Тепловой расчет двигателя при его работе на жидком топливе и переводе его на газ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ЛГТУ)

Кафедра автомобилей и тракторов

Расчетное задание

По дисциплине: Инжекторные системы впрыска

На тему: «Тепловой расчет двигателя при его работе на жидком топливе и переводе его на газ»

Содержание

Введение

1. Краткая техническая характеристика двигателя-прототина

2. Описание конструкции системы питания

3.Тепловой расчет двигателя

3.1 Параметры свежего заряда рабочего тела

3.2 Параметры рабочего тела в процессе впуска

3.3 Процесс сжатия

3.4 Процесс сгорания

3.5 Процесс расширения

3.6 Индикаторные показатели рабочего процесса

3.7 Механические потери и эффективные показатели двигателя

4. Расчет и построение внешней скоростной характеристики

5. Построение индикаторной диаграммы в координатах P - V

Вывод

Введение

XX век - это мир техники. Могучие машины добывают из недр земли миллионы тонн угля, руды, нефти. Мощные электростанции вырабатывают миллиарды киловатт-часов электроэнергии. Тысячи фабрик и заводов изготавливают одежду, радиоприемники, телевизоры, велосипеды, автомобили, часы и другую необходимую продукцию. Телеграф, телефон и радио соединяет нас со всем миром. Поезда, теплоходы, самолеты с большой скоростью переносят нас через материки и океаны. А высоко над нами, за пределами земной атмосферы, летают ракеты и искусственные Спутники Земли. Все это действует не без помощи электричества.

Сегодня один из самых распространенных тепловых двигателей - двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т.д., во всем мире насчитываются сотни миллионов таких двигателей.

Выпуск двигателей является одним из самых затрато- и трудоемких процессов. Как продукт двигатель требует жесткого соблюдения технических требований, которые в свою очередь обусловлены общими требованиями к автомобилю и сводится к следующему: обеспечению необходимых энергетических характеристик; соблюдению постоянно ужесточающихся международных и российских норм по уровню вредных выбросов и излучению шума; существенному уменьшению эксплуатационных расходов топлива и масла; возможности работы на альтернативных топливах не нефтяного происхождения; снижению расхода природных ресурсов на производство и эксплуатацию двигателей; достижению приемлемых ценовых факторов, позволяющих поддерживать конкурентоспособность автомобилей.

Для выполнения всех этих требований необходимы, во-первых, значительные собственные либо заемные финансовые ресурсы; во-вторых, меры государственного масштаба.

Основные типы автомобильных двигателей, выпускаемые в нашей стране, -- бензиновый и дизельный, при доминирующем положении бензиновых. Надо сказать, что в Европе процессы дизелизации происходят на порядок интенсивнее. Бензиновые двигатели применяют чаще на легковых автомобилях, небольших грузовиках и мини-вэнах. Дизельные двигатели применяют в основном на грузовых автомобилях и автобусах, где их преимущества в высокой топливной экономичности и ресурсе наиболее весомы.

Несмотря на достаточное количество производителей, модельный ряд российских автомобилей и двигателей все-таки беден, хотя уровень производства собственно двигателей на российских предприятиях ряд экспертов оценивают как вполне достаточный. В любом случае он выше, чем уровень технологии на многих двигателестроительных заводах, к примеру, в Азии. Однако на российских предприятиях нельзя производить многие высокотехнологичные узлы, необходимые современным двигателям -- современный турбонаддув, современную систему управления впрыском топлива. Менее оптимистичные оценки свидетельствуют о низком технологическом уровне. Также необходимо иметь в виду, что еще с советских времен на российских предприятиях существовала проблема нестабильности технологического процесса и, соответственно, качества. Эта трудность существует и сейчас. В сложившейся ситуации большинство российских двигателестроительных заводов вынуждено развиваться самостоятельно, что в современных условиях в ряде случаев практически невозможно. Этим же объясняется нарастающее системное отставание по уровню внедренных конструкторских разработок.

Естественно, что уровень российского двигателестроения, как и автопрома, не столь высок относительно общемировых стандартов. Но от двигателестроительных производителей Бразилии, Индии и даже Китая российских производителей выгодно отличает наличие устойчивой базовой технологии. Это означает, что при равном отставании в области применения высоких технологий российские двигатели будут иметь хорошие конкурентные преимущества на рынках Латинской Америки, Центральной и Южной Азии.

Что в связи с этим может ожидать наших моторостроителей? По ряду оценок, в ближайшие 5-10 лет российские двигателестроительные предприятия могут уйти в нишу дешевых двигателей с более низкими характеристиками по мощности, экологичности, топливопотреблению и, разумеется, по цене. Рынок стран с развитым автомобилестроением будет полностью закрыт для российских моторостроителей. Однако рынок развивающихся автомобильных держав откроет для отечественных производителей моторов новые интересные перспективы.

1. Краткая техническая характеристика двигателя-прототина

Базовый ВАЗ-2109 оснащали поперечно расположенным карбюраторным 1,3-литровым четырехцилиндровым двигателем мощностью 65 л.с., с которым полностью загруженный автомобиль (полезная нагрузка 425 кг) разгоняется до 100 км/ч за 18 с и достигает скорости 156 км/ч. Его прекратили выпускать с 1997 года в связи с прекращением производства недостаточно мощных двигателей типа ВАЗ-2108. Более стильную модель ВАЗ-21093 (которая теперь является единственной "девяткой" в заводской программе) оснащают 72-сильным 1,5-литровым двигателем ВАЗ-21083, у которого при сохранении скоростных и экономических параметров на секунду лучший результат по разгону с места до сотни. ВАЗ-21093i - с 1,5-литровым инжекторным двигателем. Так же выпускалась модификация с двигателем рабочим объемом 1,1 л (ВАЗ-21091).

Краткая техническая характеристика по базовому двигателю:

1. Максимальная мощность Ne max = 47,5 кВт

2. Частота вращения при максимальной мощности nNe max =5600 об/мин

3. Число и расположение цилиндров - 4, рядное расположение

4. Степень сжатия е=9,9

5. Диаметр цилиндра D = 76 мм

6. Ход поршня S = 71 мм

7. Отношение S/D = 1,07

8. Максимальный крутящий момент Ме max = 121,6 Н•м

9. Частота вращения при максимальном крутящем моменте nMe max =3400 об/мин

10. Литраж двигателя Vл = 1,3 л

11. Минимальный удельный расход топлива ge =312 г/кВт•ч

12. Форма камеры сгорания.

Система питания имеет следующие особенности:

увеличена емкость топливного бака до 43 л; пробка заливной горловины топливного бака на некоторых автомобилях снабжена замком;

на топливоподающем трубопроводе установлен топливный фильтр тонкой очистки;

для стабилизации давления на входе в карбюратор предусмотрена обратная топливная ветвь для слива излишков топлива в бак;

использован новый карбюратор, обеспечивающий экономичную смесь -- на различных режимах работы двигателя;

для удобства пользования и снижения токсичности при пуске двигателя карбюратор имеет диафрагменное пусковое устройство;

улучшена термостабильность системы подачи воздуха, забор которого в условиях высокой температуры окружающей среды осуществляется из предрадиаторного пространства, а при низких температурах -- из зоны выпускного коллектора.

2. Описание конструкции системы питания

Двигатель ваз 2108 с инжекторной системой питания.

Топливопровод с топливной рампой

Форсунка (инжектор) - управляемый электромагнитный клапан, обеспечивающий дозированную подачу топлива в цилиндры двигателя. Существуют форсунки для центрального (одноточечного, моно) и для распределённого (многоточечного) впрыска. Блок управления - электронный блок, управляющий системой впрыска, в частности работой форсунок.

Многие современные автомобили оснащаются системами впрыска топлива. Состояние форсунок - неотъемлемой части системы впрыска - во многом определяет эффективность работы двигателя. Впрыск топлива имеет неоспоримые преимущества по сравнению с карбюраторным принципом смесеобразования. В первую очередь, это более точное дозирование топлива, а следовательно, большая экономичность и приемистость автомобиля и меньшая токсичность отработавших газов. Однако основная исполнительная деталь системы впрыска - форсунка - работает в тяжелых условиях и поэтому весьма требовательна к обслуживанию.

ГАЗОВЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИНЖЕКТОРНОГО АВТОМОБИЛЯ ВАЗ.

Когда под натиском научно-технического прогресса карбюраторные системы подачи топлива, доминировавшие в автомобильной промышленности продолжительное время, уступили своё место впрысковым системам, лучшие дни традиционных газовых редукторных систем отошли в прошлое. Незадолго до наступления этой новой эры автомобилестроения производители газовой аппаратуры начали активные поиски решений по адаптации традиционных редукторных газовых систем к реальности современного инжекторного автомобиля.

