчета основных параметров работы двигателя

1. Объявляются переменные:

Ne – мощность двигателя (в л.с. или кВт, например, 76,2)

z – коэффициент тактности (для четырехтактных двигателей z = 2)

pe – среднее эффективное давление (pe = 8,5-9,5)

D – диаметр поршня, мм (перевести в м – умножить на 10-3, например,)

S – ход поршня, мм (перевести в м – умножить на 10-3)

ψ – отношение хода поршня к диаметру цилиндра (безразмерная величина, для бензиновых двигателей – ψ = 0,70 – 1,0)

ε – степень сжатия (отношение объема цилиндра камеры сгорания в нижней мертной точке к объему в верхней мертвой точке)

α – коэффициент избытка воздуха (α = 1,0 – для стехиометрической смеси, для расчета выбираем из диапазона (α = 0,9 – 1,1) – коэффициент αk = f(nj) – закон изменения определяем сами)

i – количество цилиндров (для нашего расчета принимаем четырехцилиндровый двигатель, т.е. i = 4)

j – количество итераций (циклов) при расчете числа оборотов двигателя с шагом 200 мин-1 (от 400 до 6000 мин-1)

k – количество итераций (циклов) при расчете коэффициента α

nj – число оборотов коленчатого вала для j-ой итерации(мин-1)

Vh – рабочий объем двигателя (в л или м3)

Vц – рабочий объем одного цилиндра (в л или м3)

L0 – теоретически необходимое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива

М1 – массовое количество горючей смеси, кг

М2 – общее количество продуктов сгорания

2. Присваиваем переменным значения (ввод исходных данных для расчетов по формулам)

Ne = 150 л.с.

i = 4

D = 100 мм

ψ = 0,95

ε = 9,1

nj = 400 мин-1 (+ 100 для каждого следующего j)

pe = 9

αк = 0,9

3. Даем количество итераций (циклов расчета)

j = j +100

k = k + 0,1

4. Производим расчеты по формулам

- определяем Vh =

- определяем Vц = Vh/i

- определяем S = ψD

4. Тепловой расчет

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

где mв = 28,96 кг/моль – молекулярная масса воздуха при нормальных атмосферных условиях.

Количество горючей смеси

Количество отдельных компонентов продуктов

Общее количество продуктов сгорания:

М2 = МСО+ = 0,0072 + 0,064 + 0,0036 + 0,0689 + 0,389 = 0,533 кмоль пр.сг/кг топлива

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

m0 = М2/М1 = 0,533/0,499 = 1,07

5. Вывод полученных результатов на экран или в таблицу

- рабочий объем двигателя Vh

- рабочий объем цилиндра Vц

- ход поршня S

Блок (подпрограмма) расчета параметров процесса впуска

1. Объявляются переменные

ΔТ сз – температура подогрева свежего заряда, К

ρ0 - плотность заряда на впуске, кг/м3

р0, Т0 - параметры окружающей среды (давление и температура)

Δpa – потери давления на впуске

(b2 + zвп) - коэффициент сопротивления при впуске

Материалы о транспорте:

Расчёт наводимых опасных напряжений
Опасные напряжения на одном из концов провода расчетного участка цепи, обусловленные магнитным влиянием, рассчитывают при условии заземления его на противоположном конце для двух режимов работы тягов ...

Расчет затрат на оплату труда
Количество часов работы принимается по фактическим затратам времени, часовые тарифные ставки - по данным базового предприятия. - тарифный фонд оплаты труда, Фтар , руб. , (10) где Ст.час - часовая та ...

Анализ конструкции и расчёт сцепления автомобиля
Сцепление осуществляет временное разобщение трансмиссии от двигателя, что необходимо при включении передач и торможении. Оно обеспечивает плавное соединение двигателя и трансмиссии при трогании автом ...