T=Crut T T P=Cwb Tb+P 2-27) 应用式(2-26),(2-27以及焓的定义,式(2-24)和式(2-25) 可改写为 Cn t mmb[Crb Tb+0 ait p]=(h -wb)nb-Qb-pV 可以对已燃和未燃区写出理想气体状态方程式 P uRT (2-30) turbT (2-31) 假定燃烧室没有漏气,由质量守恒和容积守恒可得 R如T (2-32) pvb=bbTb (2-33) 瞬时质量燃烧率mb可写成与火焰前锋面积Ar以及燃烧速 率Sb的关系式,即 ArS (2-34) 最后从如图2-8上可得有关的几何约束条件为 Vb(rr,φ) (2-35) Ara Ar(rr, (2-36) Aw=A(rr, p) 2-37 在任一给定的曲轴转角q下,有8个未知量,即m,mb 宁,T,,ψ,p和Sb,从实测的示功图上可以得到p和, 因此从式(2-26)至式(2-34)共7个方程式,可以解出以下7个未知 数 由此可算得火焰速度比FsR FSR=S/SL (2-38) 24
最后由于膨胀速度SE(q)是火焰传播速度S=(dr/dpoB (ag为发动机的角速度)和燃烧速度S(q)之差,即 Se=S,-Sb 上述整个计算过程示于图2-9上 P.kP 我教A ℃A r mn fr mm 几何约束条件 A 速度m/s Spade/dr Spa Sp-S Sh ,℃A 图2-9应用双区模烈计算火焰传播速度、燃烧速度和膨胀速度的方法 25
§2-4火花点火发动机工作过程计算的基 本微分方程式 在§2-3中讲的是已知示功图,用双区模型法求取放热率曲 线的方法,本节是讲它的反运算,即已知放热率曲线求取示功图 的方法 基本微分方程的导出 用双区模型导出火花点火发动机工作过程计算基本微分方程 时所作的基本假定为 (1)气缸内的压力瞬时已达平衡,已燃区与未燃区的压力相 同,压力仅是曲轴转角的函数; (2)未燃气体由空气、燃料和残余废气组成,进气门关闭 后,气缸内充量呈均匀状态,并且缸内工质无泄漏,已燃气体由 CO,CO2,O2H2,H2O,OH,H,O,NO,N2,N等11种成分组 成,除NO和N外,各组分处于化学平衡状态,相互之间发生7 种化学反应。已燃、未燃气体每一组分均为理想气体,物性参数 由经验公式计算,工质物性按混合气体计算,以上详见第一章 (3)燃烧过程按双 气缸盖 区模型计算,两区各自 温度均匀,未燃区和已 已燃区火花塞 燃区的分界面为火焰前 p,iu,t u,?i u 未燃区 P,i b 锋面,着火后,火焰传 播从火花塞开始以球面 波向外传播,传播速度 S是由湍流火焰速度S 活套顶 与燃气膨胀速度SE的 合成; (4)壁面传热损失 图2-10构造控制容积示意图 26
由 Woschni或 annand公式计算,燃烧过程中双区之间无热量传 递 取封闭的燃烧室空间作为控制容积(图2-10),该控制容积 由已燃、未燃两区组成 对该系统应用热力学第一定律 do de dw dop do de E=U=myt+mbb (2-41) dm dm b 将式(2-41)、(2-42)代入式(2-40可得 dr dt dm d +mbc doo dop dap dQ 由状态方程式 RiTer 内中=u,b 由此可得 -m如+一詔 js u, b 而v=Vu 故由式(2-42) dy d≈-(RTb-RT dmb +-mbrb dTp dφ'p da d p do 对于未燃区,由于通过边界有质量及焓的交换,故有 d(m uu d dm h dQ do d do (2-47 27
利用烤的定义式h=计+pν及状态方程式化简上式后得到 dT dp, dou de dop de 代入式(2-45)可得 dT dv dp mbri pdo-(RTs-R。T) do Ru (V. p↓ dQa)+ d do 将上述两式代入式(2-43)并整理得 apcp C R c dop Rb Ce R Cwb dy +[(b-“u)-Cb( R T n Rb do R e Cm ru dou dQ Cpu Ro d dop 2-50) 式(2-48)(2-49)和(2-50)构成火花点火发动机工作过程计算 的基本傲分方程式,其中V和dV/dq可由下式给出 V=VA 2 +1-cosp+;(-√1-sinp)(2-51) dy y (sinop+ asin pcos 1-12sin2 180 式中λ=,R=3,vb=D2·S 方程组中传热量dQ;/dφp(=ub),物性参数C,C,C均 可用第一章中经验公式求出 为求解含有p,T,T的上述三个基本微分方程组,还需要知道 放热率曲线矿如的值,这将是燃烧模型的任务(详见第8 对于压缩和膨胀过程,双区模型转化为单区模型,由于无燃烧