Системы усложнялись введением новых электронных устройств, и каждая новая комбинация провозглашалась гордым именем нового поколения. Однако результат все равно оставался неудовлетворительным, поскольку, как и в редукторной системе, подача газа по-прежнему осуществлялась через смеситель в пространство перед дроссельной заслонкой, далеко от камеры сгорания. Серьёзные недостатки такой стратегии топливоподачи проявлялись в нестабильности работы двигателя, опасности воспламенения газовоздушной смеси, заполняющей впускной коллектор, и разрушения самого впускного коллектора (т.н. хлопки), значительном ухудшении динамических характеристик автомобиля и излишне высоком расходе газа. В конечном счете, после серии неудачных экспериментов пришло понимание, что для осуществления возможности работы инжекторного автомобиля на газовом топливе современная газовая система в своих принципах должна иметь сходные алгоритмы работы с современной бензиновой системой, так же как газовый редуктор повторял логику работы бензинового карбюратора. В такой системе подача топлива должна быть не постоянной, а цикловой, причём расположение подающего газ устройства должно быть максимально приближено к камере сгорания.

Поэтому общепринятая система классификации поколений автомобильных газовых систем, если исходить из принципа дозирования топлива, представляется несколько искусственной, с неподобающим распределением статусов нового поколения.

Распределенный впрыск газа - это принципиально новая технология, которая и является по сути настоящим вторым поколением автомобильных газовых систем. В любом случае нумерация поколений - это вопрос предпочтений, в то время как реальные эксплуатационные свойства систем разных производителей и различия в их конструкциях представляют несомненный интерес.

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЁННОГО ВПРЫСКА ГАЗА. ОБЩИЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ.

Сжиженный нефтяной газ (далее СНГ), хранящийся в баллоне, подаётся под собственным давлением по медным трубопроводам в подкапотное пространство автомобиля. Обычное давление СНГ в баллоне составляет летом 7-12 Атм., а зимой 0.5 - 4 Атм.

При достижении температуры -43°С давление падает до нуля и подача СНГ прекращается.

· 1 -- газовый клапан

· 2 -- испаритель / регулятор давления СНГ

· 3 -- температурный датчик

· 4 -- питание от силовой цепи зажигания

· 5 -- заземление на корпус автомобиля

· 6 -- газовый фильтр 5-7 мкм

· 7 -- газовый инжектор

· 8 -- бензиновая форсунка

· 9 -- кабель эмулятора бензиновых форсунок

· 10 -- подающая трубка

· 11 -- переключатель вида топлива с индикатором

· 12 -- электронный блок управления

· 13 -- впускной воздушный коллектор двигателя

· 14 -- двигатель автомобиля

СНГ проходит через электромагнитный клапан отсечки и поступает в редуктор. К редуктору подводится охлаждающая жидкость двигателя для подогрева, чтобы СНГ начал активно испаряться. При испарении СНГ расширяется и создает рабочее давление. Величина рабочего давления может быть отрегулирована на заводе изготовителе, либо возможность регулировки может быть предусмотрена на редукторе. Обычно регулировка осуществляется вращением винта, находящегося в центре передней крышки редуктора.

Далее испаренный газ проходит по трубопроводу в фильтр тонкой очистки, где отделяются механические примеси. После фильтра газ проходит по трубопроводу в распределительную рампу, откуда поступает к газовым инжекторам. Газовый инжектор открывается по сигналу электронного блока управления, пропуская дозу газа, и закрывается по окончании сигнала электронного блока. Бензиновая схема топливоподачи повторяется с той лишь особенностью, что газ, в отличие от бензина, очень хорошо смешивается с воздухом, и не требует тщательно сформированного факела распыления.

Электронный блок управления считывает управляющие сигналы бензиновых форсунок, вырабатываемые штатным блоком управления автомобиля, и сигналы дополнительных датчиков, поставляемых с газовой системой, и формирует расчетным образом сигналы управления газовыми инжекторами, отключая при этом сами бензиновые форсунки.

3. Тепловой расчет двигателя

Тепловой расчет двигателя служит для определения параметров рабочего процесса. В первую очередь производится определение этих параметров для базового двигателя, работающего на жидком топливе (в карбюраторном и инжекторном вариантах). В связи с тем, что газовые двигатели создаются на базе бензиновых, тепловой расчет двигателя при изменении конструкции системы питания проводится с целью определения изменения параметров рабочего процесса, мощностных и экономических показателей по сравнению с базовым двигателем.

