2.1. Процес впуску ( наповнення циліндра).

Температура і тиск заряду в кінці впуску залежать від багатьох факторів ( частоти обертання колінчастого вала, температури деталей, форми каналів системи впуску і т.д.), які на стадії проектування, як правило, невідомі. В процесі впуску температура і тиск заряду в циліндрі постійно змінюються, змінюється і швидкість руху заряду по каналах системи впуску. В курсовому проекті значення параметрів заряду в кінці процесу впуску будемо визначати наближено за відомими статистичними даними. При цьому вважається, що тиск газів у циліндрі на протязі всього процесу залишається постійним, рівним його кінцевому значенню. Такий підхід дає незначні погіршення точності при суттєвому спрощені розрахунків.

2.1.1. Так як прототип двигуна укомплектований наддувом, то повітря в впускну систему подається з надлишковим тиском P_к. Попередній стиск повітря супроводжується його нагріванням до температури T_к.

Відношення λ_к= P_к/ P₀ називається ступеню підвищення тиску у компресорі. Для автотракторних двигунів з наддувом ступінь підвищення тиску λ_к приймають у межах λ_к=1,5…1,6, тоді:

P_к= λ_к· P₀ , МПа (2.1)

де P₀ – тиск навколишнього середовища, МПа ([1] табл. 2).

Температуру повітря після компресора T_к будемо визначати як політропний процес стиску:

Т_к = Т₀∙λ_к^(nк-1)/nк, °К (2.2)

де Т₀ – температура навколишнього середовища, °К

n_к – показник політропи стиску компресора, значення якого приймається в залежності від типу компресора. Для проектованого двигуна призначаємо відцентровий турбокомпресор для якого:

n_к=1,50…2.00 – для відцентрових турбокомпресорів ([1] ст.14).

Приймаємо для розрахунків n_к=2,00.

Визначаємо надлишковий тиск який подається компресором:

P_к=1,5·0,1=0,15 МПа

де λ_к=1,5 – прийняте для розрахунків.

Обчислюємо температуру на впуску:

Т_к = 288∙1,5^(2-1)/2 =352,7265 °К.

Визначимо густину повітря ρ_к на впуску:

, кг (2.3)

де R_в = 287 Дж/(кг∙град) – питома газова стала повітря.

кг

2.1.2. Визначаємо тиск і температуру відпрацьованих газів на стадії проектування, які залишилися в камері згоряння від попереднього циклу і впливають на параметри заряду в кінці процесу впуску методом подібності.

Тиск ВГ Р_r приймаємо на основі експериментальних даних у межах:

Р_r = (0,75...0,98)∙Р_к – для дизелів з газотурбінним наддувом. (2.4.)

Температуру ВГ Т_r також приймаємо, орієнтуючись на експериментальні дані:

Т_r = (700...900) ˚К – для дизелів. (2.5), тоді з 2.4 і 2.5 маємо:

Р_r =0,80·0,15=0,12 МПа; Т_r=700 ˚К – прийняте орієнтовно ([1] ст. 14).

3.1.3. Тиск в кінці впуску Р_а будемо визначати, враховуючи втрати тиску на впуску ∆Р_а:

Р_а = Р_к – ∆Р_а, МПа. (2.6)

Втрати тиску на впуску ∆Р_а приймають в залежності від типу проектованого двигуна:

∆Р_а = (0,03...0,10)∙Р_к – для дизелів з наддувом. (2.7), звідси маємо: ∆Р_а=0,08·0,15=0,012 МПа,

Р_а=0,15-0,012=0,138 МПа.

2.1.4. Визначаємо величину підігріву заряду на впуску, який виникає внаслідок контакту газів з нагрітими деталями впускної системи за допомогою орієнтовних даних і який знаходиться у межах:

∆Т = (5...10)˚К – для дизелів з наддувом, для подальших розрахунків приймаємо ∆Т=5˚К.

2.1.5. Визначаємо коефіцієнт залишкових газів γ_r за формулою:

(2.8)

де ε – ступінь стиску двигуна (ε=15 по прототипу двигуна).

2.1.6. Знаходимо температуру в кінці впуску:

, ˚К (2.9)

, ˚К

2.1.7. Визначаємо коефіцієнт наповнення η_v:

(2.10).

З формули 2.10 маємо: