1.2 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува р_к = р_о = 0,1 МПа и Т_к = Т_о = 293 К.

В двигателе с наддувом воздух в цилиндры поступает из компрессора, где он предварительно сжимается:

– при низком наддуве р_к = 1,5 · р_о, МПа,

– при среднем наддуве р_к = (1,5…2,2) · р_о, МПа,

– при высоком наддуве…..р_к = (2,2…2,5) · р_о, МПа.

Температура воздуха за компрессором (К) определяется по формуле:

					(1.3)
где	nк		–	показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре, (для поршневых нагнетателей nк = 1,4…1,6; для объёмных nк = 1,55…1,75; для осевых и центробежных nк = 1,4…2,0).

1.3 Процесс впуска

Процесс впуска горючей смеси в цилиндр двигателя осуществляется за счёт создания разрежения в цилиндре при движении поршня от верхней мёртвой точки (В.М.Т.) к нижней мёртвой точке (Н.М.Т.).

Определяются параметры:
рr – ?	рa – ?
Тr – ?	Тa – ?
ηV – ?	γr – ?

Рисунок 1. К расчёту процесса впуска

В объёме камеры сгорания V_c содержатся остаточные газы. Давление остаточных газов зависит от числа и расположения клапанов, сопротивления впускного и выпускного трактов, фаз газораспределения, способа наддува, частоты вращения и нагрузки на двигатель.

Давление остаточных газов (МПа) определяется для двигателей без наддува и с наддувом по формуле (1.4), а для двигателей с газотурбинным наддувом по формуле (1.5):

		(1.4)
		(1.5)

Температура остаточных газов Т_r в зависимости от конструктивных параметров и режимов работы для четырёхтактных двигателей изменяется в пределах:

– для карбюраторных двигателей Т_r = 900…1100 К,

– для дизельных двигателей Т_r = 600…900 К,

– для газовых двигателей Т_r = 750…1000 К.

При выборе Т_r следует учитывать, что с увеличением частоты вращения коленчатого вала температура остаточных газов возрастает, а с увеличением степени сжатия и угла опережения зажигания снижается. Чем меньше значение Т_r, тем полнее используется энергия топлива.

Давление в конце процесса впуска (МПа) определяется по формуле:

					(1.6)
где	∆ра		–	потери давления на впуске, МПа;
	рк		–	плотность заряда на впуске, МПа.

Потеря давления ∆р_а за счёт сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре для карбюраторных двигателей без наддува определяется по формуле (1.7), для дизелей без наддува по формуле (1.8), а для дизелей с наддувом по формуле (1.9):

		(1.7)
		(1.8)
		(1.9)

Температура в конце впуска Т_а зависит от температуры и массы свежего заряда, температуры и массы газов, оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла, степени подогрева заряда и определяется по формуле:

					(1.10)
где	Тк		–	температура воздуха за компрессором, К (для двигателей без наддува Тк = То);
	∆Т		–	подогрев свежего заряда, К (для карбюраторных двигателей ∆Т = -5…25 °С; для дизелей без наддува ∆Т = 20…40 °С; для двигателей с наддувом ∆Т = 0…10 °С);
	γr		–	коэффициент остаточных газов;
	Тr		–	температура остаточных газов, К.

Коэффициент остаточных газов γ_r, характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания и определяется по формуле:

					(1.11)
где			–	степень сжатия;
	рr		–	давление остаточных газов, МПа;
	ра		–	давление в конце процесса впуска, МПа.

На коэффициент наполнения η_V влияют дозарядка цилиндра в начале хода сжатия в связи с запаздыванием закрытия впускного клапана и продувка камеры сжатия в связи с перекрытием клапанов. Коэффициент наполнения определяется по формуле:

					(1.12)
где			–	коэффициент очистки камеры сжатия при продувке (при отсутствии продувки = 1, при полной очистке = 0);
			–	коэффициент дозарядки (φдоз = 1,02…1,15 большие значения характерны для более высокооборотных двигателей).