Использование газового топлива может осуществляться либо при неизменной степени сжатия, либо с ее повышением. Увеличение степени сжатия проводится либо постановкой новой головки блока с уменьшенной камерой сгорания, либо установкой поршней с увеличенной головкой поршня. На двигателях легковых автомобилей, имеющих высокую степень сжатия (8...10), перевод на газовое топливо (сжиженный газ) проводят без изменения степени сжатия.

Введем следующие обозначения:

А) для карбюраторных двигателей

Б) для газовых двигателей

В) для двигателей с электронным впрыском

3.1 Параметры свежего заряда рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания :

А) для сгорания 1 кг бензина (С = 0,85; H = 0,145):

Б) для сгорания 1 кг сжиженного нефтяного газа (СНГ), состоящего из 52% пропана (C3H8) и 48% бутана (С4H10):

=

В) для сгорания 1 кг бензина (С = 0,85; H = 0,145):

Количество свежего заряда в конце впуска:

А) ,

где - коэффициент избытка воздуха, =0,8 .

мт - молярная масса паров бензина; мт=110…120 кг/кмоль.

Б)

L0 ГТ - теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания газового топлива. При использовании СНГ в данную формулу подставляется L0 СНГ. Значение б для сжиженного газа лежит в пределах 0,8…0,9.

В) ,

где для впрыска бензина равно 1.

3.2 Параметры рабочего тела в процессе впуска

Давление окружающей среды Р0=0,1013 МПа, температура окружающей среды Т0 = 293 К.

цдоз - коэффициент дозарядки цилиндра. Для бензиновых двигателей выбирается в зависимости от скоростного режима по рис. 5 [1].

цоч - коэффициент очистки цилиндра. Для всех типов двигателей цоч=1;

Б) Тсм - температура смеси воздуха с газовым топливом. Для двигателей, работающих на газовом топливе, определяется по формуле:

,

где б=0,85; L0ГТ= 27,24 кмоль/кг; Тгаз=Т0+ДТ ? - температура газового топлива на входе в цилиндр, К, Тгаз=293+15=308 К;

ДТ ? =15...20° - подогрев газа при прохождении его от смесителя до цилиндра.

К;

ДТ ? =17°; Тr=1000 К; Pr =0,1198 МПа; Ра =0,0828 МПа; е=9,9;

В) Тсм=Т0=293 К; ДТ =5 К; Тr=1045 К; Pr =0,1114 МПа; Ра =0,0912 МПа; е=9,9;

Температура газа в конце впуска, К:

А) К;

Б) К;

Б) К.

Коэффициент наполнения:

.

А) ;

Б) ;

В) .

3.3 Процесс сжатия

Давление заряда в конце сжатия, МПа:

.

А) МПа;

Б) МПа;

В) МПа.

где n1 - показатель политропы сжатия, для двигателей, работающих на жидком топливе, рассчитывается по эмпирическому уравнению:

=;

для газового топлива принимается равным 1,37...1,39.

Температура заряда в конце сжатия, К:

А) К;

Б) К;

В) К.

Средняя мольная теплоемкость заряда,, в конце процесса сжатия для всех типов двигателей:

.

А) кДж/кмоль;

Б) кДж/кмоль;

В) кДж/кмоль.

3.4 Процесс сгорания

Количество продуктов сгорания () или () для:

А) бензиновых двигателей:

=;

Б) сжиженного газа:

=

=

В) =.

Коэффициент молекулярного изменения

.

А)

Б)

В)

Потери теплоты из-за неполноты сгорания при б<1:

.

А) ;

Б) ;

В) т.к. б=1

Здесь - низшая теплота сгорания, для бензина = 43900 кДж/м3, для сжиженного газа = 98000 кДж/м3.

Коэффициент использования теплоты

Коэффициент использования теплоты выражает долю низшей теплоты сгорания топлива, используемую на повышение внутренней энергии газа и на совершение работы.

