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1、(整理)发动机缸内工作过程计算.优选文档发动机工作过程数值计算作业缸内封闭过程数值计算学院：汽车学院专业：动力机械及工程姓名：滑海宁学号： 2012122056教师：张春化二一三年五月 / 优选文档优选文档气缸封闭过程的数值计算发动机缸内工作过程的数值计算， 是以内燃机缸内各工作阶段的物理模型为基础， 经过微分方程来对其各阶段工作过程进行数学描述，尔后经过程序编写求解微分方程，获取缸内温度、压力等参数随曲轴转角的变化曲线。一、基本热力学模型图 1发动机缸内热力系统在简化假设的基础上， 取气缸为一个热力学系统， 如图 1 所示。这个热力系统包括了质量交换项，如排气 dmA，进气 dmE，喷入气缸
2、内瞬时燃料质量dmB ；与能量交换项，如焓变，功， 燃烧放热等。图中 T 、P 、 V、 m 及 u分别为缸内瞬时气体温度、压力、体积、燃料质量及比内能。二、简化假设1. 假设工质为理想混杂气体；2. 假设缸内各处温度、压力及混杂气浓度平均；3. 用纯空气的气体常数代替混杂气气体常数；4. 假设扫气完好，即不考虑节余废气；5. 不计漏气损失，并假设只有在燃烧始点才有燃油喷入气缸；6. 按代用燃烧规律进行喷油，并认为着火延缓等于零；优选文档优选文档7. 假设放热率为 100%。三、基本方程1、气体状态方程PV=mRT2、压缩期 (ESVB )能量方程： dT 1（ dQwp dV ）dmcvdd
3、质量方程： dm 0d3、燃烧期 (VBVE )能量方程：dT1（dQBdQw pdVudmmu d）dmcvddddd质量方程： dmdmB 1dQBddH ud4、膨胀期 (VEAO )能量方程：dT1（dQwpdV）dmcvdddm质量方程：0四、其他计算公式1、气缸瞬时工作容积：V ( )Vh 211cos1 (1 1 s2 sin 2)2s1D2S =V L(1)Vh4式中： Vh - 气缸行程容积VL- 发动机排量优选文档优选文档- 压缩比s - 曲柄连杆比S - 活塞行程D - 气缸直径2、气缸容积随曲轴转角变化率：dVVhsinsincosd2s12s sin 23、单位曲轴转
4、角的传热量：dQw1d6n3Ai (TWiT )i1式中： i1 - 活塞i 2-气缸盖i 3- 气缸套Ai - 传热表面积A11D2； A21.5A1 ； A34V( )4DT Wi - 传热表面平均温度TW1560K ； TW 2548K ； TW 3 548K- 换热面平均的瞬时传热系数利用 Woschni 公式：130T -0.53 P0.8 D 0 .2 c1cmc2VhT1 (PP0 ) 0.8P1V1式中： Vh - 活塞行程容积c1 - 气体速度系数压缩、膨胀阶段c12.280.308cucm换气阶段c16.180.417cucm优选文档优选文档c2 - 燃烧室形状系数，直喷式
5、燃烧室-3c2 =3.24X10cm - 活塞平均速度，计算得6.9m/sP1 、 V1 、 T1 分别为压缩始点的气缸压力、容积、温度。分别取值为 102kPa, 0.89L, 375KP0 - 发动机倒拖时的气缸压力, 取为 100kPa4、代用放热规律：m 1累积放热量： QBu mB0H u 1e 6.908 (VB )瞬时放热率： dQB6.908u mB0H u (m1)(6.908 (VB )m 1VB ) m ed式中：u - 燃烧效率 , 取为 100%H u - 燃料低热值，取为42500kJ/kgm - 燃烧质量指数 , 取为 1.0- 燃烧连续角，取为 80 CAm B
6、0 - 循环喷油量 , 为 3.5421X10-6 kgVB - 燃烧始点的曲轴转角，为338CA5、工质内能：u=u( ,T）0.0485273)3106(7.7683.36)(T 273)2104u 0.14455 (0.09750.75)(T0.8(489.646.41021356.80.93 )(T 273)式中：- 瞬时过分空气系数1）压缩阶段，取10 4 。2) 燃烧阶段：mLL0 mB ()优选文档优选文档dmLdQBdL0 mB2 H ud3) 膨胀阶段：mL=constL 0 mB0式中： L 0 - 理论空襟怀，取14.3kg/kgmB ( ) - 喷入燃料量随曲轴转角的变
7、化函数m B0 - 每循环喷油量6、等容比热：cVu0.14455 3(0.09750.0485273)21062 (7.7683.36( )V0.75 )(T0.8 )T(T273)10 4(489.646.0.934)10 27、比内能对过分空气系数的偏导u0.144550.750.04851.75(T 273) 3 10 60.8 3.361 .8(T 273)210 40.93 46.41.93(T 273)10 28、燃烧期混杂气的质量：mH=mL +mBdmHdmB1dQBddH ud五、龙格库塔法的计算步骤已知i，Ti步骤一： f (i,T)Ti1步骤二： K 1f ( i ,T
8、i)T1步骤三： T iK 12步骤四： f ( i2, TiK1) T22优选文档优选文档步骤五： K 2f (i,TiK1 )T222步骤六： TiK 22步骤七： f (i,TiK 2 )T322步骤八： K 3f (i,TiK 2 )T322步骤九： TiK 3步骤十： f (i,TiK 3 )T4步骤十一： K 4f ( i,TiK 3 )T4步骤十二： 1 (K12K 22K 3K 4 )1 (T12T22T3T4 )T566步骤十三： Ti1Ti T5六、发动机基本参数发动机形式：四冲程、直喷、水冷、单缸柴油机发动机型号： ZH105W压缩比： 16.5排量： Vh =0.96L活塞行程： s115mm缸径： D105mm循环喷油量： 3.5421X10-5 kg燃烧连续角： 80CA曲柄半径和连杆长度比s 0.3喷油提前角： 22 CA配气相位：进气提前（上止点前） 12CA进气迟后（下止点后） 38CA优选文档优选文档
