Особливості розрахунку процесу впуску при наддуві.

У ДВЗ із наддувом умови на впуску характеризуються тиском р_к і температурою Т_к після компресора або охолодника наддувочного пові­тря, який застосовується з метою збільшення свіжого заряду. Тому

де (G_с._з(р_к), G_h,(р_к) - маса свіжого і потенціального зарядів, визначена при густині р_к, кг; р_к- густина свіжого заряду при параметрах р_к і T_к (або Ґ_к ), кг/м³.

Із наведеного рівняння видно, що коефіцієнт наповнення η_v не за­лежить від густини свіжого заряду р_к, оскільки р_к однаково впливає на G_с._з і G_h . Тому шляхом наддуву не можна значно збільшити коефіцієнт ту,,. Для розрахунку параметрів процесу впуску при наддуві у одержаних раніше залежностях (4.2), (4.5), (4.9), (4.11) значення тиску і температу­ри навколишнього середовища р₀ , T₀ змінюються на тиск і температуру

після компресора або охолодника, а саме на р_к і Т_к (або T_к ). При ви­значенні ʌT ураховують підвищення температури свіжого заряду в компресорі ʌT_к і зниження її в охолоднику наддувочного повітря ʌT_охол. Отже,

Де

т - показник політропи стиску у компресорі, т =1,45,...,1,8.

Як бачимо, показник політропи т має більше значення, ніж показ­ник адіабати к = 1,41, що пов'язано з додатковим підігрівом заряду при терті його об колесо компресора.

При встановленні раціонального значення ʌT _охол приймається до уваги тип охолодника, його конструкція, допустимі маса і вартість та ін. Звичайно при розрахунках приймається надлишок температури після охолодника над 7^ на 25...50 К. Тоді

де ʌT₀ =(25...50), К - надлишок температури на виході з охолодника над температурою навколишнього середовища.

Числові значення параметрів газообміну у сучасних автомобіль­них двигунів наведено у табл. 4.1 [1; 2; 5].

Таблиця 4.1

Значення параметрів газообміну

Викладена методика розрахунку процесу впуску є спрощеною. Кін­цеві результаті при її використанні значною мірою залежать від суб'єктивного вибору вихідних параметрів і коефіцієнтів. Крім того, в її залеж­ності в явній формі не входять конструктивні і режимні параметри. За­побігти відміченому суб'єктивізму і одержати більш надійні значення па­раметрів впуску дозволяють уточнені методи розрахунку, наведені в науковій і учбовій літературі [4...6].

4.2.3. Вплив різних факторів на коефіцієнт наповнення

Вплив конструктивних параметрів на η_v. Аналіз залежності (4.12) свідчить, що на коефіцієнт наповнення η_v, головним чином, впливають підігрів заряду, тиснення в кінці впуску, параметри залишко­вих газів р_r, Т_r.

Ступінь стиску £ мало впливає на коефіцієнт наповнення. Відно­шення ε/(ε-1), що входить до рівняння, зменшується із збільшенням ступеня стиску ε. Але одночасно з цим зменшується коефіцієнт залиш­кових газів γ , оскільки стає меншим об'єм камери згоряння.

Не впливають помітно на η_v можливий рівень зміни тиску і темпе­ратури на впуску (p₀,Т₀), температура Т_r залишкових газів. Відчутно впливає підігрів ʌT свіжого заряду. Тому потрібно прагнути до того, щоб він не перевищував потрібний для випаровування рідкого палива рівень у бензинових ДВЗ і був мінімальним у газових ДВЗ і у дизелях. Найбільше впливає на коефіцієнт η_v тиск р_а наприкінці впуску.

Зміна р_а на 0,01 МПа приводить до зміни η_v на 15...18%. При такій са­мій зміні тиску р_г на випуску коефіцієнт наповнення η_v змінюється на 1...2%. Тому потрібно, щоб тиск р_а був якомога більшим. Цей тиск за­лежить від гідравлічного опору впускної системи, пропорційного квадра­ту середньої швидкості свіжого заряду в її найменшому перерізі. Тому потрібно зменшувати швидкість свіжого заряду: застосовувати верхнє розміщення клапанів; збільшувати діаметр циліндра й зменшувати хід поршня, що дає змогу збільшити діаметр впускного клапана і зменшити швидкість поршня й відповідно свіжого заряду; встановлювати два впус­кних клапани в одному циліндрі. Потрібно підвищувати чистоту стінок впускних каналів, не робити в них різких поворотів.

У карбюраторних ДВЗ тиск р_а, а отже, і коефіцієнт η_v істотно за­лежать від положення дросельної заслінки (рис. 4.5). При закритій за­слінці (крива 2) вони зменшуються.

Вплив режимних факторів на η_v. Коефіцієнт наповнення зале­жить від частоти обертання колінчастого вала, а в бензинових ДВЗ - і від положення дросельної (карбюраторні ДВЗ) або повітряної (ДВЗ із впорскуванням легкого палива) за­слінок.

На рис. 4.6 показано залежності коефіцієнта наповнення η_v від час­тоти обертання п колінчастого вала у дизелях (криві 1, 2) і карбюраторних ДВЗ (криві 3, 4). Видно, що криві змі­ни коефіцієнта η_v в усіх випадках мають оптимум. Відхилення від нього в бік зниження або зростання частоти обертання приводить до зменшення η_v Положення оптимуму η_v зале­жить від фаз газорозподілу, їх виби­рають так, щоб найбільше значення η_v було на швидкісних режимах, на яких треба здобути максимальний крутний момент.

Із зменшенням частоти обертан­ня η_v знижується через витікання заряду наприкінці впуску назад у впускну систему на ділянці a-1 (рис. 4.4), погіршення сумішоутворення, збільшення втрат у систему охоло­дження та витікання газів через поршневі кільця. Із збільшенням частоти обертання η_v зменшується внаслідок зростання гідравлічних втрат і збільшення коефіцієнта залишкових газів.

У дизелі при повному навантаженні коефіцієнт η_v трохи вищий, ніж

у карбюраторному ДВЗ (рис. 4.6, криві 2, 3). Крім того, крива 2 пологіша за криву 3, що пояснюється меншими гідравлічними втратами на впуску в дизелі. У режимі холостого ходу в дизелі η_v трохи більший (крива 1), ніж під навантаженням, оскільки зменшується підігрів свіжого заряду.

У карбюраторному ДВЗ при неповністю відкритій дросельній заслін­ці η_v падає різкіше (крива 4) внаслідок збільшення гідравлічного опору впускної системи.