Величина коэффициента использования теплоты принимается на основе экспериментальных данных в зависимости от конструкции двигателя, режима его работы, системы охлаждения, формы камеры сгорания, способа смесеобразования, коэффициента избытка воздуха и частоты вращения коленчатого вала. Коэффициент использования теплоты для карбюраторных двигателей определяется по имперической формуле

А)

Б)

В)

Температура газов в конце сгорания определяется из уравнения сгорания для:

А) и В) бензиновых двигателей:

;

Б) газового двигателя с искровым зажиганием:

Низшая теплота сгорания Hu: для бензинов - 43900 кДж/кг, для сжиженного газа - 98000 кДж/м3;

Средняя мольная теплоёмкость (кДж/кмоль град) продуктов сгорания для:

бензинового и газового топлива:

;

В результате подстановки значения б и решения получим новые уравнения вида:

;

.

После подстановки этих значений в уравнения сгорания их правые части принимают вид . В результате уравнение сгорания с учетом определенных ранее величин принимает вид

.

Решая уравнение относительно ТZ, находим

.

Величина ТZ определяется на ЭВМ при помощи таблицы Excel.

Таблица 1

Давление газов в конце сгорания для двигателей с искровым

зажиганием, МПа:

А)

Б)

В)

Действительное давление газов в конце сгорания для двигателя

с искровым зажиганием, МПа:

.

А)

Б)

В)

Степень повышения давления для двигателей с искровым зажиганием:

.

А)

Б)

В)

3.5 Процесс расширения

Средний показатель политропы расширения для двигателей, работающих на жидком топливе:

.

А) ;

Б)

В)

Давление (МПа) и температура газов (К) в конце расширения для:

; .

А) ;

Б) ;

В) .

3.6 Индикаторные показатели рабочего процесса

Теоретическое среднее индикаторное давление цикла (МПа) для двигателей с искровым зажиганием:

;

Величина Рi' рассчитывается на ЭВМ при помощи таблицы Excel

Таблица 2

Действительное среднее индикаторное давление МПа:

,

где ц - коэффициент полноты индикаторной диаграммы. Коэффициент полноты диаграммы принимается равным:

-для бензиновых двигателей с электронным впрыском - 0,95…0,98;

-для карбюраторных и газовых двигателей - 0,94…0,97;

А) ;

Б) ;

В) .

Индикаторный кпд

А)

Б)

В)

Индикаторный удельный расход топлива

Индикаторный удельный расход жидкого топлива, :

.

А) ;

В)

Индикаторный удельный расход газового топлива, :

.

Б)

Индикаторный удельный расход теплоты на единицу мощности, :

А) двигатели, работающие на жидком топливе:

Б) двигатели, работающие на газовом топливе:

В) двигатели, работающие на жидком топливе:

При определении индикаторного удельного расхода теплоты для жидкого топлива величина низшей теплоты сгорания подставляется в Дж/кг, газового - в МДж/м3

3.7 Механические потери в двигателе и эффективные показатели его работы

Среднее давление механических потерь (МПа) для:

бензиновых двигателей с числом цилиндров до 6 и отношением S/D>1:

;

где Ст - средняя скорость поршня, м/с

,

где S - ход поршня, м; n - частота вращения об/мин.

Pм = 0,049 + 0,0152 М 13,25 = 0,250 МПа

Для впрыска: Pм = 0,024 + 0,0053 М Cm = 0,094 МПа.

Среднее эффективное давление, МПа:

.

А) для бензиновых двигателей: Ре = Рi - Рм = 1,08-0,250=0,83;

Б) для газовых двигателей: Ре = Рi - Рм = 0,92-0,250=0,67;

В) для впрыска Pe=1,1-0,103=0,997.

Механический кпд

.

А)

Б)

В)

Эффективный кпд

.

А)

Б)

В)

Эффективный удельный расход топлива

А) ge для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

Б) Ve для двигателей, работающих на газовом топливе,:

.

В) ge для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

В связи с тем, что теплота сгорания газового топлива изменяется в широких пределах, в газовых двигателях оценку экономичности проводят по эффективному расходу теплоты, :

Б)

Для двигателей, работающих на жидком топливе, :

А)

В)

Эффективная мощность двигателя, кВт:

;

А)

Б)

В)

Часовой расход топлива:

А) для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

Б) для двигателей, работающих на газовом топливе, :

.

В) для двигателей, работающих на жидком топливе, :

;

4. Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Расчет параметров скоростной характеристики ведется по следующим уравнениям:

А) эффективная мощность, кВт:

,

где Nex - эффективная мощность на различных скоростных режимах, кВт;

Ne - мощность по заданию, кВт;

nx - текущее значение частоты вращения, об/мин;

ne - частота вращения по заданию, об/мин.

Таблица 3

Б) эффективный удельный расход топлива:

-для бензиновых и дизельных двигателей, г/кВт•ч:

;

-для газовых двигателей, м3/кВт•ч:

,

где ge и Ve - эффективные удельные расходы жидкого и газового топлива, полученные в тепловом расчете.

Таблица 4

В) часовой расход топлива, кг/ч:

.

г) крутящий момент, Н•м:

.

Таблица 5

Рис. 5. Скоростная характеристика

В связи с тем, что удельный расход топлива для двигателей на жидком и газовом топливе измеряется в различных величинах, для сравнения этих двигателей по экономичности используют удельные расходы теплоты.

С использованием данных теплового расчета и скоростных характеристик составляется таблица основных параметров рабочего процесса и показателей работы двигателя на базовом (жидком) и газовом топливе.

Основные параметры рабочих процессов и показателей двигателя на различных видах топлива

Таблица 6

5. Построение индикаторной диаграммы в координатах P - V

Индикаторная диаграмма строится в левом верхнем углу листа графической части. Размеры диаграммы должны быть такими, чтобы её высота была в 1.5…1,7 раза больше основания. Построение индикаторной диаграммы проводится в следующем порядке:

а) определяется объем камеры сгорания, л:

.

б) строятся оси P и V, выбирается масштаб;

в) на осях откладываются величины Va, Vc, Vh, Pa, Pc, Pz, Pb, Pr, определенные в тепловом расчете; проводится линия атмосферного давления Р0=0,1 МПа;

г) производится построение линий впуска и выпуска. В связи с тем, что для двигателей без наддува давления этих процессов незначительно отличаются от давления Р0, то их проводят с некоторым отклонением от масштаба давлений: впуск на 1 мм ниже, а выпуск - на 1 мм выше линии Р0;

д) построение политропы сжатия а - с проводится аналитическим методом. Давление в любой точке политропы сжатия Рсх определяется из уравнения политропы: . Таким образом, можно записать:

,

где Vx - объем, соответствующий точке политропы с давлением Рсх..

Давление в любой точке политропы сжатия

.

Принимая для бензиновых и газовых двигателей Vx=2Vc; 3Vc; 4Vc и т.д. получаем

и т. д.

Полученные точки соединяются с помощью лекал.

ж) построение политропы расширения z - b проводится аналитическим методом. Давление в любой точке политропы расширения Рzx определяется из уравнения политропы: . Таким образом, можно записать:

,

где Vx - объем, соответствующий точке политропы с давлением Pzx.

Давление в любой точке политропы расширения

.

Принимая для бензиновых и газовых двигателей Vx=2Vz; 3Vz; 4Vz и т.д. (для данных типов двигателей Vz=Vc) получаем

и т. д.

з) для построения реальной политропы сжатия с учетом угла опережения зажигания для бензиновых и газовых двигателей определяются точки с' и с?:

Рс?=(0,8…0,9)Рс;

Рс?=(1,15…1,25)Рс.

Точка с? откладывается на теоретической политропе сжатия, а точка с? - на вертикале cz. Для получения действительной политропы сжатия необходимо соединить точки с? и с? минуя точку с.

и) на политропе расширения индикаторной диаграммы бензиновых и газовых двигателей наносят точку zд: . Данная точка соединяется с точкой с? прямой линией.

Индикаторные диаграммы приведены на графике.

Вывод

Для двигателя ВАЗ-2109 произвели тепловой расчет при работе на жидком топливе и при переводе на газовое без изменения степени сжатия. Получив данные, мы сделали соответствующие выводы: при применении инжекторной системы питания эффективная мощность двигателя увеличивается по сравнению с карбюраторной и газовой системами. Но чтобы этого добиться, необходимо на автомобиль установить очень сложную конструкцию.

При переходе на газовое питание мощность резко падает, но при этом и расход топлива существенно снижается, что экономически выгодно. Также не менее важным недостатком является значительный выброс СН в режимах холостого хода и при малой нагрузке.

Сейчас карбюраторы уже отживают свой век, так как даже, несмотря на сложность применяемых конструкций для инжекторных систем, они более экономичны и практичны. Топливная пленка - причина неполного сгорания топлива и выделения значительного количества токсичных веществ. Поэтому карбюраторы являются наиболее грязными в экологическом отношении. Также невозможность равномерного распределения топлива по цилиндрам. Из-за чего двигатели с карбюраторами имеют высокий расход топлива и не отдают полной мощности.